TW201329283A - 成膜裝置及基板處理裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明成膜裝置係具有於周圍方向相互分離之處理區域，於處理區域之間配置分離氣體噴嘴，從分離氣體噴嘴各自供應分離氣體來將處理區域彼此分離。此時，分離氣體噴嘴中於旋轉台之旋轉方向的下游側係設有用以與旋轉台之上面之間形成狹窄空間的第1頂面。又，此第1頂面中於旋轉台之旋轉方向上游側係設有較第1頂面要高的第2頂面。

Description

成膜裝置及基板處理裝置
本發明關於一種成膜裝置及基板處理裝置，係依序供應會相互反應之處理氣體來於基板之表面層積反應生成物。
作為一種於半導體晶圓等之基板(以下稱為「晶圓」)處例如藉由ALD(Atomic Layer Deposition)法來成膜係氧化膜(SiO2)等之薄膜的裝置，如日本國特開2010-239102號公報所記載般，已知有一種於真空容器內配置有將複數片晶圓並列於周圍方向並加以公轉之旋轉台之結構。此裝置係從對向於旋轉台般所設置之複數氣體供應部來將會相互反應之處理氣體依序供應至晶圓。
此般裝置在被供應有處理氣體之區域彼此之間，為了將該等區域加以區隔，係供應有例如N2(氮)氣體等作為分離氣體。此時，當分離氣體的供應量設定為大流量時，會加重裝置的運轉成本(分離氣體的成本)。又，處理氣體亦有被分離氣體稀釋之虞。另一方面，當節省分離氣體的流量時，卻有處理氛圍中處理氣體彼此相互混合之虞。
在美國專利公報7,153,542號、日本國專利3144664號公報及美國專利公報6,869,641號中雖記載有藉由ALD法來成膜出薄膜的裝置，但並未有關於所述問題的記載。
本發明有鑑於此般情事，其目的在於提供一種成膜裝置及基板處理裝置，在依序供應會相互反應之處理氣體來於基 板表面層積反應生成物時，能一邊將分離氣體供應至各自被供應有處理氣體之處理區域彼此之間而防止處理氣體彼此在處理氛圍中相互混合，一邊抑制分離氣體之供應流量。
更詳細而言，本發明一樣態之成膜裝置係於真空容器內複數次地重複依序將複數種類之處理氣體供應至基板的循環來形成薄膜之成膜裝置，其特徵在於具備有：旋轉台，係設於該真空容器內，於其上面具備有沿著周圍方向而載置基板之基板載置區域，且將此基板載置區域加以公轉；複數之處理氣體供應部，係分別將相互不同之處理氣體供應至相互分離於此旋轉台之周圍方向的處理區域；分離部，係為了對分離各處理區域之氛圍而形成於各處理區域之間的分離區域供應分離氣體，而以從該旋轉台之中心側朝外周側延伸之方式配置有分離氣體噴嘴；以及排氣口，係設置於該旋轉台之外緣側，用以將該真空容器內之氛圍加以真空排氣；其中該分離部係具備有：第1頂面，係設置於該分離氣體噴嘴中該旋轉台之旋轉方向下游側，與該旋轉台之上面之間從該旋轉台之中央側朝外周側形成有狹窄空間而用以阻止朝此狹窄空間之處理氣體的侵入；以及第2頂面，係設置於該分離氣體噴嘴中該旋轉台之旋轉方向上游側，從該旋轉台之中央側朝外周側形成為較該第1頂面要來的高； 該排氣口係以連通於為該第2頂面與該旋轉台之間的區域之氣體滯留空間的方式來加以設置。
又，本發明其他一樣態之基板處理裝置係於真空容器內複數次地重複依序供應複數種類之處理氣體的循環來對基板進行處理之基板處理裝置，其特徵在於具備有：旋轉台，係設於該真空容器內，於其上面具備有沿著周圍方向而載置基板之基板載置區域，且將此基板載置區域加以公轉；複數之處理氣體供應部，係分別將相互不同之處理氣體供應至相互分離於此旋轉台之周圍方向的處理區域；分離部，係為了對分離各處理區域之氛圍而形成於各處理區域之間的分離區域供應分離氣體，而以從該旋轉台之中心側朝外周側延伸之方式配置有分離氣體噴嘴；以及排氣口，係設置於該旋轉台之外緣側，用以將該真空容器內之氛圍加以真空排氣；其中該分離部係具備有：第1頂面，係設置於該分離氣體噴嘴中該旋轉台之旋轉方向下游側，與該旋轉台之上面之間從該旋轉台之中央側朝外周側形成有狹窄空間而用以阻止朝此狹窄空間之處理氣體的侵入；以及第2頂面，係設置於該分離氣體噴嘴中該旋轉台之旋轉方向上游側，從該旋轉台之中央側朝外周側形成為較該第1頂面要來的高；該排氣口係以連通於為該第2頂面與該旋轉台之間的區域之氣體滯留空間的方式來加以設置。
就本發明實施形態之基板處理裝置一範例，參照圖1~圖8來加以說明。為此基板處理裝置之一樣態的成膜裝置如圖1及圖2所示，係具備有：真空容器1，其平面形狀為概略圓形；以及旋轉台2，係設於此真空容器1內，於該真空容器1之中心具有旋轉中心。然後，此成膜裝置如後所詳述般地，係將會相互反應之複數(例如2種類)處理氣體依序供應至晶圓W而藉由ALD法來成膜出薄膜，並使用分離氣體來將各自被供應有處理氣體彼此之區域彼此加以區隔。此時，會於處理氛圍中一邊防止處理氣體彼此的混合，一邊將分離氣體的供應流量抑制為較少。接著，就成膜裝置之各部加以詳述。
真空容器1具備有頂板11及容器本體12，頂板係構成為可裝卸於容器本體12。頂板11之上面側的中央部為了抑制在真空容器1內之中心部區域C中，相互不同處理氣體彼此之混合，係連接有用以供應作為分離氣體之N2(氮)氣體的分離氣體供應管51。圖1中符號13為環狀地設置於容器本體12之上面周緣部的密封構件(例如O型環)。於真空容器1內被供應有該分離氣體之區域的外側係從頂板11朝下方形成有環狀地延伸之突出部5。
旋轉台2係以中心部固定在概略圓筒形狀之核心部21，藉由連接於此核心部21下面並延伸於鉛直方向的旋轉軸22，而於此範例中構成為可順時針自由地繞鉛直軸旋轉。圖1中符號23係將旋轉軸22繞鉛直軸旋轉之驅動部，符號20係收納旋轉軸22及驅動部23的殼體。此殼體20上面側之凸 緣部分係氣密地組裝於真空容器1之底面部14的下面。又，此殼體20係連接有用以將N2氣體作為吹淨氣體而供應至旋轉台2下方區域之吹淨氣體供應管72。真空容器1之底面部14的核心部21外周側係以從下方側接近旋轉台2之方式形成為環狀而成為突出部12a。另外，以下的說明中，有將旋轉台2旋轉方向上游側及旋轉方向下游側各自稱為「上游側」及「下游側」的情況。
旋轉台2之表面部如圖2及圖3所示，係沿著旋轉方向(周圍方向)於複數個地點(例如5個地點)設有用以載置直徑尺寸為例如300mm尺寸之晶圓W的圓形狀凹部24來作為基板載置區域。凹部24係以當晶圓W落入(收納)於該凹部24時，晶圓W表面與旋轉台2之表面(未載置有晶圓W之區域)會一致的方式來設定直徑尺寸及深度尺寸。凹部24底面係設有用以讓將晶圓W從下方側突起升降之例如後述3根升降銷貫穿之貫穿孔(未圖示)。
如圖2及圖3所示，在各自對向旋轉台2中凹部24的通過區域之位置係於真空容器1之周圍方向(旋轉台2之旋轉方向)相互隔有間隔而放射狀地各自設置有例如石英所構成的4根噴嘴31,32,41,42。該等各噴嘴31,32,41,42係以例如從真空容器1之外周壁朝中心部區域C而對向於晶圓W來水平地延伸之方式各自地被加以組裝。因此，該等噴嘴31,32,41,42便係各自從旋轉台2之中央側朝外周側延伸般地被加以配置。此範例中，從後述搬送口15觀之係順時針地依序配列有分離氣體噴嘴41、第1處理氣體噴嘴31、分離氣體噴嘴42 及第2處理氣體噴嘴32。另外，圖2係顯示圖5及圖6中以A-A線來將真空容器1切剖之橫剖俯視圖，圖3係顯示圖5及圖6中以B-B線來將真空容器1切剖之橫剖俯視圖。又，圖3中係省略了關於各噴嘴31,32,41,42之內部結構。
各噴嘴31,32,41,42係透過流量調整閥而分別各自連接至以下的各氣體供應源(未圖示)。亦即，第1處理氣體噴嘴31係連接於含Si(矽)之第1處理氣體(例如BTBAS(二(特丁胺基)矽烷：SiH2(NH-C(CH3)3)2氣體等)之供應源。第2處理氣體噴嘴32係連接於為第2處理氣體之例如O2氣體及O3氣體之混合氣體(以下記載為了簡略化而稱為「O3氣體」)的供應源。分離氣體噴嘴41,42係各自連接於為分離氣體之N2(氮)氣體供應源。第1處理氣體噴嘴31及第2處理氣體噴嘴32係分別構成第1處理氣體供應部及第2處理氣體供應部。又，分離氣體噴嘴41,42係分別構成分離氣體供應部。
氣體噴嘴31,32,41,42之下面側係沿著旋轉台2之半徑方向而於複數地點例如等間隔地形成有氣體噴出孔33。該等各噴嘴31,32,41,42係配置為該噴嘴31,32,41,42之下端緣與旋轉台2上面之分離距離為例如1~5mm左右。處理氣體噴嘴31之下方區域為用以於晶圓W吸附含Si氣體之第1處理區域P1，第2處理氣體噴嘴32之下方區域係成為用以讓晶圓W所吸附之含Si氣體與O3氣體反應之第2處理區域P2。分離氣體噴嘴41,42係用以形成各自將第1處理區域P1及第2處理區域P2加以分離之分離區域D者。
關於該等2個分離區域D，首先就分離氣體噴嘴41(較第2處理氣體噴嘴32要靠下游側且較第1處理氣體噴嘴31要 靠上游側)之分離區域D加以說明。分離氣體噴嘴41中旋轉台2之旋轉方向上游側及下游側如圖2所示，係從真空容器1之頂板11朝下方側而各自設有跨越旋轉台之半徑方向突出之凸狀部4,4，該等凸狀部4,4係成為以旋轉台之旋轉方向擴張之方式所形成的概略扇形狀。因此，分離氣體噴嘴41,42係被收納於在所謂凸狀部4,4間延伸於旋轉台2之半徑方向般所形成之溝部43內(參照圖4~6)。凸狀部4,4中旋轉台2之旋轉中心側的部位係連接於所述之突出部5。各凸狀部4,4之旋轉台旋轉方向中的寬度尺寸L在通過晶圓W中心部之位置處為例如50mm。
分離氣體噴嘴41之左右兩側凸狀部4,4中，旋轉台2之旋轉方向下游側的凸狀部4係用以阻止該凸狀部4下游側之第1處理氣體噴嘴31之處理氣體繞至分離氣體噴嘴41側者。因此，此凸狀部4之下端面如圖5及圖6所示，為了與旋轉台2之表面間形成狹窄空間S1，係接近旋轉台2之表面般地配置而形成第1頂面44。第1頂面44係從旋轉台2之中央側跨越外周側而被加以形成。此第1頂面44與旋轉台2之間的分離距離h係例如為0.5mm~10mm，本範例為約4mm。此凸狀部之外緣部(旋轉台2之外緣部與真空容器1之內壁面之間的部位)如圖4所示，為了抑制氣體通過旋轉台2之外緣部側，係以繞入該旋轉台2之外端面側的方式而彎曲呈L字型來成為彎曲部46。此彎曲部46與旋轉台2或後述的側環100間的間隙尺寸係設定為與所述之分離距離h為同樣程度。
此處，較第1頂面44更靠旋轉台之旋轉方向下游側之區域而配置有所述第1處理氣體分嘴31之區域如圖5及圖6所示，頂板11的下面係較該第1頂面44要高。因此，從第1處理噴嘴31來看分離氣體噴嘴41側之時，由於狹窄空間S1係跨越旋轉台2之半徑方向而形成，分離氣體噴嘴41之分離氣體會從此狹窄空間S1朝該第1處理氣體噴嘴31噴出，故第1處理氣體會被阻止繞到分離氣體噴嘴41側。
接著，就分離氣體噴嘴41之左右兩側的凸狀部4,4中，旋轉台2之旋轉方向上游側的凸狀部4加以說明。此凸狀部4係用以阻止例如第2處理氣體噴嘴32所噴出之處理氣體侵入至所述狹窄空間S1者，以該凸狀部4的下方中滯留有之方式，而形成有較狹窄空間S1要寬廣的氣體滯留空間(cavity)S2。亦即，此凸狀部4如圖3及圖5所示，收納有分離氣體噴嘴41之溝部43的頂面係朝上游側延伸於水平方向而形成較第1頂面44要高之第2頂面45。因此，氣體滯留空間S2係從旋轉台2之中央側跨越外周側(半徑方向)而加以形成，且以擴張於該旋轉台2之旋轉方向之方式成為扇形狀。該等第1頂面44、第2頂面及分離氣體噴嘴41係構成分離部。另外，圖5係顯示在靠近旋轉台2之中心部區域C位置將真空容器1於周圍方向切剖之縱剖視圖，圖6係顯示在旋轉台2之外緣部要靠外側處將真空容器1於周圍方向切剖之縱剖視圖。
然後，此第2頂面45中旋轉台2之旋轉方向上游側之端部為了抑制從第2處理氣體噴嘴32被供應至真空容器1之處 理氣體侵入至氣體滯留空間S2，係朝旋轉台2垂直地延伸而成為壁面部47。此壁面部47如圖3所示，係從旋轉台2之中央側跨越外周側所形成，具體而言，係被配置為從旋轉台2之中心部側的所述突出部5跨越至對向於旋轉台2之外緣部的位置。此壁面部47與旋轉台2之間的分離距離係定為與所述分離距離h為相同程度的尺寸。
又，為了將氣體滯留空間S2中氣體排出至旋轉台2之外周側，凸狀部4的外周面(對向於真空容器1之內壁面的面)如圖3及圖6所示，旋轉台2之旋轉方向上游側部位係裁切為概略矩形而成為開口部48。然後，較此開口部48要靠旋轉台2之旋轉方向下游側之凸狀部4的外周側部位如半徑方向剖視圖之圖7所示，係與分離氣體噴嘴41之下游側的凸狀部4同樣地，於旋轉台2之外緣部與真空容器1之內壁面之間延伸出而成為所述之彎曲部46。另外，圖3及圖6中，關於彎曲部46，在圖示的關係上係加以省略。
然後，於開口部48與分離氣體噴嘴41之間對向於中心部區域C之凸狀部4的內壁面為了將分離氣體噴嘴41所噴出之分離氣體朝開口部48引導係如圖3所示，從分離氣體噴嘴41之側邊側朝後述之排氣口62延伸而形成有引導面49。亦即，開口側48之下游側的該凸狀部4之內壁面在俯視觀之時，開口部48側之部位係朝排氣口62而被斜向地裁切。因此，開口部48下游側之該凸狀部4(彎曲部46)便會是配置在較旋轉台2之外緣部要靠近真空容器1內壁面之區域，並隨著從分離氣體噴嘴41朝開口部48而寬度尺寸變小。又，引導面49係形成為交叉於分離氣體噴嘴41的長度方向。
分離氣體噴嘴42中亦係在旋轉台2之旋轉方向上游側及下游側配置有各自凸狀部4,4，該等凸狀部4,4中，於第2處理氣體噴嘴32側之凸狀部4係形成有狹窄空間S1。又，此分離氣體噴嘴42與第1處理氣體噴嘴31之間的凸狀部4係形成有氣體滯留空間S2、壁面部47、開口部48以及引導面49。另外，圖4為裁切凸狀部4的一部分，且將凸狀部4概略地描繪。
接著，回到成膜裝置的說明。於旋轉台2外周側較該旋轉台2稍微下方位置如圖2、圖3、圖4及圖8所示，係配置有為罩體之側環100。此側環100係例如於裝置的清潔時，在取代處理氣體而流通有氟素係之清潔氣體之時，用以從該清潔氣體保護真空容器1之內壁者。亦即，未設有側環100時，旋轉台2之外周部與真空容器1之內壁之間可謂是環狀地形成有橫跨周圍方向而橫向地形成有氣流(排氣流)之凹部狀氣流通道。因此，此側環100係以讓真空容器1的內壁面盡可能不露出於氣流通道之方式來設置於該氣流通道處。此範例中，各分離區域D之外緣側的區域(彎曲部46)係朝此側環100而延伸出。
側環100的上面係於周圍方向相互遠離的2個地方形成有排氣口61,62。換言之，係於該氣流通道之下方側形成有2個排氣口，於對應於該等排氣口之位置中的側環100係形成有排氣口61,62。將該等2個排氣口61,62中之一邊及另邊分別稱為第1排氣口61及第2排氣口62時，第1排氣口61如圖2所示，在第1處理氣體噴嘴31與較該第1處理氣體噴 嘴31要靠旋轉台2之旋轉方向下游側之凸狀部4之間，係形成於靠該凸狀部4側之位置。因此，第1排氣口61如圖3所示，係以連通至該第1排氣口61與分離氣體42之間的氣體滯留空間S2之方式被加以配置。
又，第2排氣口62在第2處理氣體噴嘴32與較該噴嘴32要靠旋轉台2之旋轉方向下游側之凸狀部4之間，係形成於靠該凸狀部4側之位置。因此，就此第2排氣口62亦係以連通至該第2排氣口62與分離氣體41之間的氣體滯留空間S2之方式被加以配置。第1排氣口61係用以將含Si氣體及分離氣體加以排氣者，第2排氣口62係用以將O3氣體及分離氣體加以排氣者。該等第1排氣口61及第2排氣口62如圖1所示，係各自藉由介設有蝶閥等之壓力調整部65的排氣管63來連接至為真空排氣機構之例如真空幫浦64。
旋轉台2與真空容器1之底面部14之間的空間如圖1所示，係社友為加熱機構之加熱器單元7，而透過旋轉台2將旋轉台2上晶圓W加熱至例如300℃。圖1中符號71a係設於加熱器單元7側邊側之罩體構件，符號7a係覆蓋此加熱器單元7上方側之覆蓋構件。又，真空容器1之底面部14在加熱器單元7之下方側係於跨越周圍方向之複數個地方設有用以吹淨加熱器單元7之配置空間的吹淨氣體供應管73。
真空容器1之側壁如圖2及圖3所示，係形成有用以在未圖示之外部搬送臂與旋轉台2之間進行晶圓W之收授的搬送口15，此搬送口15係藉由閘閥G而構成為可自由開閉。又，旋轉台2之凹部24由於係在緊鄰此搬送口15之位置進 行與搬送臂之間的晶圓W之收授，故旋轉台2之下方側在對應於該收授位置的部位係設有貫穿凹部24而將晶圓W由內面加以頂升之收授用升降銷及其升降機構(均未圖示)。
又，此成膜裝置係設有用以進行裝置整體動作之控制的電腦所構成之控制部120，此控制部120之記憶體內係收納有用以進行後述成膜處理之程式。此程式係組有實施裝置之各動作的步驟群，而從為硬碟、光碟、磁光碟、記憶卡、軟碟等記憶媒體的記憶部121安裝至控制部120內。
接著，就上述實施形態之作用加以說明。首先。將閘閥G開啟，將旋轉台2間歇地加以旋轉，並藉由未圖示之搬送臂透過搬送口15將例如5片的晶圓W載置於旋轉台2上。接著，關閉閘閥G，藉由真空幫浦64將真空容器1內成為抽真空狀態並將旋轉台2順時針旋轉，而一邊藉由加熱器單元7將晶圓W加入至例如300℃。
接著，從處理氣體噴嘴31噴出含Si氣體，並從第2處理氣體噴嘴32噴出O3。進一步地，從分離氣體噴嘴41,42以既定流量噴出分離氣體，亦從分離氣體供應管51及吹淨氣體供應管72,72以既定流量噴出N2氣體。然後，藉由壓力調整部65將真空容器1內調整至預設之處理壓力。
從處理氣體噴嘴31,32被供應至真空容器1內之處理氣體會隨著例如旋轉台2之旋轉而到達下游側之凸狀部4。此時，凸狀部4由於如所述般在旋轉台2之旋轉方向上游側形成有壁面部47，故到達此凸狀部4之處理氣體如圖9~圖11所示，會衝撞至壁面部47而大部分會朝旋轉台2之外緣側(排氣口61,62)來被加以排氣。
另一方面，處理氣體的一部分會繞過壁面部47的下方而侵入至氣體至留空間S2。如所述般，由於此氣體滯留空間S2係較壁面部47與旋轉台2之間的狹窄空間要來的寬廣，故從壁面部47下方側侵入至氣體滯留空間S2的氣體與到達氣體滯留空間S2之前相比，流速會變慢，也就是所謂會在氣體滯留空間S2滯留。又，由於此氣體滯留空間S2之下游側係形成有狹窄空間S1，而氣體難以進入，故侵入至氣體滯留空間S2之氣體便會朝較該狹窄空間S1要寬廣空間之開口部48流動。
此時，由分離氣體噴嘴41,42觀之的下游側係形成有狹窄空間S1，另一方面上游側係形成有較該狹窄空間S1要寬廣的氣體滯留空間S2。因此，從分離氣體噴嘴41,42所噴出之分離氣體中的大部分會朝為寬廣空間之氣體滯留空間S2，即所謂流通於旋轉台2之旋轉方向的相反方向。因此，進入至氣體滯留空間S2的處理氣體便會與分離氣體一同地透過開口部48而朝排氣口61,62被加以排氣。
然後，由於氣體滯留空間S2處設有引導面49，故從該氣體滯留空間S2朝排氣口61,62流動之處理氣體及分離氣體會一邊被抑制形成有例如亂流或停滯，一邊藉由引導面49被加以引導。又，凸狀部4中欲繞過外側緣而朝處理區域P1(P2)流去之O3氣體(含Si氣體)會因引導面49而被限制氣流，並朝排氣口62(61)被加以排氣。又，由於從分離氣體噴嘴41,42所供應之分離氣體中的一部分會透過狹窄空間S1而各自噴出至下游側，故會阻止來自該下游側而朝狹窄空間S1 之處理氣體的侵入。因此，各處理氣體在真空容器1內之處理氛圍中便不會相互混合般地被加以排氣。
又，由於旋轉台2之下方側供應有吹淨氣體，故欲擴散至旋轉台2下方側之氣體便會藉由該吹淨氣體而朝排氣口61,62側被推回。再者，由於中心部區域C供應有分離氣體，故於該中心部區域C亦會防止各處理氣體彼此之相互混合。
另一方面，晶圓W表面係因旋轉台2之旋轉而在第1處理區域P1中吸附有含Si氣體，接著於第2處理區域P2中藉由O3氣體將吸附於晶圓W上之含Si氣體氧化，而形成1層或複數層之為薄膜成分之矽氧化膜(Si-O)的分子層來形成反應生成物。此時，如所述般處理氣體彼此之相互混合會被加以阻止，再者藉由將分離氣體的流量抑制為較少，使得處理區域P1,P2中各處理氣體難以因分離氣體而被加以稀釋，故晶圓W上所形成之反應生成物從後述之圖12便可明瞭般，會引起良好地反應(含矽氣體的氧化)而有良好的電氣特性。如此地藉由旋轉台2的旋轉，便會形成多層電氣特性良好的反應生成物來層積形成薄膜。
依上述實施形態的話，在處理區域P1,P2之間配置分離氣體噴嘴41,42，從分離氣體噴嘴41,42將分離氣體各自供應而將處理區域P1,P2彼此分離。此時，分離氣體噴嘴41,42中在旋轉台2之旋轉方向下游側係各自設有用以與旋轉台2之上面之間形成狹窄空間S1的第1頂面44。又，此第1頂面44中在旋轉台2之旋轉方向上游側係緊鄰此第1頂面44而各自設有較第1頂面44要高的第2頂面45。因此，為第2 頂面45與旋轉台2之間區域的氣體滯留空間S2之氣體便難以侵入至下游側之狹窄空間S1，且由於該等空間S1,S2之間亦被供應有分離氣體，故會朝連通至此氣體滯留空間S2之排氣口61,62而與分離氣體一同被加以排氣。因此，會一邊防止處理氣體彼此在處理氛圍中的相互混合，一邊抑制分離氣體的供應流量。因此，由於可抑制處理區域P1,P2中各處理氣體因分離氣體而被稀釋，故可形成良好膜質之薄膜。又，可抑制處理氛圍中顆粒的發生。
亦即，以往的方式係藉由在處理區域P1,P2之間形成極狹窄空間(狹窄空間S1)，並將分離氣體以較快流速形成於該空間來將處理區域P1,P2彼此加以分離。因此，此般的方式當減少分離氣體之流量時分離氣體的流速會變慢，而有無法將處理區域P1,P2彼此充分分離之虞。另一方面，當分離氣體的流量設定為大流量時，縱使能防止各處理氣體彼此的混合，處理區域P1,P2中各處理氣體亦會被分離氣體稀釋而有在晶圓W表面無法產生充足的反應(含Si氣體的吸附及該氣體的氧化)之虞。
此處，本發明係於分離氣體噴嘴41,42之上游側各自形成有較此般狹窄空間(狹窄空間S1)要寬廣的氣體滯留空間S2，而將分離氣體噴嘴41,42所各自噴出之分離氣體的大部分流通於氣體滯留空間S2。因此，氣體滯留空間S2如所述般地會形成有與旋轉台2之旋轉方向為反向之氣流，藉此可將進入至氣體滯留空間S2的處理氣體迅速地加以排氣。因此，與前述以往的方式相比，能一邊抑制分離氣體的流量， 一邊將處理區域P1,P2分離。此時，從分離氣體噴嘴41,42所供應之分離氣體中的一部分會通過狹窄空間S1而朝下游側噴出，故狹窄空間S1中亦當然可阻止處理氣體的侵入。
圖12係顯示使用所述成膜裝置，將分離氣體噴嘴41,42所供應之分離氣體的流量以各種變化條件來各自成膜出薄膜，並就各條件中所獲得的薄膜測量電阻的結果。此實驗中，係顯示作為所述第1處理氣體及第2處理氣體為分別使用TiCl4(氯化鈦)氣體及NH3(氨)氣體，來成膜Ti-N(氮化鈦)膜之範例。隨著分離氣體的流量變多，可知電阻會上升而膜質變差。另一方面，分離氣體的流量較少(10000sccm以下)時，會變成電阻較小的良好膜質。亦即，可得知分離氣體的流量較大時，NH3氣體會被稀釋而無法充分地將晶圓W表面所吸附之TiCl4氣體氮化。因此，如所述般，藉由一邊將分離氣體的流量抑制的較少一邊防止各處理氣體彼此的混合，便可抑制處理氣體的稀釋而得到良好膜質的薄膜。
以上的範例雖係在凸狀部4設有壁面部47並配置引導面49，但如圖13所示，亦可不設置該等壁面部47及引導面49。亦即，例如舉分離氣體噴嘴41為例，在此分離氣體噴嘴41之左右兩側的凸狀部4,4中的右側(上游側)凸狀部4係可構成為跨越旋轉台2之旋轉方向及半徑方向而形成氣體滯留空間S2。
又，關於第2頂面，亦可配置為與處理氣體噴嘴31,32之配置區域的頂面為相同的高度。再者，雖分離氣體噴嘴41,42之氣體噴出孔33係朝下方側形成，但氣體噴出孔33 亦可形成為朝下方側且為旋轉台2之旋轉方向上游側。又再者，關於排氣口61,62亦可取代設置於側環100而形成於真空容器1的側面。又，關於引導面49雖在所述範例中該引導面49係朝向例如下方側，但亦可為相對於鉛直面傾斜。
此處，旋轉台2的轉速必須要變快的時候，隨著旋轉台2之旋轉而處理氣體彼此會容易相互混合，又，各處理氣體的流量變多時，處理氣體便容易侵入至分離區域D。因此，本發明在旋轉台2轉速為5rpm以上的情況，或各處理氣體的流量分別為50sccm(含Si氣體)以上及5000sccm(O3氣體)以上的情況，尤其可獲得大的效果。又，就從分離氣體噴嘴41,42所各自被供應的分離氣體的流量舉出一範例，為1000~10000sccm，規定處理氣體的流量(含Si氣體及O3氣體的總計流量)Q時，為10000~40000×Qsccm。
作為分離氣體亦可取代N2氣體，或與N2氣體一同地使用Ar(氬)氣體等之非活性氣體。
作為本發明之基板處理裝置雖已於所述範例中例舉成膜裝置，但亦可為成膜裝置以外，例如構成為進行蝕刻處理之裝置。此情況，作為所述之第1處理氣體例如用以將聚矽膜加以蝕刻之Br(溴)系之蝕刻氣體，而作為第2處理氣體係使用例如將矽氧化膜加以蝕刻之CF系之蝕刻氣體。然後，各處理區域P1,P2為了將各處理氣體電漿化，係各設有施加高頻電壓之電漿源。
晶圓W上，係例如從層積有複數層之例如聚矽膜及矽氧化膜，且於此層積膜之上層側形成有孔洞或溝槽之圖案化的 阻劑膜。相對於此晶圓W使用所述基板處理裝置進行蝕刻處理時，例如在第1處理區域P1中，係透過阻劑膜將層積膜之上層側的聚矽膜加以蝕刻。接著，在第2處理區域P2中，係透過阻劑膜將此聚矽膜之下層側的矽氧化膜加以蝕刻，如此地藉由旋轉台2的旋轉，便能透過共通的阻劑膜將層積膜由上層側朝下層側依序加以蝕刻。即使此情況中，由於處理區域P1,P2彼此之間係設有分離區域D，因此能防止處理氣體彼此混合，並抑制因分離氣體而稀釋處理氣體來進行良好的蝕刻處理。
如此般，依本發明實施形態之成膜裝置及基板處理裝置，在被各自供應有處理氣體之處理區域彼此之間配置從旋轉台之中央側延伸於外周側之分離氣體噴嘴，並從此分離氣體噴嘴供應分離氣體來將處理區域彼此分離。此時，分離氣體噴嘴中旋轉台之旋轉方向下游側係設有用以與旋轉台之上面之間形成狹窄空間之第1頂面。又，分離氣體噴嘴中旋轉台之旋轉方向上游側係係鄰接此第1頂面而設有較第1頂面要高的第2頂面。因此，為第2頂面與旋轉台之間的區域之氣體滯留空間的氣體便難以侵入至下游側的狹窄空間，且由於該等空間之間亦被供應有分離氣體，故會朝連通於此氣體滯留空間之排氣口而與分離氣體一同地被加以排氣。因此，會一邊防止處理氣體彼此在處理氛圍中相互混合，一邊抑制分離氣體之供應流量。
本申請案係基於2011年9月22日於日本國專利局所申請之日本特願2011-207990號而主張優先權，並將日本特願2011-207990號之全部內容援用於此。
C‧‧‧中心部區域
1‧‧‧真空容器
100‧‧‧側環
11‧‧‧頂板
12‧‧‧容器本體
12a‧‧‧突出部
120‧‧‧控制部
121‧‧‧記憶部
13‧‧‧密封構件
14‧‧‧底面部
2‧‧‧旋轉台
20‧‧‧殼體
21‧‧‧核心部
22‧‧‧旋轉軸
23‧‧‧驅動部
45‧‧‧第2頂面
5‧‧‧突出部
51‧‧‧分離氣體供應管
61‧‧‧排氣口
62‧‧‧排氣口
63‧‧‧排氣管
64‧‧‧真空幫浦
65‧‧‧壓力調整部
7‧‧‧加熱器單元
7a‧‧‧覆蓋構件
71‧‧‧罩體構件
71a‧‧‧罩體構件
73‧‧‧吹淨氣體供應管
圖1係顯示本發明成膜裝置之一範例的縱剖視圖。
圖2係該成膜裝置之橫剖俯視圖。
圖3係該成膜裝置之橫剖俯視圖。
圖4係概略顯示該成膜裝置之一部分的立體圖。
圖5係顯示該成膜裝置之一部分的縱剖視圖。
圖6係顯示該成膜裝置之一部分的縱剖視圖。
圖7係顯示該成膜裝置之一部分的縱剖視圖。
圖8係顯示該成膜裝置之一部分的分解立體圖。
圖9係顯示該成膜裝置之作用的縱剖視圖。
圖10係顯示該成膜裝置之作用的縱剖視圖。
圖11係顯示該成膜裝置之作用的橫剖俯視圖。
圖12係顯示該成膜裝置中所獲得之薄膜特性之特性圖。
圖13係顯示該成膜裝置的其他範例之部分放大立體圖。
C‧‧‧中心部區域
1‧‧‧真空容器
100‧‧‧側環
11‧‧‧頂板
12‧‧‧容器本體
12a‧‧‧突出部
120‧‧‧控制部
121‧‧‧記憶部
13‧‧‧密封構件
14‧‧‧底面部
2‧‧‧旋轉台
20‧‧‧殼體
21‧‧‧核心部
22‧‧‧旋轉軸
23‧‧‧驅動部
45‧‧‧第2頂面
5‧‧‧突出部
51‧‧‧分離氣體供應管
61‧‧‧排氣口
62‧‧‧排氣口
63‧‧‧排氣管
64‧‧‧真空幫浦
65‧‧‧壓力調整部
7‧‧‧加熱器單元
7a‧‧‧覆蓋構件
71‧‧‧罩體構件
71a‧‧‧罩體構件
73‧‧‧吹淨氣體供應管

Claims (8)

  1. 一種成膜裝置，係於真空容器內複數次地重複依序將複數種類之處理氣體供應至基板的循環來形成薄膜之成膜裝置，其特徵在於具備有：旋轉台，係設於該真空容器內，於其上面具備有沿著周圍方向而載置基板之基板載置區域，且將此基板載置區域加以公轉；複數之處理氣體供應部，係分別將相互不同之處理氣體供應至相互分離於此旋轉台之周圍方向的處理區域；分離部，係為了對分離各處理區域之氛圍而形成於各處理區域之間的分離區域供應分離氣體，而以從該旋轉台之中心側朝外周側延伸之方式配置有分離氣體噴嘴；以及排氣口，係設置於該旋轉台之外緣側，用以將該真空容器內之氛圍加以真空排氣；其中該分離部係具備有：第1頂面，係設置於該分離氣體噴嘴中該旋轉台之旋轉方向下游側，與該旋轉台之上面之間從該旋轉台之中央側朝外周側形成有狹窄空間而用以阻止朝此狹窄空間之處理氣體的侵入；以及第2頂面，係設置於該分離氣體噴嘴中該旋轉台之旋轉方向上游側，從該旋轉台之中央側朝外周側形成為較該第1頂面要來的高；該排氣口係以連通於為該第2頂面與該旋轉台之間的區域之氣體滯留空間的方式來加以設置。
  2. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中於該氣體滯留空間之該旋轉台的旋轉方向上游側為了抑制處理氣體侵入至該氣體 滯留空間，係從該旋轉台之中央側朝外周側形成有從該第2頂面朝該旋轉台延伸之壁面部。
  3. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中較該氣體滯留空間更靠外周側之該旋轉台之外緣部與該真空容器之內壁面之間，為了將該分離氣體噴嘴所噴出之分離氣體引導至該排氣口，係從該分離氣體噴嘴之側邊側朝該排氣口而設置有與該分離氣體噴嘴之長度方向交叉般地延伸之引導面。
  4. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中該分離部係個別地設置在各處理區域之間；該排氣口係分別獨立地設置於各分離部。
  5. 一種基板處理裝置，係於真空容器內複數次地重複依序供應複數種類之處理氣體的循環來對基板進行處理之基板處理裝置，其特徵在於具備有：旋轉台，係設於該真空容器內，於其上面具備有沿著周圍方向而載置基板之基板載置區域，且將此基板載置區域加以公轉；複數之處理氣體供應部，係分別將相互不同之處理氣體供應至相互分離於此旋轉台之周圍方向的處理區域；分離部，係為了對分離各處理區域之氛圍而形成於各處理區域之間的分離區域供應分離氣體，而以從該旋轉台之中心側朝外周側延伸之方式配置有分離氣體噴嘴；以及排氣口，係設置於該旋轉台之外緣側，用以將該真空容器內之氛圍加以真空排氣；其中該分離部係具備有：第1頂面，係設置於該分離氣體噴嘴中該旋轉台之旋轉方向下 游側，與該旋轉台之上面之間從該旋轉台之中央側朝外周側形成有狹窄空間而用以阻止朝此狹窄空間之處理氣體的侵入；以及第2頂面，係設置於該分離氣體噴嘴中該旋轉台之旋轉方向上游側，從該旋轉台之中央側朝外周側形成為較該第1頂面要來的高；該排氣口係以連通於為該第2頂面與該旋轉台之間的區域之氣體滯留空間的方式來加以設置。
  6. 如申請專利範圍第5項之基板處理裝置，其中於該氣體滯留空間之該旋轉台的旋轉方向上游側為了抑制處理氣體侵入至該氣體滯留空間，係從該旋轉台之中央側朝外周側形成有從該第2頂面朝該旋轉台延伸之壁面部。
  7. 如申請專利範圍第5項之基板處理裝置，其中較該氣體滯留空間更靠外周側之該旋轉台之外緣部與該真空容器之內壁面之間，為了將該分離氣體噴嘴所噴出之分離氣體引導至該排氣口，係從該分離氣體噴嘴之側邊側朝該排氣口而設置有與該分離氣體噴嘴之長度方向交叉般地延伸之引導面。
  8. 如申請專利範圍第5項之基板處理裝置，其中該分離部係個別地設置在各處理區域之間；該排氣口係分別獨立地設置於各分離部。
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