TWI493074B - 成膜裝置（二） - Google Patents

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Description

成膜裝置(二)
本發明係關於一種成膜裝置，係於容器內，實行複數次使得會相互反應之至少2種類反應氣體依序供給於基板之供給循環，來積層複數層之反應產物而形成薄膜。
關於半導體製程之成膜作法，已知有於作為基板之半導體晶圓(以下稱為「晶圓」)等表面在真空下吸附第1反應氣體之後，將所供給之氣體切換為第2反應氣體，於晶圓表面藉由兩氣體之反應而形成1層或是複數層之原子層、分子層，而使得此循環進行複數次，藉此進行基板上成膜之程序。此程序係被稱為例如ALD(Atomic Layer Deposition)、MLD(Molecular Layer Deposition)等(以下稱為ALD)，可對應於循環數而高精度控制膜厚，且於膜質之面內均勻性也良好這點，係作為可對應於半導體元件薄膜化之有效作法而受到期待。
進行此種成膜方法之裝置，例如於日本特開2001-254181號公報中提議了一種裝置，係於晶圓支持構件(或是旋轉機台)上沿著旋轉方向以等角度間隔配置4片晶圓，並以對向於晶圓支持構件的方式讓噴出第1反應氣體之第1反應氣體噴嘴與噴出第2反應氣體之第2反應氣體噴嘴沿著旋轉方向以等角度間隔配置，且於該等反應氣體噴嘴間配置分離氣體噴嘴，使得晶圓支持構件作水平旋轉而進行成膜處理。此種旋轉機台式之ALD裝置，藉由來自分離氣 體噴嘴之分離氣體，來防止第1反應氣體與第2反應氣體之混合。
但是，於使用分離氣體之情況，反應氣體會因為分離氣體而受到稀釋，為了維持充份之成膜速度，會演變成不得不大量提供反應氣體之事態。
日本特表2008-516428號公報(或是美國專利申請公開第2006/0073276號公報)揭示了一種成膜裝置，係對於在旋轉基板支持台(旋轉機台)上方所區劃之相對平坦空隙(gap)區域導入前驅物質(反應氣體)，抑制此區域之前驅物質的流動，並自此區域兩側所設置之排氣區朝上進行前驅物質之排氣，藉此防止分離氣體(沖洗氣體)所致前驅物質之稀釋。
依據本發明之一局面，係提供一種成膜裝置，係於容器內實行複數次使得會相互反應之至少2種類反應氣體依序供給於基板之供給循環，以積層複數層之反應產物而形成薄膜。此成膜裝置具備有：旋轉機台，係設置成可於容器內進行旋轉，而於一面包含有載置基板之基板載置區域；第1反應氣體供給部，係配置於容器內之第1供給區域，在與旋轉機台之旋轉方向相交方向上延伸，對旋轉機台之一面供給第1反應氣體；第2反應氣體供給部，係配置於自第1供給區域沿著旋轉機台之旋轉方向分開之第2供給區域，並在與旋轉方向相交方向上延伸，而對旋轉機台之一面供給第2反應氣體；分離區域，係配置於第1供 給區域與第2供給區域之間，且包含：分離氣體供給部，係噴出將第1反應氣體與第2反應氣體加以分離之分離氣體；以及天花板面，係形成與旋轉機台之一面之間具有既定高度之分離空間，將來自分離氣體供給部之分離氣體朝向第1供給區域以及第2供給區域進行供給；第1排氣口，係對第1供給區域所設者；以及第2排氣口，係對第2供給區域所設者。另外，第1排氣口以及第2排氣口之至少一排氣口之配置方式，係將自分離區域所供給之分離氣體朝對應於排氣口之第1或是第2供給區域而沿著第1或是第2供給區域之第1或是第2反應氣體供給部所延伸之方向上加以引導。
如上述般，日本特表2008-516428號公報(或是美國專利申請公開第2006/0073276號公報)揭示了對相對平坦空隙區域導入前驅物質之成膜裝置。但是，一旦前驅物質被封閉在此種區域中，隨前驅物質之種類，恐有發生熱分解造成反應產物沉積於該區域之顧慮。反應產物之沉積會成為粒子源，可能會發生良率降低之問題。
依據本發明之一局面，係提供一種成膜裝置，可降低因為分離氣體(使用在用以抑制第1反應氣體與第2反應氣體之混合)造成第1反應氣體以及第2反應氣體被稀釋之情況。
本發明之其他目的、特徴以及優點可參照所附圖式並利用以下詳細說明而進一步明瞭。
以下，參照所附圖式針對本發明非限定性例示之實施形態作說明。關於所附全圖式中同一或對應之構件或是零件係賦予同一或是對應之參照符號而省略重複說明。此外，圖式並無顯示構件或是零件間之相對比之目的，從而，具體之厚度、尺寸係參酌以下非限定性實施形態，而由業界人士所決定。
本發明之實施形態所提供之成膜裝置係如圖1(沿圖3之A-A線的截面圖)以及圖2所示般，具備有：扁平之真空容器1，係具有大致圓形之平面形狀；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係由容器本體12、以及可自容器本體12分離之頂板11所構成。頂板11係經由例如O型環等密封構件13來裝設於容器本體12，藉此，真空容器1受到氣密密閉。頂板11以及容器本體12能以例如鋁(Al)來製作。
參照圖1，旋轉機台2於中央具有圓形開口部，於開口部周圍藉由圓筒形狀之核心部21而從上下被挾持、保持著。核心部21係固定於朝鉛直方向延伸之旋轉軸22的上端。旋轉軸22係貫通容器本體12之底部14，其下端係裝設於使得該旋轉軸22繞鉛直軸旋轉之驅動部23。藉由此構成，旋轉機台2可以其中心軸為旋轉中心進行旋轉。此外，旋轉軸22以及驅動部23係被收納於上端呈開口之筒狀盒體20內。此盒體20係經由設置於其上端之凸緣部20a而被氣密地裝設於容器本體12之底部14的下面，藉此，盒體20之內部環境氣氛從外部環境氣氛被分開。
如圖2以及圖3所示般，於旋轉機台2之一面(上面)，以等角度間隔形成有分別載置晶圓W之複數(圖示之例為5個)圓形凹部狀之載置部24。其中，圖3僅顯示1片晶圓W。
參照圖4A，顯示了載置部24以及於載置部24所被載置之晶圓W的截面。如圖示般，載置部24具有較晶圓W之直徑些許(例如4mm)大之直徑、以及與晶圓W之厚度大致相等之深度。由於載置部24之深度與晶圓W之厚度大致相等，所以當晶圓W被載置於載置部24之時，晶圓W表面會與旋轉機台2之載置部24以外區域表面成為大致相同高度。一旦於晶圓W與該區域之間出現相對大之段差，會因為該段差而於氣流中產生亂流，晶圓W上之膜厚均勻性會受到影響。為了降低此影響，兩個表面係處於大致相同高度。「大致相同高度」包含高度差在約5mm以下之情況，於加工精度所允許之範圍內儘可能接近於零為佳。
參照圖2至圖4B，沿著旋轉機台2之旋轉方向(例如圖3所示之箭頭RD)設有相互分開之2個凸狀部4。於圖2以及圖3雖省略了頂板11，惟凸狀部4係如圖4A、4B所示般裝設於頂板11之下面。此外，從圖3可知，各凸狀部4具有大致扇形之上面形狀，其頂部位於真空容器1之大致中心，圓弧係沿著容器本體12之內周壁設置著。再者，如圖4A所示般，凸狀部4係配置成其下面44位於距離旋轉機台2達高度h1。
此外，參照圖3以及圖4A、4B，凸狀部4具有將凸狀 部4分割為二而朝半徑方向延伸之溝槽部43，於溝槽部43中收容著分離氣體噴嘴41、42。溝槽部43在本實施形態中係以將凸狀部4二等分的方式形成，惟於其他實施形態，亦可例如使得凸狀部4在旋轉機台2之旋轉方向上游側變寬的方式形成溝槽部43。分離氣體噴嘴41、42如圖3所示般係自容器本體12之周壁部來導入真空容器1內，將其基端部之氣體導入埠41a、42a裝設於容器本體12外周壁而被支持著。
分離氣體噴嘴41、42係連接於分離氣體之氣體供給源(未圖示)。分離氣體可為氮(N2 )氣體、惰性氣體，此外，只要是不致影響成膜之氣體即可，分離氣體之種類並未限定。於本實施形態中，分離氣體係利用N2 氣體。此外，分離氣體噴嘴41、42具有用以朝旋轉機台2上面噴出N2 氣體之噴出孔40(圖4A、4B)。噴出孔40係於長度方向以既定間隔配置著。於本實施形態，噴出孔40具有約0.5mm之口徑，沿著分離氣體噴嘴41、42之長度方向以約10mm之間隔配置排列著。
藉由以上構成，以分離氣體噴嘴41以及相對應之凸狀部4來提供用以區劃出分離空間H(圖4A)之分離區域D1。同樣地，以分離氣體噴嘴42以及相對應之凸狀部4來提供對應之用以區劃出分離空間H之分離區域D2。此外，相對於分離區域D1在旋轉機台2之旋轉方向下游側係形成有由分離區域D1、D2、旋轉機台2、頂板11之下面45(以下稱為天花板面45)、以及容器本體12之內周壁所大致圍 繞而成之第1區域48A(第1供給區域)。再者，相對於分離區域D1在旋轉機台2之旋轉方向上游側係形成有由分離區域D1、D2、旋轉機台2、天花板面45、以及容器本體12之內周壁所大致圍繞而成之第2區域48B(第2供給區域)。於分離區域D1、D2，一旦自分離氣體噴嘴41、42噴出N2 氣體，則分離空間H相較於第1區域48A以及第2區域48B會成為高壓，N2 氣體會從分離空間H往第1區域48A以及第2區域48B流動。換言之，分離區域D1、D2之凸狀部4係自分離氣體噴嘴41、42將N2 氣體導引至第1區域48A以及第2區域48B。
此外，若參照圖2以及圖3，則於第1區域48A係從容器本體12之周壁部朝旋轉機台2之半徑方向導入反應氣體噴嘴31，於第2區域48B係從容器本體12之周壁部朝旋轉機台之半徑方向導入反應氣體噴嘴32。該等反應氣體噴嘴31、32係與分離氣體噴嘴41、42同樣地，將基端部之氣體導入埠31a、32a裝設於容器本體12之外周壁而被支持著。此外，反應氣體噴嘴31、32亦可對半徑方向呈既定角度來被導入。
此外，反應氣體噴嘴31、32具有用以朝向旋轉機台2之上面(具晶圓載置部24之面)噴出反應氣體之複數噴出孔33(參照圖4A、4B)。於本實施形態中，噴出孔33具有約0.5mm之口徑，沿著反應氣體噴嘴31、32之長度方向以約10mm之間隔來配置排列著。
雖省略圖示，惟反應氣體噴嘴31係與第1反應氣體之 氣體供給源連接著，反應氣體噴嘴32係與第2反應氣體之氣體供給源連接著。第1反應氣體以及第2反應氣體係以後述之組合為首而可使用各種氣體，於本實施形態中，第1反應氣體係利用雙四丁基胺基矽烷(BTBAS)氣體，第2反應氣體係利用臭氧(O3 )氣體。此外，於以下說明中，有時將反應氣體噴嘴31下方之區域稱為用以將BTBAS氣體吸附於晶圓W之第1處理區域P1，將反應氣體噴嘴32下方之區域稱為用以使得O3 氣體來與吸附於晶圓W之BTBAS氣體進行反應(氧化)之第2處理區域P2。
再次參照圖4A、4B，於分離區域D1具有平坦之低天花板面44(雖未圖示但於分離區域D2也同樣)，於第1區域48A以及第2區域48B具有較天花板面44來得高之天花板面45。因此，第1區域48A以及第2區域48B之容積較分離區域D1、D2之分離空間H的容積來得大。天花板面44係以朝向真空容器1之外緣沿著旋轉機台之旋轉方向擴增寬度的方式所構成。此外，如後述般，本實施形態所提供之真空容器1係設有用以對第1區域48A以及第2區域48B分別進行排氣之排氣口61、62。藉此，可將第1區域48A以及第2區域48B維持在較分離區域D1、D2之分離空間H來得低壓。於此種情況下，由於分離區域D1、D2之分離空間H的壓力高，是以在第1區域48A自反應氣體噴嘴31所噴出之BTBAS氣體無法穿越分離空間H而到達第2區域48B。此外，由於分離區域D1、D2之分離空間H的壓力高，是以在第2區域48B自反應氣體噴嘴32 所噴出之O3 氣體無法穿越分離空間H而到達第1區域48A。從而，兩反應氣體係由分離區域D1、D2所分離，幾乎不會在真空容器1內之氣相中混合。
此外，低天花板面44自旋轉機台2上面所測得之高度h1(圖4A)雖取決於來自分離氣體噴嘴41、42之N2 氣體供給量，惟以分離區域D1、D2之分離空間H的壓力高於第1區域48A以及第2區域48B之壓力的方式被設定。高度h1以例如0.5mm到10mm為佳，儘可能小為更佳。其中，為了避免旋轉機台2因旋轉震動而與天花板面44衝撞，高度h1以3.5mm到6.5mm程度為佳。此外，被收容於凸狀部4之溝槽部43內之分離氣體噴嘴41、42之下端到旋轉機台2上面之高度h2(圖4A)也同樣地以0.5mm~4mm為佳。
此外，各凸狀部4，如圖5A以及5B所示般，例如，對應於晶圓中心WO通過路徑之圓弧長度L以為晶圓W直徑之約1/10~約1/1、較佳為約1/6以上較佳。藉此，可將分離區域D1、D2之分離空間H確實地維持於高壓力。
依據具有以上構成之分離區域D1、D2，即使旋轉機台2以例如約240rpm之旋轉速度進行旋轉之情況，也可將BTBAS氣體與O3 氣體加以確實地分離。
再次參照圖1、圖2以及圖3，以圍繞核心部21的方式設有裝設於頂板11之下面(天花板面)45的環狀突出部5。突出部5在核心部21之外側區域對向於旋轉機台2。於本實施形態，如圖7所明示般，從旋轉機台2到突出部5 下面之空間(間隙)50的高度h15較分離空間H之高度h1略低。此乃由於在旋轉機台2之中心部附近的旋轉震動小之故。具體而言，高度h15可從1.0mm到2.0mm程度。此外，於其他實施形態，高度h15與h1亦可相等，此外，突出部5與凸狀部4可一體形成亦可分別獨立形成並結合。此外，圖2以及圖3係顯示著凸狀部4維持保留在真空容器1內之狀態下將頂板11移除後之真空容器1的內部。
若參照圖1之大致一半的放大圖即圖6，則於真空容器1之頂板11中心部係連接著分離氣體供給管51，藉此，於頂板11與核心部21之間的空間52被供給N2 氣體。藉由供給於此空間52之N2 氣體，突出部5與旋轉機台2之狹窄間隙50相較於第1區域48A以及第2區域48B可維持於高壓力。因此，於第1區域48A從反應氣體噴嘴31所噴出之BTBAS氣體無法穿越壓力高之間隙50而到達第2區域48B。此外，於第2區域48B從反應氣體噴嘴32所噴出之O3 氣體無法穿越壓力高之間隙50而到達第1區域48A。從而，兩反應氣體係由間隙50所分離，幾乎不會在真空容器1內之氣相中發生混合。亦即，於本實施形態之成膜裝置，係設有中心區域C，其為了將BTBAS氣體與O3 氣體加以分離而由旋轉機台2之旋轉中心部與真空容器1所區劃而成，相對於第1區域48A以及第2區域48B係維持於高壓力。
圖7係顯示沿著圖3之B-B線之截面圖的大致一半，此處係圖示了凸狀部4以及與凸狀部4一體形成之突出部 5。如圖示般，凸狀部4於其外緣具有彎曲成L字形之彎曲部46。彎曲部46係大致填埋於旋轉機台2與容器本體12之間的空間，阻止來自反應氣體噴嘴31之BTBAS氣體與來自反應氣體噴嘴32之O3 氣體通過此間隙而混合。彎曲部46與容器本體12之間的間隙、以及彎曲部46與旋轉機台2之間的間隙亦可例如與從旋轉機台2到凸狀部4之天花板面44為止的高度h1為大致相同。此外，由於具有彎曲部46，所以來自分離氣體噴嘴41、42(圖3)之N2 氣體不易朝向旋轉機台2外側流動。因此，可促進N2 氣體從分離區域D1、D2朝第1區域48A以及第2區域48B流動。此外，只要於彎曲部46下方設置塊體構件71b，由於可進一步抑制分離氣體流動至旋轉機台2下方故更佳。
此外，彎曲部46與旋轉機台2之間的間隙，若考慮旋轉機台2之熱膨張，當旋轉機台2受到後述加熱器單元所加熱之情況，以設定成為上述間隔(h1程度)為佳。
另一方面，於第1區域48A以及第2區域48B，容器本體12之內周壁係如圖3所示般朝外方側凹陷而形成排氣區域6。此排氣區域6之底部如圖3以及圖6所示般設有例如排氣口61、62。此等排氣口61、62係如圖1所示般分別經由排氣管63而與真空排氣裝置之例如共通的真空泵64連接著。藉此，主要於第1區域48A以及第2區域48B受到排氣，從而，如上述般，第1區域48A以及第2區域48B之壓力可成為較分離區域D1、D2之分離空間H的壓力來得低。
此外，參照圖3，對應於第1區域48A之排氣口61於旋轉機台2之外側(排氣區域6)係位於反應氣體噴嘴31下方。藉此，自反應氣體噴嘴31之噴出孔33(圖4A、4B)所噴出之BTBAS氣體可沿著旋轉機台2上面而在反應氣體噴嘴31之長邊方向朝向排氣口61流動。此種配置之優點將於後述。
再次參照圖1，於排氣管63係設有壓力調整器65，藉此調整真空容器1內之壓力。亦可對於對應之排氣口61、62設置複數壓力調整器65。此外，排氣口61、62不限於設置在排氣區域6之底部(容器本體12之底部14)，亦可設置於真空容器之容器本體12周壁部。此外，排氣口61、62亦可設置於排氣區域6中之頂板11處。不過，當於頂板11設置排氣口61、62之情況，由於真空容器1內之氣體朝上方流動，故有真空容器1內之粒子被捲起而污染晶圓W之虞。因此，排氣口61、62以如圖示般設置於底部或是容器本體12之周壁部為佳。此外，只要將排氣口61、62設置於底部，由於可將排氣管63、壓力調整器65、以及真空泵64設置於真空容器1下方，所以在縮小成膜裝置之涵蓋區(foot print)方面為有利者。
如圖1以及圖6至圖8所示般，於旋轉機台2與容器本體12之底部14之間的空間係設有作為加熱部之環狀加熱器單元7，藉此，旋轉機台2上之晶圓W經由旋轉機台2而被加熱至既定溫度。此外，由於塊體構件71a係於旋轉機台2之下方以及外周附近以圍繞加熱器單元7的方式設 置著，所以置放加熱器單元7之空間係從加熱器單元7外側區域被區劃出來。為了防止氣體自塊體構件71a朝內側流入，於塊體構件71a之上面與旋轉機台2之下面(內面)之間係配置成維持著些微間隙。於收容加熱器單元7之區域，為了沖洗此區域，複數之沖洗氣體供給管73係以貫通容器本體12之底部14的方式保有既定角度間隔而連接著。此外，於加熱器單元7之上方，用以保護加熱器單元7之保護板7a係受到塊體構件71a以及後述之隆起部R所支持，藉此，即便BTBAS氣體、O3 氣體流入設置加熱器單元7之空間，也可保護加熱器單元7。保護板7a以例如石英所作製為佳。
參照圖6，底部14於環狀加熱器單元7內側具有隆起部R。隆起部R之上面係接近於旋轉機台2以及核心部21，於隆起部R上面與旋轉機台2下面之間、以及隆起部R上面與核心部21內面之間殘留有些許間隙。此外，底部14具有可穿通旋轉軸22之中心孔。此中心孔之內徑係較旋轉軸22之直徑來得略大，殘留著通過凸緣部20a而與盒體20連通之間隙。沖洗氣體供給管72係與凸緣部20a之上部連接著。
依據此種構成，如圖6所示般，N2 氣體會從沖洗氣體供給管72通過旋轉軸22與底部14之中心孔之間的間隙、核心部21與底部14之隆起部R之間的間隙、以及底部14之隆起部R與旋轉機台2下面之間的間隙而朝旋轉機台2下之空間流動。此外，N2 氣體從沖洗氣體供給管73流向加 熱器單元7下之空間。再者，該等N2 氣體係通過塊體構件71a與旋轉機台2下面之間的間隙而流入排氣口61。以此方式流動之N2 氣體係發揮防止BTBAS氣體(O3 氣體)之反應氣體經旋轉機台2之下方空間回流而與O3 氣體(BTBAS氣體)發生混合之分離氣體之作用。
參照圖2、圖3以及圖8，於容器本體12之周壁部係形成有搬運口15。晶圓W係通過搬運口15而藉由搬運臂10朝真空容器1中或是自真空容器1朝外被搬運。於此搬運口15係設有閘閥(未圖示)，藉此來開閉搬運口15。此外，於各載置部24之底面形成有3個貫通孔(未圖示)，通過該等貫通孔可使得3支昇降銷16(圖8)可上下動。昇降銷16係支持著晶圓W內面使得該晶圓W昇降，於晶圓W之搬運臂10之間進行收授動作。
此外，於此實施形態所提供之成膜裝置，如圖3所示般，設有用以進行裝置全體動作之控制的控制部100。此控制部100具有：例如以電腦構成之程序控制器100a、使用者介面部100b、以及記憶體裝置100c。使用者介面部100b具有：顯示器，用以顯示成膜裝置之動作狀況；以及鍵盤或觸控面板(未圖示)等，係用以讓成膜裝置之操作者能選擇程序配方、或是讓程序管理者能變更程序配方之參數。
記憶體裝置100c係於程序控制器100a記憶著用以實施各種程序之控制程式、程序配方、以及各種程序中之參數等。此外，於該等程式中有時具有例如用以進行後述潔淨方法之步驟群。該等控制程式、程序配方係依據來自使 用者介面部100b之指令而利用程序控制器100a進行讀取並實行。此外，該等程式可儲存於電腦可讀取記憶媒體100d中，通過對應於此等記憶媒體100d之輸出入裝置(未圖示)而被安裝至記憶體裝置100c。電腦可讀取記憶媒體100d可為硬碟、CD、CD-R/RW、DVD-R/RW、軟碟、半導體記憶體等。此外，程式亦可透過通訊線路而被下載至記憶體裝置100c。
其次，針對本實施形態之成膜裝置之動作(成膜方法)作說明。首先，為了使得載置部24整列於搬運口15而使得旋轉機台2進行旋轉，打開閘閥(未圖示)。其次，藉由搬運臂10而經由搬運口15將晶圓W搬入至真空容器1內。晶圓W係由昇降銷16所承接，在搬運臂10自真空容器1退避之後，利用受昇降機構(未圖示)所驅動之昇降銷16而下降至載置部24。上述一連串之動作反覆進行5次，使得5片晶圓W載置於對應之載置部24。
接著，自分離氣體噴嘴41、42供給N2 氣體、自沖洗氣體供給管72、73供給N2 氣體、且自分離氣體供給管51亦供給N2 氣體，而從中心區域C(亦即突出部5與旋轉機台2之間)沿著旋轉機台2上面噴出N2 氣體。其次，藉由真空泵64以及壓力調整器65(圖1)，讓真空容器1內維持在事先設定之壓力。於此同時或是之後，旋轉機台2自上觀看開始繞順時鐘方向進行旋轉。旋轉機台2係藉由加熱器單元7事先被加熱至既定溫度(例如300℃)，藉此，載置於此旋轉機台2之晶圓W受到加熱。一旦晶圓W被加熱， 維持在既定溫度之後，讓O3 氣體通過反應氣體噴嘴32而供給至處理區域P2，讓BTBAS氣體通過反應氣體噴嘴31而供給至處理區域P1。
當晶圓W通過反應氣體噴嘴31下方之第1處理區域P1之時，於晶圓W表面會吸附BTBAS分子，當通過反應氣體噴嘴32下方之第2處理區域P2之時，晶圓W表面會吸附O3 分子，BTBAS分子會因O3 而氧化。從而，一旦晶圓W因旋轉機台2之旋轉而通過處理區域P1、P2兩者一次，會於晶圓W表面形成氧化矽之一分子層(或是2以上之分子層)。接著，晶圓W交互地通過區域P1、P2複數次，沉積具有既定膜厚之氧化矽膜之後，停止BTBAS氣體與O3 氣體之供給，並停止自分離氣體噴嘴41、42、分離氣體供給管51、以及沖洗氣體供給管72、73供給N2 氣體，且停止旋轉機台2之旋轉。然後，晶圓W經與搬入動作為相反之動作而依序利用搬運臂10自容器1被搬出，結束成膜程序。
其次，參照圖9，說明真空容器1內之氣流圖案。從分離區域D1之分離氣體噴嘴41所噴出之N2 氣體係以與旋轉機台2之半徑方向呈大致正交的方式自凸狀部4與旋轉機台2之間的分離空間H(參照圖4A)流出至第1區域48A以及第2區域48B。自分離區域D1流出至第1區域48A的N2 氣體係由排氣口61所吸引，而連同來自中心區域C之N2 氣體流入排氣口61。因此，於反應氣體噴嘴31之附近，N2 氣體成為沿著反應氣體噴嘴31之大致長邊方向流動。從 而，自分離區域D1流出至第1區域48A之N2 氣體幾乎不會橫越反應氣體噴嘴31下方之第1處理區域P1。是以，可抑制自反應氣體噴嘴31朝旋轉機台2噴出之BTBAS氣體受N2 氣體所稀釋，能以高濃度吸附於晶圓W。
此外，自分離區域D2之分離氣體噴嘴42噴出，從分離區域D2之分離空間H流出至第1區域48A之N2 氣體也被吸引至排氣口61，而沿著反應氣體噴嘴31之長邊方向流入排氣口61。是以，來自分離區域D2之N2 氣體也幾乎不會橫越反應氣體噴嘴31下方之第1處理區域P1。從而，可更確實地抑制BTBAS氣體受N2 氣體之稀釋。
另一方面，自分離區域D2流出至第2區域48B之N2 氣體即便因為來自中心區域C之N2 氣體而朝外側流動，仍朝向排氣口62流動而流入其中。此外，自第2區域48B之反應氣體噴嘴32所噴出之O3 氣體也同樣地流動而流入排氣口62。
於此種情況下，由於N2 氣體可通過第2區域48B之反應氣體噴嘴32下方的處理區域P2，所以從反應氣體噴嘴32噴出之O3 氣體有可能受到稀釋。但是，於本實施形態，由於第2區域48B較第1區域48A來得廣，反應氣體噴嘴32係儘可能遠離排氣口62而配置著，是以O3 氣體在從反應氣體噴嘴32噴出而流入至排氣口62之間，可與吸附於晶圓W上之BTBAS分子充分地反應(氧化)。亦即，於本實施形態中，O3 氣體受N2 氣體稀釋之影響有限。
此外，自反應氣體噴嘴32所噴出之O3 氣體之一部份 可朝向分離區域D2流動，但由於分離區域D2之分離空間H如上述般壓力高於第2區域48B，是以其O3 氣體無法侵入分離區域D2，而會和來自分離區域D2之N2 氣體一同流動到達排氣口62。此外，自反應氣體噴嘴32朝排氣口62流動之O3 氣體之一部份可朝分離區域D1流動，惟與上述同樣地，無法侵入此分離區域D1。亦即，O3 氣體無法穿越分離區域D1、D2而到達第1區域48A，是以，兩反應氣體之混合受到抑制。
此外，於本實施形態，藉由將自分離區域D1、D2朝第1區域48A沿旋轉機台2之半徑方向的大致正交方向上流出之N2 氣體之流動方向改變為沿著反應氣體噴嘴31之長邊方向的方向，則於儘可能避免N2 氣體橫越反應氣體噴嘴31下方之第1處理區域P1的情況下，排氣口61亦可非配置於反應氣體噴嘴31之正下方而是相對於反應氣體噴嘴31錯開配置。於此種情況下，排氣口61可朝旋轉機台2之旋轉方向的上游側以及下游側之任一側錯開，惟考慮旋轉機台2之旋轉方向，由於自分離區域D1朝第1區域48A會有更大量的N2 氣體流出，故為了避免此N2 氣體橫越第1處理區域P1以上游側為更佳。此外，排氣口61亦可配置於反應氣體噴嘴31之下方與分離區域D1之間。
此外，排氣口61、62(以及後述排氣口63)於圖示之例中雖具有圓形開口，惟亦可具有橢圓形或是矩形開口。再者，排氣口61(或是63)亦可具有自反應氣體噴嘴31(或是32)之下方朝旋轉機台2之旋轉方向上游側而沿著 容器本體12內周壁之曲率延伸之開口。此外，亦可於排氣區域6，在反應氣體噴嘴31(或是32)之下方設置一排氣口，相對於此一排氣口在旋轉機台2之旋轉方向上游側設置一或是二以上之其他排氣口。
此外，如圖10所示般，亦可於旋轉機台2外側在反應氣體噴嘴32下方設置排氣口63。藉此，可抑制自反應氣體噴嘴32所噴出之O3 氣體受N2 氣體之稀釋，O3 氣體亦能以高濃度到達晶圓W。圖9之配置與圖10之配置亦可依據O3 氣體來適宜選擇。此外，亦可於反應氣體噴嘴31與反應氣體噴嘴32兩者之下方設置排氣口。
此外，當反應氣體噴嘴31、32並非自容器本體12之周壁部導入而是從真空容器1之中心側導入之情況，反應氣體噴嘴31、32亦可以旋轉機台2之外周端上方為終端，於此種情況下，排氣口亦可配置於此種反應氣體噴嘴在長邊方向的延長上。即使採用此種構成亦能發揮上述效果。
再者，如圖11A所示般，亦可將反應氣體噴嘴31配置於第1區域48A之中央，而於旋轉機台2之外側(排氣區域6)在反應氣體噴嘴31下方配置排氣口6。再者，第1區域48A之寬度可任意設定，例如亦可如圖11B所示般，相較於其他圖所示之第1區域48A來得狹窄。藉此，不僅是第1區域48A以及第2區域48B，亦可於真空容器1內輕易劃定對應於其他反應氣體之其他區域，多元化合物之ALD成膜也成為可能。
其次，參照圖12A、12B，針對用以將反應氣體以更高 濃度來供給於晶圓W(旋轉機台2)之構成作說明。於圖12A、12B係顯示了裝設於各反應氣體噴嘴31、32之噴嘴蓋34。做為流路區劃構件之噴嘴蓋34係沿著反應氣體噴嘴31(32)之長邊方向延伸，具有呈ㄈ字型截面形狀之基部35。基部35係以覆蓋反應氣體噴嘴31(32)的方式所配置者。於基部35當中沿著上述長邊方向之2個開口端之一端裝設有做為板構件之整流板36A，於另一端則裝設有做為板構件之整流板36B。
如圖12B所明示般，於本實施形態，整流板36A、36B係相對於反應氣體噴嘴31(32)之中心軸形成為左右對稱。此外，各整流板36A、36B沿著旋轉機台2之旋轉方向的長度係愈朝向旋轉機台2外周部變得愈長，因此，噴嘴蓋34具有大致扇形狀之平面形狀。此處，於圖12B中以虛線所示扇形的張開角度θ係一併考慮分離區域D1(D2)之凸狀部4的尺寸來決定，以例如5°以上而未滿90°為佳，具體而言以例如8°以上而未滿10°為更佳。
圖13係自反應氣體噴嘴31之長邊方向外側觀看真空容器1內部之圖。如圖示般，以上述方式所構成之噴嘴蓋34，整流板36A、36B以相對於旋轉機台2上面大致平行近接的方式裝設於反應氣體噴嘴31(32)。此處，例如相對於高天花板面45距離旋轉機台2上面之高度為15mm~150mm，整流板36A距離旋轉機台2上面之高度h3以例如0.5mm~4mm為佳，噴嘴蓋34之基部35與高天花板面45之間隔h4以例如10mm~100mm為佳。此外，相對於旋轉 機台2之旋轉方向，在反應氣體噴嘴31(32)之上游側配置著整流板36A，在下游側配置著整流板36B。藉由此種構成，在凸狀部4與旋轉機台2之間從旋轉方向上游側的分離空間H流出至第1區域48A之N2 氣體可藉由整流板36A而輕易流動至反應氣體噴嘴31之上方空間，不易侵入下方之處理區域P1，所以可進一步抑制來自反應氣體噴嘴31之BTBAS氣體受N2 氣體所稀釋。
此外，由於旋轉機台2之旋轉所產生之離心效應，N2 氣體在旋轉機台2之外緣附近具有高氣體流速，故被認為於外緣附近抑制N2 氣體侵入處理區域P1之效果降低。但是，如圖12B所示般，由於整流板36A朝旋轉機台2之外緣部寬度逐漸變大，故可將N2 氣體侵入之抑制效果的降低予以抵消。
此外，在圖13中，係顯示了裝設於反應氣體噴嘴31之噴嘴蓋34，惟噴嘴蓋34亦可裝設於反應氣體噴嘴32，亦可裝設於兩者之反應氣體噴嘴31、32。此外，如圖9所示般，當反應氣體噴嘴32之下方未設置排氣口之情況，亦可僅於此反應氣體噴嘴32裝設噴嘴蓋34。
以下，針對噴嘴蓋34之變形例參照圖14A~14C來說明。如圖14A以及14B所示般，亦可不使用基部35(圖12A)而將整流板37A、37B直接裝設於反應氣體噴嘴31(32)上。即便於此種情況下，由於整流板37A、37B可配置於距離旋轉機台2之上面為高度h3之位置，所以可得到與上述噴嘴蓋34同樣的效果。於此例中，整流板37A、 37B係與圖12A、12B所示整流板36A、36B同樣地以自上方觀看呈現大致扇形狀為佳。
此外，整流板36A、36B、37A、37B未必要與旋轉機台2平行。例如，只要維持距離旋轉機台2(晶圓W)之高度h3，N2 氣體可順利地流動至反應氣體噴嘴31(32)上方之空間SP，則如圖14C所示般，整流板37A、37B亦可從反應氣體噴嘴31之上部朝旋轉機台2產生傾斜。圖示之整流板37A在可將N2 氣體引導至空間SP這點上亦為所希望者。
接著，針對噴嘴蓋之進一步的變形例，參照圖15A、15B以及圖16A、16B來說明。該等變形例亦可說是與噴嘴蓋一體化之反應氣體噴嘴、或是具有噴嘴蓋機能之反應氣體噴嘴。因此，於以下的說明稱呼為反應氣體注射器。
參照圖15A以及15B，反應氣體注射器3A包含有反應氣體噴嘴321(具有與反應氣體噴嘴31、32同樣的圓筒形狀)，反應氣體噴嘴321能以貫通真空容器1之容器本體12(圖1)周壁部的方式設置。反應氣體噴嘴321係與反應氣體噴嘴31、32同樣地具有約0.5mm之內徑，具有以例如10mm之間隔在反應氣體噴嘴321之長邊方向配置排列之複數噴出孔323。其中，反應氣體噴嘴321在複數噴出孔323相對於旋轉機台2上面以既定角度開口這點是和反應氣體噴嘴31、32不同。此外，於反應氣體噴嘴321之上端部裝設有引導板325。引導板325所具曲率大於反應氣體噴嘴321之圓筒曲率，因曲率之差異而於反應氣體噴嘴321 與引導板325之間形成有氣體流路316。從未圖示之氣體供給源對反應氣體噴嘴321所供給之反應氣體係自噴出孔323噴出，通過氣體流路316而到達於旋轉機台2上所載置之晶圓W(圖13)。
此外，於引導板325之下端部設有在旋轉機台2之旋轉方向上游側延伸之整流板37A，於反應氣體噴嘴321之下端部設有在旋轉機台2之旋轉方向下游側延伸之整流板37B。
以此方式所構成之反應氣體注射器3A，由於整流板37A、37B接近於旋轉機台2之上面，所以來自分離區域D1、D2之N2 氣體變得不易侵入反應氣體噴嘴321下方之處理區域。從而，可更確實地抑制來自反應氣體噴嘴321之反應氣體受N2 氣體所稀釋。
此外，反應氣體當自反應氣體噴嘴321通過噴出孔323到達氣體流路316之時，由於被吹送至引導板325，故如圖15B之複數箭頭所示般，成為朝反應氣體噴嘴321之長邊方向擴展。因此，於氣體流路316內，氣體濃度被均勻化。亦即，此變形例在可使得沉積於晶圓W之膜的膜厚均勻化這點為所期待者。
參照圖16A，反應氣體注射器3B具有由方形管所構成之反應氣體噴嘴321a。反應氣體噴嘴321a如圖16B所示般，具有例如內徑0.5mm，沿著反應氣體噴嘴321a之長邊方向於一側壁具有以例如5mm間隔所配置之複數反應氣體流出孔323a。此外，於形成有反應氣體流出孔323a之側壁， 具有倒L字形狀之引導板325a係於該側壁之間保有既定間隔(例如0.3mm)而被裝設著。
此外，如圖16B所示般，於反應氣體噴嘴321a係連接著自真空容器1之容器本體12周壁部(參照例如圖2)所導入之氣體導入管327。藉此，反應氣體噴嘴321a受到支持，且例如BTBAS氣體通過氣體導入管327被供給於反應氣體噴嘴321a，從複數反應氣體流出孔323a通過氣體流路326而朝旋轉機台2被供給。此外，此例之反應氣體噴嘴321a係配置成氣體流路326位於旋轉機台2之旋轉方向上游側。
以此方式所構成之反應氣體注射器3B，由於反應氣體噴嘴321a之下面可配置於距離旋轉機台2上面為高度h3之位置，所以來自分離區域D1、D2之N2 氣體容易流至反應氣體注射器3B之上方，而不易侵入下方處理區域。此外，由於反應氣體噴嘴321a之下面相對於氣體流路326配置於旋轉機台2之旋轉方向下游側，可讓由氣體流路326所供給之BTBAS氣體在旋轉機台2與反應氣體噴嘴321a之間相對長時間滯留，可提升BTBAS氣體對晶圓W之吸附效率。此外，由於自反應氣體流出孔323a所流出之反應氣體會衝撞於引導板325a，如圖16B中箭頭所示般擴展，所以反應氣體之濃度會沿著氣體流路326之長邊方向而均勻化。
此外，反應氣體噴嘴321a亦可配置成氣體流路326位於旋轉機台2之旋轉方向下游側。於此種情況下，由於反 應氣體噴嘴321a之下面相對於氣體流路326係配置於旋轉機台2之旋轉方向上游側，有助於防止N2 氣體從反應氣體噴嘴321a下方侵入，可更確實地抑制反應氣體受N2 氣體所稀釋。
此外，於圖15A、15B以及圖16A、16B所示之反應氣體注射器3A、3B，亦可例如使用在將O3 氣體朝旋轉機台2上面供給。
其次，參照圖17A、17B到圖19，說明就旋轉機台2上面附近之反應氣體之濃度所進行之模擬結果。圖17A係顯示當如圖中所示般在排氣區域6之反應氣體噴嘴31下方配置排氣口61之情況下，來自反應氣體噴嘴31之BTBAS氣體係如何在旋轉機台2上擴展。另一方面，圖17B係顯示當排氣口61在反應氣體噴嘴31下方朝旋轉機台2之旋轉方向下游側大幅錯開配置之情況下，來自反應氣體噴嘴31之反應氣體如何於旋轉機台2上擴展。此模擬係以下述條件進行：
．來自反應氣體噴嘴31之BTBAS氣體之供給量：100sccm
．來自分離氣體噴嘴41、42之N2 氣體之供給量：4,500sccm
．旋轉機台2之旋轉速度：20rpm
．反應氣體噴嘴31與旋轉機台2之間的間隔：4mm
．反應氣體噴嘴31之噴出孔33內徑：0.5mm
．噴出孔33之間隔(間距)：10mm
此外，於反應氣體噴嘴31並未裝設噴嘴蓋34(圖12A、12B、圖14A~14C)。
如圖17A所示般，當於反應氣體噴嘴31下方配置排氣口61之情況，於反應氣體噴嘴31之長邊方向整體的狹窄範圍，反應氣體濃度係成為約10%以上。此外，反應氣體即使於旋轉機台2之旋轉方向下游側也未於較廣之範圍擴展。再者，可知相較於反應氣體噴嘴31係朝旋轉機台2之旋轉方向上游側略為擴展。相對於此，當排氣口61自反應氣體噴嘴31下方大幅錯開之情況下，如圖17B所示般，並無反應氣體濃度在10%以上之範圍，此外，可知反應氣體朝旋轉機台2之旋轉方向下游側擴展。而且，反應氣體並未朝旋轉機台2之旋轉方向上游側擴展。
從該等結果可知，於圖17B之情況，尤其受到來自反應氣體噴嘴31之上游側(圖2等中之分離區域D1)的N2 氣體之影響，來自反應氣體噴嘴31之反應氣體受到壓迫流動，反應氣體朝寬廣範圍擴展造成氣體濃度降低，另一方面，於圖17A之情況，由於反應氣體並未受N2 氣體所壓迫流動，所以可在狹窄範圍內以高濃度存在著。亦即，當排氣口61配置於反應氣體噴嘴31下方之情況，由於N2 氣體自分離區域D1、D2朝第1區域48A流出後，方向改變為沿反應氣體噴嘴31之長邊方向而流入排氣口61，是以並不會橫越反應氣體噴嘴31下方之第1處理區域P1，並不會稀釋反應氣體。此外，反應氣體被認為係由沿著反應氣體噴嘴31之長邊方向流動之N2 氣體所挾持而朝該長邊方向流 動從而流入排氣口61。藉由此種流動，反應氣體被保持於高濃度，從而，可被確實地吸附於通過第1處理區域P1之晶圓W上。
此外，圖17A之情況，由於反應氣體係以高濃度被侷限在狹窄範圍內而未擴展，乃可更確實地抑制反應氣體彼此於氣相中發生混合。再者，由於反應氣體可侷限於狹窄範圍內，故即使未加大來自分離區域D1(或是D2)之分離氣體噴嘴41(或是42)的N2 氣體流量使得分離空間H之壓力過度變高，仍可將兩反應氣體充分地分離。因此，在降低N2 氣體流量以及排氣裝置負荷而降低運轉成本這點上也有利。
其次，針對使用圖15A、15B所示反應氣體注射器3A之情況下的模擬作說明。此模擬除了取代反應氣體噴嘴31改用反應氣體注射器3A以外，係以與圖17B之情況為同一條件來進行。亦即，排氣口61係從反應氣體注射器3A下方大幅錯開。於圖18A中顯示模擬結果。雖與圖17B之情況未出現顯著的差異，惟反應氣體濃度為4.5~6%之範圍變廣了。一般認為此乃由於受整流板37A、37B以及引導板325之影響，可降低N2 氣體橫越反應氣體注射器3A下方之第1處理區域P1之故。
此外，圖18B係顯示使用圖16A、16B所示反應氣體注射器3B之情況之模擬結果。此模擬除了取代反應氣體噴嘴31改用反應氣體注射器3B以外，係以與圖17B之情況為同一條件來進行。如圖示般，來自反應氣體注射器3B之 反應氣體，雖於旋轉機台2之旋轉方向下游側大幅擴展，但相較於圖17B，氣體濃度高之範圍廣。尤其接近真空容器(圖1、2)中央側，反應氣體濃度變高。一般認為此乃由於反應氣體注射器3B之反應氣體噴嘴321a下面近接於旋轉機台2上面，而可降低N2 氣體侵入第1處理區域P1之故。從圖示結果，被認為只要將排氣口61配置於反應氣體注射器3B下方，則相較於圖17A之情況可實現更高氣體濃度。
圖19係顯示對應於圖17A到圖18B，反應氣體濃度沿著旋轉機台2半徑方向之濃度分布。可知圖17A所示排氣口61配置於反應氣體噴嘴31下方之情況下，於旋轉機台2之半徑方向中央附近的反應氣體濃度超過30%，相較於其他情況可實現大幅提高之反應氣體濃度。此外，圖19之曲線A、B做周期性增減乃是受反應氣體噴嘴31之噴出孔33分布的影響。亦即，顯示在噴出孔33正下方之氣體濃度變高。另一方面，於曲線C、D，此種增減則不顯著。此乃由於自反應氣體注射器3A、3B之反應氣體噴嘴321、321a的噴出孔323以及自反應氣體流出孔323a所噴出之反應氣體於引導板325、325a發生衝撞，於氣體流路316、326中氣體濃度在反應氣體注射器3A、3B之長邊方向被均勻化之故。
此外，於曲線A(排氣口61配置於反應氣體噴嘴31下方之情況)，在旋轉機台2半徑方向之中央附近之濃度之所以變高，可被認為是因為：由於反應氣體自反應氣體噴 嘴31前端(接近真空容器1中心之側)朝基端部流動，所以反應氣體濃度朝該流動之下游方向變高，另一方面，由於在該流動之下游側受到排氣口61進行排氣，所以反應氣體濃度沿該方向變低。
此種反應氣體濃度分布，如圖20A、20B所示般，可藉由調整反應氣體噴嘴31之噴出孔33間隔來平坦化。參照圖20A，於反應氣體噴嘴31之前端側，噴出孔33係以高密度形成，於基端部側則以低密度形成。此外，依據所使用之反應氣體，亦可如圖20B所示般，僅於反應氣體噴嘴31之前端側形成噴出孔33。此外，亦可於基端部側以高密度形成噴出孔。當反應氣體於反應氣體噴嘴31之(朝向基端部的)長邊方向流動之情況，因反應氣體吸附於晶圓W表面而使得反應氣體濃度沿著反應氣體之流動方向降低，但只要於基端部側高密度形成噴出孔，即可抵銷此濃度降低。
此處，說明本發明之其他實施形態所提供之成膜裝置。參照圖21，容器本體12之底部14具有中央開口，於此處氣密裝設有收容盒80。此外，頂板11具有中央凹部80a。支柱81係載置於收容盒80底面，支柱81之上端部係到達中央凹部80a之底面。支柱81用以防止自反應氣體噴嘴31所噴出之BTBAS氣體與自反應氣體噴嘴32所噴出之O3 氣體通過真空容器1之中央部而相互混合。
此外，旋轉套筒82係以同軸狀圍繞支柱81的方式所設者。旋轉套筒82係受到於支柱81外面所裝設之軸承86、 88以及於收容盒80內側面所裝設之軸承87所支持著。再者，旋轉套筒82之外面裝設有齒輪部85。此外，環狀旋轉機台2之內周面係裝設於旋轉套筒82之外面。驅動部83係收容於收容盒80，從驅動部83所延伸之軸體(shaft)則裝設有齒輪84。齒輪84係與齒輪部85相齒合。藉由此種構成，旋轉套筒82乃至於旋轉機台2因驅動部83而被旋轉。
沖洗氣體供給管74係連接於收容盒80之底，對收容盒80供給沖洗氣體。藉此，為了防止反應氣體流入收容盒80內，可將收容盒80之內部空間維持在較真空容器1之內部空間為高之壓力。從而，不會在收容盒80內發生成膜，可降低維修頻率。此外，沖洗氣體供給管75係分別連接於從真空容器1上外面至凹部80a之內壁之導管75a，朝旋轉套筒82上端部供給沖洗氣體。由於此沖洗氣體，BTBAS氣體與O3 氣體無法通過凹部80a內壁與旋轉套筒82外面之間的空間而混合。於圖21中，係圖示了2個沖洗氣體供給管75與導管75a，惟供給管75與導管75a之數量只要可於凹部80a內壁與旋轉套筒82外面之間的空間附近確實地防止BTBAS氣體與O3 氣體之混合來決定即可。
如圖21所示，本發明之其他實施形態所提供之成膜裝置，於凹部80a側面與旋轉套筒82上端部之間的空間係相當於用以噴出分離氣體之N2 氣體的噴出孔，而藉由此分離氣體噴出孔、旋轉套筒82以及支柱81來構成位於真空容器1中心部之中心區域。
具有此種構成之本發明之其他實施形態所提供之成膜 裝置，反應氣體噴嘴31、32之至少一者和相對應之排氣口的位置關係係與上述實施形態之位置關係同樣。因此，此成膜裝置亦可發揮上述效果。
此外，本發明之實施形態所提供之成膜裝置(包含各種構件之變形例)可組裝至基板處理裝置，其一例係示意顯示於圖22。基板處理裝置包含有：大氣搬運室102，係設有搬運臂103；加載互鎖室(準備室)104、105，可將環境氣氛在真空與大氣壓之間進行切換；真空搬運室106，係設有2個搬運臂107a、107b；以及本發明之實施形態的成膜裝置108、109。於加載互鎖室104、105以及成膜裝置108、109和搬運室106之間係藉由可開閉自如之閘閥G來結合，於加載互鎖室104、105與大氣搬運室102之間亦藉由可開閉自如之閘閥G來結合。此外，此基板處理裝置也包含匣體平台(未圖示)，其載置例如FOUP等晶圓匣體101。晶圓匣體101係被搬運至匣體平台之一，連接於匣體平台與大氣搬運室102之間的搬出搬入埠。接著，以開閉機構(未圖示)來打開晶圓匣體(FOUP)101之蓋，利用搬運臂103從晶圓匣體101取出晶圓。其次，晶圓被搬運至加載互鎖室104(105)。在加載互鎖室104(105)被排氣之後，加載互鎖室104(105)內的晶圓係利用搬運臂107a(107b)而通過真空搬運室106被搬運至成膜裝置108、109。於成膜裝置108、109，以上述方法在晶圓上沉積膜。基板處理裝置由於具有可同時收容5片晶圓之2個成膜裝置108、109，故能以高生產量進行分子層成膜。
本發明之實施形態所提供之成膜裝置不限於適用在氧化矽膜之成膜上，亦可適用於氮化矽之分子層成膜上。此外，可進行使用三甲基鋁(TMA)與O3 氣體之氧化鋁(Al2 O3 )分子層成膜、使用四乙基甲基胺基鋯(TEMAZr)與O3 氣體之氧化鋯(ZrO2 )分子層成膜、使用四乙基甲基胺基鉿(TEMAH)與O3 氣體之氧化鉿(HfO2 )分子層成膜、使用鍶雙四甲基庚二酮酸(Sr(THD)2 )與O3 氣體之氧化鍶(SrO)分子層成膜、使用鈦甲基戊二酮酸雙四甲基庚二酮酸(Ti(MPD)(THD))與O3 氣體之氧化鈦(TiO2 )分子層成膜等。此外，亦可不利用O3 氣體而是利用氧電漿。毋庸置言，即使使用該等氣體之組合也可達成上述效果。
以上，係依據實施形態說明本發明，惟本發明並不限定於上述實施形態，當然可於本發明之範圍內進行各種變形以及改良。
本申請案係基於2009年12月25日提出申請之日本專利申請第2009-295392號主張優先權，參照其所有內容而援引於此。
1‧‧‧真空容器
2‧‧‧旋轉機台
3A,3B‧‧‧反應氣體注射器
5‧‧‧突出部
6‧‧‧排氣區域
7‧‧‧加熱器單元
7a‧‧‧保護板
11‧‧‧頂板
12‧‧‧容器本體
13‧‧‧密封構件
14‧‧‧底部
15‧‧‧搬運口
16‧‧‧昇降銷
20‧‧‧盒體
20a‧‧‧凸緣部
21‧‧‧核心部
22‧‧‧旋轉軸
23‧‧‧驅動部
24‧‧‧載置部
31,32‧‧‧反應氣體噴嘴
31a,32a‧‧‧氣體導入埠
33‧‧‧噴出孔
34‧‧‧噴嘴蓋
35‧‧‧基部
36A,36B, 37A,37B‧‧‧整流板
40‧‧‧噴出孔
41,42‧‧‧分離氣體噴嘴
43‧‧‧溝槽部
44‧‧‧下面
45‧‧‧天花板面
46‧‧‧彎曲部
48A‧‧‧第1區域(第1供給區域)
48B‧‧‧第2區域(第2供給區域)
50‧‧‧空間(間隙)
51‧‧‧分離氣體供給管
61,62‧‧‧排氣口
63‧‧‧排氣管
64‧‧‧真空泵
65‧‧‧壓力調整器
71a‧‧‧塊體構件
72,73,74,75‧‧‧沖洗氣體供給管
75a‧‧‧導管
80‧‧‧收容盒
80a‧‧‧中央凹部
81‧‧‧支柱
82‧‧‧旋轉套筒
83‧‧‧驅動部
84‧‧‧齒輪
85‧‧‧齒輪部
86,87,88‧‧‧軸承
100‧‧‧控制部
100a‧‧‧程序控制器
100b‧‧‧使用者介面部
100c‧‧‧記憶體裝置
100d‧‧‧電腦可讀取記憶媒體
101‧‧‧晶圓匣體
102‧‧‧大氣搬運室
103‧‧‧搬運臂
104,105‧‧‧加載互鎖室
106‧‧‧真空搬運室
107a,107b‧‧‧搬運臂
108,109‧‧‧成膜裝置
316‧‧‧氣體流路
321,321a‧‧‧反應氣體噴嘴
323‧‧‧噴出孔
323a‧‧‧反應氣體流出孔
325,325a‧‧‧引導板
C‧‧‧中心區域
D1,D2‧‧‧分離區域
G‧‧‧閘閥
H‧‧‧分離空間
P1‧‧‧第1處理區域
P2‧‧‧第2處理區域
R‧‧‧隆起部
W‧‧‧晶圓
圖1係本發明之實施形態之成膜裝置截面圖。
圖2係顯示本發明之實施形態所提供之圖1所示成膜裝置內部之概略構成立體圖。
圖3係本發明之實施形態所提供之圖1所示成膜裝置之俯視圖。
圖4A、4B係顯示本發明之實施形態所提供之圖1所 示成膜裝置中供給區域以及分離區域之一例的截面圖。
圖5A、5B係用以說明本發明之實施形態所提供之分離區域尺寸之圖。
圖6係本發明之實施形態所提供之圖1所示成膜裝置之其他截面圖。
圖7係本發明之實施形態所提供之圖1所示成膜裝置之又一其他截面圖。
圖8係本發明之實施形態所提供之圖1所示成膜裝置之一部份切斷立體圖。
圖9係顯示本發明之實施形態所提供之圖1所示成膜裝置之真空容器內氣流圖案之說明圖。
圖10係顯示本發明之實施形態所提供之圖1所示成膜裝置之真空容器內氣流圖案之其他說明圖。
圖11A、11B係顯示本發明之實施形態所提供之圖1所示成膜裝置之供給區域變形例之俯視圖。
圖12A、12B係本發明之實施形態所提供之圖1所示成膜裝置中反應氣體噴嘴以及噴嘴蓋之構成圖。
圖13係說明本發明之實施形態所提供之裝設有圖12A、12B之噴嘴蓋的反應氣體噴嘴之圖。
圖14A~14C係說明本發明之實施形態所提供之噴嘴蓋變形例之圖。
圖15A、15B係說明本發明之實施形態所提供之圖1所示成膜裝置所使用之反應氣體注射器之圖。
圖16A、16B係說明本發明之實施形態所提供之圖1 所示成膜裝置所使用之其他反應氣體注射器之圖。
圖17A、17B係顯示針對本發明之實施形態所提供之反應氣體濃度的模擬結果圖。
圖18A、18B係顯示針對本發明之實施形態所提供之反應氣體濃度的其他模擬結果圖。
圖19係顯示針對本發明之實施形態所提供之反應氣體濃度之模擬結果之又一其他圖。
圖20A、20B係顯示本發明之實施形態所提供之反應氣體噴嘴變形例之圖。
圖21係本發明之其他實施形態所提供之成膜裝置之截面圖。
圖22係包含本發明之實施形態所提供之成膜裝置之基板處理裝置概略圖。
1‧‧‧真空容器
2‧‧‧旋轉機台
5‧‧‧突出部
6‧‧‧排氣區域
7‧‧‧加熱器單元
11‧‧‧頂板
12‧‧‧容器本體
13‧‧‧密封構件
14‧‧‧底部
20‧‧‧盒體
20a‧‧‧凸緣部
21‧‧‧核心部
22‧‧‧旋轉軸
23‧‧‧驅動部
31‧‧‧反應氣體噴嘴
45‧‧‧天花板面
50‧‧‧空間(間隙)
51‧‧‧分離氣體供給管
61,62‧‧‧排氣口
63‧‧‧排氣管
64‧‧‧真空泵
65‧‧‧壓力調整器
71a‧‧‧塊體構件
72,73‧‧‧沖洗氣體供給管
100‧‧‧控制部
C‧‧‧中心區域

Claims (5)

  1. 一種成膜裝置，係於容器內實行複數次使得會相互反應之至少2種類反應氣體依序供給於基板之供給循環，以積層複數層之反應產物而形成薄膜；具備有：旋轉機台，係設置成可於該容器內進行旋轉，而於一面包含有載置基板之基板載置區域；第1反應氣體供給部，係配置於該容器內之第1供給區域，並在與該旋轉機台之旋轉方向相交方向上延伸，而對該旋轉機台之該一面供給第1反應氣體；第2反應氣體供給部，係配置於自該第1供給區域沿著該旋轉機台之該旋轉方向而分開之第2供給區域，並在與該旋轉方向相交方向上延伸，而對該旋轉機台之該一面供給第2反應氣體；分離區域，係配置於該第1供給區域與該第2供給區域之間，且包含：分離氣體供給部，係噴出將該第1反應氣體與該第2反應氣體加以分離之分離氣體；以及天花板面，係形成與該旋轉機台之該一面之間具有既定高度之分離空間，以將來自該分離氣體供給部之該分離氣體朝向該第1供給區域以及該第2供給區域進行供給；第1排氣口，係對該第1供給區域所設者；以及第2排氣口，係對該第2供給區域所設者；另外，該第1排氣口以及該第2排氣口之至少一排氣口之配置方式，係將自該分離區域所供給之該分離氣體朝對應於該排氣口之第1或是第2供給區域而沿著該第1或是第2供給區域之第1或是第2反應氣體供給部所延伸之方向上加以引導。
  2. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中該第1排氣口以及該第2排氣口之至少一者，係從該對應之第1或是第2供給區域之該第1或是第2反應氣體供給部所延伸之該方向上的位置，相對於該第1或是第2反應氣體供給部而配置在到達該旋轉方向上游側之該分離區域之間。
  3. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中進一步具備有流路區劃構件，其包含板構件，係裝設於該第1反應氣體供給部以及該第2反應氣體供給部之至少一者，用以抑制該分離氣體流入至該第1反應氣體供給部以及該第2反應氣體供給部之至少一者與該旋轉機台之該一面之間。
  4. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中該第1反應氣體供給部以及該第2反應氣體供給部之至少一者係包含有：噴出孔，係從該第1反應氣體供給部以及該第2反應氣體供給部之至少一者朝向與面對該旋轉機台之該一面的方向錯開之方向上開口，而噴出對應之第1或是第2反應氣體；以及引導板，係將該噴出孔所噴出之該第1或是第2反應氣體引導至該旋轉機台之該一面。
  5. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中該既定高度係設定成使得該分離空間之壓力可維持在高於該第1供給區域以及該第2供給區域之壓力。
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