JP6822051B2 - 成膜装置及び成膜方法 - Google Patents
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Description
前記処理容器内に設けられ、基板を載置するために互いに水平方向に並べて配置された第1の載置台及び第2の載置台と、
前記第1の載置台及び第2の載置台の各々を鉛直軸周りに回転させるための回転機構と、
前記第1の載置台及び第2の載置台の各回転中心を結ぶ直線の中点に位置する旋回軸により旋回自在に設けられたガス供給部である原料ガス供給部及び反応ガス供給部と、
前記処理容器内を真空排気するための排気機構と、
前記第1の載置台上の基板及び第2の載置台上の基板に前記原料ガス供給部及び反応ガス供給部が交互に位置するように旋回軸の動作を制御するための制御信号を出力する制御部と、を備え、
前記ガス供給部は、
前記旋回軸を通る直線上にて互いに旋回軸に対して対称に位置する原料ガス供給部及び反応ガス供給部の組を形成するように配置されるか、あるいは前記旋回軸を通る第1の直線上に配置された原料ガス供給部の組と、前記第1の直線とは異なる前記旋回軸を通る第2の直線上にて互いに旋回軸に対して対称に位置する反応ガス供給部の組と、を形成するように配置され、前記基板の周縁における前記旋回軸から最も遠い位置よりも、平面視旋回軸に近い領域を旋回し、
基板の中心部から基板の周縁までの長さよりも短い範囲の領域に原料ガスを吐出するようにガス吐出口が配置され、原料ガスの吐出時には、前記基板の中心部を含む円弧軌跡に沿って移動するように構成されたことと、
前記原料ガス供給部及び反応ガス供給部の各々は、前記基板の中心部を含む領域に処理ガスを吐出する処理ガス吐出部と、前記処理ガス吐出部を囲むように設けられた排気口と、前記排気口を囲むように設けられ、分離ガスを吐出する分離ガス吐出部と、を備え、前記処理ガス及び分離ガスが前記排気口に排気されるように構成されたことと、を特徴とする。
また本発明の成膜装置は、処理容器内にて、基板に対して処理ガスである原料ガス及び原料ガスと反応する反応ガスを交互に複数回供給することにより薄膜を成膜する装置において、
前記処理容器内に設けられ、基板を載置するために互いに水平方向に並べて配置された第1の載置台及び第2の載置台と、
前記第1の載置台及び第2の載置台の各々を鉛直軸周りに回転させるための回転機構と、
前記第1の載置台及び第2の載置台の各回転中心を結ぶ直線の中点に位置する旋回軸により旋回自在に設けられたガス供給部である原料ガス供給部及び反応ガス供給部と、
前記処理容器内を真空排気するための排気機構と、
前記第1の載置台上の基板及び第2の載置台上の基板に前記原料ガス供給部及び反応ガス供給部が交互に位置するように旋回軸の動作を制御するための制御信号を出力する制御部と、を備え、
前記ガス供給部は、
前記旋回軸を通る直線上にて互いに旋回軸に対して対称に位置する原料ガス供給部及び反応ガス供給部の組を形成するように配置されるか、あるいは前記旋回軸を通る第1の直線上に配置された原料ガス供給部の組と、前記第1の直線とは異なる前記旋回軸を通る第2の直線上にて互いに旋回軸に対して対称に位置する反応ガス供給部の組と、を形成するように配置され、前記基板の周縁における前記旋回軸から最も遠い位置よりも、平面視旋回軸に近い領域を旋回し、
基板の中心部から基板の周縁部までの長さよりも短い範囲の領域に処理ガスを各々吐出するようにガス吐出口が各々配置され、前記旋回軸を通る直線上に配置された原料ガス供給部及び反応ガス供給部の組を含み、当該原料ガス供給部及び反応ガス供給部は、基板に原料ガス及び反応ガスの交互の供給により薄膜が成膜された後、薄膜の膜厚を調整するために原料ガスまたは反応ガスを吐出しながら前記基板の中心部を含む円弧軌跡に沿って移動するように構成されたことと、
前記原料ガス供給部及び反応ガス供給部の各々は、前記基板の中心部を含む領域に処理ガスを吐出する処理ガス吐出部と、前記処理ガス吐出部を囲むように設けられた排気口と、前記排気口を囲むように設けられ、分離ガスを吐出する分離ガス吐出部と、を備え、前記処理ガス及び分離ガスが前記排気口に排気されるように構成されたことと、を特徴とする。
上述の成膜装置を用い、
第1の載置台及び第2の載置台に基板を載置する工程と、
前記処理容器内を排気機構により排気する工程と、
前記第1の載置台及び前記第2の載置台の上方にガス供給部を位置させ、第1の載置台及び第2の載置台を回転させた状態で、基板に向けて処理ガスを供給する第1のガス供給工程と、
前記第1の載置台及び前記第2の載置台の上方に、第1のガス供給工程において供給した処理ガスとは異なる処理ガスを供給するガス供給部を位置させ、第1の載置台及び第2の載置台を回転させた状態で、基板に向けて処理ガスを供給する第2のガス供給工程と、
基板の中心部から基板の周縁部までの長さよりも短い範囲の領域に処理ガスを各々吐出するようにガス吐出口が各々配置され、前記旋回軸を通る直線上に配置された原料ガス供給部及び反応ガス供給部により、前記第1のガス供給工程と、前記第2のガス供給工程とを複数回繰り返し薄膜が成膜された後、薄膜の膜厚を調整するために第1の載置台及び第2の載置台を回転させた状態で、原料ガスまたは反応ガスを吐出しながら前記基板の中心部を含む円弧軌跡に沿って移動させる工程と、を含むことを特徴とする。
従って3DMASガス及び分離ガスを吐出しながら排気口38から排気を行うと、3DMASガス供給部30Aに分離ガスの気流のカーテンにより囲まれた領域が形成され、3DMASガスが吐出される領域と、分離ガス吐出口41よりも外側の領域とが区画される。そして分離ガスの気流のカーテンで囲まれた領域に供給された3DMASガスは、分離ガスと共に排気口38により排気される。
まず図5に示すようにガス供給ユニット3を搬入出口13A、13B側から見て(図5では、手前側から見て)、手前側に3DMASガス供給部30A、奥側にO3ガス供給部30Bが並ぶ位置に待機させている。以下手前側に3DMASガス供給部30A、奥側にO3ガス供給部30Bが並ぶ位置をガス供給ユニット3の待機位置とする。次いで載置台2A、2Bの高さ位置を受け渡し位置に設定し、ゲートバルブ14A、14Bを開き、外部のウエハ搬送機構により、搬入口13A、13Bを介して各載置台2A、2BにウエハWa及びWbを順次受け渡す。さらに各載置台2A、2Bの高さ位置を成膜位置に設定する。
従ってウエハWaにおける3DMASガス供給部30Aの下方に位置する領域にのみ3DMASガスが供給され、ウエハWa中心から周縁に向かう径方向に沿った領域に3DMASガスが供給されて吸着する。このときウエハWaは回転しているためウエハWaの表面全体に3DMASガスが供給されて吸着する。
これによりウエハWaにおいては、O3ガス供給部30Bの下方側の、ウエハWaの径方向に沿った領域にO3ガスが供給されており、ウエハWaを回転させることにより、ウエハWaの表面全体にO3ガスが供給される。O3ガス供給部30Bは既述のように3DMASガス供給部30Aと同様の構造であり、O3ガスが分離ガスと共に排気口38により排気されると共に、O3ガス供給部30Bの下方領域から外部へのO3ガスの流出が分離ガスの気流カーテンにより防止される。
この結果ウエハWaの表面全体に吸着していた3DMASガスが酸化されてSiO2が薄層状に成膜される。またウエハWbにおいては、ウエハWbの径方向に沿って3DMASガスが供給された状態でウエハWbが回転する。これによりウエハWbの表面全体に3DMASガスが吸着する。
また3DMASガス及びO3ガスを各々供給する3DMASガス供給部30A及びO3ガス供給部30Bにおけるガス供給口33の周囲に排気口38を設け、排気口38の更に周囲に分離ガス供給口41を設けている。そのため3DMASガス供給部30A及びO3ガス供給部30Bの下方に供給した3DMASガス及びO3ガスが3DMASガス供給部30A及びO3ガス供給部30Bの下方領域の外側に流れ出さない。そして3DMASガス供給部30A及びO3ガス供給部30Bを順番にウエハWa、Wbの上方に位置させて3DMASガス及びO3ガスを供給することで3DMASガス及びO3ガスの間に置換ガスによる置換を行う必要がなくなる。
そのため3DMASガス供給部30A及びO3ガス供給部30Bからガスを吐出した状態で3DMASガス供給部30A及びO3ガス供給部30Bの位置の入れ替えを行った場合にも処理容器10の底面において、3DMASガスが吐出される領域にO3ガスが吐出されず、処理容器10の底面に成膜されることがない。
さらにウエハWa、Wbの膜の改質を行うためのプラズマ生成部を設けてよい。例えば原料ガスの供給−O3ガスの供給を1サイクルとすると、例えば各サイクルで、あるいは所定の膜厚になったサイクルにおいて、プラズマを用いてSiO2膜の改質処理を行う。図11に示すように各載置台2A、2Bにおける処理容器10の中心から遠い領域の上方に、処理容器1内にプラズマを励起するためのプラズマ生成部6を各々設け、パージガス供給部15からパージガスに代えて、プラズマ生成用ガス、例えばNH3ガス等を供給するように構成する。これにより高周波電源によりプラズマ生成部6に電力を印加することにより処理容器10内にプラズマが励起される。
この場合には、O3ガス供給部130Aについても搖動するが、膜厚分布は、3DMASガスの吸着に影響されるので、O3ガスの供給領域が揺れても膜厚には影響しない。なお3DMASガス供給部130Aが独自に回動する機構をガス供給ユニット3に組み合わせてもよい。
また4本のガス供給部を設けるにあたって、ガス供給部が軸部31を中心に対称に配置されていればよい。そのため例えば2本の3DMASガス供給部30Aを軸部31から互いに逆方向に伸びるように設け、2本のO3ガス供給部30Bを軸部31から互いに逆方向に伸びるように設ける。そして、3DMASガス供給部30AとO3ガス供給部30Bとの間の角度が、例えば30°になるように設けられていてもよい。
また3DMASガス供給部30A及びO3ガス供給部30Bを用い、例えば図5〜図10に示すプロセスに従いALD法による成膜処理を行い。その後、ウエハWa、Wbの膜厚を均一にするために3DMASガス供給部130Aを用いて3DMASを供給して、ウエハWa、Wbの膜を均一化するようにしてもよい。
また4本以上のガス供給部を設けたガス供給ユニット3を用い、処理容器10にプラズマを励起するにあたっては、各ガス供給部を各ウエハWa、Wbの中心部の上方から外れるように位置させて、ウエハWを回転させながらプラズマを励起すればよい。
3 ガス供給ユニット
5 加熱部
6 プラズマ生成部
10 処理容器
22 回転機構
30A 3DMASガス供給部
30B O3ガス供給部
31 軸部
32 回転機構
90 制御部
Wa、Wb ウエハ
Claims (4)
- 処理容器内にて、基板に対して処理ガスである原料ガス及び原料ガスと反応する反応ガスを交互に複数回供給することにより薄膜を成膜する装置において、
前記処理容器内に設けられ、基板を載置するために互いに水平方向に並べて配置された第1の載置台及び第2の載置台と、
前記第1の載置台及び第2の載置台の各々を鉛直軸周りに回転させるための回転機構と、
前記第1の載置台及び第2の載置台の各回転中心を結ぶ直線の中点に位置する旋回軸により旋回自在に設けられたガス供給部である原料ガス供給部及び反応ガス供給部と、
前記処理容器内を真空排気するための排気機構と、
前記第1の載置台上の基板及び第2の載置台上の基板に前記原料ガス供給部及び反応ガス供給部が交互に位置するように旋回軸の動作を制御するための制御信号を出力する制御部と、を備え、
前記ガス供給部は、
前記旋回軸を通る直線上にて互いに旋回軸に対して対称に位置する原料ガス供給部及び反応ガス供給部の組を形成するように配置されるか、あるいは前記旋回軸を通る第1の直線上に配置された原料ガス供給部の組と、前記第1の直線とは異なる前記旋回軸を通る第2の直線上にて互いに旋回軸に対して対称に位置する反応ガス供給部の組と、を形成するように配置され、前記基板の周縁における前記旋回軸から最も遠い位置よりも、平面視旋回軸に近い領域を旋回し、
基板の中心部から基板の周縁までの長さよりも短い範囲の領域に原料ガスを吐出するようにガス吐出口が配置され、原料ガスの吐出時には、前記基板の中心部を含む円弧軌跡に沿って移動するように構成されたことと、
前記原料ガス供給部及び反応ガス供給部の各々は、前記基板の中心部を含む領域に処理ガスを吐出する処理ガス吐出部と、前記処理ガス吐出部を囲むように設けられた排気口と、前記排気口を囲むように設けられ、分離ガスを吐出する分離ガス吐出部と、を備え、前記処理ガス及び分離ガスが前記排気口に排気されるように構成されたことと、を特徴とする成膜装置。 - 処理容器内にて、基板に対して処理ガスである原料ガス及び原料ガスと反応する反応ガスを交互に複数回供給することにより薄膜を成膜する装置において、
前記処理容器内に設けられ、基板を載置するために互いに水平方向に並べて配置された第1の載置台及び第2の載置台と、
前記第1の載置台及び第2の載置台の各々を鉛直軸周りに回転させるための回転機構と、
前記第1の載置台及び第2の載置台の各回転中心を結ぶ直線の中点に位置する旋回軸により旋回自在に設けられたガス供給部である原料ガス供給部及び反応ガス供給部と、
前記処理容器内を真空排気するための排気機構と、
前記第1の載置台上の基板及び第2の載置台上の基板に前記原料ガス供給部及び反応ガス供給部が交互に位置するように旋回軸の動作を制御するための制御信号を出力する制御部と、を備え、
前記ガス供給部は、
前記旋回軸を通る直線上にて互いに旋回軸に対して対称に位置する原料ガス供給部及び反応ガス供給部の組を形成するように配置されるか、あるいは前記旋回軸を通る第1の直線上に配置された原料ガス供給部の組と、前記第1の直線とは異なる前記旋回軸を通る第2の直線上にて互いに旋回軸に対して対称に位置する反応ガス供給部の組と、を形成するように配置され、前記基板の周縁における前記旋回軸から最も遠い位置よりも、平面視旋回軸に近い領域を旋回し、
基板の中心部から基板の周縁部までの長さよりも短い範囲の領域に処理ガスを各々吐出するようにガス吐出口が各々配置され、前記旋回軸を通る直線上に配置された原料ガス供給部及び反応ガス供給部の組を含み、当該原料ガス供給部及び反応ガス供給部は、基板に原料ガス及び反応ガスの交互の供給により薄膜が成膜された後、薄膜の膜厚を調整するために原料ガスまたは反応ガスを吐出しながら前記基板の中心部を含む円弧軌跡に沿って移動するように構成されたことと、
前記原料ガス供給部及び反応ガス供給部の各々は、前記基板の中心部を含む領域に処理ガスを吐出する処理ガス吐出部と、前記処理ガス吐出部を囲むように設けられた排気口と、前記排気口を囲むように設けられ、分離ガスを吐出する分離ガス吐出部と、を備え、前記処理ガス及び分離ガスが前記排気口に排気されるように構成されたことと、を特徴とする成膜装置。 - 前記制御部は、前記旋回軸が正回転、逆回転を繰り返すことにより基板上における原料ガス供給部及び反応ガス供給部の位置が順次入れ替わるように制御信号を出力することを特徴とする請求項1または2記載の成膜装置。
- 処理容器内にて、基板に対して処理ガスである原料ガス及び原料ガスと反応する反応ガスを交互に複数回供給することにより薄膜を成膜する装置において、
請求項2に記載の成膜装置を用い、
第1の載置台及び第2の載置台に基板を載置する工程と、
前記処理容器内を排気機構により排気する工程と、
前記第1の載置台及び前記第2の載置台の上方にガス供給部を位置させ、第1の載置台及び第2の載置台を回転させた状態で、基板に向けて処理ガスを供給する第1のガス供給工程と、
前記第1の載置台及び前記第2の載置台の上方に、第1のガス供給工程において供給した処理ガスとは異なる処理ガスを供給するガス供給部を位置させ、第1の載置台及び第2の載置台を回転させた状態で、基板に向けて処理ガスを供給する第2のガス供給工程と、
基板の中心部から基板の周縁部までの長さよりも短い範囲の領域に処理ガスを各々吐出するようにガス吐出口が各々配置され、前記旋回軸を通る直線上に配置された原料ガス供給部及び反応ガス供給部により、前記第1のガス供給工程と、前記第2のガス供給工程とを複数回繰り返し薄膜が成膜された後、薄膜の膜厚を調整するために第1の載置台及び第2の載置台を回転させた状態で、原料ガスまたは反応ガスを吐出しながら前記基板の中心部を含む円弧軌跡に沿って移動させる工程と、を含むことを特徴とする成膜方法。
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