TW200935515A - Film-forming apparatus, film forming method, storage medium, and gas supply apparatus - Google Patents

Film-forming apparatus, film forming method, storage medium, and gas supply apparatus

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TW200935515A
TW200935515A TW97137277A TW97137277A TW200935515A TW 200935515 A TW200935515 A TW 200935515A TW 97137277 A TW97137277 A TW 97137277A TW 97137277 A TW97137277 A TW 97137277A TW 200935515 A TW200935515 A TW 200935515A
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Einosuke Tsuda
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    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
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Description

200935515 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關對基板供給處理氣體，藉此在基 該處理氣體的反應生成物予以成膜之技術。 【先前技術】 半導體製造製程的成膜手法，有在真空環境下 0 處理氣體（原料氣體）吸附於基板的半導體晶圓（ 爲「晶圓」）等的表面之後，將供給的氣體切換成 理氣體（氧化氣體），藉由兩氣體的反應來形成1 數層的原子層或分子層，藉由複數次進行該循環來 等的層，而往基板上進行成膜的手法爲人所知。此 法是例如被稱爲 ALD ( Atomic Layer Deposition) (Molecular Layer Deposition)等，可按照循環數 度控制膜厚，且膜質的面内均一性也良好，爲可對 φ 導體裝置的薄膜化之有效的手法。 爲了實施此方法，例如在日本特開2004-6733 (參照第0056段落，圖8)中記載有從處理容器（ 器）的左側面往右側面（或從右側面往左側面）交 2種類的處理氣體下，對載置於處理容器内的基板 行成膜的成膜裝置。在如此採用從基板的一方側使 體流通至他方側的側流方式時，由於可抑止膜厚或 橫方向的偏倚，因此成膜處理是例如在200t程度 低温的温度環境下進行。 板上將 使第1 以下稱 第2處 層或少 積層該 成膜手 或MLD 來高精 應於半 號公報 真空容 替流動 表面進 處理氣 膜質之 之比較 -5- 200935515 另一方面，例如在將氧化銷（Zr02 )等的高電介體材 料成膜時，第1處理氣體（原料氣體），例如爲使用四（ 乙基甲基氨基）锆（TEMAZ)氣體等，第2處理氣體（氧 化氣體）爲使用臭氧氣體等。在此，TEMAZ氣體之類的 原料氣體，因爲分解温度高，所以例如在280 °C程度的高 温下進行成膜。然而，如此的高温條件下反應的進展快， 因此會有一次的循環下所被成膜的膜厚變厚的傾向。特別 ❹ 是在側流方式的情況時，因爲基板的表面之氣體的移動距 離長，所以例如在氣體的供給側膜厚會變厚，在排氣側膜 厚會變薄，恐有無法取得良好的膜厚的面内均一性之虞。 又，爲了使生產量提升，例如縮短氧化氣體的臭氧氣 體的供給時間的情況時，隨著離開臭氧氣體的供給源，臭 氧氣體的氧化力會變弱（臭氧氣體被耗費）。因此，恐有 無法使吸附於基板上的高電介體材料充分地氧化之虞。該 情況亦有例如在晶圓内所被作成的半導體裝置間之洩漏電 〇 流的値不均的問題。 爲了解決如此之側流方式的問題點’例如利用通常的 CVD裝置中所被使用的氣體淋浴頭（參照特開2006-299294號公報的第〇〇21段落〜第0026段落），從基板的 中央部上方側供給處理氣體’從處理容器的底部排除未反 應的處理氣體及反應副生成物之方法被檢討。在使用氣體 淋浴頭時，因爲所被供給的處理氣體是從基板的中央往周 緣流動，所以與側流方式相較下，氣體的移動距離短，有 關成膜後的膜厚乃至膜質方面，可期待取得高面内均一性 -6- 200935515 可是爲了使對應於裝置的適用部位所被要求的薄膜特 性更爲提升，而有關薄膜本身的材質及原料氣體方面，選 定及開發正進展著。本發明者亦著眼於含緦（Sr)及欽（ Ti)的氧化物’作爲例如適用於閘極氧化膜的高電介體薄 膜的材質，檢討使用含Sr化合物的原料氣體、含Ti化合 物的原料氣體及氧化氣體的3種類氣體作爲其原料氣體。 〇 爲了進行如此的製程，而使用已述那樣的氣體淋浴頭藉由 ALD來形成薄膜時，必須爲在形成於氣體供給面的多數個 氣體供給孔分配各種類的氣體來獨立吐出上述3種類的氣 體之所謂後混合型的氣體淋浴頭。 另一方面’隨著半導體裝置的薄膜化、高集成化、高 性能化的要求’有關膜厚及膜質方面會被要求高的面内均 一性’因此在使用3種類的氣體時必須檢討如何確保高的 面内均一性。 〇 另外，在特開2005_723號公報（參照第0052段落及 圖4)中雖記載有將氣體淋浴頭的氣體供給面分割成由彼 此同一大小的正三角形所構成的單位區劃，且在構成該單 位區劃的各正三角形的3個頂點配置有氣體供給孔之氣體 供給系統’但有關上述的課題方面未有任何的記載。 【發明內容】 本發明是根據如此的情事來進行者，其目的是在於提 供一種由對向於基板的氣體供給面來供給3種類的處理氣 200935515 體至基板而進行成膜處理時，有關膜厚及膜質方面可取得 高的面内均一性之成膜裝置、成膜方法及記憶此方法的記 憶媒體，以及氣體供給裝置。 本發明之成膜裝置的特徵係具備： 處理容器； 載置台，其係配置於上述處理容器内，用以載置基板 :及 〇 氣體淋浴頭，其係對向於上述載置台來配置，具有氣 體供給面，該氣體供給面設有供給第1處理氣體的第1氣 體供給孔、供給第2處理氣體的第2氣體供給孔、及供給 第3處理氣體的第3氣體供給孔， 又，上述氣體供給面係被分割成由彼此同一大小的正 三角形所構成的單位區劃，在構成該單位區劃的各正三角 形的3個頂點分別設有上述第1氣體供給孔、上述第2氣 體供給孔及上述第3 氣體供給孔， 〇 上述第1處理氣體、上述第2處理氣體及上述第3處 理氣體係各相異，使第1處理氣體、第2處理氣體及第3 處理氣體互相反應，在上述基板的表面形成薄膜。 在本發明的成膜裝置中， 從上述第1氣體供給孔供給的第1處理氣體係含緦化 合物， 從上述第2氣體供給孔供給的第2處理氣體係含鈦化 合物， 從上述第3氣體供給孔供給的第3處理氣體係與緦化 200935515 合物及鈦化合物反應的氧化氣體， 成膜於上述基板的表面之薄膜較理想爲鈦酸鋸。 在本發明的成膜裝置中，較理想是上述氧化氣體爲臭 氧氣體或水蒸氣。 本發明之成膜方法的特徵係具備： 載置工程，其係於處理容器内所配置的載置台上載置 基板；及 〇 氣體供給工程’其係對向於上述載置台來配置，被分 割成由彼此同一大小的正三角形所構成的單位區劃，從在 構成該單位區劃的各正三角形的3個頂點分別設有第1氣 體供給孔、第2氣體供給孔及第3氣體供給孔的氣體淋浴 頭來供給氣體， 又，上述氣體供給工程係具有：供給第丨處理氣體的 第1處理氣體供給工程' 供給第2處理氣體的第2處理氣 體供給工程、及供給第3處理氣體的第3處理氣體供給工 ❿ 程， 上述第1處理氣體、上述第2處理氣體及上述第3處 理氣體係各相異’使第1處理氣體、第2處理氣體及第3 處理氣體互相反應’在上述基板的表面形成薄膜。 在本發明的成膜方法中，較理想是 在上述第1氣體供給工程所被供給的第1處理氣體係 含緦化合物， 在上述第2氣體供給工程所被供給的第2處理氣體係 含鈦化合物， 200935515 在上述第3氣體供給工程所被供給的第3處理氣體係 與緦化合物及鈦化合物反應的氧化氣體， 在上述基板的表面形成由鈦酸緦所構成的薄膜較理想 〇 在本發明的成膜方法中，較理想是上述氧化氣體爲臭 氧氣體或水蒸氣。 本發明的記憶媒體，係容納用以使成膜方法執行於成 0 膜裝置的電腦程式之記憶媒體，其特徵爲： 上述成膜方法係具有： 載置工程’其係於處理容器内所配置的載置台上載置 基板；及 氣體供給工程，其係對向於上述載置台來配置，被分 割成由彼此同一大小的正三角形所構成的單位區劃，從在 構成該單位區劃的各正三角形的3個頂點分別設有第1氣 體供給孔、第2氣體供給孔及第3氣體供給孔的氣體淋浴 〇 頭來供給氣體， 又’上述氣體供給工程係具有：供給第1處理氣體的 第1處理氣體供給工程、供給第2處理氣體的第2處理氣 體供給工程、及供給第3處理氣體的第3處理氣體供給工 程， 上述第1處理氣體、上述第2處理氣體及上述第3處 理氣體係各相異’使第1處理氣體、第2處理氣體及第3 處理氣體互相反應’在上述基板的袠面形成薄膜。 本發明之氣體供給裝置的特徵係具備： -10- 200935515 第1導入口’其係用以導入第1處理氣體； 第2導入口’其係用以導入第2處理氣體； 第3導入口，其係用以導入第3處理氣體； 第1氣體供給孔，其係用以將在上述第1導入口所導 入的上述第1處理氣體供給至基板； 第2氣體供給孔，其係用以將在上述第2導入口所導 入的上述第2處理氣體供給至基板·， © 第3氣體供給孔，其係用以將在上述第3導入口所導 入的上述第3處理氣體供給至基板；及 氣體流路構造部，其係構成可從上述第1氣體供給孔 、第2氣體供給孔及第3氣體供給孔來分別獨立吐出從上 述第1導入口導入的上述第1處理氣體、從上述第2導入 口導入的上述第2處理氣體及從上述第3導入口導入的上 述第3處理氣體， 又，上述第1氣體供給孔、第2氣體供給孔及第3氣 ® 體供給孔係設於氣體供給面， 上述氣體供給面係被分割成由彼此同一大小的正三角 形所構成的單位區劃，在構成該單位區劃的各正三角形的 3個頂點分別設有上述第1氣體供給孔、上述第2氣體供 給孔及上述第3氣體供給孔， 上述第1處理氣體、上述第2處理氣體及上述第3處 理氣體係各相異，使第1處理氣體、第2處理氣體及第3 處理氣體互相反應，在上述基板的表面形成薄膜。 本發明係將氣體供給面分割成由彼此同一大小的正三 -11 - 200935515 角形所構成的單位區劃，可由構成該單位區劃的各正三角 形的3個頂點來分別供給第丨處理氣體、第2處理氣體及 第3處理氣體。因此，無論取哪個的單位區劃，吐出第i 〜第3處理氣體的3個氣體供給孔皆存在，且該等3個的 氣體供給孔會被互相等間隔配列，所以在同時吐出第工〜 第3處理氣體而藉由CVD來成膜時，或藉由該等氣體的 供給時序相異之所謂ALD來成膜時，有關膜厚及膜質方 © 面可取得高的面内均一性。 【實施方式】 首先’一邊參照圖1 一邊說明有關本發明的實施形態 之成膜裝置1全體的構成。 本實施形態的成膜裝置1是具備： 處理容器2，其係成爲真空容器； 載置台3’其係配置於該處理容器2内，用以載置基 © 板的晶圓W ;及 氣體淋浴頭4’其係以能夠對向於載置台3的方式設 於處理容器2的上部，具有設置供給第1處理氣體的第1 氣體供給孔51b、供給第2處理氣體的第2氣體供給孔 52b及供給第3處理氣體的第3氣體供給孔531)之氣體供 給面40a。 又’第1處理氣體、第2處理氣體及第3處理氣體是 各相異’使該等第1處理氣體、第2處理氣體及第3處理 氣體互相反應，在晶圓W的表面形成薄膜。例如，可使 -12- 200935515 用含總（Sr)的原料氣體（以下稱爲Sr原料氣體）來作 爲第1處理氣體’使用含鈦（Ti)的原料氣體（以下稱爲 Ti原料氣體）來作爲第2處理氣體，使用氧化氣體的臭氧 氣體來作爲第3處理氣體。然後，可使Sr原料氣體及Ti 原料氣體與臭氧氣體反應，藉由ALD製程在晶圓w的表 面形成高電介體材料的鈦酸緦（SrTi〇3，以下簡稱STO ) 的薄膜。 〇 載置台3是由：相當於支撐晶圓w的載置台本體的 平台31、及覆蓋該平台31的平台罩32所構成，平台31 是例如以氮化鋁或石英等作爲材料，例如形成扁平的圓板 狀。在平台31的内部埋設有平台加熱器33，其係藉由加 熱載置台3的載置面來使晶圓W升溫至成膜温度。此平 台加熱器33是例如藉由薄板狀的電阻發熱體所構成，可 藉由從電源部68供給電力來例如以280 °C加熱被載置於載 置台3上的晶圓W。另外，在平台31内設有未圖示的静 © 電吸盤，可將載置於載置台3上的晶圓W予以静電吸附 固定。 另一方面，與平台31 —起構成載置台3的平台罩32 是覆蓋平台31的上面及側面，藉此實現防止反應生成物 或反應副生成物等的反應物堆積至平台31表面的任務。 平台罩32是例如構成爲石英製之裝卸自如的罩構件（被 稱爲堆積屏蔽等），在其上面中央區域形成具有比晶圓W 稍微大的直徑之圓形的凹部，可容易進行載置於該平台罩 32上的載置面的晶圓w之定位。 -13- 200935515 載置台3是藉由柱狀的支撐構件34來支撐例如平台 31的下面側中央部，該支撐構件34是構成可藉由昇降機 構69來昇降。而且，藉由使該支撐構件34昇降’載置台 3可在交接位置與處理位置之間例如昇降最長80mm程度 ，該交接位置是在和外部的搬送機構之間進行晶圓W的 交接之位置，該處理位置是進行晶圓W的處理之位置。 如圖1所示，支撐構件34是貫通處理容器2的底面 〇 部，詳細是貫通後述的下側容器22的底面部，連接至藉 由已述的昇降機構69來昇降的昇降板23’且該昇降板23 與下側容器22之間是藉由波紋管24來氣密接合。 並且，載置台3具備用以支撐晶圓W的背面而使該 晶圓W從載置台3的載置面昇降之例如3根的昇降銷35 。該等的昇降銷35，例如圖1所示，在使載置台3移動至 晶圓W的處理位置的狀態下，以各昇降銷3 5的扁平頭部 會被卡止於平台31的上面，其下端部會從平台31的底面 © 跑出之方式，在上下方向貫通平台31的狀態下安裝。 在貫通平台31的各昇降銷35的下方側設有環狀的昇 降構件36’在使載置台3下降至晶圓W的交接位置的狀 態下令昇降構件36昇降，可藉由使各昇降銷35推上或下 降來令被支撐於該等昇降銷35的晶圓W從載置台3的載 置面昇降。 在此’在平台罩32的上面側之已述的昇降銷35所貫 通的位置，設有用以容納昇降銷35的頭部之開口部。因 此’如圖1所示，在使載置台3移動至晶圓W的處理位 -14- 200935515 置的狀態下，平台罩32上面與各昇降銷35的頭部上面是 形成幾乎一致，可在載置台3的上面形成平坦的晶圓W 載置面。而且，該平台罩32的側壁部是延伸至平台3i的 下方側，形成由側面來包圍平台31的下方區域之裙部321 ，構成與平台31本體一體的側周面。 其次，說明有關處理容器2的構成。本實施形態的處 理容器2是形成堆疊排氣管路21的構成，該排氣管路21 〇 是環狀地形成於扁平的碗形的下側容器22上。此下側容 器22是例如由鋁等所構成，在其底面設有貫通孔221，可 使已述的平台31的支撐構件34貫通。並且，在該貫通孔 221的周圍，例如在4處設有淨化氣體供給路222，可將 從淨化氣體供給源6 6供給的氮氣體等的淨化氣體送進下 側容器22内。另外，圖1中虛線所示的搬送口 2 8是用以 藉由外部的搬送機構來進行晶圓W的搬出入者，可藉由 未圖示的閘閥來開閉。 Ο 排氣管路21是例如使鋁製的角狀管路彎曲而成的環 狀體，該環狀體的内徑及外徑是構成與已述的下側容器22 的側壁部2 2 3的内徑及外徑幾乎同尺寸。又，若分別將該 排氣管路21接近處理環境側的壁面稱爲内壁面，遠離處 理環境側的壁面稱爲外壁面，則在内壁面上端部，延伸於 橫方向的狹縫狀的真空排氣口 211會取間隔沿著周方向來 複數配列。在該排氣管路21的外壁面例如一處連接排氣 管29，例如可利用連接至該排氣管29的真空泵67來進行 來自各真空排氣口 211的真空排氣。又，如圖1所示，在 -15- 200935515 排氣管路21設有絕熱構件2 1 2，其係可覆蓋從其上面側到 外壁面及下面側的外周部。 具備以上說明的構成之排氣管路21是隔著絕熱構件 2 1 2來堆疊於下側容器22上，在彼此絕熱的狀態下形成一 體，構成處理容器2。然後，設於排氣管路21的内壁面之 複數的真空排氣口 211是朝向包含形成於氣體淋浴頭4與 載置台3之間的處理環境10的空間來開口，因此可由該 〇 等的真空排氣口 211來進行處理環境10的真空排氣。 更在處理容器2的内部，如圖1所示設有內塊26，其 係供以和載置台3 —起作用從比載置台3更上部的上部空 間來區劃下側容器2 2内的空間之下部空間。此內塊2 6是 例如由鋁所形成的環狀構件，形成可裝塡於下側容器22 的側壁部2 2 3内壁面與載置台3的側周面之間的空間的尺 寸。並且，在內塊26的上面外周部，以能夠從該外周部 往外側擴展的方式設有突起緣262，內塊26是在設於下側 〇 容器22的側壁部223與排氣管路21的内壁面側的下端部 之間的中間環體252使該突起緣262卡止而固定於處理容 器2内。 並且，如圖1所示，從該內塊26的上面到内周面的 區域是用石英製的塊罩261來覆蓋，可抑止反應物堆積至 表面。而且，當載置台3位於處理位置時，此塊罩261是 例如隔著2 m m的間隙來包圍平台罩3 2的側面（裙部3 2 1 的側面），藉此形成處理環境10的氣體難以擴散至下部 空間的狀態。 -16- 200935515 更在排氣管路21的内壁面所形成的真空排氣口 211 與處理環境10之間的環狀空間配設有擋環（baffle ring) 27，該擋環 27是藉由縮小此空間之流通傳導（ conductance)，從處理環境1〇來看用以謀求處理容器2 的周方向之排氣的均一化之剖面爲形成倒L字狀的環構件 〇 其次說明有關氣體淋浴頭4。圖2是氣體淋浴頭4的 〇 分解立體圖，圖3及圖4是在圖2所示的一點虛線的位置 切斷氣體淋浴頭4的縱斷立體圖及縱剖面圖，圖3、圖4 是由中心位置來看左右的切斷方向相異。本實施形態的氣 體淋浴頭4可由對向於載置台3上的晶圓W的中央部之 中央區域來吐出3種類的處理氣體之Sr原料氣體、Ti原 料氣體及臭氧氣體或淨化氣體至處理環境10，且由包圍該 中央區域之環狀的周緣區域來吐出淨化氣體。而且，在該 氣體淋浴頭4的中央區域是分別由專用的氣體供給孔來供 Ο 給Sr原料氣體'Ti原料氣體及臭氧氣體，構成所謂後混 合型的氣體淋浴頭。 首先，敘述有關上述中央區域的處理氣體的供給構造 ，如圖3、圖4所示那樣在氣體淋浴頭4的上面設有用以 分別導入Sr原料氣體、Ti原料氣體及臭氧氣體的第1導 入口 51a、第2導入口 52a及第3導入口 53a，在該等的 導入口 51a〜53a也可供給有別於上述各種處理氣體的淨 化氣體。在氣體淋浴頭4的内部，從上依序各個扁平的第 1擴散空間421、第2擴散空間422及第3擴散空間431 -17- 200935515 會互相取間隔來積層，該等的擴散空間421〜431是形成 同軸的圓形狀，第3擴散空間431是構成比第1擴散空間 421及第2擴散空間422更大直徑。 其次，說明有關氣體淋浴頭4上面的各導入口 51a〜 54a的配置，如圖2所示，第1導入口 51a是設於氣體淋 浴頭4的上面中央部的1處，若將圖2所示的Y方向設爲 前面側，則第2導入口 5 2 a是設於包圍上述第1導入口 〇 51a的前後左右的4處。並且，第3導入口 53a是設於該 等第2導入口 52a的外側4處，全體9個導入口 51a〜53a 會在氣體淋浴頭4上面的中央區域配列成十字。並且’淨 化氣體用的第4導入口 54a是在該中央區域的外側設於以 已述的第1導入口 51a作爲中心之對角線上的2處。 第1導入口 51a是經由第1氣體導入路511來連通至 第1擴散空間421。氣體淋浴頭4是如後述那樣地積層4 段的板來構成，第1氣體導入路511是垂直形成於該等板 © 群的最上段的板41。 並且，第2導入口 52a是經由第2氣體導入路521來 連通至第2擴散空間4 22，第3導入口 53a是經由第3氣 體導入路531來連通至第3擴散空間431。第2氣體導入 路52 1是從上述最上段的板41通過第1擴散空間42 1來 垂直延伸，因此在第1擴散空間42 1中配置有其内部空間 形成第2氣體導入路521的小筒狀部423。第3氣體導入 路531是在平面方向的位置比第1擴散空間421、第2擴 散空間422更外側位置，從上述最上段的板41延伸至第3 -18- 200935515 擴散空間431。 更在第1擴散空間421的底面與氣體淋浴頭4下面的 氣體供給面40a之間，設有多數條上下兩端會分別開口於 上述底面及氣體供給面40a之垂直的第1氣體供給路512 。由於該等第1氣體供給路512是通過第2擴散空間422 及第3擴散空間431，因此在該等擴散空間422、431的第 1氣體供給路5 1 2的通過部位分別配置有其内部空間形成 〇 該第1氣體供給路512的小筒狀部425、432。 並且，在第2擴散空間422的底面與氣體淋浴頭4下 面的氣體供給面4 0 a之間，設有多數條上下兩端分別開口 於上述底面及氣體供給面40a之垂直的第2氣體供給路 522。由於該等第2氣體供給路522是通過第3擴散空間 431，因此在該第3擴散空間431的第2氣體供給路522 的通過部位配置有其内部空間形成第2氣體供給路5 2 2的 小筒狀部43 3。 〇 更在第3擴散空間431的底面與氣體淋浴頭4下面的 氣體供給面40a之間，設有多數條上下兩端分別開□於該 等底面及氣體供給面40a之垂直的第3氣體供給路532。 另外，有關氣體流路的名稱，是將如此從導入口到擴散空 間的氣體流路設爲「氣體導入路」’將從擴散空間到氣體 淋浴頭4下面的流路設爲「氣體供給路」° 由於氣體淋浴頭4的中央區域是如上述那樣構成’因 此藉由分別將Sr原料氣體、Ti原料氣體及臭氧氣體導入 第1導入口 5U、第2導入口 52a及第3導入口 53a’可使 -19- 200935515 該等的氣體經由彼此獨立的流路來從氣體淋浴頭4下面的 氣體供給面40a供給至圖1所示的處理環境的中央區 域10a。又’亦可藉由將供給至該等的導入口 5ia〜533的 氣體切換成淨化氣體來供給淨化氣體至該中央區域l〇a。 其次’敘述有關氣體淋浴頭4的周緣區域之處理氣體 的供給構造，在脫離氣體淋浴頭4的上面之上述中央區域 的區域’如已述那樣夾著該氣體淋浴頭4的中心來相向的 〇 位置設有2個的第4導入口 54a。並且，在上述周緣區域 中’在比上述第1擴散空間421更高的位置形成有環狀的 第4擴散空間41 1 ’以能夠從2個的第4導入口 54a來分 別導入氣體至該第4擴散空間411之方式形成垂直延伸的 第4氣體導入路541。更在第4擴散空間411的下方側投 影區域，比第3擴散空間43 1更低的位置形成有環狀的第 5擴散空間44 1，以能夠從第4擴散空間4 1 1流動氣體至 第5擴散空間441的方式形成有垂直延伸的2個第5氣體 〇 導人路542。 而且，上側的第4氣體導入路541與下側的第5氣體 導入路5 42是在氣體淋浴頭4的周方向錯開90度來交替 配置。然後，在第5擴散空間441的底面與氣體淋浴頭4 下面的氣體供給面40b之間’設有多數條上下兩端會分別 開口於上述底面及氣體供給面40b之垂直的第4氣體供給 路 543。 由於氣體淋浴頭4的周緣區域是如上述那樣構成’因 此可藉由將淨化氣體導入第4導入口 54a，在氣體淋浴頭 -20- 200935515 4下面的氣體供給面4 0b中，從已述的處理氣體的供給部 位之中央區域l〇a外方的周緣區域10b來供給淨化氣體。 在此，氣體淋浴頭4是如圖2所示將板積層成4段來 構成，若將最上段設爲第1段，則至第1〜3段爲止是分 別由平面形狀爲圓形的板41、42及43所構成，第4段是 由位於上述中央區域的圓形板45、及包圍該板45位於上 述周緣區域的環狀板44所構成。 © 第1段的板41係於上緣部具備凸緣部41a，此凸緣部 41a是如圖1所示那樣設於與內塊26之間，密接於具備與 該凸緣部41a嵌合的階差之環狀的支撐構件25的階差部 上面。並且，該板41之凸緣部41a的下方側及第2段以 後的板42、43及44的側周面是在密合於上述支撐構件25 及擋環27的内周面的狀態下固定於處理容器2。 又，如圖3、圖4所示，在第1段的板41的下面形成 有環狀的溝，藉由該溝與第2段的板42的上面所區劃的 〇 空間是相當於上述環狀的第4擴散空間411。而且，上述 第1氣體導入路511及第4氣體導入路541是形成於該第 1段的板41。 在第2段的板42的中央區域之上下兩面，如圖2〜圖 4所示，分別形成有平面形狀爲圓形的凹部，以上面側的 凹部與第1段的板41所區劃的空間是相當於上述第1擴 散空間42 1，且以下面側的凹部與第3段的板43所區劃的 空間是相當於上述第2擴散空間422。 在第3段的板43的中央區域的下面，如圖3 '圖4所 -21 - 200935515 示，形成有平面形狀爲圓形的凹部，以該凹部與第 圓形的板45的上面所區劃的空間是相當於上述第 空間4 3 1。 在第4段的環狀的板44的上面，如圖2〜圖4 沿著該板44的周方向，環狀地形成有凹部，以該 第3段的圓形的板43的下面所區劃的空間是相當 第5擴散空間44 1。另外，在圖2中，凹部的符號 〇 所對應的擴散空間的符號記載。 而且，已述的氣體導入路521、531、542、及 給路512、522是如圖3、圖4所示那樣在第1段〜 的板41、42、43、45及44中分割形成於所對應的 板。又，如已述那樣氣體導入路或氣體供給路所通 空間的部份是作爲筒狀部423、425、432、43 3來 因此該等筒狀部42 3、42 5、432、43 3是從形成擴 421、422、431的凹部的頂面突出至下方或從凹部 © 突出至上方來設置。 在擴散空間4 22、431中，由於具有多數的筒狀 、43 2、433，因此經過此部份來進行熱的傳達，但 擴散空間421中筒狀部423少，所以以能夠在上下β 、42之間容易傳熱的方式，在已述的筒狀部423以 方也設有從凹部的底面至上側的板爲止突出至上方 424 ° 筒狀部423、425、432、433及柱部424的上 下端面是形成與凹部以外的板42、43的面一致（ 4段的 3擴散 所示， 凹部與 於上述 是作爲 氣體供 第4段 複數個 過擴散 構成， 散空間 的底面 部425 因爲在 θ板41 外的地 的柱部 端面或 同高度 -22- 200935515 )’因此筒狀部42 3、42 5、432、433的上端面或下端面 是與所對向的板41、43、45的面密接，可抑止流動於筒 狀部423、425、432、433内的氣體洩漏至氣體擴散空間 42 1、42 2、432。以上，各板41〜45内之已述的氣體擴散 空間 421、 422、 431、 411、 441、氣體導入路 511、 521、 531、541、5 42、氣體供給路 512、5 22、532、543 是構成 用以獨立供給第1〜第3處理氣體（Sr原料氣體、Ti原料 〇 氣體及臭氧氣體）至處理環境之氣體流路構造部。 並且，在上述氣體導入路511、521、541、542開口 於氣體擴散空間421、422、411、441的部份是形成有擴 大的擴徑部。詳細，如圖5(a)中以第1氣體導入路511 爲代表所示，第1氣體導入路511及其開口部511a是例 如形成圓管狀，開口部51 la的剖面積A2 ( =πΓ22 : Γ2是其 半徑）是第1氣體導入路51 1的剖面積Ai ( =πΓι2 : ri是 其半徑）的約2倍，且以假想連接第1氣體導入路5 1 1的 Ο 終端部與開口部5 1 1 a的終端部的面（圖5 ( a )中以虛線 所示者）與開口部5 1 1 a的側周面所成的角度能夠形成3 0 ° 的方式來構成。藉由如此地設置擴徑部，可使氣體容易從 氣體導入路511、521、541、542擴散至氣體擴散空間421 ' 422 ' 411、 441 内。 又，形成於第4段的圓形的板45之氣體供給路512、 522及5 32，如圖5 ( b)所示，開口於氣體供給面40a的 下側部份的口徑是形成比其上側部份更小。就尺寸的一例 而言，上側部份的口徑「L 1 =2mm」，下側部份的〇徑「 -23- 200935515 L2=lmm」，下側部份的長度「H = 5mm」。藉由如此縮小 氣體供給路512、522、5 32的下側部份的口徑，可擴大該 等的供給路512、522、532的佩克萊數（peciet Number) 「Pe」的値，可防止供給至處理環境1〇的處理氣體等流 入擴散空間421、422、431。在本實施形態中，例如未進 行處理氣體的供給的期間中從氣體供給路512、522、532 是流動少量的淨化氣體，以該淨化氣體流動時的佩克萊數 〇 能夠形成「Peg20」的方式來設定下側部份的口徑。在此 ，Pe = Vs_H/D，Vs是流動於氣體供給路512、522、5 3 2的 下側部份的淨化氣體的流速，D是處理氣體對淨化氣體的 擴散定數。 在以上說明的氣體淋浴頭4的各板41〜45中，如圖3 、圖4的幾個代表所示，穿設有用以彼此鎖緊的螺栓孔 81a〜84a、81b〜84b。利用該等的螺栓孔 81a〜84a、81b 〜84b，例如圖2所示，藉由螺栓81來鎖緊板41與板42 〇 ，藉由螺栓82來鎖緊板43的中心與板45的中心之後’ 藉由螺栓8 3來將該板43鎖緊於板42的下面側，最後藉 由螺栓84來將板44鎖緊於板43的下面側，藉此構成圖3 、圖4所示的氣體淋浴頭4。另外，上述的螺栓81〜84是 基於說明的方便起見顯示拔出鎖緊氣體淋浴頭4的各構件 41〜45的螺栓的一部份者，實際上各構件41〜45是藉由 更多數的螺栓來堅固地鎖緊。又，基於圖示的方便起見’ 在圖3、圖4中是省略了螺栓孔81a〜8 4a、81b〜84b的記 載。 -24- 200935515 在最上段的板41上面的各導入口 51a〜54a，如圖4 所示，連接有用以供給各種的氣體之氣體供給路線610〜 640，第1導入口 51a是與Sr原料氣體供給路線610連接 ，第2導入口 52a是與Ti原料氣體供給路線620連接， 第3導入口 53a是與臭氧氣體供給路線630連接，且第4 導入口 54a是與淨化氣體供給路線640連接。又，該等的 各氣體供給路線6 1 0〜640是如圖6的氣體供給路徑圖所 〇 示，在上游側分別與各種的供給源6 1〜64連接。 詳細，Sr原料氣體供給路線610是與Sr原料供給源 61連接，在該供給源61中例如積存有Sr(THD)2 (雙（四 甲基庚二酮酸）緦）或Sr ( Me 5 Cp)2 (雙（五甲基環戊二 稀）緦）等的液體Sr原料。此Sr原料會被推出至供給路 線’可藉由氣化器611來氣化，而將Sr原料氣體供給至 Sr原料氣體供給路線610。
Ti原料氣體供給路線620是與Ti原料供給源62連接 〇 ，在該供給源62中例如積存有Ti ( OiPr)2 ( THD)2 (雙（ 異丙氧基）雙（四甲基庚二酮酸）鈦）或Ti(OiPr)(四 異丙氧基鈦）等的Ti原料。與Sr原料的情況同樣可供給 藉由氣化器621來氣化的Ti原料氣體。 又’臭氧氣體供給路線63 0是連接至例如藉由周知的 臭氧發生器等所構成的臭氧氣體供給源63，且淨化氣體供 給路線640是連接至藉由氬氣氣瓶等所構成的淨化氣體供 給源64 ’可對各個的供給路線63 0、64〇供給臭氧氣體及 氬氣體。又，Sr原料氣體供給路線61〇、Ti原料氣體供給 -25- 200935515 路線620、臭氧氣體供給路線630是分別在路徑的途中分 岐而與淨化氣體供給源64連接，可替換各個的處理氣體 來供給淨化氣體。並且’在各氣體供給路線61 〇〜640與 氣體供給源6 1〜64之間介在設置由閥、流量計等所構成 的流量控制機器群6 5，根據來自後述的控制部7的指示， 控制各種氣體的供給時序及供給量。另外，各氣體供給路 線610〜640是被連接至圖2所示的11個導入口 51a〜54a 〇 全部，但在圖1或圖6等中是簡略記載導入口 51a〜54a 的數量。 回到成膜裝置1的裝置構成的說明，在氣體淋浴頭4 的上面或排氣管路2 1的外壁面的下面側及上面側等，如 圖1所示，設有由薄板狀的電阻發熱體等所構成的淋浴頭 加熱器47或管路加熱器213，利用由電源部68所供給的 電力來加熱氣體淋浴頭4或排氣管路21全體，藉此可防 止反應物附著至氣體淋浴頭4的氣體供給面40或排氣管 Ο 路21内面。另外，基於圖示的方便起見，圖1以外的圖 之加熱器47、213的記載省略。另外，除了上述以外，用 以防止反應物附著的加熱器是例如在內塊26内也被埋設 ，但基於說明的方便起見圖示省略。 以上的成膜裝置1是具備控制部7，其係控制已述之 來自氣體供給源61〜63的氣體供給動作、平台31的昇降 動作或真空栗67之處理容器2内的排氣動作、各加熱器 47、2 1 3的加熱動作等。控制部7是例如由未圖示之具備 CPU及程式的電腦所構成。在該程式中編有關於藉由成，膜 -26- 200935515 裝置1來對晶圓w進行成膜處理時所必要的控制，例如 有關已述之來自氣體供給源61〜64的各種氣體供給的給 斷時序或供給量調整的控制、調節處理容器2内的真空度 的控制、平台31的昇降動作控制或各加熱器47、213的 温度控制等之步驟（命令）群。如此的程式，一般是例如 容納於硬碟、光碟、光磁碟、記憶卡等的記憶媒體，由此 來安裝於電腦。 〇 在具備以上說明的裝置構成的成膜裝置1中，使用Sr 原料氣體' Ti原料氣體、臭氧氣體等3種類的處理氣體來 形成STO的薄膜時，本實施形態的氣體淋浴頭4是以能夠 確保該STO膜的膜厚或膜質的面内均一性之方式來決定設 於氣體供給面40a的各處理氣體的供給孔的配列。以下利 用圖7〜圖11來說明有關該配列的詳細。 圖7是由下面側來看圖2所示的第4段的圓形板45 的平面圖，顯示在氣體淋浴頭4的中央區域的氣體供給面 O 40a配置有各處理氣體的氣體供給孔51b〜53b的狀態。基 於說明的方便起見，圖7、圖10及圖11所示的各氣體供 給孔51b〜53b可藉由表記記號來識別，Sr原料氣體供給 用的Sr原料氣體供給孔51b是「◎」，Ti原料氣體供給 用的Ti原料氣體供給孔52b是「〇」，臭氧氣體供給用 的臭氧氣體供給孔53b是「·」的記號來表記於氣體供給 面40a上的配置位置。 如本實施形態那樣，藉由設於氣體供給面40a的多數 個氣體供給孔5 1 b〜5 3 b來對所對向的晶圓W供給處理氣 -27- 200935515 體，藉此進行成膜的型態的氣體淋浴頭4中’氣體供給孔 5 1 b〜5 3 b彼此間的間隔（以下稱爲間距）或從載置於載置 台3上的晶圓W表面到氣體淋浴頭4的氣體供給面40a爲 止的距離（以下稱爲間隙）會影響膜質或膜厚的面内均一 性。 亦即，將供給某種類的處理氣體之氣體供給孔50b彼 此間的間距設爲「a」，將氣體供給面40a與晶圓W表面 〇 之間的間隙設爲「h」時，如圖8(a)的模式所示，若氣 體供給孔50b彼此間的間距大，則從各氣體供給孔50b供 給的處理氣體會充分地擴散而在與從相隣的氣體供給孔 50b供給的處理氣體形成均一的處理氣體環境之前到達晶 圓W。其結果，在晶圓W面内形成處理氣體的吸附量多 的區域及少的區域，配合氣體供給孔50b的配列圖案，在 接近氣體供給孔50b的部份產生薄膜F的膜厚變厚的現象 (以下稱爲氣體供給孔5 Ob的轉印）。又，即使縮小氣體 〇 供給孔50b的間距，當氣體供給面40a與晶圓W的間隙小 時，所被噴射之氣體的流速會過快，在接近氣體供給孔 5〇b的部份產生薄膜F的膜厚變薄的現象，如圖8(b)所 示產生氣體供給孔5 Ob的轉印。 如此氣體供給孔5 0 b的轉印，是間距「a」的値越大 (與「a」成比例）’則無論間隙「h」的値過大或過小皆 容易產生，因此爲了取得無轉印之均一膜厚的薄膜F，例 如圖8 ( c )所示’較理想是一方面縮小間距「a」，另一 方面在使間隙「h」成爲最適大小的條件下進行成膜。另 -28- 200935515 外，在圖8(a)〜圖8(c)的各圖中，基於說明的方便 起見，只顯示供給在上述議論中著眼的特定種類的處理氣 體之氣體供給孔50b，有關其他種類的氣體供給孔方面則 是省略記載。 另外，在實際的成膜裝置1中，如在圖1所說明那樣 ，處理容器2的内部是藉由真空泵67來常時排氣，在氣 體供給面40a與晶圓W之間形成有該排氣所產生之處理氣 〇 體的流動，因此從氣體供給孔5 Ob供給的處理氣體是顯示 比在圖8(a)〜圖8(c)所模式示者更複雜的舉動。然 而，往薄膜F之氣體供給孔50b的轉印程度，依照已述的 機構，受到氣體供給孔5 Ob彼此間的間距或氣體供給面 40a與晶圓W的間隙影響大。 在此，本實施形態的成膜裝置1中，如已在圖1所說 明那樣，從晶圓W的交接位置到晶圓W的處理位置，可 使載置台3昇降，該處理位置是例如從圖9 ( a )所示間隙 O 「h = 40mm」爲最大時到圖9(b)所示「h = 8mm」爲最小 時，可使處理位置自由變更於上下方向。此處理位置是例 如藉由按照指定成膜條件的處方來選擇預先記憶的最適處 理位置等的手法決定，但由各原料氣體的使用量抑制的觀 點，最好儘可能以間隙短的處理位置來進行成膜處理。於 是在氣體淋浴頭4中必須即使在間隙「h」最小的位置進 行處理時照樣可抑止轉印的間距來配列各氣體供給孔5 1 b 〜53b於氣體供給面40a。 基於如此的觀點，本實施形態的氣體淋浴頭4的氣體 -29- 200935515 供給面40a是如圖7及圖10(a)所示’分割成由彼此同 —大小的正三角形所構成的單位區劃401。然後，在構成 單位區劃401的各正三角形的3個頂點分別設有第1氣體 供給孔5 1b、第2氣體供給孔52b及第3氣體供給孔53 b 〇 亦即圖1 0 ( a )的配列法是在三角形A B C的頂點A例 如分配臭氧氣體供給孔53b，在頂點B例如分配Sr原料 © 取體供給孔5 1 b，在頂點C例如分配T i原科氣體供給孔 5 2b。然後若對三角形ABC的邊BC描繪線對稱的三角形 BCD，則在頂點D是分配有與彼呈線對稱的頂點a之臭氧 氣體供給孔53b。同様的情況對三角形ABC的各邊AB、 AC也進行’在頂點E分配有Ti原料氣體供給孔52b，在 頂點F分配有Sr原料氣體供給孔51b。以下予以重複在氣 體淋浴頭4的氣體供給面40a形成各處理氣體的氣體供給 孔。若根據此，則在單位區劃4 01内一定3種類的氣體孔 © 會各1個存在，亦即3種類的氣體孔的分布密度形成相等 。而且，各個氣體種之相隣的氣體孔的距離亦形成相等（ 如後述對於3種類的氣體孔全部形成V3 1 )，全部的氣體 種會被均一地吐出至處理環境10。 在此，如圖5 ( b )所示，例如各氣體供給路512、 522、532的上側部份的口徑爲「LI = 2mm」時，由工作精 度或相隣的氣體供給路512、522、5 3 2間所必要的壁厚等 觀點，相隣的各氣體供給路512、522、532彼此間的距離 是例如約7 m m爲加工限度。此情況’如圖1 0 ( a )所示， -30- 200935515 單位區劃401的一邊長度「1」是7mm，因此例如臭氧氣 體供給孔53b彼此間的間距是「a= ( V3 ) 1」，約爲12mm ，有關其他的氣體供給孔51b、52b也是同樣。 對於如此的配列法，例如檢討圖1 0 ( b )的參照例所 示的配列法看看。此配列法是例如將氣體供給面40a予以 格子狀地分割成由彼此同一大小的正方形所構成的單位區 劃402，在各格子點上的行方向（橫方向），例如以「 〇 51b — 52b —53b」的順序來分配氣體供給孔51b〜53b，藉 此構成各行，且在第1行與第2行之間是以各個同種類的 氣體供給孔51b〜53b的位置能夠各1列地偏移至右側的 方式來配置該等的行，以後亦以第η行與第（n + 1 )行之 間能夠形成同樣的關係之方式來配置各行。 在此與圖10(a)所示的本實施形態的配列同樣地， 若將該配列法的單位區劃402的長度設爲「l = 7mm」，則 例如臭氧氣體供給孔53b彼此間的間距是存在2種類，一 © 方的間距是「a〗=(V2) 1」，約形成9.9mm，比圖10 ( a )所示的本實施形態的配列間距更小，但另一方的間距是 「a2= ( λ/5 ) 1」，約形成15.7mm，因此比實施形態的配列 間距更大。 如以上說明的配列法那樣，使用具有小間距^ h j與 大間距「a2」混在的氣體供給面40a之氣體淋浴頭來進行 成膜時，有關往所被成膜的膜之氣體供給孔51b〜53b的 轉印程度，也是形成轉印的程度大的區域與小的區域混在 。然而，一般膜厚的均一性是利用膜厚的平均値與實膜厚 -31 - 200935515 價} sa 評C 性 ο 一 1 均圖 的用 厚採 膜與 的此 體因 全， 膜行 , 進 此中 因域 0 區 價的 評大 來度 値 程 大的 最印 的轉 差在 的是 所示的配列法時作比較，膜全體的膜厚的均一性會變差。 並且在膜質的觀點下，若比較圖l〇(a)、圖10(b )的配列法，則例如STO是以緦 '鈦' 氧的各原子爲1: 1 : 3的比率來化合的化合物，如此的比率的調整是例如根 據來自各原料供給源61〜63的供給氣體的濃度等來調整 © 。在此爲了檢討圖1 0 ( a )所示的實施形態的配列法對晶 圓W的氣體吸附影響，而如圖11 (a)所示那樣，針對包 圍某Sr原料氣體供給孔5 1 b的6個單位區劃40 1來思索 看看。此時若由位於該Sr原料氣體供給孔51b的正下方 的區域的晶圓W來看，則從Ti原料氣體供給孔52b或臭 氧氣體供給孔53b供給的處理氣體皆是由僅離中心的r原 料氣體供給孔51b寺距離「丨」的氣體供給孔52b、53b所 供給，因此到達該晶圓W區域的時間點或進行吸附的時 © 間等會相等’可想像此晶圓w區域的氣體吸附濃度也會 形成均一。 相對的，如圖1 1 ( b )所示那樣，若針對包圍某Sr原 料氣體供給孔51b的4個單位區劃4〇2來進行同樣的檢討 ’則例如對中心的Sr原料氣體供給孔5〗b而言左方及下 方的2個臭氧氣體供給孔53b是僅離開距離「丨」，相對 的，該Sr原料氣體供給孔51b右上方的臭氧氣體供給孔 5 3 b是僅離開距離「（ V2 ) 1」，來自s Γ原料氣體供給孔 51b的距離相異。因此，在心原料氣體供給孔5ib正 -32- 200935515 的晶圓W區域，在該區域的右上方及左下方，從該等的 供給孔5 3 b供給的氣體的到達時間點或進行吸附的時間等 會相異，例如恐有在右上方區域吸附濃度低，在左下方區 域吸附濃度高之氣體吸附濃度偏倚的情況發生之虞。另一 方面，有關包圍中心的Sr原料氣體供給孔51b之3個的 Ti原料氣體供給孔52b是形成使有關上述臭氧氣體供給孔 5 3b的配列狀態旋轉1 80。的狀態，因此會產生例如在左下 €) 方區域吸附濃度低，在右上方區域吸附濃度高之氣體吸附 濃度的偏倚。 因爲如此配列狀態的偏倚，若3種類的氣體的其中一 方的氣體吸附量變多或變少，則緦、鈦、氧的各原子會無 法以1 : 1 : 3的比例來化合，例如有可能在S TO的膜中混 入氧化鋸（SrO )或氧化鈦（Ti02 )，恐有不能取得均質 的膜質之ST0膜。 若根據以上說明之圖1 0 ( a )的氣體孔的配列法，則 © 例如只要在正四角形的各頂點分配4種類的相異氣體種， 之後對四角形的各邊線對稱地描繪四角形分配各氣體種的 氣體？L ’便可製作4種類的氣體孔的分布密度相等，各氣 體種的相隣的氣體孔的距離亦相等之淋浴頭，甚至正多角 形（正五角形、正六角形等）可適用。又，圖l〇(a)所 示的配列法’例如與圖1 〇 ( b )參照例所示的配列法作比 較’有關膜厚及膜質方面可想像能夠取得高的面内均一性 ’在本實施形態的氣體淋浴頭4中是根據如此的想法來採 用3種類的氣體供給孔51b〜53b的配置法。以下說明有 -33- 200935515 關採用如此的氣體淋浴頭4之成膜裝置1的作用。 首先，如圖12所示，開啓搬送口 28，使外部的搬送 機構由搬送口 28進入而將晶圓W搬入至處理容器2内。 其次，經由昇降銷35在位於交接位置的載置台3上載置 晶圓W，藉由未圖示的静電吸盤來吸附該晶圓W(載置工 程）。此時，藉由各加熱器213、47等來將排氣管路21 或內塊26的表面例如分別加熱至230 °C，且氣體淋浴頭4 © 的氣體供給面40是例如被加熱至250°C。其次，關閉搬送 口 28來使處理容器2内成爲氣密的狀態之後，利用真空 泵67經由排氣管路21來使處理容器2内成爲抽真空的狀 態。 此時，如已述那樣，內塊26是被固定於比晶圓W的 交接位置更高的位置，所以如圖1 2所示那樣在使載置台3 下降至晶圓W的交接位置的狀態中，下側容器2 2内的空 間是形成與處理環境1 〇連通（未被區劃）的狀態。因此 Ο ，在上述的真空排氣中，包含下側容器22内的處理容器2 内全體會被真空排氣。 一旦處理容器2内被真空排氣至所定的壓力，則會維 持繼續真空排氣，使載置晶圓W的載置台3上昇至按照 處方來選擇的處理位置，例如「h= 8mm」的位置。在此一 旦使載置台3上昇至處理位置，則例如圖9 ( a )或圖9 ( b )所示那樣平台罩32的側周面、或從該側周面延伸的裙 部321會形成被內塊26包圍的狀態，載置台3上方的處 理環境10與下側容器22内的空間會藉由載置台3及內塊 -34- 200935515 26來遮斷而形成彼此被區劃的狀態。 如此一來，一旦處理環境1〇及下側容器22内的空間 被區劃，則會藉由淨化氣體供給路222來開始導入淨化氣 體至下側容器22内。而且，藉由平台加熱器33來使晶圓 W的温度例如加熱至280°C後，開始STO的成膜處理。另 外，在圖9(a)、圖9(b)及圖12中，基於圖示的方便 起見，平台加熱器3 3的記載省略。並且，在以下的作用 〇 說明是舉晶圓W的處理位置位於圖9 ( b )所示的位置（ h = 8mm)時爲例來進行說明。 ALD製程之STO的成膜處理（氣體供給工程）是根 據圖13 (a)〜圖13(d)所示的氣體供給順序來執行。 圖13(a)〜圖13(c)的各圖所示的空白柱（無斜線） 是表不來自各氣體供給路線610〜630的處理氣體原· 料氣體、Ti原料氣體、臭氧氣體）的供給量，且圖13 (a )〜圖13(d)的斜線柱是表示來自各氣體供給路線61〇 〇 〜640的淨化氣體的供給量。又，圖14〜圖是表示該 等的順序執行中之氣體淋浴頭4内及處理環境1〇的各氣 體的流動模式。 若依照氣體供給順序’則如圖13 ( a )所示，首先進 行Sr原料氣體的供給（Sr原料氣體供給工程）。此時在 氣體淋浴頭4内Sr原料氣體是如圖14所示通過第丨氣體 導入路511來擴散至第1擴散空間421内，通過多數設於 第1擴散空間421底面的第1氣體供給路512，從氣體供 給面40a的各Sr原料氣體供給孔51b (參照圖7)來供給 -35- 200935515 至處理環境10的中央區域l〇a。 如此一來，S r原料氣體會從氣體淋浴頭4的中央區域 側的氣體供給面40a來供給至處理環境1 〇内，到達載置 台3上的晶圓w的中央部。此時，如圖1所示，在處理 環境10的周圍設於排氣管路21的真空排氣口 211會以能 夠包圍該處理環境10的方式來配置，因此到達晶圓W中 央部的原料氣體會往該等的真空排氣口 211從晶圓W的 〇 中央部流至周緣部。藉由如此從晶圓W的中央部往周緣 部流動原料氣體，原料氣體的移動距離會變短，可使各原 料氣體的分子均一地吸附於晶圓w的徑方向。 又’此時，如圖13(b)〜（d)及圖14所示，爲了 防止原料氣體的逆流，而從第2氣體供給路5 22、第3氣 體供給路5 3 2及第4氣體導入路5 4 1流動少量的淨化氣體 。另一方面’從圖1所示的下側容器2 2的淨化氣體供給 路222供給的淨化氣體會通過載置台3與內塊26的間隙 〇 來進入處理環境10内，藉此抑止原料氣體流入至下側容 器22内的空間，防止反應物附著所產生之附著物的形成 。來自該載置台3與內塊26的間隙之淨化氣體的供給是 在氣體供給順序的執行中，繼續進行。 如此一來，一旦經過所定時間，在晶圓W上形成Sr 原料氣體的吸附層’則停止各原料氣體的供給，如圖1 3 ( a)〜圖13(d)所示’從Sr原料氣體供給路線610及淨 化氣體供給路線640供給淨化氣體，淨化處理環境1 〇及 氣體淋浴頭4内部所殘留的Sr原料氣體（Sr原料氣體淨 -36- 200935515 化工程）。此時在氣體淋浴頭4内，從Sr原料氣體供給 路線6 1 0供給的淨化氣體，如圖1 5所示那樣經由與已述 的Sr原料氣體同樣的路徑來供給至處理環境1〇的中央區 域10a。另一方面由淨化氣體供給路線640所供給的淨化 氣體是經由第4氣體導入路541—第4擴散空間411—第5 氣體導入路542來到達環狀的第5擴散空間441，通過多 數設於此底面的第4氣體供給路543來供給至處理環境1〇 ^ 的周緣區域1 0 b。 在如此的處理容器2内的處理環境1〇中，因爲中央 區域10a及周緣區域l〇b雙方同時被供給淨化氣體，所以 例如與只在該等區域的其中一方供給淨化氣體時相較之下 ，淨化氣體量會變多，可短時間完成原料氣體的淨化。另 外此時如圖1 3 ( b ) 、（ c )及圖1 5所示從第2氣體供給 路5 22及第3氣體供給路5 3 2亦流動少量的淨化氣體。 —旦完成來自處理環境10之8>"原料氣體的淨化，則 〇 如圖13(b)所示那樣供給Ti原料氣體。Ti原料氣體是 如圖1 6所示那樣經由第2氣體導入路5 2 1 —第2擴散空間 42 2 —第3氣體供給路5 3 2來從氣體供給面40a的各Ti原 料氣體供給孔5 2b (參照圖7 )供給至處理環境i 〇的中央 區域10a ( Ti原料氣體供給工程）。然後，與Sr原料氣 體時同樣地，Ti原料氣體是從晶圓W中央部往周緣部流 動，Ti原料氣體的分子會被均一地吸附於該晶圓W的徑 方向。又，如圖13(a) 、（c) 、（d)及圖16所示，從 第1氣體供給路512、第3氣體供給路532及第4氣體導 -37- 200935515 入路5 4 1流動少量的淨化氣體來防止原料氣體I 其次，如已述的圖1 5所示那樣利用淨化 淋浴頭4内及來自處理環境1〇的以原料氣體 進行（Ti原料氣體淨化工程），但如圖13 ( 所示’一面主要進行來自Ti原料氣體供給路I 化氣體供給路線640的淨化氣體供給，另一面 )、（c )所示’從Sr原料氣體供給路線610 〇 供給路線6 3 0分別往第1氣體供給路5 1 2、第 路5 3 2供給以原料氣體的逆流防止爲目的之少 體的點是與已述的Sr原料氣體淨化工程不同。 如此一來，若完成Sr原料氣體、Ti原料 及各個的淨化，則如圖1 3 ( c )所示，進行來 供給路線630之臭氧氣體的供給（臭氧氣體供 此時臭氧氣體是如圖17所示那樣通過氣體淋浴 氣體導入路531來擴散至第3擴散空間431内 〇 設於該第3擴散空間431的底面之第3氣體供 從氣體供給面40a的各臭氧氣體供給孔53b (丨 來供給至處理環境10的中央區域！〇a。另外 13(a) 、（b) 、（d)所示那樣從Sr原料氣 610、Ti原料氣體供給路線620、淨化氣體供 供給少量的淨化氣體’防止臭氧氣體進入至氣 内。 其結果’在處理環境10内到達晶圓W表 藉由已經吸附於晶圓W表面的原料氣體及來 的逆流。 氣體之氣體 的淨化會被 b ) 、( d ) 泉620及淨 如圖1 3 ( a 、臭氧氣體 3氣體供給 量的淨化氣 氣體的供給 自臭氧氣體 給工程）。 頭4的第3 ，通過多數 給路532， B 7參照） ，此時如圖 體供給路線 給路線640 體淋浴頭4 面的臭氧會 自平台加熱 -38- 200935515 器33的熱能量而反應，形成STO的分子層。一旦如此地 所定時間供給臭氧氣體，則停止臭氧氣體的供給，如圖1 3 (c)、圖13(d)及圖15所示那樣從臭氧氣體供給路線 63 0、淨化氣體供給路線640供給淨化氣體，淨化處理環 境1〇及氣體淋浴頭4内部所殘留的臭氧氣體（臭氧氣體 淨化工程）。又，此時亦如圖13(a)、圖丨3(b)所示 那樣，從第1氣體供給路512、第2氣體供給路522流動 〇 少量的淨化氣體。 如圖13所示那樣，若將以上說明的6個工程設爲1 循環，則重複該被預定循環的次數、例如1 〇〇次來使ST0 的分子層多層化，完成具備所定的膜厚之S TO膜的成膜。 如此在Sr原料氣體供給工程〜臭氧氣體淨化工程的各工 程中，從原本以大流量流動的氣體流路以外的氣體流路也 一定流動小流量的淨化氣體。然後一旦結束成膜，則停止 各種的氣體供給，使載置晶圓W的載置台3下降至搬送 © 口 28，將處理容器2内的壓力回到真空排氣前的狀態之後 ，以和搬入時相反的路徑，藉由外部的搬送機構來搬出晶 圓W，完成一連串的成膜動作。 本發明是將氣體供給面40a分割成由彼此同一大小的 正三角形所構成的單位區劃401，可從構成該單位區劃 401的各正三角形的3個頂點來分別供給Sr原料氣體（第 1處理氣體）、Ti原料氣體（第2處理氣體）及臭氧氣體 (第3處理氣體）。因此，無論取哪個的單位區劃，吐出 第1〜第3處理氣體的3個氣體供給孔51b〜53b皆存在， -39- 200935515 且該等3個的氣體供給孔51b〜53b會被互相等間隔配列 ，所以藉由氣體的供給時序相異之所謂ALD來成膜時， 有關膜厚及膜質方面可取得高的面内均一性。 又，如上述那樣在同時吐出第1〜第3處理氣體時也 可使該等的氣體在被均一化的狀態下吸附，因此本實施形 態的氣體供給孔51b〜53b的配列並非限於ALD製程，亦 可適用於同時吐出第1〜第3處理氣體藉由CVD來成膜的 〇 型態之成膜裝置的氣體淋浴頭。 又，上述的成膜裝置1是說明有關使Sr原料氣體（ 第1處理氣體）及Ti原料氣體（第2處理氣體）作爲原 料氣體來與氧化氣體的臭氧氣體（第3處理氣體）反應而 形成STO的薄膜時，但可在該成膜裝置1成膜的薄膜種類 並非限於此。例如亦可更換實施形態所示的臭氧氣體，而 採用水蒸氣作爲氧化氣體，或亦可適用於使含鋇化合物的 第1處理氣體、及含鈦化合物的第2處理氣體，藉由第3 ❹ 處理氣體的氧化氣體來反應而進行鈦酸鋇（BaTi03)膜的 成膜之製程。 【圖式簡單說明】 圖1是實施形態的成膜裝置的縱剖面圖。 圖2是設於上述成膜裝置的氣體淋浴頭的分解立體圖 〇 圖3是上述氣體淋浴頭的縱斷立體圖。 圖4是上述氣體淋浴頭的縱剖面圖。 -40- 200935515 圖5是氣體淋浴頭内的氣體導入路及氣體供給路部份 的縱剖面圖。 圖6是上述成膜裝置的氣體供給路徑圖。 圖7是表示設於上述氣體淋浴頭的氣體供給孔的配列 平面圖。 圖8是有關氣體供給孔的轉印現象的說明圖。 圖9是表示上述成膜裝置的晶圓的處理位置的說明圖 〇 圖10是表示本實施形態及參照例的氣體供給孔的配 列說明圖。 圖11是表示上述配列的第2說明圖。 圖12是上述成膜裝置的第1作用圖。 圖13是上述成膜裝置的成膜處理的氣體供給順序圖 〇 圖14是上述成膜裝置的第2作用圖。 0 圖15是上述成膜裝置的第3作用圖。 圖16是上述成膜裝置的第4作用圖。 圖17是上述成膜裝置的第5作用圖。 【主要元件符號說明】 1 :成膜裝置 2 :處理容器 3 :載置台 4 :氣體淋浴頭 -41 - 200935515 Ο 控制部 處理環境 :中央區域 :周緣區域 排氣管路 下側容器 昇降板 波紋管 支持構件 內塊 擋環 搬送口 排氣管 平台 平台罩 平台加熱器 支持構件 昇降銷 昇降構件 氣體供給面 =氣體供給面 :氣體供給面 45 :板 :凸緣部 -42- 200935515 51a :第1導入口 52a :第2導入口 5 3 a :第3導入口 54a :第4導入口 5 1 b :第1氣體供給孔 52b :第2氣體供給孔 53b :第3氣體供給孔 0 61 : Sr原料供給源 62 : Ti原料供給源 63 :臭氧氣體供給源 64 :淨化氣體供給源 65 :流量制御機器群 66 :淨化氣體供給源 67 :真空泵 6 8 :電源部 〇 69 :昇降機構 8 1〜8 4 :螺栓 81a〜84a、81b〜84b:螺栓孔 2 1 1 :真空排氣口 2 1 2 :絕熱構件 2 2 1 :貫通孔 222 :淨化氣體供給路 22 3 :側壁部 252 :中間環體 -43- 200935515 2 6 1 :塊罩 262 :突起緣 3 2 1 :裙部 4 0 1 :單位區劃 4 1 1 :第4擴散空間 421 :第1擴散空間 422 :第2擴散空間 0 431 :第3擴散空間 441 :第5擴散空間 423、425、432、43 3 ：筒狀部 511 :第1氣體導入路 521 :第2氣體導入路 5 3 1 :第3氣體導入路 541 :第4氣體導入路 542 :第5氣體導入路 〇 5 1 2 :第1氣體供給路 522 :第2氣體供給路 5 3 2 :第3氣體供給路 610 : Sr原料氣體供給路線 620 : Ti原料氣體供給路線 63 0 =臭氧氣體供給路線 640 =淨化氣體供給路線 W :晶圓 -44-

Claims (1)

  1. 200935515 十、申請專利範圍 ι-種成膜裝置，其特徵係具備： 處理容器； 載置台，其係配置於上述處理容器内，用以載置基板 :及 氣體淋浴頭，其係對向於上述載置台來配置，具有氣 體供給面，該氣體供給面設有供給第1處理氣體的第1氣 〇 體供給孔、供給第2處理氣體的第2氣體供給孔、及供給 第3處理氣體的第3氣體供給孔， 又’上述氣體供給面係被分割成由彼此同一大小的正 三角形所構成的單位區劃，在構成該單位區劃的各正三角 形的3個頂點分別設有上述第1氣體供給孔、上述第2氣 體供給孔及上述第3氣體供給孔， 上述第1處理氣體、上述第2處理氣體及上述第3處 理氣體係各相異，使第1處理氣體、第2處理氣體及第3 〇 處理氣體互相反應，在上述基板的表面形成薄膜。 2.如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中， 從上述第1氣體供給孔供給的第1處理氣體係含緦化 合物， 從上述第2氣體供給孔供給的第2處理氣體係含鈦化 合物， 從上述第3氣體供給孔供給的第3處理氣體係與緦化 合物及鈦化合物反應的氧化氣體， 成膜於上述基板的表面之薄膜爲鈦酸鋸。 -45- 200935515 3.如申請專利範圍第2項之成膜裝置，其中，上述氧 化氣體爲臭氧氣體或水蒸氣。 4·—種成膜方法，其特徵係具備： 載置工程，其係於處理容器内所配置的載置台上載置 基板；及 氣體供給工程，其係對向於上述載置台來配置，被分 割成由彼此同一大小的正三角形所構成的單位區劃，從在 〇 構成該單位區劃的各正三角形的3個頂點分別設有第1氣 體供給孔、第2氣體供給孔及第3氣體供給孔的氣體淋浴 頭來供給氣體， 又，上述氣體供給工程係具有：供給第1處理氣體的 第1處理氣體供給工程、供給第2處理氣體的第2處理氣 體供給工程、及供給第3處理氣體的第3處理氣體供給工 程， 上述第1處理氣體、上述第2處理氣體及上述第3處 〇 理氣體係各相異，使第1處理氣體、第2處理氣體及第3 處理氣體互相反應，在上述基板的表面形成薄膜。 5.如申請專利範圍第4項之成膜方法，其中， 在上述第1氣體供給工程所被供給的第1處理氣體係 含鋸化合物， 在上述第2氣體供給工程所被供給的第2處理氣體係 含鈦化合物， 在上述第3氣體供給工程所被供給的第3處理氣體係 與鋸化合物及鈦化合物反應的氧化氣體， -46 - 200935515 在上述基板的表面形成由鈦酸緦所構成的薄膜。 6. 如申請專利範圍第5項之成膜方法，其中，上述氧 化氣體爲臭氧氣體或水蒸氣。 7. —種記憶媒體’係容納用以使成膜方法執行於成膜 裝置的電腦程式之記憶媒體，其特徵爲： 上述成膜方法係具有： 載置工程，其係於處理容器内所配置的載置台上載置 〇 基板；及 氣體供給工程，其係對向於上述載置台來配置，被分 割成由彼此同一大小的正三角形所構成的單位區劃，從在 構成該單位區劃的各正三角形的3個頂點分別設有第1氣 體供給孔、第2氣體供給孔及第3氣體供給孔的氣體淋浴 頭來供給氣體， 又，上述氣體供給工程係具有：供給第1處理氣體的 第1處理氣體供給工程、供給第2處理氣體的第2處理氣 ^ 體供給工程、及供給第3處理氣體的第3處理氣體供給工 程， 上述第1處理氣體、上述第2處理氣體及上述第3處 理氣體係各相異，使第1處理氣體、第2處理氣體及第3 處理氣體互相反應，在上述基板的表面形成薄膜。 8. —種氣體供給裝置，其特徵係具備： 第1導入口，其係用以導入第1處理氣體； 第2導入口，其係用以導入第2處理氣體； 第3導入口，其係用以導入第3處理氣體； -47- 200935515 第1氣體供給孔’其係用以將在上述第1導入口所導 入的上述第1處理氣體供給至基板； 第2氣體供給孔’其係用以將在上述第2導入口所導 入的上述第2處理氣體供給至基板； 第3氣體供給孔，其係用以將在上述第3導入口所導 入的上述第3處理氣體供給至基板；及 氣體流路構造部，其係構成可從上述第1氣體供給孔 0 、第2氣體供給孔及第3氣體供給孔來分別獨立吐出從上 述第1導入口導入的上述第1處理氣體、從上述第2導入 口導入的上述第2處理氣體及從上述第3導入口導入的上 述第3處理氣體， 又，上述第1氣體供給孔、第2氣體供給孔及第3氣 體供給孔係設於氣體供給面， 上述氣體供給面係被分割成由彼此同一大小的正三角 形所構成的單位區劃，在構成該單位區劃的各正三角形的 © 3個頂點分別設有上述第1氣體供給孔、上述第2氣體供 給孔及上述第3氣體供給孔， 上述第1處理氣體、上述第2處理氣體及上述第3處 理氣體係各相異，使第1處理氣體、第2處理氣體及第3 處理氣體互相反應，在上述基板的表面形成薄膜。 -48-
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