TWI465602B - 成膜裝置、成膜方法及記憶媒體 - Google Patents

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Description

成膜裝置、成膜方法及記憶媒體
本發明係關於一種於真空容器內對基板形成薄膜之成膜裝置、成膜方法以及記憶著此方法之記憶媒體。
作為於半導體晶圓等基板表面形成薄膜之成膜方法之一，已知有例如將第1反應氣體以及第2反應氣體交互供給於基板，而積層原子層或是分子層之反應產物的ALD(Atomic Layer Deposition)、MLD(Molecular Layer Deposition)等。該等成膜方法，例如當成膜溫度低之情況下，反應氣體中之有機物等恐會以雜質的形式混入薄膜。是以，為了將此種雜質從薄膜去除，有時會進行例如退火處理、電漿處理等改質處理。
但是，此電漿處理由於僅能對於薄膜極表層之深度進行改質，故於薄膜之成膜結束後進行電漿處理之情況，該薄膜於膜厚方向無法得到均質地改質。此外，當連同成膜裝置使用進行電漿處理之個別電漿處理裝置之情況，必須將基板從成膜裝置搬運到電漿處理裝置，故成膜處理會花費長時間。
另一方面，此種成膜處理係對複數片晶圓同時進行之所謂的微批次方式之裝置，已知有例如專利文獻1～3所記載般，一邊使得載置有複數片晶圓之載置台對供給各反應氣體之複數反應氣體供給機構做相對性旋轉、一邊進行成膜處理之成膜裝置。但是，該等專利文獻並未就前述課題作具體的檢討。
專利文獻1：美國專利公報7,153,542號：圖8(a)、圖8(b)
專利文獻2：日本專利3144664號公報：圖1、圖2、請求項1
專利文獻3：美國專利公報6,634,314號
本發明係鑑於此種情事所得者，而提供一種成膜裝置，在使得供給反應氣體之反應氣體供給機構對於載置有基板之機台進行相對性旋轉來積層反應產物而形成薄膜之際，可沿著膜厚方向形成膜質良好之均質薄膜；另提供一種成膜方法、以及記憶著此方法之記憶媒體。
依據本發明之第1樣態，係提供一種成膜裝置，係具備有：機台，係設置於真空容器內，形成有用以載置基板之基板載置區域；第1反應氣體供給機構與第2反應氣體供給機構，係用以分別對該基板載置區域供給吸附於基板表面之第1反應氣體、和基板表面上之第1反應氣體成分進行反應來生成反應產物之第2反應氣體；電漿處理機構，係用以對於基板上之反應產物藉由改質氣體經電漿化所得之電漿來進行改質處理；旋轉機構，係用以使得該機台與該第1反應氣體供給機構、該第2反應氣體供給機構以及該電漿處理機構進行相對性旋轉；以及控制機構，係輸出控制訊號以依序進行下述步驟至少1次：為了對該基板進行生成反應產物之成膜處理與改質處理，而對該真空容器內供給第1反應氣體、第2反應氣體與改質氣體並進行此改質氣體之電漿化；以及停止第1反應氣體之供給而對該真空容器內供給改質氣體並進行此改質氣體之電漿化。
依據本發明之第2樣態，係提供一種成膜方法，係包含有：將基板載置於在真空容器內所設之機台的基板載置區域之製程；以及依序進行成膜-改質步驟與改質步驟各至少一次之製程；該成膜-改質步驟係為了進行於基板表面吸附第1反應氣體之製程、使得基板上之第1反應氣體成分與第2反應氣體進行反應而生成反應產物之製程、以及藉由改質氣體經電漿化所得之電漿來進行基板表面之反應產物的改質處理之製程，而使用旋轉機構來使得第1反應氣體供給機構、第2反應氣體供給機構以及電漿處理機構對該機台進行相對性旋轉，並從該第1反應氣體供給機構、該第2反應氣體供給機構以及該電漿處理機構對該基板載置區域分別供給第1反應氣體、第2反應氣體以及電漿；該改質步驟係停止第1反應氣體之供給，使得該旋轉機構進行旋轉，並從該電漿處理機構對該基板載置區域供給電漿。
依據本發明之第3樣態，係提供一種記憶媒體，其所存放之電腦程式係使用於成膜裝置，該成膜裝置係於真空容器內之機台上的基板載置區域載置基板，將至少2種類之反應氣體依序供給於基板，且實行複數次之此供給循環，而積層反應產物層來形成薄膜者；該電腦程式係組構有用以實施前述成膜方法的步驟。
於本發明之實施形態，由於依序進行成膜-改質步驟(係依序進行：成膜處理，係使得第1反應氣體供給機構、第2反應氣體供給機構以及電漿處理機構對於載置有基板之機台進行相對性旋轉，並使得基板表面上之第1反應氣體成分與第2反應氣體進行反應來生成反應產物；以及改質處理，係將此反應產物以電漿來進行改質)、以及改質步驟，係停止第1反應氣體之供給使得機台與電漿處理機構進行相對性旋轉來進行改質處理，故可得到沿著膜厚方向為良好之均質膜質之薄膜。
本發明之實施形態之一例之成膜裝置，如圖1(沿著圖3之I-I’線之截面圖)所示般，具備有：平面形狀為大致圓形之扁平真空容器1；以及旋轉機台2，係設置於此真空容器1內，於真空容器1之中心具有旋轉中心。真空容器1係以頂板11可自容器本體12分離之方式所構成。頂板11係藉由內部之減壓狀態而經由設置於容器本體12上端面之密封構件(例如O型環13)來壓貼於容器本體12側以維持氣密狀態，惟將頂板11從容器本體12做分離時係藉由未圖示之驅動機構而被提往上方。
旋轉機台2係以中心部來固定於圓筒形狀之核心部21，此核心部21係被固定在朝鉛直方向延伸之旋轉軸22的上端。旋轉軸22係貫通真空容器1之底部14，其下端係安裝於用以使得旋轉軸22繞鉛直軸(此例係朝順時計方向)旋轉之作為旋轉機構的驅動部23。旋轉軸22以及驅動部23被收納於上面開口之筒狀盒體20內。此盒體20之設於上面的凸緣部分係被氣密地安裝於真空容器1之底部14的下面，維持著盒體20之內部環境氣氛與外部環境氣氛的氣密狀態。
於旋轉機台2表面部，如圖2以及圖3所示般，沿著旋轉方向(圓周方向)設置有用以載置複數片(例如5片)基板之半導體晶圓(以下稱為「晶圓」)W的圓形狀凹部24。此外於圖3中基於方便說明起見僅於1個凹部24描繪了晶圓W。此凹部24係設定為直徑比晶圓W直徑略大例如4mm，此外其深度設定為和晶圓W之厚度為同等大小。是以若將晶圓W放入凹部24，晶圓W表面與旋轉機台2表面(未載置晶圓W之區域)會成為相同高度。於凹部24之底面係形成有貫通孔(未圖示)，可貫通用以支撐晶圓W背面來升降晶圓W之例如3支的升降銷。凹部24係用以定位晶圓W避免其伴隨旋轉機台2之旋轉的離心力而飛出者，乃相當於本發明之基板載置區域的部位。
如圖2以及圖3所示般，在和旋轉機台2之凹部24的通過區域分別對向之位置處，有分別為例如石英所構成之第1反應氣體噴嘴31與第2反應氣體噴嘴32、2支分離氣體噴嘴41、42、以及活性化氣體注射器220於真空容器1之圓周方向(旋轉機台2之旋轉方向)相互保持間隔呈放射狀配置著。於此例中，從後述搬運口15觀看繞順時鐘方向(旋轉機台2之旋轉方向)係依序配置排列著活性化氣體注射器220、分離氣體噴嘴41、第1反應氣體噴嘴31、分離氣體噴嘴42、以及第2反應氣體噴嘴32，該等活性化氣體注射器220以及噴嘴31、32、41、42係例如從真空容器1之外周壁導入真空容器1內，朝向旋轉機台2之旋轉中心對向於晶圓W做水平延伸的方式被安裝著。作為各噴嘴31、32、41、42之基端部的氣體導入埠31a、32a、41a、42a係貫通於真空容器1之外周壁。反應氣體噴嘴31、32分別成為第1反應氣體供給機構、第2反應氣體供給機構，分離氣體噴嘴41、42分別成為分離氣體供給機構。關於活性化氣體注射器220將於後詳述之。
第1反應氣體噴嘴31係經由未圖示之流量調整閥等而連接於含Si(矽)之第1反應氣體例如二異丙基胺基矽烷氣體之氣體供給源(未圖示)。第2反應氣體噴嘴32係經由未圖示之流量調整閥等而連接於第2反應氣體例如O3 (臭氧)氣體或是O2 (氧)氣體或是該等混合氣體之氣體供給源(未圖示)。分離氣體噴嘴41、42皆經由流量調整閥等而連接於作為分離氣體之N2 (氮)氣體的氣體供給源(未圖示)。此外，以下基於方便說明起見，第2反應氣體係以O3 氣體作說明。
於反應氣體噴嘴31、32，氣體噴出孔33係朝向正下方沿著噴嘴之長度方向保持例如10mm之間隔而以等間隔配置排列著。反應氣體噴嘴31之下方區域係成為用以將含Si氣體吸附於晶圓W之第1處理區域P1。反應氣體噴嘴32之下方區域係成為用以將已在第1處理區域P1吸附於晶圓W之含Si氣體加以氧化之第2處理區域P2。反應氣體噴嘴31、32係於處理區域P1、P2自天花板面45離開而分別設置於晶圓W附近。
分離氣體噴嘴41、42係用以形成將第1處理區域P1與第2處理區域P2加以分離之分離區域D所設置者。於分離區域D，在真空容器1之頂板11係如圖2以及圖3所示般設有凸狀部4，其具有頂部被切斷為圓弧狀之扇型平面形狀而朝下方突出。凸狀部4於本實施形態中其內圓弧係連接於突出部5(後述)、外圓弧係沿著真空容器1之容器本體12的內周面而配置著。真空容器1之內部係藉由凸狀部4而朝圓周方向被分割著。此外，分離氣體噴嘴41、42係被收容在此凸狀部4當中之於圓周方向中央朝半徑方向延伸形成之溝槽部43內。
於分離氣體噴嘴41、42之圓周方向兩側係存在著凸狀部4之下面的例如平坦的低天花板面44(第1天花板面)，於此天花板面44之圓周方向兩側係存在著比天花板面44來得高之天花板面45(第2天花板面)。此凸狀部4係形成屬狹隘空間之分離空間，以阻止第1反應氣體以及第2反應氣體侵入旋轉機台2之間來防止此等反應氣體之混合。
亦即，以分離氣體噴嘴41為例，係阻止第2反應氣體從旋轉機台2之旋轉方向上游側侵入，並阻止第1反應氣體從旋轉方向下游側侵入。此外在分離氣體方面不限於氮(N2 )氣體，亦可使用氬(Ar)氣體等稀有氣體。
另一方面，於頂板11之下面，如圖4所示般，係以對向於旋轉機台2之核心部21外周側部位的方式沿著核心部21外周設置有突出部5。此突出部5係和凸狀部4之旋轉中心側的部位呈連續性形成，其下面係和凸狀部4之下面(天花板面44)形成為相同高度。
此外，圖2以及圖3分別係顯示容器本體12內部之立體圖以及俯視圖，於該等圖中，為便於說明起見，容器本體12係在比天花板面45來得低且比分離氣體噴嘴41、42來得高之位置被水平切斷。
如上述般在真空容器1之內部，天花板面44以及比此天花板面44來得高之天花板面45係存在於圓周方向。圖1係針對設置有天花板面45之區域的縱截面，圖4係針對設置有天花板面44之區域的縱截面。於扇型凸狀部4之周緣部(真空容器1之外緣側部位)，如圖2以及圖4所示般形成有以對向於旋轉機台2外端面之方式彎曲成L字型的彎曲部46。此彎曲部46係和凸狀部4同樣地基於防止反應氣體自分離區域D的兩側侵入以防止兩反應氣體混合之目的所設置者。扇型凸狀部4係設置於頂板11，可從容器本體12卸除，故於彎曲部46之外周面與容器本體12之間有些許的間隙。彎曲部46之內周面與旋轉機台2之外端面之間隙、以及彎曲部46之外周面與容器本體12之間隙係例如設定為和天花板面44相對於旋轉機台2表面之高度為同樣的尺寸。
容器本體12之內周壁於分離區域D中係如圖4所示般接近於彎曲部46之外周面而形成為垂直面，而於分離區域D以外之部位，則如圖1所示般係例如從和旋轉機台2之外端面相對向之部位延伸至底部14朝外方側凹陷著。以下，為便於說明起見，將具有矩形縱截面形狀的此凹陷部分記為排氣區域。具體而言，將連通於第1處理區域P1之排氣區域記為第1排氣區域E1，將連通於第2處理區域P2之區域記為第2排氣區域E2。於該等第1排氣區域E1以及第2排氣區域E2之底部係如圖1以及圖3所示般，分別形成有第1排氣口61以及第2排氣口62。第1排氣口61以及第2排氣口62係如圖1所示般分別經由排氣管63來連接於作為真空排氣機構之例如真空泵64。此外於圖1中，參照符號65係壓力調整機構。
於旋轉機台2與真空容器1之底部14之間的空間，如圖1以及圖4所示般設有作為加熱機構之加熱器單元7，經由旋轉機台2而將旋轉機台2上之晶圓W加熱至以程序配方所決定之溫度例如450℃。於旋轉機台2之周緣附近下方側，為了將從旋轉機台2之上方空間到排氣區域E1、E2的環境氣氛和加熱器單元7所處環境氣氛加以區劃來抑制氣體侵入於旋轉機台2之下方區域，係設有環狀覆蓋構件71。此覆蓋構件71係具備有以從下方側面臨於旋轉機台2之外緣部以及該外緣部之外周側的方式所設置之內側構件71a、以及設置於此內側構件71a與真空容器1之內壁面之間的外側構件71b。此外側構件71b係於前述之排氣口61、62的上方側為了將此等排氣口61、62與旋轉機台2之上方區域加以連通而被切取為例如圓弧狀成為排氣區域E1、E2，其上端面於彎曲部46之下方側係接近於彎曲部46來配置著。換言之，覆蓋構件71係具有：外側構件71b，係在分離區域D形成於凸狀部4外緣部之彎曲部46的下方接近於彎曲部46而設置者；以及內側構件71a，係於旋轉機台2之外緣部下方(以及比外緣部略為外側部分之下方)，將加熱器單元7沿著全周加以包圍者。
較配置著加熱器單元7之空間靠近旋轉中心之部位的底部14係以接近旋轉機台2下面之中心部附近的核心部21之方式形成為朝上方側突出之突出部12a。於此突出部12a與核心部21之間係成為狹窄空間，此外貫通底部14之旋轉軸22的貫通孔在其內周面與旋轉軸22之間隙也變得狹窄，此等狹窄空間係連通於盒體20。此外於盒體20係設有用以將作為沖洗氣體之N2 氣體供給至狹窄空間內來進行沖洗之沖洗氣體供給管72。此外於真空容器1之底部14，在加熱器單元7之下方側位置之圓周方向的複數部位係設有用以沖洗加熱器單元7之配置空間的沖洗氣體供給管73。於此加熱器單元7與旋轉機台2之間，為了抑制氣體侵入設有加熱器單元7之區域，設有從外側構件71b之內周壁(內側構件71a之上面)沿著圓周方向跨越連接於突出部12a之上端部之間之例如石英所構成之被覆構件7a。
此外於真空容器1之頂板11的中心部係連接著分離氣體供給管51，對於頂板11與核心部21之間的空間52供給作為分離氣體之N2 氣體。供給於此空間52之分離氣體係經由突出部5與旋轉機台2之狹窄間隙50沿著旋轉機台2之晶圓載置區域側表面朝向周緣噴出。由於此突出部5所包圍之空間中充滿著分離氣體，故可防止在第1處理區域P1與第2處理區域P2之間反應氣體(含Si氣體以及O3 氣體)經由旋轉機台2之中心部而混合。
再者於真空容器1之側壁係如圖2、圖3所示般形成有搬運口15，用以在外部之搬運臂10與旋轉機台2之間進行作為基板之晶圓W的收授，此搬運口15係藉由未圖示之閘閥而被開閉。此外旋轉機台2之晶圓載置區域的凹部24在面臨於此搬運口15之位置係於搬運臂10之間進行晶圓W之收授，於旋轉機台2下方側之對應於收授位置的部位係設有貫通凹部24而將晶圓W從內面上舉之收授用升降銷及其升降機構(皆未圖示)。
其次，針對活性化氣體注射器220詳述之。活性化氣體注射器220係自載置晶圓W之基板載置區域的旋轉機台2中心側到旋轉機台2之外周側產生電漿，每當旋轉機台2在進行旋轉時以此電漿對於例如因含Si氣體與O3 氣體之反應而於晶圓W上成膜之反應產物的氧化矽膜(SiO2 膜)進行改質。此活性化氣體注射器220係如圖5以及圖6所示般，為了將電漿產生用改質氣體供給至真空容器1內而具備有氣體導入噴嘴34(例如由石英所構成，作為改質氣體供給機構)。相對於此氣體導入噴嘴34在旋轉機台2之旋轉方向下游側，係配置有由相互平行之1對棒狀護套管35a、35b所構成之電漿處理機構80，來將從氣體導入噴嘴34所導入之改質氣體予以電漿化。在此例中，電漿處理機構80係以成為相互平行的方式設置有複數組(例如2組)，各個電漿處理機構80、80係配置相互的長度尺寸成為相等。
該等氣體導入噴嘴34以及電漿處理機構80、80係分別平行於旋轉機台2上之晶圓W、且相對於旋轉機台2之旋轉方向呈正交地從設置於真空容器1外周面的基端部80a朝向旋轉機台2中心部側分別氣密地插入於真空容器1內。圖6中之參照符號341係沿著氣體導入噴嘴34之長度方向所設之複數氣體孔。
如圖3所示般，於氣體導入噴嘴34係連接著供給電漿產生用改質氣體之電漿氣體導入流路251的一端，此電漿氣體導入流路251之另一端係經由閥252以及流量調整部253而連接於電漿生成氣體源254(儲存著用以產生電漿之電漿產生用改質氣體例如O2 氣體)。此改質氣體亦可取代O2 氣體或是連同此O2 氣體而併用例如Ar(氬)氣體或是He(氦)氣體等稀有氣體。
各個電漿處理機構80之護套管35a、35b係由例如石英、氧化鋁、或是三氧化二釔(氧化釔，Y2 O3 )所構成。此外，於該等護套管35a、35b內係如圖6所示般，分別有例如鎳合金、鈦等所構成之電極36a、36b貫插其中而成為平行電極，如圖3所示般，例如13.56MHz、例如500W之高頻電力係從真空容器1之外部的高頻電源224經由整合器225而供給於該等電極36a、36b。圖2中之參照符號37係連接於護套管35a、35b之基端側(真空容器1之內壁側)的保護管，於圖5等予以省略了。此外，圖6以外係將護套管35a、35b簡略化了。
圖5中之參照符號221係將配置有氣體導入噴嘴34以及護套管35a、35b之區域從上方側以及側面(於長邊方向以及短邊方向之兩側面)側加以包覆的方式所配置之覆蓋體，此覆蓋體221係由絕緣體例如石英所構成。此外，圖5中之參照符號222係沿著活性化氣體注射器220之長度方向從覆蓋體221之兩側面的下端部朝向外側以凸緣狀水平延伸而出之氣流控制面，為了抑制從旋轉機台2上游側所流過來之O3 氣體、N2 氣體侵入覆蓋體221之內部區域，係以減少氣流控制面222之下端面與旋轉機台2之上面之間的間隙尺寸t之方式、且寬度尺寸u從旋轉機台2之中心部側愈往氣流變快之旋轉機台2外周側變得愈寬的方式來形成。圖7中之參照符號223係用以支撐覆蓋體221而設置於覆蓋體221與真空容器1之頂板11之間的複數支撐構件。於圖7中，為便於說明起見，係示意地顯示著支撐構件223。
此外，於此成膜裝置，用以進行裝置全體動作控制之電腦所構成之控制部100係設置作為控制機構，於此控制部100之記憶體內係存放有程式，可如後述般依序進行：成膜-改質步驟(第1步驟)，每當旋轉機台2旋轉時進行成膜處理以及改質處理；改質步驟(第2步驟)，每當旋轉機台2旋轉時僅進行改質處理。亦即，若以該等成膜-改質步驟以及改質步驟之分別的處理時間定為T1、T2，則於此記憶體中係儲存著此處理時間比(T1/T2)、由該等成膜一改質步驟與改質步驟所構成之處理循環時間(T1+T2)、以及此處理循環之次數等。此程式為了實行後述之裝置動作而組構有步驟群，從硬碟、光碟、光磁碟、記憶卡、軟碟等記憶部101安裝於控制部100內。
其次，針對上述實施形態之動作(成膜方法)做說明。首先，打開未圖示之閘閥，從外部將晶圓W藉由搬運臂10而經由搬運口15被旋轉機台2之凹部24內所收授。此收授係當凹部24在面臨於搬運口15之位置停止時，經由凹部24底面之貫通孔而從真空容器1之底部側使得未圖示之升降銷產生升降來進行。此種晶圓W之收授係使得旋轉機台2做間歇性旋轉來進行，於旋轉機台2之5個凹部24內分別載置晶圓W。
接著關閉閘閥，藉由真空泵64將真空容器1內調整為抽盡氣體之狀態後，從分離氣體噴嘴41、42將作為分離氣體之N2 氣體以既定流量噴出，另外從分離氣體供給管51以及沖洗氣體供給管72、72也使得N2 氣體以既定流量噴出。伴隨於此，以壓力調整機構65將真空容器1內調整為事先設定之處理壓力。其次，一邊使得旋轉機台2繞順時鐘方向以例如20rpm進行旋轉、一邊藉由加熱器單元7將晶圓W加熱至例如450℃。
之後，從反應氣體噴嘴31、32分別噴出含Si氣體以及O3 氣體，且從氣體導入噴嘴34以既定流量例如5slm噴出O2 氣體，對個別之護套管35a、35b間以400W之電力供給具有13.56MHz頻率之高頻。
此時，於活性化氣體注射器220，從氣體導入噴嘴34經由各氣體孔341而朝向個別的護套管35a、35b所噴出之O2 氣體係藉由被供給於護套管35a、35b間之區域的高頻而活性化，生成含有例如O離子、O自由基等之電漿。此電漿(活性種)係於活性化氣體注射器220之下方側朝向和旋轉機台2一同移動(旋轉)之晶圓W而逐漸下降。
另一方面，由於旋轉機台2之旋轉，於晶圓W表面之第1處理區域P1會吸附含Si氣體，接著在第2處理區域P2被吸附於晶圓W上之含Si氣體會受O3 氣體所氧化而形成1層或是複數層之氧化矽膜分子層來進行反應產物之成膜處理。此氧化矽膜中由於例如含Si氣體中所含之殘基，有時會含有水分(OH基)、有機物等雜質。此外，一旦此晶圓W到達活性化氣體注射器220之下方區域亦即改質區域150，乃會藉由電漿進行氧化矽膜之改質處理。具體而言，如圖8(a)示意顯示該等成膜處理以及改質處理，例如電漿衝撞晶圓W表面而從例如氧化矽膜釋放上述雜質、或是氧化矽膜內之元素再配置排列來謀求氧化矽膜之緻密化(高密度化)。以此方式使得旋轉機台2例如合計旋轉2次，亦即讓由成膜處理與改質處理所構成之成膜-改質步驟例如進行6秒，以於晶圓W表面形成既定膜厚例如0.25nm之反應產物。
此處，會因為例如各反應氣體之供給量或每一次的成膜處理(旋轉機台2每一次旋轉)所成膜之反應產物的膜厚、或是旋轉機台2之旋轉速度等，而有前述改質處理無法充分進行反應產物之改質的情況。亦即，以前述成膜-改質步驟而於晶圓W上所形成之反應產物，或有仍混入雜質、或是氧化矽膜之緻密化不充分之情況。是以，為了於此成膜-改質步驟中，對形成於晶圓W上之反應產物進行充分改質，而進行以下之改質步驟。
具體而言，關於來自第2反應氣體噴嘴32、氣體導入噴嘴34、分離氣體噴嘴41、42、以及各供給管51、72之各氣體的供給量係維持在與前述成膜-改質步驟中之流量為相同流量，停止來自第1反應氣體噴嘴31之含Si氣體的供給。此時，由於相較於分離氣體、O3 氣體之供給量，含Si氣體之供給量少，故從成膜-改質步驟切換為改質步驟時(停止含Si氣體之供給之時)之真空容器1內的壓力變動受到抑制。
一旦停止含Si氣體之供給，含Si氣體會因為分離氣體而迅速地從真空容器1內排氣至外部，且關於些微殘留於第1反應氣體噴嘴31內之含Si氣體也同樣地經由真空容器1之排氣區域E1經由而被迅速地排氣至外部。換言之，於此改質步驟，可說是於真空容器1內未形成第1處理區域P1。是以，旋轉機台2上之晶圓W乃藉由此旋轉機台2之旋轉而依序通過第2處理區域P2以及改質區域150。
於第2處理區域P2，當晶圓W表面之反應產物已經受到氧化之情況下，晶圓W不會受到不良影響。另一方面，在改質區域150，如前述般係進行從晶圓W表面之反應產物排出雜質、或是進行氧化矽膜內之元素的再配置排列之改質處理。以此方式使得旋轉機台2例如進行旋轉6次，亦即使得改質步驟於例如18秒間進行，由於晶圓W表面之反應產物被複數次曝露於電漿中，故相較於前述成膜-改質步驟中之改質處理，改質之程度變大。此外，此時之反應產物由於如前述般膜厚薄，故沿著膜厚方向來均勻地進行利用電漿之改質處理。
從而，如圖8(b)示意顯示般，由於前述元素之再配置排列於積層在上下方向(第N層以及第(N+1)層)之反應產物間也會發生，故可於膜厚方向形成膜質均勻之反應產物。此時，若將成膜-改質步驟以及改質步驟中之處理時間分別定為T1、T2，則該等處理時間之比(T1/T2)會成為例如1/3(6秒/18秒)。此外，由該等成膜-改質步驟與改質步驟所構成之處理循環時間(T1+T2)係成為例如24秒(6秒+18秒)。此處，此種處理循環若從氣體供給側來觀看，則如圖9所示般，含Si氣體係被間斷地供給，另一方面，O3 氣體以及電漿(O2 氣體)則是經過複數個處理循環皆以相同流量被持續供給。此外，處理循環若從旋轉機台2上之某一片晶圓W來觀看，則如圖10所示般，於成膜-改質步驟中，各氣體以及電漿之供給係依序進行複數次，於改質步驟，含Si氣體以外之各氣體以及電漿的供給係依序進行複數次。
此外，若使得此處理循環進行複數次例如40次，則前述改質經過良好進行之反應產物會被積層複數層，而沿著膜厚方向形成膜質良好且均質之薄膜。此處，由於在旋轉機台2上有5片晶圓W載置於圓周方向上，故針對個別晶圓W，例如開始成膜-改質步驟之時，包括有在供給含Si氣體之前最初被供給O3 氣體、電漿之情況，或是從成膜-改質步驟切換至改質步驟之時，有例如含Si氣體僅供給至晶圓W之面內的中途部位之情況。是以，例如於1次的處理循環中，有時於各晶圓W間或是1片之晶圓W的面內在膜厚產生些許差異之情況。但是，藉由如此般進行複數次之處理循環，由於氣體之供給次數、供給部位在晶圓W之面內以及面間成為均勻化，故可緩和處理之差異而可形成均勻膜厚以及膜質之薄膜。
此時，於真空容器1內，由於在活性化氣體注射器220與第2反應氣體噴嘴32之間並未設置分離區域D，故來自上游側之O3 氣體、N2 氣體受到旋轉機台2之旋轉的帶動而朝向活性化氣體注射器220流動。但是，如前述般由於以包覆各電漿處理機構80與氣體導入噴嘴34的方式設有覆蓋體221，故覆蓋體221上方側之區域會比覆蓋體221下方側(氣流控制面222與旋轉機台2之間的間隙t)來得寬廣。此外，由於相對於覆蓋體221之內部區域從氣體導入噴嘴34供給著改質氣體，故內部區域相對於外部(真空容器1內)會帶些許正壓。從而，從旋轉機台2之旋轉方向上游側所流過來之氣體幾乎不會進入覆蓋體221之下方側。此外，朝向活性化氣體注射器220流動之氣體雖受到旋轉機台2之旋轉的影響而從旋轉機台2之半徑方向內周側愈往外周側流速變得愈快，但由於旋轉機台2外周側之氣流控制面222相較於內周側係取較大之寬度尺寸u，故可抑制氣體沿著活性化氣體注射器220之長度方向侵入覆蓋體221之內部。從而，從上游側朝向活性化氣體注射器220流過來之氣體係如圖6所示般，經由覆蓋體221之上方區域而流往下游側之排氣口62。是以，該等O3 氣體、N2 氣體幾乎不會因高頻而受到活性化等影響，故可抑制例如NOx等之產生，可抑制構成真空容器1之構件等的腐蝕。此外，晶圓W也幾乎不會受到該等氣體之影響。此外，藉由改質處理從氧化矽膜所排出之雜質之後會氣化而和O2 氣體、N2 氣體等一同朝向排氣口62被排氣。
此外，由於在第1處理區域P1與第2處理區域P2之間供給N2 氣體，又於中心部區域C也供給作為分離氣體之N2 氣體，故如圖11所示般，例如於成膜-改質步驟中，各氣體乃以含Si氣體與O3 氣體不致混合的方式受到排氣。
此外，於此例中，沿著配置有反應氣體噴嘴31、32以及活性化氣體注射器220之第2天花板面45下方側空間的容器本體12內周壁，係如前述般由於內周壁凹陷而形成寬廣空間，而排氣口61、62位於此寬廣空間之下方，故第2天花板面45下方側空間的壓力會較第1天花板面44下方側之狹隘空間以及中心部區域C的各壓力來得低。
此外，由於旋轉機台2之下方側利用N2 氣體來沖洗，故完全不用擔心流入排氣區域E之氣體潛入穿越旋轉機台2下方側(例如含Si氣流入O3 氣體之供給區域)。
此處若針對處理參數之一例作記載，則若以直徑300mm之晶圓W為被處理基板之情況下，旋轉機台2之旋轉速度係例如1rpm～500rpm，程序壓力係例如1067Pa(8Torr)，含Si氣體以及O3 氣體之流量係例如分別為100sccm以及10000sccm，來自分離氣體噴嘴41、42之N2 氣流量係例如20000sccm，來自真空容器1中心部之分離氣體供給管51的N2 氣流量係例如5000sccm。此外對於1片晶圓W之反應氣體供給的循環數係依據目標膜厚來改變，例如為1000次。
依據上述實施形態，於進行過成膜-改質步驟(係由成膜處理(使得旋轉機台2旋轉而於晶圓W上吸附含Si氣體，其次對晶圓W表面供給O3 氣體來和吸附於晶圓W表面之含Si氣體進行反應來形成氧化矽膜)與改質處理(使用電漿來進行此氧化矽膜之改質)所構成)之後，停止含Si氣體之供給而進行改質步驟(使用電漿來進行氧化矽膜之改質)。是以，可沿著膜厚方向得到良好且均質膜厚的薄膜。此外，由於對各步驟之處理時間比(T1/T2)與處理循環時間(T1+T2)進行了調整，故可於寬廣的範圍內調整薄膜(反應產物)之改質程度。從而，可藉由例如減少成膜-改質步驟中之成膜處理次數(縮短處理時間T1)、或是延長改質步驟之處理時間T2、或是縮短處理循環時間(T1+T2)來使得以一次處理循環所形成之反應產物變薄，來提高電漿所達成之改質效果程度，是以例如後述實施例所示般，可形成與熱氧化膜同程度膜質之薄膜。
此時，於例如不進行改質步驟而僅使用成膜-改質步驟於旋轉機台2每次旋轉時進行成膜處理與改質處理之情況下，會成為在進行了下層側反應產物之改質處理之後於反應產物上新形成上層側反應產物，之後該等處理交互地進行而逐漸積層多層之反應產物。是以，由於僅於晶圓W之極表層發生電漿所致之改質，故有可能在改質不充分的狀態下積層多層的反應產物。是以，為了確實地進行反應產物之改質，較佳為例如於積層上層側反應產物之前、亦即以晶圓W通過改質區域150之極少的時間來進行充分的改質處理。
從而，為了針對例如以各種配方所成膜之反應產物也同樣地能充分地改質，亦即為了寬廣地確保以此成膜裝置能良好地改質反應產物(薄膜)之範圍，所考慮之方式係例如將從高頻電源224供給於電漿處理機構80之高頻輸出提高、或是將電漿處理機構80近接配置於旋轉機台2上之晶圓W、或是為了擴大改質區域150而配置多數電漿處理機構80。
但是，於此實施形態，由於並非變更裝置側構成，而是調整處理循環序列，故裝置構成不會複雜化，可寬廣地設定可改質反應產物之範圍(薄膜特性之調整範圍)。
此外，由於在成膜-改質步驟以及改質步驟中，O3 氣體之供給量並未改變，故可抑制真空容器1內之壓力變動，從而可抑制真空容器1內之氣流的紊亂或是真空容器1內之構件的壓力變動所致損傷。此外，當例如真空容器1內之氣流並未紊亂之情況等，於改質步驟中亦可停止O3 氣體之供給，而於停止O3 氣體之供給的情況，亦可對應於此O3 氣體之流量來增加分離氣體之流量。
再者，於切換各步驟之際，如前述圖10所示般，由於當旋轉機台2進行n次旋轉(n：整數)時會進行含Si氣體之供斷，所以有容易管理反應產物膜厚、各步驟之切換時機的優點。此時，如前述般由於旋轉機台2上之各晶圓W被供給各氣體之時機不同，故以各步驟之切換時機而言，可為一次旋轉以下，即使於此種情況下，藉由反覆複數之處理循環，於晶圓W間以及晶圓W內可達成薄膜之膜質以及膜厚的均勻化。如此般，當旋轉機台2於產生一次旋轉之間進行步驟切換之情況，係以僅旋轉機台2上特定晶圓W未被供給含Si氣體的方式、亦即對各個晶圓W均勻地供給含Si氣體之方式來調整各步驟之切換時機。
再者，於成膜-改質步驟中，每當於真空容器1內部進行成膜處理之時來進行改質處理，晶圓W於旋轉機台2之圓周方向上通過各處理區域P1、P2之路徑中途以不致干涉成膜處理的方式進行著改質處理。此外，每當進行各成膜-改質步驟之時進行著改質步驟。是以，相較於例如於薄膜之成膜結束後才進行改質處理能以短時間將薄膜改質。
此外，由於可藉由覆蓋體221來抑制從上游側流過來之氣體侵入覆蓋體221內部，而無須例如於第2反應氣體噴嘴32與活性化氣體注射器220之間設置專用之分離區域D，乃可壓抑成膜裝置之成本來進行改質處理，且可抑制NOx等副生成氣體之產生而可抑制例如構成裝置之構件出現腐蝕。此外，由於此覆蓋體221係藉由絕緣體所構成，不會於覆蓋體221與電漿處理機構80之間形成電漿，故可將覆蓋體221近接配置於電漿處理機構80，是以裝置可小型化。
用以形成前述氧化矽膜之處理氣體，在第1反應氣體方面可使用BTBAS[雙四丁基胺基矽烷]、DCS[二氯矽烷]、HCD[六氯二矽烷]、3DMAS[三二甲基胺基矽烷]、單胺基矽烷等，亦可使用TMA[三甲基鋁]、TEMAZ[四乙基甲基胺基鋯]、TEMAH[四乙基甲基胺基鉿]、Sr(THD)2 [鍶雙四甲基庚二酮酸]，Ti(MPD)(THD)[鈦甲基戊二酮酸雙四甲基庚二酮酸]等作為第1反應氣體來形成氧化鋁膜、氧化鋯膜、氧化鉿膜、氧化鍶膜、氧化鈦膜等。以將該等原料氣體加以氧化之氧化氣體的第2反應氣體而言，可採用水蒸氣等。此外，當未使用O3 氣體作為第2反應氣體之程序例如於TiN(氮化鈦)膜等進行TiN膜改質之情況，作為從氣體導入噴嘴34所供給之電漿產生用改質氣體，亦可使用NH3 (氨)氣體等含N(氮)氣體。
此外，於前述之例中係針對使用2種類反應氣體來形成反應產物之例作了說明，惟使用2種類以上例如3種類或是4種類之反應氣體來形成反應產物之情況也可適用本發明。
此外，電漿產生機構80雖設置了2組，惟亦可為1組或是3組以上。再者，如前述般雖使用平行電極(電極36a、36b)來產生電容耦合型電漿，惟亦可使用線圈型電極來產生感應耦合型電漿。
於前述各例，係相對於氣體供給系統(噴嘴31～34、41、42(300))使得旋轉機台2進行旋轉，惟亦可對於此旋轉機台2使得氣體供給系統進行旋轉。
(實施例)
接著，針對用以確認本發明效果所進行之實施例說明如下。在此實施例，於形成前述氧化矽膜之情況下，除了進行成膜-改質步驟並進行改質步驟，對於薄膜特性出現何種提升進行了評估。此外，如以下之表所示般，針對改變處理時間比(T1：T2)之情況也同樣地對薄膜特性進行了評估。此外，在此表中，連同處理時間比也一併記載了處理時間T1、T2。
(表)
此外，該等薄膜之特性評估係藉由對於成膜後之薄膜施加負偏壓電壓，測定對應於此負偏壓電壓之大小漏電流呈現出如何之值來進行。從而，可說漏電流少者係形成了雜質少之緻密的薄膜。此外，旋轉機台2之旋轉速度為20rpm。此外，關於其他處理條件，由於各例中係採用相同條件故省略說明。
圖12係顯示實驗結果之圖，也顯示了未進行改質步驟而僅進行了成膜-改質步驟所得之膜、未進行改質處理僅進行了成膜處理所得之膜、以及熱氧化矽膜之結果。
其結果，如圖12所示般，相較於未進行電漿改質之情況以及未進行改質步驟之情況，藉由一同進行成膜-改質步驟與改質步驟，可提升薄膜之膜質，當處理時間比(T1：T2)=1：3之情況，係具有和被認為是氧化矽膜之理想特性的熱氧化膜大致相等之特性。
以上，一邊參照實施形態說明了本發明，惟本發明不限於所揭示之實施形態，可在所請求之本發明範圍內進行各種變形、變更。
本申請係基於2010年3月29日向日本專利局提出申請之日本專利申請2010-075900號而主張優先權，其全內容係援引於此。
1．．．真空容器
2．．．旋轉機台
4．．．凸狀部
5．．．突出部
7．．．加熱器單元
7a．．．被覆構件
10．．．搬運臂
11．．．頂板
12．．．容器本體
12a．．．突出部
13．．．密封構件
14．．．底部
15．．．搬運口
20．．．盒體
21．．．核心部
22．．．旋轉軸
23．．．驅動部
24．．．凹部
31,32．．．反應氣體噴嘴
31a,32a．．．氣體導入埠
34．．．氣體導入噴嘴
35a,35b．．．護套管
36a,36b．．．電極
37．．．保護管
41,42．．．分離氣體噴嘴
41a、42a．．．氣體導入埠
44．．．天花板面
45．．．天花板面
46．．．彎曲部
51．．．分離氣體供給管
52．．．空間
61,62．．．排氣口
63．．．排氣管
64．．．真空泵
65．．．壓力調整機構
71．．．覆蓋構件
71a．．．內側構件
71b．．．外側構件
72,73．．．沖洗氣體供給管
80．．．電漿處理機構
80a．．．基端部
100．．．控制部
101．．．記憶部
102．．．媒體
150．．．改質區域
220．．．活性化氣體注射器
221．．．覆蓋體
222．．．氣流控制面
223．．．支撐構件
224．．．高頻電源
225．．．整合器
251．．．電漿氣體導入流路
252．．．閥
253．．．流量調整部
254．．．電漿生成氣體源
341．．．氣體孔
C．．．中心部區域
D．．．分離區域
E1．．．第1排氣區域
E2．．．第2排氣區域
P1．．．第1處理區域
P2．．．第2處理區域晶圓
圖1係顯示本發明之實施形態之成膜裝置縱截面之圖3之I-I’線縱截面圖。
圖2係顯示圖1之成膜裝置內部之概略構成之立體圖。
圖3係圖1之成膜裝置之橫斷俯視圖。
圖4係顯示圖1之成膜裝置內部之一部份之概略構成之縱截面圖。
圖5係顯示本發明之活性化氣體注射器一例之放大立體圖。
圖6係顯示圖5之活性化氣體注射器之縱截面圖。
圖7係顯示圖5之活性化氣體注射器之成膜裝置縱截面圖。
圖8係顯示於圖1之成膜裝置藉由改質所生成之薄膜模樣之示意圖。
圖9係顯示於圖1之成膜裝置所進行之各步驟之氣體供給序列之一例的概略圖。
圖10係顯示於圖1之成膜裝置所進行之各步驟之氣體供給序列之一例的概略圖。
圖11係顯示圖1之成膜裝置中之氣流動之示意圖。
圖12係本發明之實施例所得之特性圖。
1．．．真空容器
2．．．旋轉機台
5．．．突出部
7．．．加熱器單元
7a．．．被覆構件
11．．．頂板
12．．．容器本體
12a．．．突出部
13．．．密封構件
14．．．底部
20．．．盒體
21．．．核心部
22．．．旋轉軸
23．．．驅動部
45．．．天花板面
51．．．分離氣體供給管
61．．．排氣口
63．．．排氣管
64．．．真空泵
65．．．壓力調整機構
71．．．覆蓋構件
71a．．．內側構件
72,73．．．沖洗氣體供給管
100．．．控制部
101．．．記憶部
102．．．媒體
C．．．中心部區域
E．．．排氣區域

Claims (9)

  1. 一種成膜裝置，係具備有：機台，係設置於真空容器內，形成有用以載置基板之基板載置區域；第1反應氣體供給機構與第2反應氣體供給機構，係用以分別對該基板載置區域供給吸附於基板表面之第1反應氣體、和基板表面上之第1反應氣體成分進行反應來生成反應產物之第2反應氣體；電漿處理機構，係用以對於基板上之反應產物藉由改質氣體經電漿化所得之電漿來進行改質處理；旋轉機構，係用以使得該機台與該第1反應氣體供給機構、該第2反應氣體供給機構以及該電漿處理機構進行相對性旋轉；以及控制機構，係輸出控制訊號以依序進行下述步驟至少1次：為了對該基板進行生成反應產物之成膜處理與改質處理，而對該真空容器內供給第1反應氣體、第2反應氣體與改質氣體並進行此改質氣體之電漿化；以及停止第1反應氣體之供給而對該真空容器內供給改質氣體並進行此改質氣體之電漿化。
  2. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中該控制機構為了抑制從該成膜-改質步驟切換為該改質步驟時於該真空容器內之壓力變動，係輸出控制訊號以使得該等各步驟間之第2反應氣體之供給量相等。
  3. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中該成膜-改質步驟與該改質步驟係反覆複數次；該控制機構係於此等各步驟中當該旋轉機構進行了n次旋轉(n：整數)時進行步驟之切換。
  4. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中該改質氣體係稀有氣體或是O2 氣體之至少一者。
  5. 一種成膜方法，係包含有：將基板載置於在真空容器內所設之機台的基板載置區域之製程；以及依序進行成膜-改質步驟與改質步驟至少一次之製程；該成膜-改質步驟係為了進行於基板表面吸附第1反應氣體之製程、使得基板上之第1反應氣體成分與第2反應氣體進行反應而生成反應產物之製程、以及藉由改質氣體經電漿化所得之電漿來進行基板表面之反應產物的改質處理之製程，而使用旋轉機構來使得第1反應氣體供給機構、第2反應氣體供給機構以及電漿處理機構對該機台進行相對性旋轉，並從該第1反應氣體供給機構、該第2反應氣體供給機構以及該電漿處理機構對該基板載置區域分別供給第1反應氣體、第2反應氣體以及電漿；該改質步驟係停止第1反應氣體之供給，使得該旋轉機構進行旋轉，並從該電漿處理機構對該基板載置區域供給電漿。
  6. 如申請專利範圍第5項之成膜方法，其中為了抑制從該成膜-改質步驟切換為該改質步驟之時之該真空容器內的壓力變動，該等各步驟間之第2反應氣體之供給量係相等。
  7. 如申請專利範圍第5項之成膜方法，其中該成膜-改質步驟與該改質步驟係反覆複數次；該各步驟係於該等各步驟中當該旋轉機構進行了n次旋轉(n：整數)時進行切換。
  8. 如申請專利範圍第5項之成膜方法，其中該改質氣體係稀有氣體或是O2 氣體之至少一者。
  9. 一種記憶媒體，其所存放之電腦程式係使用於成膜裝置，該成膜裝置係於真空容器內之機台上的基板載置區域載置基板，將至少2種類之反應氣體依序供給於基板，且實行複數次之此供給循環，而積層反應產物層來形成薄膜者；該電腦程式係組構有用以實施申請專利範圍第5項之成膜方法的步驟。
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Families Citing this family (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9416448B2 (en) * 2008-08-29 2016-08-16 Tokyo Electron Limited Film deposition apparatus, substrate processing apparatus, film deposition method, and computer-readable storage medium for film deposition method
JP5107185B2 (ja) 2008-09-04 2012-12-26 東京エレクトロン株式会社 成膜装置、基板処理装置、成膜方法及びこの成膜方法を実行させるためのプログラムを記録した記録媒体
US9297072B2 (en) 2008-12-01 2016-03-29 Tokyo Electron Limited Film deposition apparatus
CN102110634B (zh) * 2010-11-22 2012-04-11 沈阳芯源微电子设备有限公司 可旋转加热的吸附装置
JP2013133521A (ja) * 2011-12-27 2013-07-08 Tokyo Electron Ltd 成膜方法
JP5803714B2 (ja) * 2012-02-09 2015-11-04 東京エレクトロン株式会社 成膜装置
KR20140143151A (ko) * 2012-03-15 2014-12-15 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 성막 방법 및 성막 장치
US8920888B2 (en) * 2012-04-04 2014-12-30 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Plasma process, film deposition method and system using rotary chuck
JP2013222884A (ja) * 2012-04-18 2013-10-28 Furukawa Co Ltd 気相成長装置および成膜方法
JP5823922B2 (ja) * 2012-06-14 2015-11-25 東京エレクトロン株式会社 成膜方法
EP2872668B1 (en) * 2012-07-13 2018-09-19 Gallium Enterprises Pty Ltd Apparatus and method for film formation
KR101875622B1 (ko) * 2012-08-09 2018-07-06 현대자동차 주식회사 탄성부재를 구비한 써모스탯
JP5886730B2 (ja) * 2012-11-26 2016-03-16 東京エレクトロン株式会社 成膜方法、その成膜方法のプログラム、そのプログラムを記録した記録媒体、及び、成膜装置
JP5913079B2 (ja) * 2012-12-21 2016-04-27 東京エレクトロン株式会社 成膜方法
JP6010451B2 (ja) * 2012-12-21 2016-10-19 東京エレクトロン株式会社 成膜方法
JP5956972B2 (ja) * 2012-12-21 2016-07-27 東京エレクトロン株式会社 成膜方法
JP6115244B2 (ja) * 2013-03-28 2017-04-19 東京エレクトロン株式会社 成膜装置
JP6118197B2 (ja) * 2013-07-02 2017-04-19 東京エレクトロン株式会社 成膜方法
JP2015056632A (ja) * 2013-09-13 2015-03-23 東京エレクトロン株式会社 シリコン酸化膜の製造方法
JP6332746B2 (ja) * 2013-09-20 2018-05-30 株式会社日立国際電気 基板処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラム
KR20160047538A (ko) * 2013-10-16 2016-05-02 미쯔이 죠센 가부시키가이샤 성막 장치 및 성막 방법
JP6262115B2 (ja) * 2014-02-10 2018-01-17 東京エレクトロン株式会社 基板処理方法及び基板処理装置
JP6183965B2 (ja) * 2014-03-27 2017-08-23 Ｓｐｐテクノロジーズ株式会社 シリコン酸化膜及びその製造方法、並びにシリコン酸化膜の製造装置
JP6221932B2 (ja) * 2014-05-16 2017-11-01 東京エレクトロン株式会社 成膜装置
TWI694494B (zh) * 2014-07-08 2020-05-21 美商應用材料股份有限公司 處理基板之方法及設備
US10458016B2 (en) * 2015-12-25 2019-10-29 Tokyo Electron Limited Method for forming a protective film
JP6548586B2 (ja) 2016-02-03 2019-07-24 東京エレクトロン株式会社 成膜方法
JP6096955B2 (ja) * 2016-02-25 2017-03-15 東京エレクトロン株式会社 成膜方法
KR20180031999A (ko) * 2016-09-21 2018-03-29 인지컨트롤스 주식회사 서모스탯 밸브
JP6733516B2 (ja) 2016-11-21 2020-08-05 東京エレクトロン株式会社 半導体装置の製造方法
JP6809392B2 (ja) * 2017-06-19 2021-01-06 東京エレクトロン株式会社 成膜方法、成膜装置及び記憶媒体
JP6869141B2 (ja) * 2017-08-09 2021-05-12 東京エレクトロン株式会社 シリコン窒化膜の成膜方法及び成膜装置
JP6906439B2 (ja) * 2017-12-21 2021-07-21 東京エレクトロン株式会社 成膜方法
JP7230494B2 (ja) * 2018-12-21 2023-03-01 富士フイルムビジネスイノベーション株式会社 膜形成装置、および膜形成方法
JP7246284B2 (ja) * 2019-08-15 2023-03-27 東京エレクトロン株式会社 成膜方法
KR102317442B1 (ko) * 2020-01-20 2021-10-26 주성엔지니어링(주) 기판처리방법
CN113144845A (zh) * 2021-02-26 2021-07-23 河南可人科技有限公司 一种有机废气处理系统
CN115679291A (zh) * 2021-07-28 2023-02-03 长鑫存储技术有限公司 通过沉积工艺形成薄膜的方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200936803A (en) * 2007-12-28 2009-09-01 Ulvac Inc Filming apparatus and filming method
CN101636520A (zh) * 2007-03-30 2010-01-27 日本磁性技术株式会社 使等离子管外围为电中性的等离子体生成装置
CN101660138A (zh) * 2008-08-29 2010-03-03 东京毅力科创株式会社 活化气体注入装置、成膜装置和成膜方法

Family Cites Families (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3144664B2 (ja) * 1992-08-29 2001-03-12 東京エレクトロン株式会社 処理装置及び処理方法
KR100201442B1 (ko) * 1996-12-20 1999-06-15 정몽규 차량용 써머스탯의 가변유량조절장치
KR100458982B1 (ko) * 2000-08-09 2004-12-03 주성엔지니어링(주) 회전형 가스분사기를 가지는 반도체소자 제조장치 및 이를이용한 박막증착방법
US6428859B1 (en) * 2000-12-06 2002-08-06 Angstron Systems, Inc. Sequential method for depositing a film by modulated ion-induced atomic layer deposition (MII-ALD)
US6936906B2 (en) * 2001-09-26 2005-08-30 Applied Materials, Inc. Integration of barrier layer and seed layer
US20040058293A1 (en) * 2002-08-06 2004-03-25 Tue Nguyen Assembly line processing system
US7153542B2 (en) * 2002-08-06 2006-12-26 Tegal Corporation Assembly line processing method
KR100497748B1 (ko) * 2002-09-17 2005-06-29 주식회사 무한 반도체소자 제조용 원자층 증착 장치 및 원자층 증착 방법
US6972055B2 (en) * 2003-03-28 2005-12-06 Finens Corporation Continuous flow deposition system
US20070065578A1 (en) * 2005-09-21 2007-03-22 Applied Materials, Inc. Treatment processes for a batch ALD reactor
JP2007146252A (ja) * 2005-11-29 2007-06-14 Tokyo Electron Ltd 熱処理方法、熱処理装置及び記憶媒体
US20090304924A1 (en) * 2006-03-03 2009-12-10 Prasad Gadgil Apparatus and method for large area multi-layer atomic layer chemical vapor processing of thin films
US20070218702A1 (en) * 2006-03-15 2007-09-20 Asm Japan K.K. Semiconductor-processing apparatus with rotating susceptor
KR100755264B1 (ko) * 2006-03-17 2007-09-04 고려전자주식회사 서머스탯장치
KR100716654B1 (ko) * 2006-04-04 2007-05-09 주식회사 하이닉스반도체 정방정계 구조의 지르코늄산화막 형성 방법 및 그를 구비한캐패시터의 제조 방법
WO2008016836A2 (en) * 2006-07-29 2008-02-07 Lotus Applied Technology, Llc Radical-enhanced atomic layer deposition system and method
US8043432B2 (en) * 2007-02-12 2011-10-25 Tokyo Electron Limited Atomic layer deposition systems and methods
DE102008010041A1 (de) * 2007-09-28 2009-04-02 Osram Opto Semiconductors Gmbh Schichtabscheidevorrichtung und Verfahren zu deren Betrieb
US8465592B2 (en) * 2008-08-25 2013-06-18 Tokyo Electron Limited Film deposition apparatus
JP5195175B2 (ja) * 2008-08-29 2013-05-08 東京エレクトロン株式会社 成膜装置、成膜方法及び記憶媒体
US20100227059A1 (en) * 2009-03-04 2010-09-09 Tokyo Electron Limited Film deposition apparatus, film deposition method, and computer readable storage medium
JP5287592B2 (ja) * 2009-08-11 2013-09-11 東京エレクトロン株式会社 成膜装置
JP5444961B2 (ja) * 2009-09-01 2014-03-19 東京エレクトロン株式会社 成膜装置及び成膜方法
JP5434484B2 (ja) * 2009-11-02 2014-03-05 東京エレクトロン株式会社 成膜装置、成膜方法及び記憶媒体
JP5327147B2 (ja) * 2009-12-25 2013-10-30 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
KR101205433B1 (ko) * 2010-07-28 2012-11-28 국제엘렉트릭코리아 주식회사 기판 서셉터 및 그것을 갖는 증착 장치
JP2012054508A (ja) * 2010-09-03 2012-03-15 Tokyo Electron Ltd 成膜装置
US8143147B1 (en) * 2011-02-10 2012-03-27 Intermolecular, Inc. Methods and systems for forming thin films
JP5599350B2 (ja) * 2011-03-29 2014-10-01 東京エレクトロン株式会社 成膜装置及び成膜方法
JP5696619B2 (ja) * 2011-08-17 2015-04-08 東京エレクトロン株式会社 成膜装置
US8778811B2 (en) * 2011-08-18 2014-07-15 Intermolecular, Inc. Low temperature migration enhanced Si-Ge epitaxy with plasma assisted surface activation
JP5780062B2 (ja) * 2011-08-30 2015-09-16 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置及び成膜装置
JP5765154B2 (ja) * 2011-09-12 2015-08-19 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置及び成膜装置
JP2013133521A (ja) * 2011-12-27 2013-07-08 Tokyo Electron Ltd 成膜方法
JP5884500B2 (ja) * 2012-01-18 2016-03-15 東京エレクトロン株式会社 成膜装置
JP5993154B2 (ja) * 2012-01-20 2016-09-14 東京エレクトロン株式会社 パーティクル低減方法
US20130196078A1 (en) * 2012-01-31 2013-08-01 Joseph Yudovsky Multi-Chamber Substrate Processing System
JP5803714B2 (ja) * 2012-02-09 2015-11-04 東京エレクトロン株式会社 成膜装置
US20130243971A1 (en) * 2012-03-14 2013-09-19 Applied Materials, Inc. Apparatus and Process for Atomic Layer Deposition with Horizontal Laser
JP5823922B2 (ja) * 2012-06-14 2015-11-25 東京エレクトロン株式会社 成膜方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101636520A (zh) * 2007-03-30 2010-01-27 日本磁性技术株式会社 使等离子管外围为电中性的等离子体生成装置
TW200936803A (en) * 2007-12-28 2009-09-01 Ulvac Inc Filming apparatus and filming method
CN101660138A (zh) * 2008-08-29 2010-03-03 东京毅力科创株式会社 活化气体注入装置、成膜装置和成膜方法

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Publication number Publication date
US8882916B2 (en) 2014-11-11
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KR20130135220A (ko) 2013-12-10
CN102251229B (zh) 2014-08-13
CN102251229A (zh) 2011-11-23
KR101256535B1 (ko) 2013-04-19
US9677174B2 (en) 2017-06-13
TW201221688A (en) 2012-06-01
KR20110109875A (ko) 2011-10-06
US20110236598A1 (en) 2011-09-29
US20150024143A1 (en) 2015-01-22
JP2011210872A (ja) 2011-10-20
JP5423529B2 (ja) 2014-02-19

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