TWI470112B - 成膜裝置、基板處理裝置、成膜方法及記憶媒體（二） - Google Patents

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Description

成膜裝置、基板處理裝置、成膜方法及記憶媒體(二)
本發明係關於一種藉由重覆實施將至少2種會互相反應的反應氣體依序供給至基板表面的循環以形成層積有反應生成物的薄膜之成膜裝置、基板處理裝置、成膜方法及收納有實施該方法的程式之記憶媒體。
半導體製程中之成膜方法已知有一種製程，係於真空氣氛下使第1反應氣體吸附在基板(半導體晶圓，以下稱為「晶圓」)等的表面，接著將所供給之氣體切換至第2反應氣體，藉由兩氣體的反應而形成一層或複數層的原子層或分子層，並藉由進行多次該循環而層積該等的層以在基板上進行成膜。該製程被稱為例如ALD(Atomic Layer Deposition，原子層堆積)或MLD(Molecular Layer Deposition，分子層堆積)等，其可配合循環次數而高精密度地控制膜厚，且膜質均勻性亦佳，故為一種可對應半導體的薄膜化之有效方法。
適用此種成膜方法的例子舉例來說有例如被用在閘極氧化膜之高介電體膜的成膜。舉一個例子，在形成矽氧化膜(SiO2)時，第1反應氣體(原料氣體)係使用例如二(特丁胺基)矽烷(以下稱為「BTBAS」)氣體等，第2反應氣體(氧化氣體)則係使用臭氧氣體等。
實施此種成膜方法的裝置係利用在真空容器的中 央上方具有氣體簇射頭之枚葉式成膜裝置，評估一種從基板的中央部上側供給反應氣體，而未反應的反應氣體及反應副產物則從處理容器底部被排氣之方法。然而，上述之成膜方法由於以沖洗氣體來進行氣體的置換需花費較長時間，且循環次數亦可能高達例如數百次，而有所謂處理時間過長的問題，因此期望有一種能以高產能來進行處理之裝置、方法。
在這樣的背景下已知有一種如下所述的裝置，其係將複數片基板沿著迴轉方向設置於真空容器內的迴轉台以進行成膜處理之裝置。
專利文獻1中記載有將扁平的圓筒狀真空容器左右分離，並於左側區域及右側區域朝上排氣地設置有沿著半圓輪廓所形成之排氣口，並於左側半圓輪廓與右側半圓輪廓之間(即真空容器的直徑區域)形成有分離氣體的噴出口。右側半圓區域及左側半圓區域形成有相異原料氣體的供給區域，藉由迴轉真空容器內的迴轉台來使工件通過右側半圓區域、分離區域D及左側半圓區域，並將兩原料氣體從排氣口排氣。
專利文獻2中記載了一種結構，係將4枚晶圓沿著迴轉方向等距地設置在晶圓支撐組件(迴轉台)上，另一方面，對向於晶圓支撐組件而沿著迴轉方向等距地設置第1反應氣體噴嘴及第2反應氣體噴嘴，且於該等噴嘴之間設置沖洗噴嘴，並將晶圓支撐組件水平地迴轉。各晶圓係藉由晶圓支撐組件而被加以支撐，晶圓表面係位 在高於自晶圓支撐組件上面起只有晶圓厚度的上方。又，各噴嘴係以朝晶圓支撐組件的徑向延伸之方式設置，晶圓與噴嘴的距離為0.1mm以上。真空排氣係在晶圓支撐組件外緣與處理容器內壁之間進行。此種裝置係藉由沖洗氣體噴嘴下方達成所謂氣體簾幕的效果來防止第1反應氣體與第2反應氣體之混合。
專利文獻3中記載了一種結構，係於圓周方向利用區隔壁將真空容器內分割成複數個處理室，並介隔著間隙將可迴轉的圓形載置台設置在區隔壁下端，以將多片晶圓設置在該載置台上。
專利文獻4中記載了一種手法，係將圓形氣體供給板於圓周方向切分成8塊，並分別間隔90度地設置AsH3氣體的供給口、H2氣體的供給口、TMG氣體供給口及H2氣體的供給口，更進一步地於該等氣體供給口間設置排氣口，並迴轉對向於該氣體供給板而支承晶圓的晶座。
又，專利文獻5中揭示了一種結構，係以4個垂直壁將迴轉台的上方區域切分為十字形而將晶圓載置於以上述方式所切分的4個載置區域，並將來源氣體噴射器、反應氣體噴射器及沖洗氣體噴射器交互地設置於迴轉方向以構成十字形噴射器單元，且將噴射器單元水平地迴轉以使該等噴射器依序地位於該4個載置區域並從迴轉台的周圍來真空排氣。
再且，專利文獻6(專利文獻7、8)中記載了一種裝 置，係在實施將複數氣體交互地吸附在對象物(相當於晶圓)之原子層CVD方法時，迴轉載置有晶圓之晶座並從晶座上方供給來源氣體及沖洗氣體。段落0023至0025中記載了區隔壁係從反應室中心放射狀地延伸且在區隔壁下設置有將反應氣體或沖洗氣體供給至晶座之氣體流出孔，以及藉由使惰性氣體從區隔壁之氣體流出孔流出以形成氣體簾幕。有關於排氣的敘述最初記載於段落0058，從該記載可知來源氣體與沖洗氣體係分別從排氣通道30a、30b排出。此種結構存在有無法避免兩側的來源氣體區隔室之來源氣體在沖洗氣體區隔室相互混合，而產生反應生成物且微塵粒子汚染到晶圓之問題。
然而，專利文獻1所記載之裝置，係採用將排氣口朝上地設置於分離氣體的噴出孔與反應氣體的供給區域之間，並將反應氣體連同分離氣體從該排氣口一起排氣之手法，因此會有被噴出至工件的反應氣體成為向上氣流而從排氣口被吸入，並伴隨著微塵粒子被吹起而容易引起微塵粒子汚染到晶圓的缺點。
又，專利文獻2所記載之發明，晶圓支承組件的迴轉亦為原因之一，而只有來自沖洗氣體噴嘴的氣體簾幕作用，其兩側的反應氣體仍會通過，特別是無法避免來自迴轉方向上游側在氣體簾幕中擴散。再者，從第1反應氣體噴出噴嘴所噴出的第1反應氣體會經由相當於迴轉台之晶圓支承組件的中心部，而容易地到達來自第 2反應氣體噴出噴嘴的第2反應氣體擴散區域。像這樣地第1反應氣體與第2反應氣體在晶圓上混合時，則晶圓表面便會附著反應生成物，而無法進行良好的ALD(或MLD)處理。
又，專利文獻3所記載之裝置，處理氣體會從區隔壁與載置台或與晶圓之間的間隙向相鄰的處理室擴散，且複數個處理室間設置有排氣室，因此晶圓通過該排氣室時，來自上游側及下游側處理室的氣體會在該排氣室混合。故無法應用ALD方式的成膜方法。
又，專利文獻4所記載之手法，並未揭示任何針對2種反應氣體之分離的實質機構，遑論晶座的中心附近，而實際上即使是中心附近以外，2種反應氣體亦會經由H2氣體供給口的配列區域而發生混合。再者，將排氣口設置在對向於晶圓通過區域之一面時，會有微塵粒子從晶座表面被吹起等而容易導致晶圓的微塵粒子汚染之致命的問題。
又，專利文獻5所記載之結構，係將來源氣體或反應氣體供給至各載置區域後，利用沖洗氣體噴嘴以沖洗氣體來將該載置區域的氣氛置換需花費較長時間，且來源氣體或反應氣體會從一載置區域越過垂直壁而擴散至鄰接的載置區域，而有兩氣體在載置區域發生反應之虞。
專利文獻1：美國專利公報第7,153,542號；圖6(a)、(b)。
專利文獻2：日本特開2001-254181號公報；圖1及圖2。
專利文獻3：日本特許3144664號公報；圖1，圖2，申請專利範圍第1項。
專利文獻4：日本特開平4-287912號公報。
專利文獻5：美國專利公報第6,634,314號。
專利文獻6：日本特開2007-247066號公報；段落0023~0025，0058，圖12及圖18。
專利文獻7：美國專利公開公報第2007-218701號。
專利文獻8：美國專利公開公報第2007-218702號。
本發明之實施形態係基於上述問題而進行，其目的在於提供一種成膜裝置、基板處理裝置、成膜方法及收納有實施該方法的程式之記憶媒體，而在將會互相反應的複數反應氣體依序供給至基板表面以層積由反應生成物所構成的層來形成薄膜時，藉由於搬送成膜後基板前將基板冷卻，而可防止對用以搬送基板之驅動部造成熱損傷，故可防止用以搬送基板之驅動部的變形或故障。
本發明實施形態之成膜裝置，係藉由在真空容器內將至少2種會互相反應的反應氣體依序供給至基板表面並實施該供給循環，以層積多層反應生成物而形成薄膜，其特徵在於該成膜裝置係具有： 迴轉台，係設置於該真空容器內；基板載置部，係用以將基板載置於該迴轉台；第1反應氣體供給部及第2反應氣體供給部，係相隔有距離地設置於該迴轉台的迴轉方向，並分別將第1反應氣體及第2反應氣體供給至該迴轉台之該基板載置部側的一面；分離區域，係為了分離被供給有該第1反應氣體之第1處理區域與被供給有第2反應氣體之第2處理區域的氣氛，而位於該迴轉方向的該等處理區域之間；中心部區域，係為了分離該第1處理區域與該第2處理區域的氣氛而位於真空容器內之中心部，並形成有將分離氣體噴出至迴轉台的基板載置面側之噴出孔；排氣口，係用以將擴散至該分離區域兩側的分離氣體及從該中心部區域所噴出之分離氣體連同該反應氣體一起排氣；頂面，係於該分離區域處，於用以供給分離氣體之分離氣體供給部與迴轉台之間，形成位於該分離氣體供給部的該迴轉方向兩側並使分離氣體從該分離區域流至處理區域側之狭窄空間；以及基板冷卻部，係於該真空容器內對基板噴射用以冷卻該基板之氮氣或惰性氣體。
又，本發明實施型態之成膜裝置，係藉由進行多次將至少2種會互相反應的反應氣體依序供給至基板的循環，以層積反應生成物而形成薄膜，其特徵在於該成 膜裝置係具有：迴轉台，係設置於該真空容器內；複數個基板載置部，係設置於迴轉台以將該基板載置於該迴轉台的同一圓周上；加熱部，係用以加熱該迴轉台；第1反應氣體供給部，係設置於該真空容器內形成有該基板載置部的一側，以供給第1反應氣體；第2反應氣體供給部，係設置於該真空容器內形成有該基板載置部的一側且與該第1反應氣體供給部相隔有距離的位置處，以供給第2反應氣體；第1分離氣體供給部，係為了分離自該第1反應氣體供給部供給有第1反應氣體之第1處理區域與自該第2反應氣體供給部供給有第2反應氣體之第2處理區域，而設置於第1處理區域與第2處理區域之間，以供給第1分離氣體；搬送口，係藉由設置於該真空容器側壁之閘閥而開閉，以將該基板從該真空容器外部搬送至該真空容器內部；以及基板持定臂，係於該搬送口處用以搬送該基板之2根棒狀持定部所構成的搬送臂，其中一側的持定部係於至少1處設置有用以持定該基板之基板持定部，而另一側的持定部處係於至少2處設置有用以持定該基板之基板持定部；以及冷卻部，係於該真空容器內對基板噴射用以冷卻該 基板之氮氣或惰性氣體。
又，本發明實施型態之成膜方法，係藉由進行多次將至少2種會互相反應的反應氣體依序供給至基板的循環，以層積反應生成物而形成薄膜，其特徵在於該成膜方法係包含下列步驟：將該基板載置在為了將基板載置於真空容器內部的迴轉台而設置之基板載置部之步驟；加熱該迴轉台之步驟；從相互分離地設置於該真空容器內之第1反應氣體供給部及第2反應氣體供給部，來將第1反應氣體及第2反應氣體供給至迴轉台形成有基板載置部的一面，並從設置於第1反應氣體供給部與第2反應氣體供給部間之分離氣體供給部來供給分離氣體以進行成膜之步驟；以及該成膜步驟結束後，將該基板從該基板載置部取出，並於該真空容器內從為了將基板冷卻而設置之基板冷卻部來噴射氮氣或惰性氣體以將基板冷卻之步驟。
又，本發明實施型態之成膜方法，係藉由進行多次將至少2種會互相反應的反應氣體依序供給至基板的循環，以層積反應生成物而形成薄膜，其特徵在於該成膜方法係包含下列步驟：將該基板載置在為了將基板載置於真空容器內部的迴轉台而設置之基板載置部之步驟；加熱該迴轉台之步驟； 從相互分離地設置於該真空容器內之第1反應氣體供給部及第2反應氣體供給部，來將第1反應氣體及第2反應氣體供給至迴轉台形成有基板載置部的一面，並從設置於第1反應氣體供給部與第2反應氣體供給部間之分離氣體供給部來供給分離氣體以進行成膜之步驟；該成膜步驟結束後，藉由設置於該基板載置部之升降機構，來將該基板從基板載置部提升之步驟；為了將該基板從該真空容器內部通過搬送口搬送至真空容器外部而以所設置之搬送臂來把持之步驟；以及將該基板設置於該搬送臂後，於該真空容器內從為了將基板冷卻而設置之基板冷卻部來噴射氮氣或惰性氣體以將基板冷卻之步驟。
又，本發明實施型態之成膜方法，係藉由進行多次將至少2種會互相反應的反應氣體依序供給至基板的循環，以層積反應生成物而形成薄膜，其特徵在於該成膜方法係包含下列步驟：將該基板載置在為了將基板載置於真空容器內部的迴轉台而設置之基板載置部之步驟；加熱該迴轉台之步驟；從相互分離地設置於該真空容器內之第1反應氣體供給部及第2反應氣體供給部，來將第1反應氣體及第2反應氣體供給至迴轉台形成有基板載置部的一 面，並從設置於第1反應氣體供給部與第2反應氣體供給部間之分離氣體供給部來供給分離氣體以進行成膜之步驟；該成膜步驟結束後，利用具有用以持定該基板之2根棒狀持定部之基板持定臂來將載置於該基板載置部之基板提升之步驟，其中一側的持定部係於至少1處設置有用以持定該基板之基板持定部，而另一側的持定部處係於至少2處設置有用以持定該基板之基板持定部；以及將該基板提升之步驟結束後，於該真空容器內從為了將基板冷卻而設置之基板冷卻部來噴射氮氣或惰性氣體以將基板冷卻之步驟。
本發明之實施形態係藉由將會互相反應的複數反應氣體依序供給至經加熱後之基板的表面，以層積由反應生成物所構成的層而形成薄膜時，藉由於搬送成膜後基板前將基板冷卻，而可防止對用以搬送基板之驅動部造成熱損傷，故可防止用以搬送基板之驅動部的變形或故障。
本發明實施型態之成膜裝置係具有如圖1所示之俯視形狀為接近圓形的扁平狀真空容器1，以及設置於該真空容器1內並於該真空容器1的中心具有迴轉中心之迴轉台2。真空容器1係頂板11可自容器本體12分 離之結構。頂板11係藉由內部之減壓狀態並經由密封組件(例如O型環13)而壓接於容器本體12側以維持氣密狀態，但將頂板11自容器本體12分離時，則係藉由未圖示之驅動機構而被提昇到上方。
迴轉台2係以中心部固定於圓筒狀核心部21，該核心部21係固定於朝鉛直方向延伸之迴轉軸22上端。迴轉軸22係貫穿真空容器1的底面部14，其下端係裝設於使該迴轉軸22以鉛直軸迴轉(本例中為順時鐘方向)之驅動部23。迴轉軸22及驅動部23係收納於上面具有開口的筒狀殼體20內。該殼體20係經由設置於其上面的凸緣部分而氣密地裝設於真空容器1的底面部14下面，以維持殼體20的內部氣氛與外部氣氛之氣密狀態。
如圖2及圖3所示，迴轉台2的表面部沿著迴轉方向(周圍方向)設置有載置複數片晶圓(例如5片基板)之圓形凹部24。另外，圖3為了方便，僅在1個凹部24處描繪出晶圓W。圖4係將迴轉台2沿著同心圓裁切並橫向展開的展開圖，凹部24如圖4(a)所示，其直徑係僅較晶圓W的直徑略大(例如大4mm)，又其深度係設定為與晶圓W厚度相同的大小。因此，當晶圓W落入至凹部24時，則晶圓W的表面會與迴轉台2的表面(未載置晶圓W的區域)對齊。晶圓W表面與迴轉台2表面之間的高度差過大時，該段差部分會產生壓力變動，因此使晶圓W表面與迴轉台2表面的高度一致有助於統 一膜厚的面均勻性。所謂使晶圓W表面與迴轉台2表面的高度一致係指高度相同或兩面的差在5mm以內，但只要能對應於加工精密度等，兩面的高度差在趨近於零較佳。在凹部24的底面形成有供支撐晶圓W的內面並用以升降該晶圓W之例如後述的3根升降銷(參照圖8)貫通之貫通孔(未圖示)。
凹部24係定位晶圓W以使得晶圓W不會因迴轉台2迴轉所產生的離心力而飛出，其相當於本發明之基板載置部，但基板載置部(晶圓載置部)並不限於凹部，可為例如於迴轉台2表面沿著晶圓的圓周方向設置有複數個引導晶圓W周緣的引導組件之結構，或在迴轉台2側設置靜電夾具等之夾具機構以吸附晶圓時，藉由該吸附來載置有晶圓W的區域便成為基板載置部。
參照圖2及圖3，迴轉台2上方包含有第1反應氣體噴嘴31、第2反應氣體噴嘴32及分離氣體噴嘴41、42，該等均以特定的角度間隔而向半徑方向延伸。藉由該結構，凹部24便可通過噴嘴31、32、41及42的下方。圖式之範例中，第2反應氣體噴嘴32、分離氣體噴嘴41、第1反應氣體噴嘴31及分離氣體噴嘴42係以該順序而順時針方向地被設置。該等氣體噴嘴31、32、41、42係貫穿容器本體12的周壁部，並藉由將端部(氣體導入埠31a、32a、41a、42a)裝設於壁的外圍壁而被支撐。氣體噴嘴31、32、41、42在圖式之範例中，係自容器1的周壁部被導入容器1內，但亦可自後述之 環狀突出部5來導入。此時，可在突出部5的外周面與頂板11的外表面設置具有開口之L形導管，於容器1內將氣體噴嘴31(32、41、42)連接至L形導管的一側開口，並於容器1外部將氣體導入埠31a(32a、41a、42a)連接至L形導管的另側開口。
反應氣體噴嘴31、32係分別連接至第1反應氣體(BTBAS氣體，二(特丁胺基)矽烷)的氣體供給源及第2反應氣體(O3氣體，臭氧)的氣體供給源(皆未圖示)，而分離氣體噴嘴41、42係皆連接至分離氣體(N2氣體，氮氣)的氣體供給源(未圖示)。本例中，第2反應氣體噴嘴32、分離氣體噴嘴41、第1反應氣體噴嘴31及分離氣體噴嘴42係依該依序順時針方向地排列設置。
反應氣體噴嘴31、32係於噴嘴的長度方向間隔地排列設置有用以向下側噴出反應氣體之噴出孔33。又，分離氣體噴嘴41、42係於長度方向間隔地穿設有用以向下側噴出分離氣體之噴出孔40。反應氣體噴嘴31、32分別相當於第1反應氣體供給部及第2反應氣體供給部，其下方區域係分別成為用以使BTBAS氣體吸附於晶圓W表面之第1處理區域P1及用以使O3氣體吸附於晶圓W表面之第2處理區域P2。
分離氣體噴嘴41、42係形成用以分離該第1處理區域P1與第2處理區域P2之分離區域D，該分離區域D之真空容器1的頂板11如圖2~圖4所示，係以迴轉台2的迴轉中心為中心且設置有於圓周方向將沿著真 空容器1內周壁的附近所描繪之圓分割所構成的平面形狀為扇形並向下方突出而成為頂板之凸狀部4。分離氣體噴嘴41、42係被收納於該凸狀部4以該圓的圓周方向中央向該圓的半徑方向延伸所形成之溝部43內。亦即，從分離氣體噴嘴41(42)中心軸至凸狀部4的扇形兩緣(迴轉方向上游側的邊緣及下游側的邊緣)的距離係設定為相同長度。
因此，分離氣體噴嘴41、42的該圓周方向兩側係存在有該凸狀部4的下面(例如平坦的低頂面44(第1頂面))，該頂面44的該圓周方向兩側則存在有較該頂面44更高的頂面45(第2頂面)。該凸狀部4的功能係與迴轉台2之間形成狹窄空間(分離空間)，以阻止第1反應氣體及第2反應氣體的侵入，並阻止該等反應氣體的混合。
亦即，以分離氣體噴嘴41為例，係阻止O3氣體從迴轉台2之迴轉方向上游側侵入，並阻止BTBAS氣體從迴轉方向下游側侵入。所謂的「阻止氣體的侵入」係指分離氣體噴嘴41所噴出之分離氣體(N2氣體)在第1頂面44與迴轉台2的表面之間擴散，本例中係向鄰接於該第1頂面44之第2頂面45的下側空間噴出，藉此使得來自該鄰接空間的氣體無法侵入的意思。然後，所謂「氣體無法侵入」並不僅指從鄰接空間完全無法進入至凸狀部4下側空間的情況，亦指雖然有少許侵入，但是分別從兩側侵入之O3氣體及BTBAS氣體在凸狀部4 內無法交會的情況，只要有這樣的作用，便可以發揮分離區域D角色之分離第1處理區域P1及第2處理區域P2之氣氛的作用。又，吸附在晶圓W表面的氣體當然能通過分離區域D內，所指的氣體的阻止侵入係指氣相中的氣體。
參照圖1、圖2及圖3，頂板11下面設置有內周緣係面向核心部21的外周面之方式所設置的環狀突出部5。突出部5在較核心部21要外側的區域係對向於迴轉台2。又，突出部5與凸狀部4為一體成型，且凸狀部4的下面與突出部5的下面形成一平面。亦即，自突出部5下面之迴轉台2起的高度係與凸狀部4下面(頂面44)的高度相同。該高度將於後文以高度h加以敘述。但突出部5與凸狀部4可非為一體成型，而亦可為分別的個體。此外，圖2及圖3係顯示凸狀部4仍留在容器1內而頂板11被取下時的容器1內部結構。
凸狀部4及分離氣體噴嘴41(42)的組合構造的製作方式不限於在構成凸狀部4之1片扇形板中央形成溝部43且於該溝部43內設置分離氣體噴嘴41(42)的構造，而亦可為利用2片扇形板，並於分離氣體噴嘴41(42)的兩側位置藉由螺栓鎖固等而固定於頂板本體下面的結構。
本例中，分離氣體噴嘴41(42)係沿著噴嘴的長度方向以間隔10mm排列設置有朝向正下方之例如口徑為0.5mm的噴出孔。又，反應氣體噴嘴31、32亦為沿著 噴嘴的長度方向以間隔10mm排列設置有朝向正下方之例如口徑為0.5mm的噴出孔。
本例中，係以直徑300mm的晶圓W作為被處理基板，該情況下凸狀部4在與自迴轉中心相距140mm的突出部5的交界部位，其圓周方向的長度(與迴轉台2為同心圓之圓弧長度)為例如146mm，而於晶圓載置區域(凹部24)的最外周部，其圓周方向的長度為例如502mm。又，如圖4(a)所示，該外側部位中，從分離氣體噴嘴41(42)兩側至分別位於左右的凸狀部4之圓周方向的長度L為246mm。
又，如圖4(a)所示，凸狀部4的下面，亦即頂面44至迴轉台2表面的高度h可為例如約0.5mm~約10mm，以約4mm為佳。此時，迴轉台2的迴轉數係設定為例如1rpm~500rpm。為了確保分離區域D的分離功能，宜對應迴轉台2的迴轉數，例如基於實驗等來設定凸狀部4的大小，或凸狀部4的下面(第1頂面44)與迴轉台2表面之高度h。又，分離氣體不限於N2氣體而可利用He或Ar氣體等惰性氣體，但不限於惰性氣體而亦可為氫氣等，只要是對成膜處理不會造成影響的氣體，關於氣體種類並未特別限制。
真空容器1之頂板11的下面，亦即從迴轉台2的晶圓載置部(凹部24)所見之頂面，如上所述，係於圓周方向存在有第1頂面44與較該頂面44要高之第2頂面45，圖1係顯示設置有高頂面45之區域的縱剖面，圖 5係顯示設置有低頂面44之區域的縱剖面。扇形凸狀部4的周緣部(真空容器1的外緣側部位)如圖2及圖5所示，形成有對向於迴轉台2的外端面而彎曲呈L形之彎曲部46。由於扇形凸狀部4係設置於頂板11側，並可自容器本體12卸下，因此該彎曲部46的外周面與與容器本體12之間存在有極微小的間隙。設置該彎曲部46的目的亦與凸狀部4同樣地，係為了防止來自兩側之反應氣體的侵入以防止兩反應氣體之混合，該彎曲部46內周面與迴轉台2外端面之間的間隙，以及彎曲部46外周面與容器本體12之間的間隙係設定為與相對於迴轉台2表面之頂面44的高度h相同的尺寸。本例中，從迴轉台2的表面側區域可見到彎曲部46的內周面係構成真空容器1的內周壁。
容器本體12的內周壁於分離區域D處如圖5所示，係接近該彎曲部46的外周面而被形成為垂直面，而於分離區域D以外的部位處如圖1所示，例如從對向於迴轉台2外端面之部位橫跨底面部14而成為縱剖面形狀係具有矩形缺角而向外側凹陷之構造。將該凹陷部分稱為排氣區域6，該排氣區域6的底部係設置有如圖1及圖3所示之例如2個排氣口61、62，該等排氣口61、62係經由各個排氣管63而連接至真空排氣部(例如共通的真空幫浦64)。又圖1中，元件符號65係壓力調整部，可於每個排氣口61、62設置，亦可共通化。為了確實發揮分離區域D的分離作用，排氣口61、62從 俯視方向來看時係設置於該分離區域D的該迴轉方向兩側，而專門進行各反應氣體(即BTBAS氣體及O3氣體)之排氣。本例中，其中一排氣口61係設置於第1反應氣體噴嘴31與相對於該反應氣體噴嘴31而鄰接於該迴轉方向下游側的分離區域D之間，而另一排氣口62係設置於第2反應氣體噴嘴32與相對於該反應氣體噴嘴32而鄰接於迴轉方向下游側的分離區域D之間。排氣口的設置數可不限於2個，例如亦可在包含有分離氣體噴嘴42的分離區域D與相對於該分離區域D而鄰接於迴轉方向下游側的第2反應氣體噴嘴32之間再增設第3個或第4個以上排氣口。本例係藉由將排氣口61、62設置於較迴轉台2要低的位置來將氣體從真空容器1內周壁與迴轉台2周緣間的間隙排除，但不限於設置在真空容器1的底面部，而亦可設置在真空容器1的側壁。又，將排氣口61、62設置在真空容器的側壁時，亦可設置在較迴轉台2要高的位置。藉由以上述方式來設置排氣口61、62，則迴轉台2上的氣體會流向迴轉台2外側，因此與從對向於迴轉台2之頂面來排氣時的情況相比，對抑制微塵粒子被吹起的觀點來看較為有利。
如圖1、圖2及圖6所示，加熱部(加熱器單元7)係設置於該迴轉台2與真空容器1的底面部14之間的空間，係經由迴轉台2來將迴轉台2上的晶圓W加熱至製程條件所決定的溫度。於該迴轉台2的周緣側附近 的下側，為了將從迴轉台2的上方空間至排氣區域6的氣氛與設置有加熱器單元7的氣氛區隔開來，而將加熱器單元7整圈圍繞地設置有覆蓋組件71。該覆蓋組件71的上緣係向外側彎曲形成為凸緣狀，藉由縮小該彎曲面與迴轉台2下面間的間隙，可抑制氣體從外側侵入至覆蓋組件71內。
底面部14在設置有加熱器單元7之空間更接近迴轉中心的部位，係接近迴轉台2下面的中心部附近及核心部21，而於其之間成為狭窄空間，又，貫穿該底面部14之迴轉軸22的貫穿孔處，其內周面與迴轉軸22的間隙非常狭窄，該等狭窄空間係連通至該殼體20內。然後該殼體20係設置有用以將沖洗氣體(N2氣體)供給至該狹窄空間內並進行沖洗之沖洗氣體供給管72。又，真空容器1的底面部14於加熱器單元7下方側位置之圓周方向的複數部位處，係設置有用以沖洗加熱器單元7的設置空間之沖洗氣體供給管73。
藉由如此地設置沖洗氣體供給管72、73，如圖7中以箭頭來表示沖洗氣體的流動，藉由N2氣體來沖洗從殼體20內至加熱器單元7之設置空間的空間，該沖洗氣體係從迴轉台2與覆蓋組件71之間的間隙經由排氣區域6而從排氣口61、62被排氣。藉此可防止BTBAS氣體或O3氣體從上述第1處理區域P1與第2處理區域P2中的一者經由迴轉台2下方而進入另一者，故該沖洗氣體亦可達成分離氣體的功效。
又，分離氣體供給管51係連接於真空容器1之頂板11的中心部，以向頂板11與核心部21之間的空間52供給分離氣體(N2氣體)。被供給至該空間52之分離氣體係經由突出部5與迴轉台2的狹窄間隙50而沿著迴轉台2之晶圓載置部側的表面朝向周緣被噴出。由於被該突出部5圍繞的空間充滿了分離氣體，因此可防止反應氣體(BTBAS氣體或O3氣體)在第1處理區域P1與第2處理區域P2之間經由迴轉台2的中心部而發生混合。亦即，為了分離第1處理區域P1與第2處理區域P2的氣氛，該成膜裝置係具有藉由迴轉台2之迴轉中心部與真空容器1而被加以區劃，並利用分離氣體來沖洗，且沿著該迴轉方向形成有將分離氣體噴出至該迴轉台2表面之噴出口的中心部區域。此外，此處所指的噴出口係相當於突出部5與迴轉台2的狹窄間隙50。
再者，如圖2、圖3及圖8所示，真空容器1的側壁形成有用以在外部的搬送臂10與迴轉台2之間進行基板(晶圓W)的收送之搬送口15，該搬送口15係藉由閘閥(未圖示)而加以開閉。又，迴轉台2之晶圓載置部(凹部24)係在面臨該搬送口15的位置來與搬送臂10之間進行晶圓W的收送，因此在迴轉台2的下側對應於該收送位置的部位，設置有用以貫穿凹部24並將晶圓W從內面提昇之收送用昇降銷16的昇降機構(未圖示)。
又，該實施形態之成膜裝置設置有用以進行裝置整體作動的控制之電腦構成的控制部100，該制御部100 的記憶體內收納有用以使裝置運轉的程式。該程式係由用以實施後述裝置動作之步驟群所組成，並從硬碟、光碟、光磁氣碟、記憶體卡、軟碟等記憶媒體被安裝至制御部100內。
接下來，針對上述實施形態的作用加以說明。首先，打開閘閥(未圖示)並從外部利用搬送臂10經由搬送口15來將晶圓W收送至迴轉台2的凹部24內。該收送係當凹部24停止在面臨搬送口15的位置時，如圖8所示，藉由升降銷16經由凹部24底部的貫通孔而從真空容器的底部側升降所進行。此種晶圓W的收送係藉由間歇地迴轉迴轉台2而進行，以分別將晶圓W載置於迴轉台2的5個凹部24內。接著利用真空幫浦64將真空容器1內真空抽氣至預先設定的壓力，並一邊順時針方向地迴轉迴轉台2一邊利用加熱器單元7來加熱晶圓W。詳而言之，係藉由加熱器單元7來將迴轉台2預先加熱至例如300℃，並將晶圓W載置於該迴轉台2來加熱晶圓W。利用溫度感測器(未圖示)確認晶圓W的溫度達到設定溫度後，分別從第1反應氣體噴嘴31及第2反應氣體噴嘴32噴出BTBAS氣體及O3氣體，並從分離氣體噴嘴41、42噴出分離氣體(N2氣體)。晶圓W係藉由迴轉台2的迴轉，而交互地通過設置有第1反應氣體噴嘴31之第1處理區域P1與設置有第2反應氣體噴嘴32之第2處理區域P2，因此會吸附BTBAS氣體，接著會吸附O3氣體，BTBAS分子會被氧化而形 成1層或數層氧化矽分子層，如此地，氧化矽分子層會依序層積而形成為特定膜厚之矽氧化膜。又，上述之成膜動作中，分離氣體供給管51亦供給分離氣體(N2氣體)，藉此N2氣體會從中心區域C，亦即，從突出部5與迴轉台2之間的間隙50沿著迴轉台2表面被噴出。該實施形態中，第2頂面45下方空間(設置有反應氣體噴嘴31(32)的空間)的壓力係較中心區域C及第1頂面44與迴轉台2之間的狹窄空間要低。此係因為鄰接於頂面45下方的空間係設置有排氣區域6，而其空間係經由排氣區域6而直接被排氣的緣故。又，另一因素乃因狹窄空間係藉由高度h來維持反應氣體噴嘴31(32)所設置的空間或第1(第2)處理區域P1(P2)與狹窄空間之間的壓力差。接下來，參照圖9詳細說明氣體從氣體噴嘴31、32、41、42被供給至容器1內的流動樣子。圖9係模式地顯示流動樣子之示意圖。如圖所示，第2反應氣體噴嘴32所噴出之O3氣體的一部分會碰撞到迴轉台2表面(及晶圓W表面)，而沿著其表面向迴轉台2的迴轉方向與相反方向流動。接下來，該O3氣體會被從迴轉台2迴轉方向上游側流來的N2氣體推回，而朝迴轉台2周緣與真空容器1內周壁的方向改變方向。最後，O3氣體會流入排氣區域6，並經由排氣口62而從容器1被排氣。又，從第2反應氣體供給部32向下側被噴出而碰撞到迴轉台2表面，並沿著其表面朝向迴轉方向下游側之O3氣體，會藉由中心部區域C所噴出之 N2氣體的流動與排氣口62的吸引作用而朝向該排氣口62，但一部分會朝向鄰接於下游側之分離區域D而流入至扇型凸狀部4的下側。然而，由於該凸狀部4之頂面的高度及圓周方向的長度係設定為包含各氣體流量等運轉時之製程參數中，可防止氣體侵入凸狀部4之頂面下側之尺寸，因此亦如圖4(b)所顯示地，O3氣體幾乎不會流入扇型凸狀部4的下側，或即使有些許流入亦不會到達分離氣體噴嘴41附近，而是被分離氣體噴嘴41所噴出之N2氣體推回至迴轉方向上游側(亦即第2處理區域P2側)，並連同中心部區域C所噴出之N2氣體，一起從迴轉台2周緣與真空容器1內周壁之間的間隙經由排氣區域6而從排氣口62被排氣。又，從第1反應氣體噴嘴31向下側被噴出，並沿著迴轉台2表面分別朝向迴轉方向上游側及下游側之BTBAS氣體，係完全無法侵入鄰接於其迴轉方向上游側及下游側之扇型凸狀部4的下側，或即使有侵入亦會被推回至第1處理區域P1側，而連同中心部區域C所噴出之N2氣體，經由排氣區域6而從排氣口61被排氣。亦即，於各分離區域D處，雖會阻止在氣氛中流動之反應氣體(BTBAS氣體或O3氣體)的侵入，但吸附在晶圓W表面之氣體分子會直接通過分離區域，即扇型凸狀部4之低頂面的下方而有助於成膜。再者，第1處理區域P1的BTBAS氣體(第2處理區域P2的O3氣體)雖欲侵入中心部區域C內，但如圖7及圖9所示，由於分離氣體係從中心部區域C 朝向迴轉台2周緣被噴出，因此可藉由分離氣體來阻止侵入，或即使有些許侵入亦會被推回，故能阻止其通過該中心部區域C而流入第2處理區域P2(第1處理區域P1)。然後，於分離區域D處，由於扇型凸狀部4的周緣部係向下方彎曲，且彎曲部46與迴轉台2外端面之間的間隙係如上所述地變得狭窄而實質上阻止了氣體的通過，因此亦可阻止第1處理區域P1的BTBAS氣體(第2處理區域P2的O3氣體)經由迴轉台2外側而流入第2處理區域P2(第1處理區域P1)。因此，藉由兩個分離區域D來將第1處理區域P1的氣氛與第2處理區域P2的氣氛完全地分離，以使BTBAS氣體及O3氣體分別被排氣至排氣口61及排氣口62。其結果為，兩反應氣體在本例中，BTBAS氣體及O3氣體即使在氣氛中也不會在晶圓W上相互匯合。此外，本例中，由於係利用N2氣體來沖洗迴轉台2的下側，因此完全沒有流入排氣空間6的氣體會通過迴轉台2下側(例如BTBAS氣體流入O3氣體的供給區域)之虞。藉此結束成膜處理。成膜處理結束後，利用基板冷卻部來將各晶圓冷卻。具體來說，基於圖10來詳細說明冷卻該基板的步驟順序。本實施形態中，迴轉台2之凹部24係設置有用以升降晶圓W之升降銷16。此外，本實施形態中，成膜結束後當時的晶圓W温度約為600℃。圖10(a)係顯示成膜結束後當時的狀態，係迴轉台2之凹部24載置有晶圓W的狀態。此外，凹部24設置有用以升降晶 圓W之升降機構(3根升降銷16)。接下來，如圖10(b)所示，晶圓W係藉由升降銷16而從迴轉台2之凹部24被提昇。此外，晶圓W的提昇高度係被提昇至可利用後述搬送臂10來固持晶圓W的高度。接下來，如圖10(c)所示，從迴轉台2之凹部24被升降銷16提昇的晶圓W係藉由從搬送口15所導入之搬送臂10而加以固持。之後，如圖10(d)所示，利用搬送臂10固持晶圓W後則下降3根升降銷16，並利用基板冷卻部110來冷卻晶圓W。具體來說，基板冷卻部110係由用以噴射氮氣或惰性氣體之噴嘴等所構成，藉由對晶圓W噴射氮氣等來冷卻晶圓W。此時，晶圓W與迴轉台2係相隔有空間，故迴轉台2的熱不會傳達至晶圓W。又，為了盡量抑制對用以驅動搬送臂10之未圖示的驅動部或驅動機構造成熱損傷，晶圓W的冷卻在迴轉台2之凹部24的正上方進行較佳。之後，利用搬送臂10從搬送口15搬送晶圓W。其他的晶圓W也是經由同樣的步驟在冷卻之後被搬出。
此處記載處理參數的一例，迴轉台2的迴轉數在以直徑300mm的晶圓W作為被處理基板時為例如1rpm~500rpm，處理壓力為例如1067Pa(8Torr)，晶圓W的加熱溫度為例如350℃，BTBAS氣體及O3氣體的流量例如分別為100sccm及10000sccm，來自分離氣體噴嘴41、42的N2氣體流量為例如20000sccm，來自真空容器1中心部之分離氣體供給管51的N2氣 體流量為例如5000sccm。又，針對1片晶圓之反應氣體的供給循環數，亦即晶圓分別通過過處理區域P1、P2的次數係配合目標膜厚而改變，但為多數次(例如600次)。本實施形態之成膜裝置係在供給有BTBAS氣體的第1處理區域與供給有O3氣體的第2處理區域之間，具有包含有低頂面44之分離區域D，因此可防止BTBAS氣體(O3氣體)流入第2處理區域P2(第1處理區域P1)，並防止與O3氣體(BTBAS氣體)混合。因此，藉由迴轉載置有晶圓W之迴轉台2，並使晶圓W通過第1處理區域P1、分離區域D、第2處理區域P2及分離區域D，來確實地以MLD(ALD)模式進行氧化矽膜之堆積。又，為了更確實地防止BTBAS氣體(O3氣體)與流入第2處理區域P2(第1處理區域P1)之O3氣體(BTBAS氣體)發生混合，分離區域D可更進一步地包含有噴出N2氣體之分離氣體噴嘴41、42。再者，本實施形態成膜裝置的真空容器1係具備具有噴出N2氣體之噴出孔的中心區域C，因此可防止BTBAS氣體(O3氣體)通過中心區域C而與流入第2處理區域P2(第1處理區域P1)之O3氣體(BTBAS氣體)發生混合。又再者，由於BTBAS氣體與O3氣體不會發生混合，因此氧化矽幾乎不會堆積在迴轉台2，而可減少微粒的問題。此外，本實施形態成膜裝置的迴轉台2係具有5個凹部24，而可一次處理載置於相對應之5個凹部24的5片晶圓W，但亦可將1片晶圓W載置 在5個凹部24中的其中一個，或只在迴轉台2形成一個凹部24。本發明所使用的處理氣體除了上述的例子以外，可為DCS(二氯矽烷)、HCD(六氯二矽甲烷)、TMA(三甲基鋁)、3DMAS(三(二甲胺基)矽烷)、TEMAH(四(乙基甲基胺基酸)-鉿)、Sr(THD)2(二(四甲基庚二酮酸)-鍶)、Ti(MPD)(THD)((甲基戊二酮酸)(雙四甲基庚二酮酸)-鈦)、單胺基矽烷等。又，該分離區域D的頂面44，相對於分離氣體噴嘴41、42之迴轉台2的迴轉方向上游側部位較佳地係愈接近外緣的部位其迴轉方向的寬度愈大。理由為從上游側朝分離區域D之氣體流動會因迴轉台2的迴轉而愈靠近外緣則愈快。由此觀點來看，如上述般將凸狀部4形成為扇形結構實為良策。以下，再次例示凸狀部4(或頂面44)的尺寸。參照圖11(a)、圖11(b)，於分離氣體噴嘴41(42)兩側形成有狹窄空間之頂面44對應於晶圓中心WO所通過路徑之圓弧長度L可為晶圓W直徑的約1/10~約1/1的長度，較佳地為約1/6以上。具體來說，當晶圓W直徑為300mm時，該長度L較佳地為約50mm以上。該長度L較短時，為了有效地防止反應氣體流入狹窄空間，因此必需使頂面44與迴轉台2間之狹窄空間的高度h較低。然而，當長度L過短、高度h極端地低時，迴轉台2會衝撞到頂面44，而有微粒產生而汚染到晶圓或晶圓破損的可能性。因此，為避免迴轉台2衝撞頂面44，便必須有抑制迴轉台2的振動， 或穩定地迴轉迴轉台2之對策。另一方面，縮短長度L但使狹窄空間的高度h仍維持地較大時，為了防止反應氣體流入頂面44與迴轉台2間的狹窄空間，則必需降低迴轉台2的迴轉速度，但在產能這一點上反而較為不利。從該等考量來看，沿著對應於晶圓中心WO通過路徑之圓弧的頂面44的長度L較佳地為約50mm以上。然而，凸狀部4或頂面44的尺寸不限定於上述尺寸，而可配合所使用的製程參數或晶圓尺寸來調整。又，只要狹窄空間的高度為分離氣體能自分離區域D流向處理區域P1(P2)程度的高度，從上述說明即可明瞭地，狹窄空間的高度h亦可配合所使用之製程參數或晶圓尺寸加上例如頂面44的面積來調整。
又，上述實施形態中，設置於凸狀部4之溝部43係設置有分離氣體噴嘴41(42)，且分離氣體噴嘴41(42)兩側設置有低頂面44。然而，在其他的實施形態中，亦可取代分離氣體噴嘴41，而如圖12所示地在凸狀部4內部形成朝迴轉台2的直徑方向延伸之流路47，沿著該流路47的長度方向形成有複數個氣體噴出孔40，並從該等氣體噴出孔40將分離氣體(N2氣體)噴出。
分離區域D的頂面44不限於平坦面，而可如圖13(a)所示地為凹面形狀，亦可如圖13(b)所示地為凸面形狀，或亦可如圖13(c)所示地為波浪形之結構。
又，凸狀部4可為中空，亦可為將分離氣體導入 中空內之結構。此時，亦可將複數個氣體噴出孔33如圖14(a)、圖14(b)、圖14(c)所示般地排列。
A. 如圖14(a)所示，將相對於迴轉台2的直徑朝斜向之橫長槽縫所構成的多個噴出孔33，以互相鄰接之一部份於該直徑方向重疊之方式來間隔地排列設置在該直徑方向之結構。
B. 如圖14(b)所示，將多個噴出孔33蛇行狀地排列設置之結構。
C. 如圖14(c)所示，將由接近迴轉台2周緣側之多個圓弧狀槽縫所構成的噴出孔33間隔地排列設置在該直徑方向之結構。
又，本實施形態之凸狀部4的上面形狀為接近扇形，但其他實施形態中，亦可為圖14(d)所示之上面形狀為長方形或正方形。又，如圖14(e)所示，凸狀部4亦可為其上面整體地為扇形但側面4Sc係凹狀地彎曲。另外，如圖14(f)所示，凸狀部4亦可為其上面整體地為扇形但側面4Sv係凸狀地彎曲。再者，如圖14(g)所示，亦可為凸狀部4之迴轉台2(圖1)迴轉方向d上游側部分的側面4Sc為凹狀，但凸狀部4之迴轉台2(圖1)迴轉方向d下游側部分的側面4Sf為平面狀。此外，圖14(d)至圖14(g)中的虛線係表示形成於凸狀部4之溝部43(圖4(a)、圖4(b))。該等情況下，收納於溝部43之分離氣體噴嘴41(42)(圖2)係自容器1的中央部，例如突出部5(圖1)開始延伸。
用以加熱晶圓W之加熱部不限於利用電阻發熱體之加熱器而可為燈加熱裝置，且可取代設置在迴轉台2下側而設置在迴轉台2上側，亦可設置於上下兩側皆。
此處，就處理區域P1、P2及分離區域D的各配置，舉出上述實施形態以外的其他例子。圖15係使第2反應氣體噴嘴32位於較搬送口15更靠迴轉台2之迴轉方向上游側的例子，此種配置亦可獲得同樣的效果。
又，已敘述分離區域D可為將扇形凸狀部4於圓周方向分割為2個，並於其之間設置分離氣體噴嘴41(42)之結構，圖16係顯示此種結構的一例之俯視圖。該情況下，扇形凸狀部4與分離氣體噴嘴41(42)的距離或扇形凸狀部4的大小等的設定係考慮分離氣體的噴出流量或反應氣體的噴出流量等，以使分離區域D可發揮有效的分離作用。
上述實施形態中，第1處理區域P1及第2處理區域P2係相當於具有較分離區域D的頂面44要高之頂面45的區域。然而，第1處理區域P1及第2處理區域P2中的至少其中一者亦可具有於反應氣體供給噴嘴31(32)兩側對向於迴轉台2，且較頂面45要低之其他的頂面。其係為了防止氣體流入該頂面與迴轉台2之間的間隙。該頂面可較頂面45要低，或亦可與分離區域D的頂面44差不多低。圖17係顯示此種結構 的一例。如圖所示，扇狀凸狀部30係設置於供給有O3氣體之第2處理區域P2，反應氣體噴嘴32係設置於形成於凸狀部30之溝部(未圖示)。換言之，該第2處理區域P2雖係被用於讓氣體噴嘴供給反應氣體，但與分離區域D為相同的結構。此外，凸狀部30亦可與顯示於圖14(a)至圖14(c)中的一例之中空凸狀部為相同的結構。
又，為了在分離氣體噴嘴41(42)兩側形成狹窄空間而設置低頂面(第1頂面)44，但其他實施形態中，如圖18所示，亦可將上述頂面，亦即，將較頂面45要低或與分離區域D的頂面44差不多低的頂面設置於反應氣體噴嘴31、32兩者並延伸至頂面44為止。換言之，可將其他的凸狀部400裝設於頂板11下面來取代凸狀部4。凸狀部400為近似圓盤狀的形狀，係對向於幾乎迴轉台2上面整體，具有分別收納氣體噴嘴31、32、41、42並朝半徑方向延伸之4個槽縫，且凸狀部400下殘留有相對於迴轉台2之狹窄空間。其狹窄空間的高度可和上述高度h差不多高。使用凸狀部400時，反應氣體噴嘴31(32)所噴出之反應氣體會在凸狀部400下(或狹窄空間處)擴散至反應氣體噴嘴31(32)兩側，而分離氣體噴嘴41(42)所噴出之分離氣體會在凸狀部400下(或狹窄空間處)擴散至分離氣體噴嘴41(42)兩側。該反應氣體與分離氣體會在狹窄空間匯流，並通過排氣口61(62)被排氣。即使是此種情 況下，反應氣體噴嘴31所噴出之反應氣體和反應氣體噴嘴32所噴出之反應氣體仍不會發生混合，故可實現適當的ALD(或MLD)模式之堆積。
此外，亦可藉由組合圖14(a)至圖14(c)中任一者所顯示的中空凸狀部4來構成凸狀部400，不利用氣體噴嘴31、32、33、34及槽縫，而是從相對應之中空凸狀部4的噴出孔33來分別噴出反應氣體及分離氣體。
以上的實施形態中，迴轉台2的迴轉軸22係位於真空容器1的中央部，並於迴轉台的中心部與頂板之間的空間進行分離氣體的沖洗，但本發明亦可為圖19所示之結構。圖19之成膜裝置中，真空容器1中央區域的底面部14係向下側突出而形成驅動部的收納空間80，並在真空容器1的中央區域上面形成有凹部80a，藉由在真空容器1的中心部處之收納空間80底部與真空容器1的該凹部80a上面之間介設有支柱81，以防止來自第1反應氣體噴嘴31的BTBAS氣體與來自第2反應氣體噴嘴32的O3氣體經由中心部而發生混合。
關於使迴轉台2迴轉之機構，係設置有圍繞支柱81之迴轉套筒82，並沿著該迴轉套筒82設置有環狀迴轉台2。然後，收納空間80設置有利用馬達83來驅動之驅動齒輪部84，利用該驅動齒輪部84並經由形成於迴轉套筒82下部外周之齒輪部85來使迴轉套 筒82迴轉。元件符號86、87及88係軸承部。又，該收納空間80底部連接有沖洗氣體供給管74，同時用以將沖洗氣體供給至該凹部80a側面與迴轉套筒82上端部間的空間之沖洗氣體供給管75係連接至真空容器1上部。圖19中雖記載了於左右2處具有用以將沖洗氣體供給至凹部80a側面與迴轉套筒82上端部間的空間之開口部，但為了不使BTBAS氣體與O3氣體經由迴轉套筒82附近的區域而發生混合，較佳地係設計開口部(沖洗氣體供給口)的排列數。
圖19之實施形態中，從迴轉台2側觀之，該凹部80a側面與迴轉套筒82上端部之間的空間係相當於分離氣體噴出孔，然後藉由該分離氣體噴出孔、迴轉套筒82及支柱81而構成位於真空容器1中心部之中心部區域。
接下來，針對晶圓W的冷卻方法以別的實施型態加以說明。
該方法係稱為所謂的上抓取之方法，具體的步驟順序參照圖20及圖21詳加說明。此外，本實施形態亦與上述情況同樣地於成膜結束後的晶圓W温度為約600℃。
最初，如圖20(a)所示，從搬送口15將2根棒狀持定部所構成的上抓取臂210、211導入，以將晶圓W持定在迴轉台2之凹部24。具體來說，係使上抓取臂210、211移動至迴轉台2之凹部24後下降上抓取臂 210、211。上抓取臂210設置有2處的爪狀基板持定部(晶圓接觸部210a、210b)，上抓取臂211設置有1處的爪狀基板持定部(晶圓接觸部211a)。為了持定晶圓W而於迴轉台2的凹部24上將上抓取臂210、211下降時，為了使3處的晶圓接觸部210a、210b、211a不會接觸到迴轉台2，而設置有非常深的臂用凹部212、213、214。此外，臂用凹部212、213、214的深度係較迴轉台2的凹部24要深。
上抓取臂210、211不僅可向上下方向及迴轉台2的半徑方向移動，亦可在圖式上之垂直方向使上抓取臂210、211的間隔變窄或變寬，而藉由該動作來持定晶圓W。具體來說，如圖21(a)所示，以抓取臂210、211之晶圓接觸部210a、210b、211a不會接觸晶圓W之方式使其下降後，藉由縮小上抓取臂210、211的間隔，而如圖21(b)所示般地持定晶圓W。
接下來，如圖20(b)所示，使上抓取臂210、211上升，而從迴轉台2之凹部24提昇。
接下來，如圖20(c)所示，利用基板冷卻部110來冷卻晶圓W。具體來說，基板冷卻部110係由用以噴射氮氣或惰性氣體之噴嘴等所構成，藉由對晶圓W噴射氮氣等來冷卻晶圓W。此時，晶圓W係與迴轉台2相隔有空間，故迴轉台2的熱不會傳達至晶圓W。又，為了盡量抑制對用以驅動上抓取臂210、211之未圖示的驅動部或驅動機器造成的熱損傷，晶圓W的冷卻在 迴轉台2之凹部24的正上方進行較佳。
之後，利用上抓取臂210、11從搬送口15來搬送晶圓W。其他的晶圓W亦經過同樣的步驟而在冷卻後被搬出。
此外，本實施例中，上抓取臂210、211之晶圓接觸部210a、210b、211a係設置於3處，但亦可設置於4處或4處以上。
本發明不限於利用2種反應氣體，而亦適用於將3種以上的反應氣體依序供給至基板上的情況。該情況下，亦可以例如第1反應氣體噴嘴、分離氣體噴嘴、第2反應氣體噴嘴、分離氣體噴嘴、第3反應氣體噴嘴及分離氣體噴嘴的順序來將各氣體噴嘴設置在真空容器1的圓周方向，並如上述實施形態般來構成包含有各分離氣體噴嘴之分離區域。
利用上述成膜裝置之基板處理裝置顯示於圖22。圖22中，元件符號101係收納例如25片晶圓而被稱為晶圓匣盒的密閉型搬送容器、元件符號102係設置有搬送臂103之大氣搬送室、元件符號104、105係可將氣氛在大氣氣氛與真空氣氛間切換之裝載室(預備真空室)、元件符號106係設置有2座搬送臂107a、107b之真空搬送室、元件符號108、109係本發明之成膜裝置。將搬送容器101從外部搬送至具有載置台(未圖示)之搬入搬出埠並連接至大氣搬送室102後，藉由開閉機構(未圖示)來將蓋子打開，並利用 搬送臂103將晶圓從該搬送容器101內取出。接下來，搬入至裝載室104(105)內並將該室內從大氣氣氛切換至真空氣氛，之後利用搬送臂107a或107b來將晶圓取出，並搬入至成膜裝置108或109以實施上述成膜處理。如此地藉由具備複數個(例如2個)例如5片處理用之本發明成膜裝置，而可高產能地進行所謂的ALD(MLD)。
本申請案係基於2008年9月4日於日本申請之特願2008-227032號而主張優先權，並引用其全部內容於此。
h‧‧‧高度
C‧‧‧中心區域
D‧‧‧分離區域
L‧‧‧長度
P1‧‧‧第1處理區域
P2‧‧‧第2處理區域
W‧‧‧晶圓
WO‧‧‧晶圓中心
1‧‧‧真空容器
2‧‧‧迴轉台
4‧‧‧凸狀部
4Sc、4Sv、4Sf‧‧‧側面
5‧‧‧突出部
6‧‧‧排氣區域
7‧‧‧加熱器單元
10‧‧‧搬送臂
11‧‧‧頂板
12‧‧‧容器本體
13‧‧‧O型環
14‧‧‧底面部
15‧‧‧搬送口
16‧‧‧升降銷
20‧‧‧殼體
21‧‧‧核心部
22‧‧‧迴轉軸
23‧‧‧驅動部
24‧‧‧凹部
30‧‧‧凸狀部
31a、32a、41a、42a‧‧‧氣體導入埠
31‧‧‧第1反應氣體噴嘴
32‧‧‧第2反應氣體噴嘴
33、40‧‧‧噴出孔
41、42‧‧‧分離氣體噴嘴
43‧‧‧溝部
44‧‧‧低頂面(第1頂面)
45‧‧‧高頂面(第2頂面)
46‧‧‧彎曲部
47‧‧‧流路
50‧‧‧間隙
51‧‧‧分離氣體供給管
52‧‧‧空間
61、62‧‧‧排氣口
63‧‧‧排氣管
64‧‧‧真空幫浦
65‧‧‧壓力調整部
71‧‧‧覆蓋組件
72、73、74、75‧‧‧沖洗氣體供給管
80‧‧‧收納殼
80a‧‧‧凹部
81‧‧‧支柱
82‧‧‧迴轉套筒
83‧‧‧驅動部
84‧‧‧齒輪
85‧‧‧齒輪部
86、87、88‧‧‧軸承部
100‧‧‧控制部
101‧‧‧晶圓匣盒
102‧‧‧大氣搬送室
103‧‧‧搬送臂
104、105‧‧‧裝載室
106‧‧‧真空搬送室
107a、107b‧‧‧搬送臂
108、109‧‧‧成膜裝置
110‧‧‧基板冷卻部
210、211‧‧‧上抓取臂
210a、210b、211a‧‧‧晶圓接觸部
212、213、214‧‧‧臂用凹部
400‧‧‧凸狀部
圖1係本發明實施形態之成膜裝置的縱剖面圖。
圖2係顯示上述成膜裝置內部的概略結構之立體圖。
圖3係上述成膜裝置之橫剖俯視圖。
圖4(a)、4(b)係顯示上述成膜裝置之處理區域及分離區域的縱剖面圖。
圖5係顯示上述成膜裝置的一部分之縱剖面圖。
圖6係上述成膜裝置的部分剖切立體圖。
圖7係顯示分離氣體或沖洗氣體流動的樣子之說明圖。
圖8係上述成膜裝置的部分剖切立體圖。
圖9係顯示第1反應氣體及第2反應氣體被分離氣 體分離並排氣的樣子之說明圖。
圖10(a)~10(d)係顯示上述成膜裝置的晶圓冷卻步驟順序的剖面概略圖。
圖11(a)、11(b)係說明用於分離區域之凸狀部尺寸例子的說明圖。
圖12係顯示分離區域的其他例子之縱剖面圖。
圖13(a)~13(c)係顯示用於分離區域之凸狀部其他例子的縱剖面圖。
圖14(a)~14(g)係顯示反應氣體供給部之氣體噴出孔其他例子的仰視圖。
圖15係顯示本發明其他實施型態之成膜裝置的橫剖俯視圖。
圖16係顯示本發明另一其他的實施型態之成膜裝置的橫剖俯視圖。
圖17係顯示本發明另一其他的實施型態之成膜裝置內部的概略結構之立體圖。
圖18係顯示本發明上述實施型態以外的成膜裝置之橫剖俯視圖。
圖19係顯示本發明上述實施型態以外的成膜裝置之縱剖面圖。
圖20(a)~20(c)係顯示本發明其他實施型態之成膜裝置的晶圓冷卻步驟順序的剖面概略圖。
圖21(a)、21(b)係顯示本發明其他實施型態之成膜裝置的晶圓冷卻步驟順序的俯視概略圖。
圖22係顯示利用本發明成膜裝置之基板處理系統的一例之概略俯視圖。
C‧‧‧中心區域
1‧‧‧真空容器
2‧‧‧迴轉台
6‧‧‧排氣區域
7‧‧‧加熱器單元
11‧‧‧頂板
12‧‧‧容器本體
13‧‧‧O型環
14‧‧‧底面部
20‧‧‧殼體
21‧‧‧圓筒狀核心部
22‧‧‧迴轉軸
23‧‧‧驅動部
45‧‧‧高頂面(第2頂面)
51‧‧‧分離氣體供給管
61、62‧‧‧排氣口
63‧‧‧排氣管
64‧‧‧真空幫浦
65‧‧‧壓力調整部
71‧‧‧覆蓋組件
72、73‧‧‧沖洗氣體供給管
100‧‧‧控制部

Claims (15)

  1. 一種成膜裝置，係藉由在真空容器內將至少2種會互相反應的反應氣體依序供給至基板表面並實施該供給循環，以層積多層反應生成物而形成薄膜，其特徵在於該成膜裝置係具有：迴轉台，係設置於該真空容器內；基板載置部，係用以將基板載置於該迴轉台；第1反應氣體供給部及第2反應氣體供給部，係相隔有距離地設置於該迴轉台的迴轉方向，並分別將第1反應氣體及第2反應氣體供給至該迴轉台之該基板載置部側的一面；分離區域，係為了分離供給有該第1反應氣體之第1處理區域與供給有第2反應氣體之第2處理區域的氣氛，而位於該迴轉方向的該等處理區域之間；中心部區域，係為了分離該第1處理區域與該第2處理區域的氣氛而位於真空容器內之中心部，並形成有將分離氣體噴出至迴轉台的基板載置面側之噴出孔；排氣口，係用以將擴散至該分離區域兩側的分離氣體及從該中心部區域所噴出之分離氣體連同該反應氣體一起排氣；頂面，係於該分離區域處，於用以供給分離氣體之分離氣體供給部與迴轉台之間，形成位於該分 離氣體供給部的該迴轉方向兩側並使分離氣體從該分離區域流至處理區域側之狭窄空間；以及基板冷卻部，係於該真空容器內對基板噴射用以冷卻該基板之氮氣或惰性氣體。
  2. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中該基板載置部係設置有用以升降該基板之升降機構，該升降機構係由3根以上的升降銷所構成。
  3. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中係具備：頂板，係於藉由該分離氣體供給部供給有第1分離氣體的分離區域中，對向設置於該迴轉台之形成有基板載置部的一面；第2分離氣體供給部，係用以從該迴轉台的中心區域供給將該第1反應氣體與該第2反應氣體分離之第2分離氣體；以及排氣口，係設置於較迴轉台更低的位置，以將該第1反應氣體、該第2反應氣體、該第1分離氣體及該第2分離氣體經由該迴轉台周緣與該真空容器內周壁的間隙排氣。
  4. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中該真空容器的側壁設置有利用閘閥來進行開閉之搬送口，以將該基板從該真空容器外部搬送至真空容器內部。
  5. 如申請專利範圍第4項之成膜裝置，其中該搬送口處之該基板的搬送係藉由搬送臂而進行。
  6. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中該冷卻部 係位於該基板載置部的正上方。
  7. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中該基板載置部係於該基板迴轉台之表面形成為凹狀，並且該迴轉台的表面與該基板載置部所載置之該基板的表面為相同高度，或基板的表面係位於較迴轉台表面要低的位置。
  8. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中該加熱部係設置於該迴轉台下方。
  9. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中該加熱部係設置於該迴轉台上方。
  10. 一種基板處理裝置，係具備：真空搬送室，其內部設置有基板搬送部；申請專利範圍第1至9項中任一項之成膜裝置，係氣密地連接於該真空搬送室；以及預備真空室，係氣密地連接於該真空搬送室，並可將氣氛在真空氣氛與大氣氣氛間切換。
  11. 一種成膜方法，係利用如申請專利範圍第1至9項中任一項之成膜裝置來進行成膜之成膜方法，藉由進行多次將至少2種會互相反應的反應氣體依序供給至基板表面的循環，以層積反應生成物而形成薄膜，其特徵在於該成膜方法係包含下列步驟：將該基板載置在為了將基板載置於真空容器內部的迴轉台而設置之基板載置部之步驟；加熱該迴轉台之步驟； 從相互分離地設置於該真空容器內之第1反應氣體供給部及第2反應氣體供給部，來將第1反應氣體及第2反應氣體供給至迴轉台形成有基板載置部的一面，並從設置於第1反應氣體供給部與第2反應氣體供給部間之分離氣體供給部來供給分離氣體以進行成膜之步驟；以及該成膜步驟結束後，將該基板從該基板載置部取出，並於該真空容器內從為了將基板冷卻而設置之基板冷卻部來噴射氮氣或惰性氣體以將基板冷卻之步驟。
  12. 如申請專利範圍第11項之成膜方法，其中該基板載置部係於該基板迴轉台之表面形成為凹狀，並且該迴轉台的表面與該基板載置部所載置之該基板的表面為相同高度，或基板的表面係位於較迴轉台表面要低的位置。
  13. 一種成膜方法，係利用如申請專利範圍第1至9項中任一項之成膜裝置來進行成膜之成膜方法，藉由進行多次將至少2種會互相反應的反應氣體依序供給至基板表面的循環，以層積反應生成物而形成薄膜，其特徵在於該成膜方法係包含下列步驟：將該基板載置在為了將基板載置於真空容器內部的迴轉台而設置之基板載置部之步驟；加熱該迴轉台之步驟；從相互分離地設置於該真空容器內之第1反應 氣體供給部及第2反應氣體供給部，來將第1反應氣體及第2反應氣體供給至迴轉台形成有基板載置部的一面，並從設置於第1反應氣體供給部與第2反應氣體供給部間之分離氣體供給部來供給分離氣體以進行成膜之步驟；該成膜步驟結束後，藉由設置於該基板載置部之升降機構，來將該基板從基板載置部提升之步驟；為了將該基板從該真空容器內部通過搬送口搬送至真空容器外部而以所設置之搬送臂來把持之步驟；以及將該基板設置於該搬送臂後，於該真空容器內從為了將基板冷卻而設置之基板冷卻部來噴射氮氣或惰性氣體以將基板冷卻之步驟。
  14. 如申請專利範圍第13項之成膜方法，其中該升降機構係由3根以上的升降銷所構成。
  15. 一種成膜方法，係利用如申請專利範圍第1至9項中任一項之成膜裝置來進行成膜之成膜方法，藉由進行多次將至少2種會互相反應的反應氣體依序供給至基板表面的循環，以層積反應生成物而形成薄膜，其特徵在於該成膜方法係包含下列步驟：將該基板載置在為了將基板載置於真空容器內部的迴轉台而設置之基板載置部之步驟；加熱該迴轉台之步驟； 從相互分離地設置於該真空容器內之第1反應氣體供給部及第2反應氣體供給部，來將第1反應氣體及第2反應氣體供給至迴轉台形成有基板載置部的一面，並從設置於第1反應氣體供給部與第2反應氣體供給部間之分離氣體供給部來供給分離氣體以進行成膜之步驟；該成膜步驟結束後，利用具有用以持定該基板之2根棒狀持定部之基板持定臂來將載置於該基板載置部之基板提升之步驟，其中一側的持定部係於至少1處設置有用以持定該基板之基板持定部，而另一側的持定部處係於至少2處設置有用以持定該基板之基板持定部；以及將該基板提升之步驟結束後，於該真空容器內從為了將基板冷卻而設置之基板冷卻部來噴射氮氣或惰性氣體以將基板冷卻之步驟。
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