TW202413700A - 成膜裝置及成膜方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種在利用ALD、外延生長、CVD進行成膜時均勻性優異、處理速度快、面積生產性高的成膜裝置及成膜方法。
本發明之解決方案為：在反應室(3)內部的甜甜圈狀之凹空間內，在基座保持器(17)上沿水平方向呈放射狀排列配置有複數個基座(8)，該複數個基座(8)在其斜面(9)上設置有作為基板載置面的鍃孔部(10)；在蓋(21)上，沿周向依次設置有沖洗氣體供給管(22)、含有前驅物之氣體供給管(23)、沖洗氣體供給管(24)、含有氧化劑之氣體供給管(25)；從氣體噴出孔(19)供給至反應室(3)內的氣體通過兩個基座(8)之間的V槽狀空間，從反應室(3)之下方排出；以及藉由使基座保持器(17)沿周向旋轉，進行ALD成膜。
Description
本發明涉及用於半導體、平板顯示器、太陽能電池、發光二極管等電子器件製造之成膜裝置及成膜方法，尤其涉及利用原子層沉積(ALD:Atomic Layer Deposition)或外延生長、化學氣相沉積(CVD:Chemical Vapor Deposition)的成膜裝置及成膜方法。
利用ALD、外延生長和CVD之成膜技術廣泛應用於半導體、平板顯示器、太陽能電池、發光二極管等電子器件之製造中。特別是近年來，開發了不使用非常昂貴的極紫外線(EUV: extreme ultraviolet)曝光裝置而能夠形成極微細之圖案的雙重圖案化技術，ALD作為其關鍵技術而受到關注。ALD技術係一種，為了不使光阻膜劣化在大約200℃以下的溫度下，藉由均勻且階梯覆蓋率良好之成膜方法，在被圖案化的有機光阻膜上形成大約10~20nm厚度的矽或金屬氧化膜之技術。除此之外，ALD技術在High-k/Metal閘極之形成、使用TiN或Ru等的DRAM電容器上下電極之形成、使用SiN的閘極電極側壁之形成、接點及通孔中的阻障晶種之形成、NAND快閃記憶體的High-k絕緣膜或電荷捕獲膜之形成等許多製程中正在得到利用。又，ALD技術，在平板顯示器、LED、太陽能電池中，在形成ITO膜或形成鈍化膜的製程中也得到利用。
在現有的ALD中，單片式、批次式(例如，參照專利文獻1)已廣為人知，然而處理速度(每單位時間能夠處理的基板數量)慢經常成為問題，迄今為止提出了各種解決方案(例如，參照專利文獻2)。作為解決方案之一，開發了一種旋轉型半批次ALD裝置。在旋轉半型批次ALD裝置中，圓筒型真空容器被分割成由兩個反應氣體室和配置在兩個反應氣體室之間的兩個沖洗氣體室構成的共計四個扇形子腔室，在各子腔室中心部上方配置有反應氣體供給單元，氣體排氣部設置在兩個沖洗氣體室之下部。藉由旋轉盤狀平台，平台上的複數個待處理基板通過各子腔室，進行ALD成膜(例如，參照專利文獻3)。
作為一種改進的旋轉型半批次ALD裝置，有氣幕式的旋轉型半批次ALD裝置。在氣幕式旋轉型半批次ALD裝置中，藉由使沖洗氣體像幕一樣在反應氣體供給單元之間流動來抑制反應氣體的混合(例如，參照專利文獻4)。
另一方面，提出了藉由從上下方吹送的氣體之流動將基板保持在空中，並一邊沿水平方向搬送基板一邊進行成膜之方式。在這種方式中，前驅物、沖洗氣體及氧化劑氣體從上方按每一區域吹向基板，並且沖洗氣體從下方吹向基板。藉由使基板在由複數個區域構成的裝置內水平移動，進行處理速度優異的ALD處理(例如，參照專利文獻5)。
作為外延生長裝置，開發了將基板垂直地排列在整體為甜甜圈狀之區域內的方式。在這種方式中，在晶圓載具的圓形簇中形成有錐形腔室，並且兩片晶圓相對地配置在各腔室內。製程氣體從腔室的外部進入並朝向腔室之中心流動。亦即，氣體流速越接近腔室之中心變得越快，因此下游的製程氣體之枯竭得到緩和，腔室的外側與內側的成膜速度之差變小(例如，參照專利文獻6的圖8、以及非專利文獻1的56~57頁)。
作為成膜裝置，揭示了將相對於鉛垂面傾斜的複數個基板載置面進行排列的方式(例如，參照專利文獻7~9)。又，揭示了將基板垂直地保持的ALD裝置(例如，參照專利文獻10)。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2004-6801號公報
[專利文獻2]日本特開2014-201804號公報
[專利文獻3]美國專利公報5225366號
[專利文獻4]美國專利公報6576062號
[專利文獻5]美國專利公報10837107號
[專利文獻6]日本特開H01-144617號公報
[專利文獻7]日本特開S62-023983號公報
[專利文獻8]日本特開H08-139031號公報
[專利文獻9]日本特開S48-054868號公報
[專利文獻10]日本特開2004-292852號公報
[非專利文獻]
[非專利文獻1]Krishna Seshan編, Handbook of Thin Film Deposition Techniques Principles, Methods, Equipment and Applications, Second Editon (Materials and Processing Technology), CRC Press，2001。
[發明所欲解決之課題]
然而，在現有例所示之專利文獻1中所記載的批次式ALD技術中，雖然一次能夠處理的基板數量較多，但由於需要在整個真空容器中充滿製程氣體，因此存在切換複數種氣體需要時間、處理速度慢的問題。又，由於不僅在基板之表面而且在背面亦形成薄膜，所以在很多應用中，存在需要追加蝕刻背面的製程的問題。
又，在現有例所示之專利文獻2~4中所記載的ALD技術中，存在一次能夠處理的基板數量少、處理速度慢的問題。
又，專利文獻5中所記載的ALD技術能夠適用於如太陽能電池單元那樣的極薄的基板(大約200μm以下)，但對於如半導體積體電路用的晶圓那樣的較厚的基板(大約700μm以上)，由於基板之重量過大而無法穩定地進行基板搬送，因此難以適用。再者，為了提高處理速度，必須顯著延長裝置之整體長度，存在面積生產性(每單位時間・單位面積能夠處理之基板數量)低的問題。
又，專利文獻6及非專利文獻1中所記載的外延生長技術係為了在有限的空間內使一次能夠處理的基板數量最大而發明的技術，但腔室之外側與內側的成膜速度之差小，另一方面，由於不使用噴頭，因此存在上下方向的成膜速度不均勻的問題。特別是由於氣體主要從上方供給，所以存在具有在基板之上方成膜速度變高的傾向的問題。又，在專利文獻6的圖8中，雖然揭示了供給種類不同之氣體A和氣體B的結構，但相對的兩個基板之間的空間彼此藉由較寬的開口相互連通。因此，在利用ALD進行成膜的情況下，為了避免氣體A和氣體B的混合，需要在整個真空容器中充滿氣體A或氣體B中的任一種氣體，因此存在切換複數種氣體需要時間、處理速度變慢的問題。
又，在專利文獻7~10中所記載的成膜裝置中，亦由於相對的兩個基板之間的空間彼此藉由較寬的開口相互連通，沒有在每兩個基板上設置獨立的氣體流路，所以在利用ALD進行成膜的情況下，存在切換複數種氣體需要時間，處理速度變慢的問題。
本發明係鑑於這樣的課題而完成的技術，其目的在於提供一種在利用ALD、外延生長、CVD進行成膜時均勻性優異、處理速度快、面積生產性高的成膜裝置及成膜方法。
[解決課題之手段]
本申請之第一發明的成膜裝置具備：反應室，在所述反應室內設置有相對於鉛垂面傾斜的複數個基板載置面和具有所述基板載置面的基座，所述成膜裝置之特徵在於，所述複數個基板載置面中的每兩個相對的基板載置面以越靠上方基板載置面間之距離越寬的方式相對配置，所述成膜裝置還具備氣體噴嘴，該氣體噴嘴向所述反應室內且在相對的所述兩個基板載置面之間朝向下方噴出氣體，並且所述氣體噴嘴具備貫通孔，該貫通孔朝向所述基板載置面之中心的部分比朝向周邊的部分具有更大的貫通面積。
本申請之第二發明的成膜裝置具備：反應室，在所述反應室內設置有相對於鉛垂面傾斜的複數個基板載置面和具有所述基板載置面的基座，所述複數個基板載置面中的每兩個相對的基板載置面以越靠上方基板載置面間之距離越寬的方式相對配置；氣體噴嘴，所述氣體噴嘴向所述反應室內且在相對的所述兩個基板載置面之間朝向下方噴出氣體；以及移動機構，所述移動機構使所述基座在所述反應室內沿水平方向移動，所述氣體噴嘴在所述移動機構之移動方向上被分割成複數個氣體噴嘴群，並能夠按每個所述氣體噴嘴群噴出不同種類的氣體，所述基座具備複數個，複數個所述基座排列配置，所述移動機構使所述基座向配置有複數個所述基座的方向移動，所述成膜裝置之特徵在於，複數個所述基座配置在所述反應室內的長方體狀空間內，並且所述成膜裝置還具備使複數個所述基座在所述長方體狀空間內進行直線運動的滑動機構。
本申請之第三發明的成膜裝置具備：反應室，在所述反應室內設置有相對於鉛垂面傾斜的複數個基板載置面和具有所述基板載置面的基座，所述複數個基板載置面中的每兩個相對的基板載置面以越靠上方基板載置面間之距離越寬的方式相對配置；以及移動機構，所述移動機構使所述基座在所述反應室內沿水平方向移動，從在所述移動機構之移動方向上被分割成複數個群的氣體噴嘴群，按每個所述氣體噴嘴群噴出不同種類的氣體，所述成膜裝置之特徵在於，所述氣體噴嘴群構成噴出含有前驅物之氣體、沖洗氣體、含有反應物之氣體中的任一種氣體的結構，並且在噴出含有所述前驅物之氣體的氣體噴嘴群與噴出含有所述反應物之氣體的氣體噴嘴群之間，配置有噴出所述沖洗氣體的氣體噴嘴群。
本申請之第四發明的成膜方法包括如下步驟：將基板從反應室外移動到反應室內並載置於設置在所述反應室內的相對於鉛垂面傾斜的複數個基板載置面上；將氣體供給至所述反應室的同時從所述反應室排出氣體；以及將所述基板從所述基板載置面移動至所述反應室外並取出，所述複數個基板載置面中的每兩個相對的基板載置面以越靠上方基板載置面間之距離越寬的方式相對配置，藉由使所述基板載置面在所述反應室內沿水平方向移動的移動機構，一邊使所述基板載置面在所述反應室內沿水平方向移動，一邊從在所述移動機構之移動方向上被分割成複數個群的氣體噴嘴群，按每個所述氣體噴嘴群噴出不同種類的氣體，所述成膜方法之特徵在於，所述複數個基板載置面配置在所述反應室內的長方體狀空間，並且使所述複數個基板載置面在所述長方體空間內進行直線運動。
本申請之第五發明的成膜方法包括如下步驟：將基板從反應室外移動到反應室內並載置於設置在所述反應室內的相對於鉛垂面傾斜的複數個基板載置面上；將氣體供給至所述反應室的同時從所述反應室排出氣體；以及將所述基板從所述基板載置面移動至所述反應室外並取出，所述複數個基板載置面中的每兩個相對的基板載置面以越靠上方基板載置面間之距離越寬的方式相對配置，藉由使所述基板載置面在所述反應室內沿水平方向移動的移動機構，一邊使所述基板載置面在所述反應室內沿水平方向移動，一邊從在所述移動機構之移動方向上被分割成複數個群的氣體噴嘴群，按每個所述氣體噴嘴群噴出不同種類的氣體，所述成膜方法之特徵在於，所述氣體噴嘴群構成噴出含有前驅物之氣體、沖洗氣體、含有反應物之氣體中的任一種氣體的結構，並且在噴出含有所述前驅物之氣體的氣體噴嘴群與噴出含有所述反應物之氣體的氣體噴嘴群之間，配置有噴出所述沖洗氣體的氣體噴嘴群。
本申請之第六發明的成膜裝置具備：反應室，在所述反應室內設置有複數個基座，所述複數個基座具有相對於鉛垂面傾斜的基板載置面，所述複數個基座沿水平方向排列，所述複數個基座中的每兩個相對的基座以越靠上方基座間之距離越寬的方式配置；以及移動機構，所述移動機構使所述基座在所述反應室內沿水平方向移動，從配置在所述移動機構之移動方向上的複數個氣體噴嘴，按每個所述氣體噴嘴噴出不同種類的氣體，所述成膜裝置之特徵在於，所述氣體噴嘴構成噴出含有前驅物之氣體、沖洗氣體、含有反應物之氣體中的任一種氣體的結構，並且在噴出含有所述前驅物之氣體的氣體噴嘴與噴出含有所述反應物之氣體的氣體噴嘴之間，配置有噴出所述沖洗氣體的氣體噴嘴。
在本申請之第1、3或6發明的成膜裝置中，較佳為，複數個所述基座呈放射狀配置在所述反應室內的甜甜圈狀空間內，並且具備使複數個所述基座在所述甜甜圈狀空間內沿甜甜圈狀之周向旋轉的旋轉機構。
進一步較佳為，複數個所述基座配置在基座保持器上，所述基座保持器的直徑大於所述反應室的內壁面的直徑，並且所述基座保持器的最外部嵌合於在所述反應室的內壁面上遍及全周而設置的槽內。
又，較佳為，複數個所述基座配置在基座保持器上，在複數個所述基座之上方設置有與所述基座保持器構成一體的頂板，並且所述頂板與所述基座和所述基座保持器一起旋轉。
進一步較佳為，所述頂板的直徑大於所述反應室的內壁面的直徑，所述頂板的最外部嵌合於在所述反應室的內壁面上遍及全周而設置的槽內，並且向所述頂板與所述反應室的頂面之間供給沖洗氣體或惰性氣體。
另外，較佳為，還具備與所述基座一起旋轉的、對兩個所述基座間的空間進行排氣的旋轉排氣口。
本申請之第七發明的成膜方法包括如下步驟：將基板從反應室外移動到反應室內並載置於設置在所述反應室內的複數個基座上的基板載置面上，所述複數個基座具備相對於鉛垂面傾斜的所述基板載置面；將氣體供給至所述反應室的同時從所述反應室排出氣體；以及將所述基板從所述基板載置面移動至所述反應室外並取出，所述複數個基座沿水平方向排列，所述複數個基座中的每兩個相對的基座以越靠上方基座間之距離越寬的方式配置，藉由使所述基板載置面在所述反應室內沿水平方向移動的移動機構，一邊使所述基板載置面在所述反應室內沿水平方向移動，一邊從配置在所述移動機構之移動方向上的複數個氣體噴嘴，按每個所述氣體噴嘴噴出不同種類的氣體，所述成膜方法之特徵在於，所述氣體噴嘴構成噴出含有前驅物之氣體、沖洗氣體、含有反應物之氣體中的任一種氣體的結構，並且在噴出含有所述前驅物之氣體的氣體噴嘴與噴出含有所述反應物之氣體的氣體噴嘴之間，配置有噴出所述沖洗氣體的氣體噴嘴。
在本申請之第4、5或7發明的成膜方法中，較佳為，複數個所述基板載置面呈放射狀配置在所述反應室內的甜甜圈狀空間內，並且使複數個所述基板載置面在所述甜甜圈狀空間內沿甜甜圈狀之周向旋轉。
根據這種結構，能夠提供均勻性優異、處理速度快、面積生產性高的成膜裝置和成膜方法。
[發明效果]
根據本發明，能夠提供在利用ALD、外延生長、CVD進行成膜時均勻性優異、處理速度快、面積生產性高的成膜裝置及成膜方法。
以下，利用附圖對本發明之實施方式中的成膜裝置及方法進行說明。
(實施方式1)
以下，參照圖1~圖8對本發明之實施方式1進行說明。
圖1係表示實施方式1中的成膜裝置之結構的圖，係包括搬送系統的裝置整體的俯視圖。
此外，為了使以下之說明容易理解，在各圖中加入表示x、y、z軸方向的圖。在圖1的情況下，x軸為從圖的左側朝向右側之方向，y軸為從圖的下方朝向上方之方向，z軸為從紙面的深處朝向前方之方向。
在圖1中，預備室1及2、反應室3及4藉由閘門5與機械手臂室6連接。機械手臂室6具備機械手臂7，該機械手臂7在預備室1或2與反應室3或4之間進行基板的搬送。可以將預備室1及2作為負載鎖定室，並使反應室3及4和機械手臂室6始終在真空狀態下進行運轉，亦可以使預備室1及2和機械手臂室6始終處於大氣狀態，並使反應室3及4處於大氣狀態下進行基板的搬入搬出，亦可以構成使反應室3及4處於真空狀態下成膜的結構。此外，「真空」係指減壓狀態，意味著比大氣壓低的壓力。又，機械手臂室6可以進一步具備進行基板的對準之功能。
圖2係表示本發明之實施方式1中的基座之結構的立體圖，係表示未將基板載置於基座上之狀態的圖。
在圖2中，基座8的截面係以平行於水平面之邊為底邊的近似於等腰三角形之形狀(亦係上邊比下邊短的近似於梯形之形狀)，所述截面為以與設置在斜面9上的作為基板載置面的鍃孔部10和水平面之兩者垂直的平面截取的截面。亦即，基板載置面相對於鉛垂面傾斜。傾斜角相對於鉛垂面較佳為3~10度，典型地為5度。若傾斜角過小，則為了將機械手臂放入兩個基座8之間，需要將基座8做得相當大以確保最上部的兩個基座8間之距離，因而不佳，相反，若傾斜角過大，則為了在反應室3內設置必要數量的基板載置面，需要將反應室3做得相當大，因而不佳。如後所述，反應室3的內側壁為圓筒形狀，並且沿著反應室3內部的甜甜圈狀之凹空間配置基座8，因此x軸方向上的端面11構成圓筒之一部分。在圖中看不到的一側的端面亦構成圓筒之一部分。又，在作為包含上述等腰三角形之兩個等邊的面的斜面9上設置有鍃孔部10。亦即，在圖中看不到的一側的斜面上亦同樣設置有鍃孔部10。在鍃孔部10之周邊，設置有4個用於使基板搬送用的機械手臂7的機械手臂的爪退避的退避部12。退避部12相對於斜面9的深度比鍃孔部10稍深，並形成為稍微向鍃孔部10所形成的圓圈的內側凹入的形狀。作為機械手臂，可以適當地採用各種類型的機械手臂，但如果使用伯努利吸盤方式的機械手臂，則能夠順利地載置基板。作為基座8的材質，較佳為熱傳導率高、不易變形和變質的材質，可使用鋁、不銹鋼、碳化矽等。
沿著上述等腰三角形之底邊設置有基座底部13。又，在基座底部13之中央附近設置有成為氣體排出口的狹縫14。與鍃孔部10同樣，在圖中看不到的一側亦設置有狹縫14。如後所述，反應室3的內壁為圓筒形狀，為了沿著其內部的甜甜圈狀之凹空間配置基座8，基座8的上表面15呈扇形。
圖3係表示本發明之實施方式1中的基座之結構的立體圖，係表示將基板載置於基座上之狀態的圖。
在圖3中，基板16載置於鍃孔部10上。
圖4係表示本發明之實施方式1中的成膜裝置之結構的立體圖，係表示反應室之結構的分解圖。如後所述，基座8在反應室3內部的甜甜圈狀空間內沿甜甜圈狀之周向旋轉，在圖4中用θ表示其旋轉方向。
圖5係表示本發明之實施方式1中的基座的配置的俯視圖，表示從反應室3的上方觀察之狀態。為了簡單起見，僅示出基座8的上表面15。
圖6係表示本發明之實施方式1中的成膜裝置之結構的圖，係表示以平行於包含反應室之中心的xz平面的面截取時的反應室之結構的截面圖。此外，用虛線示意性地表示在截面的深處可能看到的結構(閘門開口、基座、鍃孔部等)。
圖7係表示本發明之實施方式1中的成膜裝置之結構的圖，係以通過排列配置的複數個基座8上的複數個鍃孔部10之中心且垂直於水平面的圓筒面截取時的、將表示反應室之結構的截面圖展開後的圖的一部分，表示將基板16載置於鍃孔部10上之狀態。
在圖3~圖7中，反應室3整體呈長方體，內壁為圓筒形狀。在反應室3內部的甜甜圈狀之凹空間內，在基座保持器17上沿水平方向呈放射狀排列配置有複數個基座8。設置在噴淋板18上的氣體噴出孔19朝向中心的部分比朝向鍃孔部10之周邊的部分其設置密度更高，並且朝向中心的部分比朝向鍃孔部10之周邊的部分貫通孔的貫通面積更大。在反應室3的上部經由O形環20配置有蓋21以確保氣密性。亦即，能夠在真空狀態下執行成膜處理。在蓋21上，氣體供給管沿周向依次設置有沖洗氣體供給管22、含有前驅物之氣體供給管23、沖洗氣體供給管24、含有氧化劑之氣體供給管25。供給至反應室3內的氣體從兩個基座8之間的V槽狀空間26通過狹縫14，在排氣歧管合流後，從排氣口27及28排出。
在此，所謂「朝向鍃孔部10之周邊的部分」係指如圖6中用箭頭H所示，當氣流從氣體噴出孔19直線流動時，不通過鍃孔部10之中心附近，而朝向僅通過鍃孔部10之周邊附近的方向噴出氣體的部分。又，所謂「朝向鍃孔部10之中心的部分」係指如圖6中用箭頭G所示，當氣流從氣體噴出孔19直線流動時，朝向通過鍃孔部10之中心附近的方向噴出氣體的部分。此外，在鍃孔部10和基板16為長方形等不是圓形的情況下亦同樣地，所謂「朝向鍃孔部10之周邊的部分」係指當氣流從氣體噴出孔19直線流動時，不通過鍃孔部10之中心附近，而朝向僅通過鍃孔部10之周邊附近的方向噴出氣體的部分，所謂「朝向鍃孔部10之中心的部分」係指當氣流從氣體噴出孔19直線流動時，朝向通過鍃孔部10之中心附近的方向噴出氣體的部分。
又，在此，所謂「貫通孔的貫通面積更大」係指貫通孔或貫通孔群所佔之比例高，亦即，每單位面積的貫通部分的面積所佔之比例高。貫通部分的面積所佔之比例當然可以通過貫通孔群之密度、貫通孔之大小、貫通孔之寬度等各種方法來改變。在本實施方式中，作為一個例子，可構成藉由相同大小的圓形貫通孔之密度，使朝向中心的部分比朝向鍃孔部10之周邊的部分貫通孔的貫通面積更大的結構。
在反應室3的側面、基座8的側方設置有用於更換基板16的閘門開口29。設置在機械手臂室6的機械手臂7的機械手臂經由閘門開口29將基板16載置於鍃孔部10，或者將載置於鍃孔部10的基板16取出到機械手臂室6內。基座8在反應室3內沿水平方向朝向配置有複數個基座8的方向移動，亦即，藉由使基座在甜甜圈狀空間內沿甜甜圈形狀之周向旋轉的旋轉機構進行旋轉，因此機械手臂能夠經由閘門開口29接觸到所有的基座8。在此，所謂「配置有複數個基座8的方向」係指能夠藉由連接沿水平方向排列的基座8的中心來表示的配置的方向，在本實施方式中，係指圖4的箭頭F的方向(θ方向)。
在反應室3的下部設置有與基座保持器17之中心連接的旋轉軸30，基座保持器17整體與所有的基座8一起在甜甜圈狀空間內沿甜甜圈狀之周向旋轉。
在蓋21上設置有具備複數個氣體噴出孔19的作為氣體噴嘴的噴淋板18，從沖洗氣體供給歧管31及32通過氣體噴出孔19向相對的兩個鍃孔部10之間的V槽狀空間26朝向下方噴出氣體。作為氣體導入口的氣體噴出孔19在比鍃孔部10更靠上方的位置向反應室3內供給氣體。
又，從圖7可知，在反應室3內沿水平方向呈放射狀排列配置有複數個基座8，由此，設置在斜面9的複數個鍃孔部10中的每兩個相對的鍃孔部10以越靠上方鍃孔部10間之距離越寬的方式相對配置，在相對的兩個鍃孔部10之間構成V槽狀空間26。
圖8係表示本發明之實施方式1中的成膜裝置之結構的圖，係圖6的E-E截面圖。
在圖8中，設置有由設置在蓋21上的四個凹部和噴淋板18包圍的四個扇形的供給歧管，即沖洗氣體供給歧管31及32、含有前驅物之氣體供給歧管33、含有氧化劑之氣體供給歧管34。亦即，作為氣體噴嘴的噴淋板18在甜甜圈形狀之周向被分割成複數個氣體噴嘴群，並能夠按每個氣體噴嘴群噴出不同種類的氣體。亦即，具備在移動機構之移動方向(水平方向)上被分割成複數個群的氣體噴嘴群。此外，視需要，亦可以向含有前驅物之氣體供給歧管33、含有氧化劑之氣體供給歧管34僅供給沖洗氣體。
為了簡單起見，將預備室1及2作為負載鎖定室，對反應室3及4和機械手臂室6始終在真空狀態下運轉時的動作進行說明。作為基板載置面的鍃孔部10的溫度預先設定為規定的溫度。適宜的溫度因所利用之反應而易，當利用ALD(原子層沉積)反應在光阻膜上形成氧化膜時，溫度為50~250℃，典型地為80℃。將鍃孔部10的溫度恆定地保持在高於常溫之方法可從各種加熱方法中適當選擇。例如，可以在基座8中埋入電阻加熱器，亦可以使用燈加熱、感應加熱等方法。在打開預備室1或2與機械手臂室6之間的閘門5的狀態下，利用機械手臂7從預備室1或2取出基板16，在打開機械手臂室6與反應室3之間的閘門5的狀態下，經由閘門開口29將基板16載置於反應室3內的鍃孔部10上。亦即，將基板16從反應室3外移動到反應室內並載置於設置在反應室3內的作為相對於鉛垂面傾斜的複數個基板載置面的鍃孔部10上。此時，停止基座保持器17的旋轉。
接著，使基座保持器17旋轉，在相鄰的鍃孔部10上載置基板16。藉由反復執行該操作，在反應室3內的所有鍃孔部10上載置基板16。在此，例示了每一個鍃孔部旋轉一次基座保持器17的情況，但根據裝置之結構，亦可以每向複數個鍃孔部10載置基板16使基座保持器17旋轉一次。又，可以按每一個鍃孔部10連續地進行將已經完成成膜處理的基板16從鍃孔部10取出，將未成膜的基板16載置於鍃孔部10上的基板更換之操作，亦可以在將反應室3內的所有已成膜基板16從鍃孔部10取出之後，將未形成膜的基板16依次載置於鍃孔部10上。在進行基板16的更換或載置操作期間，從所有的噴淋板向反應室3內供給少量的沖洗氣體或惰性氣體，使反應室3相對於機械手臂室6處於正壓狀態下。由此，能夠使因打開閘門5而從機械手臂室6可能混入到反應室3內的不需要的氣體的濃度最小化。
將基板16載置於反應室3內的所有鍃孔部10上之後，關閉閘門5，在數秒期間，從所有的噴淋板向反應室3內供給少量的沖洗氣體或惰性氣體。由此，能夠降低因打開閘門5而從機械手臂室6可能混入到反應室3內的不需要的氣體的濃度。
接著，使旋轉機構動作，一邊使基座保持器17旋轉，一邊從由設置在蓋21上的四個凹部和噴淋板18所包圍的四個供給歧管、即沖洗氣體供給歧管31及32、含有前驅物之氣體供給歧管33、含有氧化劑之氣體供給歧管34，分別向反應室3內供給沖洗氣體、含有前驅物之氣體、含有氧化劑之氣體，並且從排氣口27及28排氣。在此，例示了設置兩個排氣口的結構，但亦可以以與四個供給歧管對應的方式設置四個排氣口。或者，亦可以構成按每個排氣口用各自的泵進行排氣的結構，亦可以形成為能夠按每個排氣口使用各自的調壓閥，進行極細緻的調壓。
此時所使用的沖洗氣體之流量為大約10~ 1000sccm(standard cubic centimeters per minute)，典型地為100sccm。
前驅物可根據想要成膜之膜種類而適當選擇。例如，成膜Al
2O
3時可使用TMA(三甲基鋁)，成膜ZrO
2時可使用TEMAZ(四(乙基甲基胺基)鋯)，成膜TiO
2時可使用甲基環戊二烯基三(二甲基胺基)鈦，成膜SiO
2時可使用3DMAS(三(二甲基胺基)矽烷)。前驅物使用起泡器、氣化裝置、超聲波振動、噴射等供給，其供給量根據旋轉速度調整為大約3~30mg/次，典型地為10mg/次。由於將前驅物單獨供給至反應室3中較困難，因此通常用稀有氣體等惰性氣體進行稀釋。典型地用Ar氣稀釋，稀釋氣體之流量為大約10~1000sccm，典型地為100sccm。V槽狀空間26中的氣體流速越靠其下方越快，因此下游的前驅物的枯竭得到緩和，鍃孔部10的上側與下側的成膜速度之差變小。又，為了防止前驅物的液化，較佳為加熱稀釋氣體。稀釋氣體之溫度為大約40~150℃，典型地為80℃。當基板16通過含有前驅物之氣體供給歧管的下方時，前驅物分子吸附在基板16的表面上。該反應為自限性的，當基板16表面不再有可吸附的位點的時刻吸附反應就結束。亦即，在基板16表面可得到大致均勻地吸附了相當於一層原子厚的前驅物分子之狀態。
與朝向鍃孔部10之周邊的部分相比，朝向中心的部分吸附於基板16之表面的前驅物分子的比例變高，但在本發明中，設置在噴淋板18的氣體噴出孔19朝向中心的部分比朝向鍃孔部10之周邊的部分其設置密度更高，朝向中心的部分比朝向鍃孔部10之周邊的部分貫通孔的貫通面積更大，因此與使用現有技術、例如非專利文獻1中所記載的成膜裝置的情況相比，能夠更均勻地在更短時間內完成吸附步驟。
作為反應物的氧化劑可適當選擇，可以利用H
2O、H
2O
2、臭氧等。此外，為了形成氮化膜，亦可以使用氮化劑、例如NH
3。如果氧化劑在常溫下為液體之物質，則與前驅物同樣地使用起泡器、氣化裝置、超聲波振動、噴射等進行供給。例如，在使用H
2O的情況下，其供給量根據旋轉速度調整為大約1~100mg/次，典型地為10mg/次。在這種情況下，由於單獨向反應室3供給氧化劑較困難，因此通常用稀有氣體等惰性氣體稀釋。典型地用Ar氣稀釋，但稀釋氣體之流量為大約10~1000 sccm，典型地為100sccm。又，當氧化劑在常溫下為液體之物質時，為了防止其液化，較佳為加熱稀釋氣體。稀釋氣體的溫度為大約40~150℃，典型地為80℃。當基板16通過含有氧化劑之氣體供給歧管的下方時，藉由吸附在基板16表面上的前驅物與氧化劑的反應，在基板16表面上形成大致相當於一層原子厚的薄膜。例如，在使用TMA作為前驅物、使用H
2O作為氧化劑的情況下，H
2O與前驅物的甲基反應而生成副產物甲烷，甲烷從氣體排氣口27及28排出到反應室3外，另一方面，在表面殘留羥基化的Al
2O
3，形成薄膜。
反應室3內的壓力為大約10~2000mTorr、典型地為100mTorr。然而，亦可以在接近大氣壓的壓力下進行ALD成膜，並且有效壓力範圍不限於上述範圍。在基板16成膜一次期間(大約形成相當於一層原子厚的薄膜期間)，在本實施方式的情況下，基板16在甜甜圈形狀之周向上旋轉一周期間，將旋轉速度設定為各基板16接受各氣體噴出的時間為0.1~10s，典型地為5s。例如，在本實施方式中，設置有由設置在蓋21上的4個凹部和噴淋板18所包圍的4個供給歧管，即沖洗氣體供給歧管31及32、含有前驅物之氣體供給歧管33、含有氧化劑之氣體供給歧管34。亦即，在噴出含有前驅物之氣體的氣體噴嘴群與噴出含有反應物之氣體的氣體噴嘴群之間，配置有噴出沖洗氣體的氣體噴嘴群。因此，各基板16在甜甜圈形狀之周向上旋轉一周的期間內，按照沖洗氣體、含有前驅物之氣體、沖洗氣體、含有氧化劑之氣體的順序，僅發生一次暴露於各種氣體的製程。想要使暴露於各種氣體的時間為5s，可設定為以5×4=20s旋轉1周，亦即，以3rpm旋轉即可。為了在比基座保持器17的載置有基座8的面更靠上方的位置盡量不使各氣體混合，可以使向各V槽狀空間26供給的氣體的量相等，以便相鄰的V槽狀空間26之間不易產生壓差。或者，可以使沖洗氣體的量比含有前驅物之氣體或含有氧化劑之氣體的量稍多。如此，可以有效地避免前驅物和氧化劑在各V槽狀空間26內混合。
如此，藉由使基座保持器17旋轉，各基板16按照沖洗氣體、含有前驅物之氣體、沖洗氣體、含有氧化劑之氣體的順序暴露於各種氣體中，在基板16表面上形成大致相當於一層原子厚的氧化物薄膜。這樣的製程藉由在甜甜圈形狀之周向上按照含有前驅物之氣體、沖洗氣體、含有氧化劑之氣體、沖洗氣體的順序配置噴出氣體的氣體噴嘴群來實現。為了反復執行該一連串之步驟，藉由使基座保持器17在反應室3內多次旋轉，能夠得到規定厚度的氧化物薄膜。在此，雖然使用了大約相當於一層原子厚之表述，然而如果將在1個循環中形成的薄膜的厚度換算為膜厚，則大約為1~2埃，所以例如當想要形成厚度20nm的薄膜時，需要100~200個循環的製程，因此在本實施方式的情況下，使基座保持器17在反應室3內旋轉100~200次。
結束了規定膜厚的成膜之後的基板16，與基板載置之步驟相反，從鍃孔部10經由閘門開口29被取出到反應室3外，並藉由機械手臂7被收納於預備室1或2內。此外，在本實施方式中設置有兩個反應室3及4，可一邊在一個反應室中進行成膜，一邊在另一個反應室中進行基板更換。如此，藉由對複數個反應室同時並行地執行所謂裝載及卸載和成膜這些需要時間的處理，能夠實現處理速度更快、面積生產性更高的成膜裝置及方法。
在本實施方式中，與現有技術、例如專利文獻1中所記載的成膜裝置不同，基板16的背面被基座8保護，因此在基板16的背面不形成薄膜。因此，不需要追加蝕刻背面之製程。又，與現有技術、例如專利文獻1~4中所記載的成膜裝置相比，應供給氣體之區域(相對的兩個鍃孔部10之間的V槽狀空間26)的體積極小，又，由於從氣體噴出孔19直接向該區域供給各種氣體，因此吸附反應、氧化反應、沖洗步驟全部在極短時間內完成，從而能夠使總的成膜時間縮短。又，一次能夠處理的基板數量多，處理速度快。再者，由於能夠在狹小的面積處理複數個基板，所以與現有技術、例如專利文獻5中所記載的成膜裝置相比，面積生產性高。又，由於係利用重力將基板16保持在基座8上的鍃孔部10上的結構，所以即使在半導體積體電路用的晶圓那樣厚的基板(大約700μm以上)，亦能夠穩定地進行處理。
又，相對的兩個基板之間的空間(相對的兩個鍃孔部10之間的V槽狀空間26)彼此僅通過極窄的開口相互連通。這是因為基座8的上表面15與反應室3的上部內壁面(在本實施方式中為噴淋板18)之間的距離極小。亦即，從排成一列的一群氣體噴出孔19向V槽狀空間26噴出的氣體越過基座8的上表面而混入相鄰的V槽狀空間26的可能性極小。再者，具備與基座8一起旋轉的、作為對兩個基座8間的空間進行排氣的旋轉排氣口的狹縫14，在噴出含有前驅物之氣體的氣體噴嘴群與噴出含有反應物之氣體的氣體噴嘴群之間，配置有噴出沖洗氣體的氣體噴嘴群。因此，即使將含有前驅物之氣體和含有反應物之氣體同時供給至反應室3內，相互混合的可能性亦極小，不需要切換複數種氣體，因此與專利文獻6~10中所記載的成膜裝置相比，能夠縮短成膜時間。此外，為了得到這樣的效果，基座8的最上部(上表面15)與反應室3的上部內壁面的距離應設為1mm以上且10mm以下。若基座8的上表面15與反應室3的上部內壁面的距離小於1mm，則在由於裝置的老化等而旋轉精度降低時，基座8的上表面15與反應室3的上部內壁面有可能接觸。相反，若基座8的上表面15與反應室3的上部內壁面之間的距離大於10mm，則含有前驅物之氣體與含有反應物之氣體混合的可能性稍微變高。在本實施方式中，反應室3的上部內壁面係噴淋板18的下表面，但根據裝置之結構有時亦可以係蓋21的下表面。
在本實施方式中，例示了設置大約20~30個的基座8、在反應室3內能夠載置大約40~60個基板16的情況，但設置在反應室3中的基座8的數量越多，面積生產性越高。例如，亦可以構成設置13個基座8、在反應室3內能夠載置26個基板16的結構。或者，亦可以構成設置100個基座8、在反應室3內能夠載置200個基板16的結構。
例示了更換基板之後，使基座保持器17連續旋轉的情況，但在各氣體噴出孔19位於各基座8的上表面15的正上方的時刻，氣體流動會紊亂。於是，亦可以反復進行旋轉和停止，間歇地實施製程。在這種情況下，具有能夠更可靠地利用沖洗氣體置換前驅物和氧化劑的優點。或者，在間歇地實施製程的情況下，亦可以構成如下結構：在旋轉中從含有前驅物之氣體供給歧管33以及含有氧化劑之氣體供給歧管34亦供給沖洗氣體，或者減少從各氣體噴出孔19供給的氣體流量，或者停止從各氣體噴出孔19供給的氣體流量。在這種情況下，能夠有效地避免由沖洗氣體引起的前驅物和氧化劑的混合，又，具有能夠更可靠地進行置換的優點。或者，與連續地旋轉或間歇地反復旋轉和停止無關，亦可以構成如下結構：在各氣體噴出孔19位於各基座8的上表面15的正上方的時刻，從含有前驅物之氣體供給歧管33和含有氧化劑之氣體供給歧管34亦供給沖洗氣體，或者減少從各氣體噴出孔19供給的氣體流量，或者停止從各氣體噴出孔19供給的氣體流量。在這種情況下，能夠有效地避免由沖洗氣體引起的前驅物和氧化劑的混合，又，具有能夠更可靠地進行置換的優點。
又，例示了含有前驅物之氣體供給歧管33、沖洗氣體供給歧管31及32、含有氧化劑之氣體供給歧管34的各供給歧管為大致相同大小的情況，但亦可以根據製程改變大小。例如，亦可以構成如下結構：將沖洗氣體供給歧管31及32設置成比含有前驅物之氣體供給歧管33及含有氧化劑之氣體供給歧管34更大，從而能夠更可靠地利用沖洗氣體置換前驅物及氧化劑。
(實施方式2)
以下，參照圖9對本發明之實施方式2進行說明。
圖9係表示本發明之實施方式2中的成膜裝置之結構的圖，係表示以平行於包含反應室之中心的yz平面的面截取時的反應室之結構的截面圖。
在圖9中，蓋21上設置有含有前驅物之氣體供給管23、含有氧化劑之氣體供給管25。與實施方式1同樣，蓋21上設置有四個供給歧管，以與這些供給歧管對應之方式設置有四個排氣口。在圖9中，在含有前驅物之氣體供給管23的下方設置有排氣口40，在含有氧化劑之氣體供給管25的下方設置有排氣口41。含有氧化劑之氣體供給管25與扇形電極42連接，電極42藉由絕緣環43及44與蓋21電絕緣。噴淋板18亦僅在其扇形部分與其他部分分離，該扇形部分包含用於噴出來自含有氧化劑之氣體供給管25的氣體的氣體噴出孔19。電極42與未圖示的高頻電源連接，藉由向電極42供給高頻電力，能夠在噴淋板18與基座8之間的空間產生等離子體45。
在這種結構中，藉由使含有氧化劑之氣體電離，產生氧化能力比氣體狀的氧化劑更強的自由基或離子、臭氧等。因此，可以在更低的溫度下實施製程。這在氮化製程中亦同樣，藉由有效利用使含有NH
3氣體之氣體等離子體化而產生的自由基或離子，能夠在更低的溫度下實施製程。藉由製程的低溫化，前驅物的吸附迅速進行，因此能夠進一步提高處理速度，提高面積生產性。又，藉有有效利用等離子體，能夠形成更緻密的薄膜。
(實施方式3)
以下，參照圖10對本發明之實施方式3進行說明。
圖10係表示本發明之實施方式3中的成膜裝置之結構的圖，係表示以平行於包含反應室的中心的xz平面的面截取時的反應室之結構的截面圖，相當於圖6。
在實施方式1中，種類不同的氣體有可能通過基座保持器17之中心的最上部與蓋21之中心部之間的間隙而相互混合，但在圖10中，構成上部旋轉軸47貫通蓋21之中心部的貫通孔的結構。由此，能夠有效地防止不同種類的氣體經由反應室3之中心附近相互混合。
(實施方式4)
以下，參照圖11和圖12對本發明之實施方式4進行說明。
圖11和圖12係表示本發明之實施方式4中的成膜裝置之結構的圖，係表示以平行於包含反應室的中心的xz平面的面藉取時的反應室之結構的截面圖，相當於圖6。
在實施方式1中，種類不同的氣體有可能通過基座保持器17之中心的最上部與蓋21之中心部之間的間隙而相互混合，但在圖11中，中空的圓筒48在蓋21之中心附近設為一體。由此，能夠有效地防止不同種類的氣體經由反應室3之中心附近相互混合。在此，例示了為了延長反應室3之中心附近的氣體路徑而將中空的圓筒48在蓋21之中心附近設為一體的情況，但只要係基座保持器17與蓋21相互嵌合之結構，即使係其他結構亦能夠起到同樣的效果。
又，為了更有效地防止種類不同的氣體經由反應室3之中心附近相互混合，如圖12所示，亦可以構成從設置在蓋21之中心附近的中心部氣體噴出孔49噴出沖洗氣體或惰性氣體的結構。亦可以不構成基座保持器17和蓋21相互嵌合的結構，而構成在圖6的結構中在反應室3之中心附近設置中心部氣體噴出孔49，並噴出沖洗氣體或惰性氣體的結構。
(實施方式5)
以下，參照圖13~圖17對本發明之實施方式5進行說明。
圖13係表示本發明之實施方式5中的成膜裝置之結構的圖，係包括搬送系統的裝置整體的俯視圖，相當於圖1。
在圖13中，預備室1和反應室52~56經由閘門5與機械手臂室6連接。機械手臂室6具備機械手臂7，在預備室1與反應室52~56中的任一個之間進行基板的搬送。可以將預備室1作為負載鎖定室，並使反應室52~56和機械手臂室6始終在真空狀態下運轉，亦可以使預備室1和機械手臂室6始終處於大氣狀態，並使反應室52~56處於大氣狀態下進行基板的搬入搬出，亦可以構成在真空狀態下成膜的結構。又，機械手臂室6亦可以進一步具備進行基板之對準的功能。
圖14係表示本發明之實施方式5中的基座之結構的圖，係表示未將基板載置於基座上之狀態的立體圖，相當於圖2。
在圖14中，基座8的截面係以平行於水平面的邊為底邊的近似於直角三角形的形狀(亦係上邊比下邊短的近似於梯形的形狀)，所述截面為以與設置在斜面9上的作為基板載置面的鍃孔部10和水平面之兩者垂直的平面截取的截面。亦即，基板載置面相對於鉛垂面傾斜。傾斜角相對於鉛垂面較佳為3~10度，典型地為5度。若傾斜角過小，則為了將機械手臂放入兩個基座8之間，需要將基座8做得相當大以確保最上部的兩個基座8間之距離，因而不佳，相反，若傾斜角過大，則為了在反應室52~56內設置必要數量的基板載置面，需要將反應室52~56做得相當大，因而不佳。如後所述，反應室52~56之內側壁呈長方體形狀，並且沿著反應室內部的長方體形狀之凹空間配置基座8，因此y軸方向的端面11為平面。在圖中看不到的一側的端面亦為平面。又，與實施方式1不同，在圖中看不到的一側的垂直面上未設置鍃孔部。在鍃孔部10之周邊，設置有4個用於使基板搬送用的機械手臂7的機械手臂的爪退避的退避部12，退避部12相對於斜面9的深度比鍃孔部10稍深，形成為稍微向鍃孔部10所構成的圓的內側凹入的形狀。作為機械手臂，可以適當採用各種類型的機械手臂，然而如果使用伯努利吸盤方式的機械手臂，則能夠順利地載置基板。作為基座8的材質，較佳為熱傳導率高、不易變形和變質的材質，可使用鋁、不銹鋼、碳化矽等。
圖15係表示本發明之實施方式5中的成膜裝置之結構的立體圖，係表示反應室之結構的分解圖。以下，作為一例，對反應室54的結構進行詳細說明，其他反應室52、53、55、56亦係同樣的結構。
圖16係表示本發明之實施方式5中的成膜裝置之結構的圖，係表示以平行於包含反應室的中心的xz平面的面截取時的反應室之結構的截面圖，係表示能夠沿水平方向移動的基座保持架17位於前驅物處理位置之狀態的圖。
圖17係表示本發明之實施方式5中的成膜裝置之結構的圖，係表示以平行於包含反應室的中心的yz平面的面截取時的反應室之結構的截面圖。此外，用虛線示意性地表示在截面的深處可能看到的結構(閘門開口、基座、鍃孔部等)。又，表示能夠沿水平方向移動的基座保持架17位於沖洗位置58之狀態。
在圖15~圖17中，反應室54整體呈長方體，內壁為長方體形狀。在反應室54內部的長方體狀之凹空間內，在基座保持器17上沿水平方向呈直線狀排列配置有兩個基座8。設置在噴淋板18上的氣體噴出孔19朝向中心的部分比朝向鍃孔部10之周邊的部分其設置密度更高，朝向中心的部分比朝向鍃孔部10之周邊的部分貫通孔的貫通面積更大。在反應室54的上部經由O形環20配置有蓋21以確保氣密性。亦即，能夠在真空狀態下執行成膜處理。在蓋21上，氣體供給管沿直線方向依次設置有含有前驅物之氣體供給管23、沖洗氣體供給管22、含有氧化劑之氣體供給管25。供給至反應室54內的氣體從兩個基座8之間的V槽狀空間26通過設置在基座保持器17上的狹縫46，從排氣口27、40及41排出。
在反應室54的側面、基座8的側方設置有用於更換基板16的閘門開口29。設置在機械手臂室6的機械手臂7的機械手臂經由閘門開口29將基板16載置於鍃孔部10，或者將載置於鍃孔部10的基板16取出到機械手臂室6內。基座8在反應室54內沿水平方向朝向配置有複數個基座8的方向移動，亦即，藉由使基座在長方體狀空間內進行直線運動的滑動機構進行移動，因此機械手臂能夠經由閘門開口29接觸到所有的基座8。在此，所謂「配置有複數個基座8的方向」係指能夠藉由連接沿水平方向排列的基座8的中心來表示的配置的方向，在本實施方式中，係指圖15的箭頭F的方向(x方向)。
在基座保持器17上設置有沿x軸方向貫通基座保持器17的兩個貫通孔57，供設置在反應室54之下部的兩根軸59插入。基座保持器17與驅動源連接，以軸59作為導向，朝向配置有複數個基座8的方向移動，並使基座8移動。
在蓋21上設置有具備複數個氣體噴出孔19的作為氣體噴嘴的噴淋板18，從含有前驅物之氣體供給歧管33通過氣體噴出孔19向相對的兩個鍃孔部10之間的V槽狀空間26朝向下方噴出氣體。作為氣體導入口的氣體噴出孔19在比鍃孔部10更靠上方的位置向反應室54內供給氣體。
當基座保持器17處於沖洗位置58時，從沖洗氣體供給歧管31通過氣體噴出孔19向相對的兩個鍃孔部10之間的V槽狀空間26內朝向下方噴出沖洗氣體。同樣地，當基座保持器17位於氧化處理位置60時，從含有氧化劑之氣體供給歧管34通過氣體噴射孔19向相對的兩個鍃孔部10之間的V槽狀空間26內朝向下方噴出含有氧化劑之氣體。亦即，作為氣體噴嘴的噴淋板18在直線方向被分割成複數個氣體噴嘴群，能夠按每個氣體噴嘴群噴出不同種類的氣體。亦即，具備在移動機構之移動方向(水平方向)上配置的複數個氣體噴嘴群。此外，視需要，亦可以向含有前驅物之氣體供給歧管33、含有氧化劑之氣體供給歧管34僅供給沖洗氣體。
又，從圖16可知，在反應室54內沿水平方向呈直線狀排列配置有兩個基座8，由此，設置在斜面9的複數個鍃孔部10中的每兩個相對的鍃孔部10以越靠上方鍃孔部10間之距離越寬的方式相對配置，在相對的兩個鍃孔部10之間構成V槽狀空間26。
為了簡單起見，將預備室1作為負載鎖定室，對反應室52~56和機械手臂室6始終在真空狀態下運轉時的動作進行說明。此外，為了避免重複，對於與實施方式1相同的部分省略記載。
作為基板載置面的鍃孔部10的溫度預先設定為規定的溫度。接著，在打開預備室1與機械手臂室6之間的閘門5的狀態下，利用機械手臂7從預備室1取出基板16，在打開機械手臂室6與反應室54之間的閘門5的狀態下，經由閘門開口29將基板16載置於反應室54內的鍃孔部10上。亦即，將基板16從反應室54外移動到反應室內並載置於設置在反應室54內的作為相對於鉛垂面傾斜的複數個基板載置面的鍃孔部10上。此時，基座保持器17配置在沖洗位置58。
在進行基板16的更換或載置操作期間，從所有的噴淋板向反應室54內供給少量的沖洗氣體或惰性氣體，使反應室54相對於機械手臂室6處於正壓狀態下。由此，能夠使因打開閘門5而從機械手臂室6可能混入到反應室54內的不需要的氣體的濃度最小化。
將基板16載置於反應室54內的兩個鍃孔部10上之後，關閉閘門5，在數秒期間，從所有的噴淋板向反應室54內供給少量的沖洗氣體或惰性氣體。由此，能夠降低因打開閘門5而從機械手臂室6可能混入到反應室54內的不需要的氣體的濃度。
接著，使滑動機構動作，一邊使基座保持器17沿x軸方向進行往復運動，一邊從由設置在蓋21上的各三個凹部和噴淋板18所包圍的三個供給歧管，即沖洗氣體供給歧管31、含有前驅物之氣體供給歧管33、含有氧化劑之氣體供給歧管34，分別向反應室54內供給沖洗氣體、含有前驅物之氣體、含有氧化劑之氣體，並且從排氣口27、40和41排氣。在此，例示了設置有三個排氣口的結構，但亦可以設置一個排氣口。或者，亦可以構成按每個排氣口用各自的泵進行排氣的結構，亦可以構成能夠按每個排氣口使用各自的調壓閥來進行極細緻的調壓的結構。
此時使用的各種氣體的種類、流量和反應室54內的壓力等與實施方式1相同。如此，一邊向反應室54內供給各種氣體，一邊使基座保持器17沿x軸方向在前驅處理位置和氧化處理位置60之間進行往復運動，使基板載置面在長方體空間內進行直線運動。
當基板16位於前驅物處理位置時，前驅物分子吸附在基板16的表面上。該反應為自限性的，當基板16表面不再有可吸附的位點的時刻吸附反應就結束。亦即，基板16表面可得到大致均勻地吸附了相當於一層原子厚的前驅物分子之狀態。
與朝向鍃孔部10之周邊的部分相比，朝向中心的部分吸附於基板16之表面的前驅物分子的比例變高，但在本發明中，設置在噴淋板18的氣體噴出孔19朝向中心的部分比朝向鍃孔部10之周邊的部分其設置密度更高，朝向中心的部分比朝向鍃孔部10之周邊的部分貫通孔的貫通面積更大，因此與使用現有技術、例如非專利文獻1中所記載的成膜裝置的情況相比，能夠更均勻地在更短時間內完成吸附步驟。
當基板16位於氧化處理位置60時，藉由吸附在基板16表面上的前驅物與氧化劑的反應，在基板16表面上形成大致相當於一層原子厚的薄膜。例如，在使用TMA作為前驅物、使用H
2O作為氧化劑的情況下，H
2O與前驅物的甲基反應而生成副產物甲烷，甲烷從氣體排氣口27、40以及41排出到反應室54外，另一方面，在表面殘留羥基化的Al
2O
3，成為薄膜。
在基板16成膜一次期間(大約形成相當於一層原子厚的薄膜期間)，在本實施方式的情況下，基板16在直線方向上往復一次期間，將移動速度設定為各基板16接受各氣體噴出的時間為0.1~10s，典型地為5s。例如，在本實施方式中，設置有由設置在蓋21上的3個凹部和噴淋板18所包圍的3個供給歧管，即沖洗氣體供給歧管31、含有前驅物之氣體供給歧管33、含有氧化劑之氣體供給歧管34。亦即，在噴出含有前驅物之氣體的氣體噴嘴群與噴出含有反應物之氣體的氣體噴嘴群之間，配置有噴出沖洗氣體的氣體噴嘴群。因此，各基板16在直線方向上進行一次往復期間內，按照沖洗氣體、含有前驅物之氣體、沖洗氣體、含有氧化劑之氣體的順序，僅發生一次暴露於各種氣體的製程。想要使暴露於各種氣體的時間為5s，可設定為以5×4 =20s往復一次，亦即，以每分鐘往復3次的速度移動即可。為了在比基座保持器17的載置有基座8的面更靠上方的位置盡量不使各氣體混合，可以使向各V槽狀空間26供給的氣體的量相等，或者可以使沖洗氣體的量比含有前驅物之氣體或含有氧化劑之氣體的量稍多。如此，可以有效地避免前驅物和氧化劑在各V槽狀空間26內混合。
如此，藉由使基座保持器17在直線方向上進行往復運動，各基板16按照沖洗氣體、含有前驅物之氣體、沖洗氣體、含有氧化劑之氣體的順序暴露於各種氣體中，在基板16表面上形成大致相當於一層原子厚的氧化物薄膜。這樣的製程藉由在直線方向上在噴出含有前驅物之氣體的氣體噴嘴群與噴出含有反應物之氣體的氣體噴嘴群之間，配置噴出沖洗氣體的氣體噴嘴群來實現。為了反復執行該一連串的步驟，藉由使基座保持器17在反應室54內進行多次往復，能夠得到規定厚度的氧化物薄膜。在此，雖然使用了大約相當於一層原子厚之表述，然而如果將在1個循環中形成的薄膜的厚度換算為膜厚，則大約為1~2埃，所以例如當想要形成厚度20nm的薄膜時，需要100~200個循環的製程，所以在本實施方式的情況下，使基座保持器17在反應室54內往復100~200次。
結束了規定膜厚的成膜之後的基板16，與基板載置之步驟相反，從鍃孔部10經由閘門開口29被取出到反應室54外，並藉由機械手臂7被收納於預備室1內。此外，在本實施方式中設置有五個反應室52~56，可一邊在四個反應室中進行成膜，一邊在一個反應室中進行基板更換。如此，藉由對複數個反應室同時並行地執行所謂裝載及卸載和成膜這些需要時間的處理，能夠實現處理速度更快、面積生產性更高的成膜裝置及方法。
本實施方式中的成膜裝置與實施方式1中說明的成膜裝置相比，雖然處理速度慢，然而體積小、規模小，亦可用於為詳細設計實施方式1中說明的成膜裝置而進行預備實驗的裝置。此外，為了實現處理速度更快、面積生產性更高的成膜裝置及方法，例如，亦可以將基座保持器17在x軸或y軸方向上水平排列複數個等，將配置在反應室54內的基板載置面增加為四個、六個、八個等。
例示了更換基板之後，使基座保持器17連續往復運動的情況，但在各氣體噴出孔19位於各基座8的上表面15的正上方的時刻，氣體流動會紊亂。於是，亦可以反復進行運動和停止，間歇地實施製程。在這種情況下，具有能夠更可靠地利用沖洗氣體置換前驅物和氧化劑的優點。或者，在間歇地實施製程的情況下，亦可以構成如下結構：在運動中從含有前驅物之氣體供給歧管33以及含有氧化劑之氣體供給歧管34亦供給沖洗氣體，或者減少從各氣體噴出孔19供給的氣體流量，或者停止從各氣體噴出孔19供給的氣體流量。在這種情況下，能夠有效地避免由沖洗氣體引起的前驅物和氧化劑的混合，又，具有更可靠地進行置換的優點。或者，與連續地運動或間歇地反復運動和停止無關，亦可以構成如下結構：在各氣體噴出孔19位於各基座8的上表面15的正上方的時刻，從含有前驅物之氣體供給歧管33和含有氧化劑之氣體供給歧管34亦供給沖洗氣體，或者減少從各氣體噴出孔19供給的氣體流量，或者停止從各氣體噴出孔19供給的氣體流量。在這種情況下，能夠有效地避免由沖洗氣體引起的前驅物和氧化劑的混合，又，具有更可靠地進行置換的優點。或者，亦可以僅在基座保持器17位於前驅物處理位置時，從含有前驅物之氣體供給歧管33供給含有前驅物之氣體，其他情形下從含有前驅物之氣體供給歧管33供給沖洗氣體，僅在基座保持器17位於氧化處理位置60時，從含有氧化劑之氣體供給歧管34供給含有氧化劑之氣體，其他情形下從含有氧化劑之氣體供給歧管34供給沖洗氣體。在這種情況下，能夠有效地避免前驅物和氧化劑的混合，又，具有更可靠地進行置換的優點。
(實施方式6)
以下，參照圖18對本發明之實施方式6進行說明。
圖18係表示本發明之實施方式6中的氣體噴嘴之結構的立體圖，相當於圖15的噴淋板18。此外，為了容易理解氣體噴出孔19之形狀，除了最左側的氣體噴出孔19以外，僅圖示了噴淋板18的上表面側的開口形狀。
在實施方式1~5中，設置在噴淋板18上的氣體噴出孔19為圓形，朝向中心的部分比朝向鍃孔部10之周邊的部分其設置密度更高，但在本實施方式中，藉由將氣體噴出孔19形成為矩形，並將其y軸方向的寬度構成朝向中心的部分比朝向鍃孔部10之周邊的部分更寬的結構，使朝向中心的部分比朝向鍃孔部10之周邊的部分貫通孔的貫通面積更大。不言而喻，除此之外，亦可以想到其他各種變形。
(實施方式7)
以下，參照圖19~圖21對本發明之實施方式7進行說明。
圖19係表示本發明之實施方式7的成膜裝置之結構的俯視圖，係從上方觀察比後述的頂板104靠下方的圖。
圖20係表示本發明之實施方式7中的成膜裝置之結構的圖，係表示以平行於包含反應室的中心的xz平面的面截取時的反應室之結構的截面圖。
圖21係表示本發明之實施方式7中的氣體噴嘴之結構的分解立體圖。
此外，本實施方式的基本動作與實施方式1相同。又，使用由薄板而成的基座8。
在圖19~圖21中，反應室3整體呈八棱柱，內壁為圓筒形狀。在反應室3內部的甜甜圈狀之凹空間內，在基座保持器17上沿水平方向呈放射狀排列配置有複數個基座8。各氣體供給噴嘴沿周向按照沖洗氣體供給噴嘴105、含有前驅物之氣體供給噴嘴106、沖洗氣體供給噴嘴105、含有氧化劑之氣體供給噴嘴107、沖洗氣體供給噴嘴105的順序設置在反應室3的側面，分別向兩個基座8之間的V槽狀空間26噴出氣體。在反應室3的上部經由O形環20配置有蓋21以確保氣密性。亦即，能夠在真空狀態下執行成膜處理。供給至反應室3內的氣體從兩個基座8之間的V槽狀空間26通過狹縫46(與基座8一起旋轉的、對兩個基座8之間的空間進行排氣的旋轉排氣口)，從未圖示的排氣口排出。
在反應室3的側面、基座8的側方設置有用於更換基板16的閘門開口29。又，在反應室3的下部設置有與基座保持器17之中心連接的旋轉軸30，基座保持器17整體與所有的基座8一起在甜甜圈狀空間內沿甜甜圈狀之周向旋轉。
各氣體供給噴嘴具有同樣的構造，係由帽108及環109構成的噴出一種氣體的噴嘴。亦即，環109具備：帶狀部110，其作為整體在z方向(鉛垂方向)上呈長條的環狀；以及凸緣部111，其作為整體在z方向上呈長條的環狀，與帶狀部110構成一體，並具備與帶狀部110的內壁面相似形狀(在本實施方式中為相同形狀)的內壁面。
又，帽108具備：板部112，其插入環109之帶狀部110中，並具備與帶狀部110的內壁面相似形狀(在本實施方式中為相同形狀)的外壁面；以及板部一體凸緣部113，其與板部112構成一體，並重疊配置在環109的凸緣部111。帽108的板部112插入並貫通由環108之帶狀部110和凸緣部111之內部構成的長孔113中，其前端部爆露在反應室3內。由於板部112在x方向的長度比帶狀部110在x方向的長度和凸緣部111在x方向的長度相加的長度稍長，所以在反應室3內，板部112的前端部比帶狀部110的前端部稍微向中心方向突出。
從由質量流量控制器及閥等構成的第一氣體供給部84供給的第一氣體構成如下結構：通過從凸緣部111的外壁面貫通到凸緣部111的內壁面的導入孔114、以及帶狀部110的內壁面與板部112的外壁面之間的間隙，從凸緣部111的相反側流出。亦即，在相對的兩個鍃孔部10之間的V槽狀空間26中，朝向反應室3的中心方向噴出氣體。
在本實施方式中，構成帽108及環109的各部位越向上方y方向的寬度越寬。這對應於越向上方基板載置面間的距離越寬的情況。在半徑方向上，基板載置面間之距離越遠離反應室3的中心越寬。亦即，具有氣體從基板載置面間之距離寬的一方朝向窄的一方流動。
在含有前驅物之氣體供給噴嘴106的對面，設置有作為等離子體產生裝置的電感耦合等離子體單元116。電感耦合等離子體單元116由石英玻璃窗117、線圈118構成，藉由向線圈118供給高頻電力，使開口部119產生等離子體。此外，線圈118被屏蔽件120包圍，抑制電磁噪聲的產生。亦可構成向開口部119亦供給含有氧化劑之氣體的結構。
又，各基座8由薄板構成，其背面被配置在比基座8更位於下方的燈98加熱。燈98係在反應室3的半徑方向上延伸的呈放射狀配置的直管，在燈98的下方設置有反射板99。從燈98發出的包含紅外光的光與反射板99反射的光一起通過石英玻璃窗100被導入反應室3內，經由設置在基座保持器17上的開口部115照射基座8的背面。
在蓋21的正下方且基座8的上方設置有與基座保持器17構成一體的頂板104。頂板104與基座8及基座保持器17一起旋轉。因此，即使在基座8的最上部與頂板104的下表面之間的距離極小的情況下，因老化等而旋轉精度降低時，基座8的最上部與頂板104接觸的可能性亦極小。或者，亦可以設計成基座8的最上部與頂板104的下表面始終接觸的結構。由此，能夠有效地防止種類不同的氣體經由反應室3之中心附近而相互混合。
(實施方式8)
以下，參照圖22對本發明之實施方式8進行說明。
圖22係表示本發明之實施方式8中的成膜裝置之結構的圖，係以通過排列配置的複數個基座8上的複數個鍃孔部10之中心且垂直於水平面的圓筒面截取時的、將表示反應室之結構的截面圖展開後的圖的一部分，相當於圖7。然而，與實施方式7同樣，係利用燈98加熱由薄板構成的基座8的方式。
在圖22中，基座8的截面係以平行於水平面的邊為底邊的近似於直角三角形的形狀(亦係上邊比下邊短的近似於梯形的形狀)，所述截面為以與設置在斜面9上的作為基板載置面的鍃孔部10和水平面之兩者垂直的平面截取的截面。亦即，基座8由以越向上方距離越窄的方式相對的2個平板構成，但未設置基板載置面的一方的平板為垂直面，在一個基座8上僅載置1個基板16。
在這種結構中，相對於實施方式7，為了使在一個反應室3內同時處理的基板數量相同，需要使基座8的數量為2倍，但由於用於載置基板16或取出基板16的機械手臂的動作變得簡單，所以具有使包括搬送系統的裝置整體的結構簡單化的優點。再者，由於可以使相鄰的基座8的距離變窄，所以如果在設計上下功夫，能夠使反應室3的直徑小於實施方式7中的反應室3的直徑，有可能實現高的面積生產性。
(實施方式9)
以下，參照圖23和圖24對本發明之實施方式9進行說明。
圖23係表示本發明之實施方式9中的成膜裝置之結構的俯視圖，係從上方觀察比頂板104靠下方的圖，相當於圖19。
圖24係表示本發明之實施方式9中的成膜裝置之結構的圖，係表示將反應室以包含圖23的虛線的鉛垂面截取時的反應室之結構的截面圖，相當於圖20。
此外，本實施方式的基本動作與實施方式7相同。又，與實施方式8所示的結構相同，在由薄板構成的各基座8上僅載置1個基板16。
在圖23和圖24中，反應室3整體呈十棱柱，內壁為圓筒形狀。在反應室3內部的甜甜圈狀之凹空間內，在基座保持器17上沿水平方向呈放射狀排列配置有複數個基座8。各氣體供給噴嘴沿周向按照含有前驅物之氣體供給噴嘴106、沖洗氣體供給噴嘴105、沖洗氣體供給噴嘴105、含有氧化劑之氣體供給噴嘴107、含有氧化劑之氣體供給噴嘴107、含有氧化劑之氣體供給噴嘴107、含有氧化劑之氣體供給噴嘴107、含有氧化劑之氣體供給噴嘴107、沖洗氣體供給噴嘴105的順序設置在反應室3的側面，分別向兩個基座8之間的V槽狀空間26噴出氣體。在反應室3的上部經由O形環20配置有蓋21以確保氣密性。亦即，能夠在真空狀態下執行成膜處理。
從基座保持器17之中心的圓筒部朝向外側，在基座保持器17之中心的圓筒部與各基座8之間放射狀地設置有複數個與基座保持器17構成一體的壁122。在基座保持器17中，在各壁122的根部附近設置有複數個排氣孔123(與基座8一起旋轉的、對兩個基座8間之空間進行排氣的旋轉排氣口)。因此，供給至反應室3內的氣體從兩個基座8之間的V槽狀空間26通過兩個壁122之間的空間，進而通過排氣孔123從排氣口27排出。
基座保持器17的直徑大於反應室3的內壁面的直徑，其最外部124嵌合於在反應室3的內壁面上遍及全周而設置的槽125內。藉由採用這種結構，能夠使從基座保持器17的外周部與反應室3的內壁面之間的間隙排出的氣體之比例變得極小。亦即，大部分氣體從兩個基座8之間的V槽狀空間26通過兩個壁122之間的空間，進而通過排氣孔123從排氣口27排出。
(實施方式10)
以下，參照圖25對本發明之實施方式10進行說明。
圖25係表示本發明之實施方式10中的成膜裝置之結構的圖，係表示將以包含圖23的虛線的鉛垂面截取時的反應室之結構的截面圖，相當於圖24。
在圖25中，頂板104的直徑大於反應室3的內壁面的直徑，其最外部126嵌合於在反應室3的內壁面上遍及全周而設置的槽127內。又，在頂板104與反應室的頂面(蓋21的下表面)之間設置有用於供給沖洗氣體或惰性氣體的氣體導入孔128。藉由這種結構，氣體從基座保持器17的外周部與反應室3的內壁面之間的間隙繞進來，能夠使氣體在複數個V槽狀空間26中混合的比例變得極小。亦即，能夠更有效地防止種類不同的氣體經由反應室3的上部相互混合。
以上所述的成膜裝置及方法只例示了本發明的適用範圍中的典型例，本發明除了上述以外還能夠適用於各種範圍。
例如，例示了實施利用ALD的成膜方法的情況，但亦可以實施利用CVD或外延生長的成膜。V槽狀空間26中的氣體流速越靠下方越快，因此下游的製程氣體的枯竭得到緩和，鍃孔部10的上側與下側的成膜速度之差變小。該效果在外延生長中特別顯著。
又，例示了將基板載置面作為形成在基座8上的鍃孔部10的情況，但亦可以藉由在基板載置面的周邊的幾個部位豎立銷而避免基板落下的部件來限定基板載置面。
又，在使基座8沿甜甜圈形狀之周向旋轉的結構中，例示了在來自含有氧化劑之氣體供給管25的氣體被噴出的扇形部分具備產生等離子體的等離子體產生裝置的情況、以及在設置在反應室的側面的開口部具備產生等離子體的等離子體產生裝置的情況，但在其他實施方式中，亦可以具備在反應室內產生等離子體的等離子體產生裝置。在這種情況下，藉由將含有氧化劑之氣體等離子體化，能夠實現製程的低溫化和膜的緻密化。
又，作為等離子體產生裝置，例示了藉由向電極42供給高頻電力而在噴淋板18與基座8之間的空間產生等離子體45的情況，以及藉由向線圈118供給高頻電力而產生電感耦合等離子體的情況，然而作為等離子體的產生方法，亦可以適用使用脈衝電力的方法、使用微波的方法等各種方法。又，等離子體產生裝置較佳為設置在比基板載置面更靠氣體流動的上游。由此，能夠有效地利用離子、自由基等活性粒子。
藉由本發明之各種結構能夠進行各種成膜處理。例如，可有效地應用於半導體、平板顯示器、太陽能電池、發光二極管等電子器件的製造中。特別是可在半導體積體電路製造中的雙重圖案化製程、或High-k/Metal閘極之形成、使用TiN或Ru等的DRAM電容器上下電極之形成、使用SiN的閘極電極側壁之形成、接點及通孔中的阻障晶種之形成、NAND快閃記憶體的High-k絕緣膜或電荷捕獲膜之形成等許多製程中得到利用。又，在平板顯示器、LED、太陽能電池中，在形成ITO膜或形成鈍化膜的製程中得到利用。
[產業上之可利用性]
如上所述，本發明可用於各種電子器件的製造中，可有效地應用於半導體、平面顯示器、太陽能電池、發光二級管等電子器件的製造中。特別是可在半導體積體電路製造中的雙重圖案化製程、High-k/Metal閘極之形成、使用TiN或Ru等的DRAM電容器上下電極之形成、使用SiN的閘極側壁之形成、接點及通孔中的阻障晶種之形成、NAND快閃記憶體的High-k絕緣膜或電荷捕獲膜之形成等許多製程中得到利用。又，在平板顯示器、LED、太陽能電池中，在形成ITO膜或形成鈍化膜的製程中亦是有用的發明。
3:反應室
8:基座
9:斜面
10:鍃孔部
11:端面
15:基座的上表面
17:基座保持器
18:噴淋板
19:氣體噴出孔
20:O形環
21:蓋
22:沖洗氣體供給管
23:含有前驅物之氣體供給管
24:沖洗氣體供給管
25:含有氧化劑之氣體供給管
29:閘門開口
[圖1]係表示本發明之實施方式1中的成膜裝置之結構的俯視圖。
[圖2]係表示本發明之實施方式1中的基座之結構的立體圖。
[圖3]係表示本發明之實施方式1中的基座之結構的立體圖。
[圖4]係表示本發明之實施方式1中的成膜裝置之結構的立體圖。
[圖5]係表示本發明之實施方式1中的基座之配置的俯視圖。
[圖6]係表示本發明之實施方式1中的成膜裝置之結構的截面圖。
[圖7]係表示本發明之實施方式1中的成膜裝置之結構的截面展開圖。
[圖8]係表示本發明之實施方式1中的成膜裝置之結構的截面圖。
[圖9]係表示本發明之實施方式2中的成膜裝置之結構的截面圖。
[圖10]係表示本發明之實施方式3中的成膜裝置之結構的截面圖。
[圖11]係表示本發明之實施方式4中的成膜裝置之結構的截面圖。
[圖12]係表示本發明之實施方式4中的成膜裝置之結構的截面圖。
[圖13]係表示本發明之實施方式5中的成膜裝置之結構的俯視圖。
[圖14]係表示本發明之實施方式5中的基座之結構的立體圖。
[圖15]係表示本發明之實施方式5中的成膜裝置之結構的立體圖。
[圖16]係表示本發明之實施方式5中的成膜裝置之結構的截面圖。
[圖17]係表示本發明之實施方式5中的成膜裝置之結構的截面圖。
[圖18]係表示本發明之實施方式6中的氣體噴嘴之結構的立體圖。
[圖19]係表示本發明之實施方式7中的成膜裝置之結構的俯視圖。
[圖20]係表示本發明之實施方式7中的成膜裝置之結構的截面圖。
[圖21]係表示本發明之實施方式7中的氣體噴嘴之結構的立體圖。
[圖22]係表示本發明之實施方式8中的成膜裝置之結構的截面圖。
[圖23]係表示本發明之實施方式9中的成膜裝置之結構的俯視圖。
[圖24]係表示本發明之實施方式9中的成膜裝置之結構的截面圖。
[圖25]係表示本發明之實施方式10中的成膜裝置之結構的截面圖。
3:反應室
8:基座
9:斜面
10:鍃孔部
11:端面
15:基座的上表面
17:基座保持器
18:噴淋板
19:氣體噴出孔
20:O形環
21:蓋
22:沖洗氣體供給管
23:含有前驅物之氣體供給管
24:沖洗氣體供給管
25:含有氧化劑之氣體供給管
29:閘門開口
Claims (13)
- 一種成膜裝置，其具備： 反應室，在所述反應室內設置有相對於鉛垂面傾斜的複數個基板載置面和具有所述基板載置面的基座， 所述成膜裝置之特徵在於， 所述複數個基板載置面中的每兩個相對的基板載置面以越靠上方基板載置面間之距離越寬的方式相對配置， 所述成膜裝置還具備氣體噴嘴，該氣體噴嘴向所述反應室內且在相對的所述兩個基板載置面之間朝向下方噴出氣體，並且 所述氣體噴嘴具備貫通孔，該貫通孔朝向所述基板載置面之中心的部分比朝向周邊的部分具有更大的貫通面積。
- 一種成膜裝置，其具備： 反應室，在所述反應室內設置有相對於鉛垂面傾斜的複數個基板載置面和具有所述基板載置面的基座， 所述複數個基板載置面中的每兩個相對的基板載置面以越靠上方基板載置面間之距離越寬的方式相對配置； 氣體噴嘴，所述氣體噴嘴向所述反應室內且在相對的所述兩個基板載置面之間朝向下方噴出氣體；以及 移動機構，所述移動機構使所述基座在所述反應室內沿水平方向移動， 所述氣體噴嘴在所述移動機構之移動方向上被分割成複數個氣體噴嘴群，並能夠按每個所述氣體噴嘴群噴出不同種類的氣體， 所述基座具備複數個， 複數個所述基座排列配置， 所述移動機構使所述基座向配置有複數個所述基座的方向移動， 所述成膜裝置之特徵在於， 複數個所述基座配置在所述反應室內的長方體狀空間內，並且 所述成膜裝置還具備使複數個所述基座在所述長方體空間內進行直線運動的滑動機構。
- 一種成膜裝置，其具備： 反應室，在所述反應室內設置有相對於鉛垂面傾斜的複數個基板載置面和具有所述基板載置面的基座， 所述複數個基板載置面中的每兩個相對的基板載置面以越靠上方基板載置面間之距離越寬的方式相對配置；以及 移動機構，所述移動機構使所述基座在所述反應室內沿水平方向移動， 從在所述移動機構之移動方向上被分割成複數個群的氣體噴嘴群，按每個所述氣體噴嘴群噴出不同種類的氣體， 所述成膜裝置之特徵在於， 所述氣體噴嘴群構成噴出含有前驅物之氣體、沖洗氣體、含有反應物之氣體中的任一種氣體的結構，並且 在噴出含有所述前驅物之氣體的氣體噴嘴群與噴出含有所述反應物之氣體的氣體噴嘴群之間，配置有噴出所述沖洗氣體的氣體噴嘴群。
- 一種成膜方法，其包括如下步驟： 將基板從反應室外移動到反應室內並載置於設置在反應室內的相對於鉛垂面傾斜的複數個基板載置面上； 將氣體供給至所述反應室的同時從所述反應室排出氣體；以及 將所述基板從所述基板載置面移動至所述反應室外並取出， 所述複數個基板載置面中的每兩個相對的基板載置面以越靠上方基板載置面間之距離越寬的方式相對配置， 藉由使所述基板載置面在所述反應室內沿水平方向移動的移動機構，一邊使所述基板載置面在所述反應室內沿水平方向移動， 一邊從在所述移動機構之移動方向上被分割成複數個群的氣體噴嘴群，按每個所述氣體噴嘴群噴出不同種類的氣體， 所述成膜方法之特徵在於， 所述複數個基板載置面配置在所述反應室內的長方體狀空間內，並且 使所述複數個基板載置面在所述長方體空間內進行直線運動。
- 一種成膜方法，其包括如下步驟： 將基板從反應室外移動到反應室內並載置於設置在反應室內的相對於鉛垂面傾斜的複數個基板載置面上； 將氣體供給至所述反應室的同時從所述反應室排出氣體；以及 將所述基板從所述基板載置面移動至所述反應室外並取出， 所述複數個基板載置面中的每兩個相對的基板載置面以越靠上方基板載置面間之距離越寬的方式相對配置， 藉由使所述基板載置面在所述反應室內沿水平方向移動的移動機構，一邊使所述基板載置面在所述反應室內沿水平方向移動， 一邊從在所述移動機構之移動方向上被分割成複數個群的氣體噴嘴群，按每個所述氣體噴嘴群噴出不同種類的氣體， 所述成膜方法之特徵在於， 所述氣體噴嘴群構成噴出含有前驅物之氣體、沖洗氣體、含有反應物之氣體中的任一種氣體的結構，並且 在噴出含有所述前驅物之氣體的氣體噴嘴群與噴出含有所述反應物之氣體的氣體噴嘴群之間，配置有噴出所述沖洗氣體的氣體噴嘴群。
- 一種成膜裝置，其具備： 反應室，在所述反應室內設置有複數個基座，該複數個基座具有相對於鉛垂面傾斜的基板載置面， 所述複數個基座沿水平方向排列， 所述複數個基座中的每兩個相對的基座以基座間之距離越靠上方越寬的方式配置；以及 移動機構，所述移動機構使所述基座在所述反應室內沿水平方向移動， 從配置在所述移動機構之移動方向上的複數個氣體噴嘴，按每個所述氣體噴嘴噴出不同種類的氣體， 所述成膜裝置之特徵在於， 所述氣體噴嘴構成噴出含有前驅物之氣體、沖洗氣體、含有反應物之氣體中的任一種氣體的結構，並且 在噴出含有所述前驅物之氣體的氣體噴嘴與噴出含有所述反應物之氣體的氣體噴嘴之間，配置有噴出所述沖洗氣體的氣體噴嘴。
- 如請求項1、3或6所述之成膜裝置，其中， 複數個所述基座呈放射狀配置在所述反應室內的甜甜圈狀空間內，並且 具備使複數個所述基座在所述甜甜圈狀空間內沿甜甜圈狀之周向旋轉的旋轉機構。
- 如請求項7所述之成膜裝置，其中， 複數個所述基座配置在基座保持器上， 所述基座保持器的直徑大於所述反應室的內壁面的直徑，並且 所述基座保持器的最外部嵌合於在所述反應室的內壁面上遍及全周而而設置的槽內。
- 如請求項7所述之成膜裝置，其中， 複數個所述基座配置在基座保持器上， 在複數個所述基座保持器之上方設置有與所述基座保持器構成一體的頂板，並且 所述頂板與所述基座和所述基座保持器一起旋轉。
- 如請求項9所述之成膜裝置，其中， 所述頂板的直徑大於所述反應室的內壁面的直徑， 所述頂板的最外部嵌合於在所述反應室的內壁面上遍及全周而設置的槽內，並且 向所述頂板與所述反應室的頂面之間供給沖洗氣體或惰性氣體。
- 如請求項7所述之成膜裝置，其中， 還具備與所述基座一起旋轉的、對兩個所述基座之間的空間進行排氣的旋轉排氣口。
- 一種成膜方法，其包括如下步驟： 將基板從所述反應室外移動到反應室內並載置於設置在反應室內的複數個基座上的基板載置面上，所述複數個基座具備相對於鉛垂面傾斜的所述基板載置面； 將氣體供給至所述反應室的同時從所述反應室排出氣體；以及 將所述基板從所述基板載置面移動至所述反應室外並取出， 所述複數個基座沿水平方向排列， 所述複數個基座中的每兩個相對的基座以基座間之距離越靠上方越寬的方式配置， 藉由使所述基板載置面在所述反應室內沿水平方向移動的移動機構，一邊使所述基板載置面在所述反應室內沿水平方向移動， 一邊從配置在所述移動機構之移動方向上的複數個氣體噴嘴，按每個所述氣體噴嘴噴出不同種類的氣體， 所述成膜方法之特徵在於， 所述氣體噴嘴構成噴出含有前驅物之氣體、沖洗氣體、含有反應物之氣體中的任一種氣體的結構，並且 在噴出含有所述前驅物之氣體的氣體噴嘴與噴出含有所述反應物之氣體的氣體噴嘴之間，配置有噴出所述沖洗氣體的氣體噴嘴。
- 如請求項4、5或12所述之成膜方法，其中， 複數個所述基板載置面呈放射狀配置在所述反應室內的甜甜圈狀空間內，並且 使複數個所述基板載置面在所述甜甜圈狀空間內沿甜甜圈狀之周向旋轉。
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|---|---|---|---|
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