TWI494464B - 成膜裝置 - Google Patents

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Description

成膜裝置
本發明關於一種成膜裝置，係藉由將反應氣體供應到基板的表面而在基板形成薄膜。
以半導體製造過程之成膜方法而言，一般為人熟知者係在基板上進行成膜之製程，其係藉由在真空氣氛下使第1反應氣體吸附在基板之半導體晶圓(以下簡稱「晶圓」)等的表面後，將供應之氣體切換成第2反應氣體，且透過二氣體的反應來形成1層或複數層的原子層或分子層，並多次進行此循環，而將這些層予以積層。此製程例如被稱為ALD(Atomic Layer Deposition，原子層沉積)與MLD(Molecular Layer Deposition，分子層沉積)等，可按照循環次數精準地控制膜厚，同時膜質之面內均勻性亦佳，而為一種可對應於半導體裝置的薄膜化之有效方法。
此種成膜方法的適當範例，例如可舉出使用在閘極氧化膜之高介電體膜的成膜。舉一例來看，在形成氧化矽(SiO)薄膜時，例如係使用二(特丁胺基)矽烷(以下簡稱「BTBAS」)氣體來作為第1反應氣體(原料氣體)，且使用臭氧(O3)氣體等來作為第2反應氣體(氧化氣體)。
以實施此種成膜方法之裝置而言，係使用在真空容器的上部中央具有噴氣頭之枚葉式成膜裝置，而有一種 方法受到討論，該方法係從基板的中央部上方側來供應反應氣體，並從處理容器的底部來將未反應的反應氣體及反應副產物予以排出。然而上述成膜方法由於利用沖洗氣體來進行氣體替換需花費較長時間，此外循環次數亦高達例如數百次，而有處理時間長之問題，因此希望能有一種可以高產能來進行處理之成膜裝置及成膜方法。
因此，例如專利文獻1、2所記載，被提出有一種裝置，係藉由例如將複數片基板載置在圓形載置台的圓周方向上，而一邊使此載置台旋轉並一邊對著基板來切換且供應反應氣體以進行成膜。例如在專利文獻1中提出一種結構，係將反應氣體從反應容器的頂部供應到該反應容器內，並於載置台之圓周方向上設置有供應有相異反應氣體所相互地區劃之複數個處理空間。
再者專利文獻2中提出一種結構，係藉由在腔體的頂部設置例如2個反應氣體噴嘴，而將不同的反應氣體朝載置台噴出，並使載置台旋轉，且使該載置台上的基板通過反應氣體噴嘴下方，來交互地供應反應氣體到各基板而進行成膜。此種類型之成膜裝置，由於未進行反應氣體的沖洗步驟，且以一次搬出入與真空排氣動作便可處理複數片基板，故可削減進行上述動作所花時間並提高產能。
但在藉由載置台的旋轉來一邊使基板進行公轉且一邊使之與反應氣體接觸而進行成膜之結構中，有難以 在載置台的半徑方向上保持均勻一致的氣體濃度之虞。其原因是，載置台之切線速度係周緣側較旋轉中心側要大，且載置台之半徑方向的旋轉速度不同，故在基板與反應氣體的交界之氣體的流動方式容易在基板之半徑方向上產生變化。結果會有形成在基板上之薄膜的膜厚在半徑方向上產生變化，而無法確保膜厚的高面內均勻性之疑慮。
此外如專利文獻2所記載，將沖洗氣體供應至反應氣體的供應區域彼此間之結構中，依沖洗氣體的供應部與排氣口的位置關係，會有進入反應氣體的供應區域之沖洗氣體量在載置台的半徑方向上產生變化之虞。因此會有因反應氣體被該沖洗氣體稀釋的程度不同，而造成反應氣體濃度在半徑方向上產生變化的可能性。
再者，即使第1反應氣體與第2反應氣體相同，但目標膜厚不同，抑或載置台之旋轉速度與製程壓力等其他的製程條件不同時，亦會有因朝著載置台的半徑方向之反應氣體的流量產生變化而使得基板上之薄膜的膜厚均勻性降低之疑慮。近幾年來隨著元件之微細化而要求對圖案上之良好的嵌入特性，比起以往更要求對基板進行面內均勻性高的成膜處理，故期待有一種可對應於製程條件的變更，且更加提高基板的半徑方向上之反應氣體的濃度均勻性之技術。
專利文獻1：日本專利第3144664號公報(第1圖、第2圖、申請專利範圍第1項)
專利文獻2：日本特開2001-254181號公報(第1圖及第2圖)
本發明係鑑於上述課題而研創者，其目的在於提供一種可提高成膜處理的面內均勻性之技術。
本發明第1様態提供一種成膜裝置，其係藉由在真空容器內供應反應氣體到基板表面來形成薄膜。該成膜裝置具備：載置台，係設置在真空容器內，並具有沿著以該載置台的中心部為中心之圓所形成之基板的載置區域；主氣體供應部，係為了供應反應氣體到載置台的載置區域，而與載置台對向地設置；補充用氣體供應部，係為了補充主氣體供應部所供應之反應氣體在載置台之半徑方向上的氣體濃度分布，而對著載置台的表面供應反應氣體；以及旋轉機構，係用以使載置台相對於主氣體供應部及補充用氣體供應部而相對地以該載置台的中心部作為旋轉軸而於鉛直軸周圍進行旋轉。
依據本發明實施形態，即使從主氣體供應機構對載置台表面供應之反應氣體在載置台的半徑方向上之濃度產生偏差，由於係利用補充用氣體供應機構來將補充用反應氣體供應到反應氣體濃度低的區域，故可提高載置台的半徑方向上之反應氣體的濃度均勻性，其結果便 可提高膜厚等的面內均勻性。
以下，一邊參照添附圖式，一邊就本發明之非限定範例所例示之實施形態加以說明。於所添附之所有圖式中，就相同或相對應之構件或零件，則賦予相同或相對應之參考符號，而省略重複的說明。此外，圖式係不以顯示構件或零件間的相對比為目的，因此，具體的尺寸應由熟習該項技術者參照以下的非限定實施形態來加以決定。
本發明實施形態之成膜裝置，如第1圖(沿著第3圖的I-I’線之剖面圖)所示，係具有：扁平的真空容器1，俯視形狀為幾近於圓形；以及旋轉台2，係設置在此真空容器1內，且於該真空容器1的中心形成有具有旋轉中心之載置台。真空容器1係以頂板11可從容器本體12分離之型態所構成。頂板11係藉由內部的減壓狀態而透過密封構件(例如O型環13)來被壓接於容器本體12側以維持氣密狀態，但從容器本體12將頂板11分離時，則係利用未圖示之驅動機構來將其舉起到上方。
旋轉台2係藉由中心部而固定在圓筒形狀核心部21，該核心部21係固定在朝鉛直方向延伸之旋轉軸22的上端。旋轉軸22係貫穿真空容器1的底部14，且其下端係安裝在使該旋轉軸22於鉛直軸周圍(在此範例中係順時針方向)旋轉之驅動部23。旋轉軸22及驅動部23係收納在上面開口之筒狀機箱體20內。此機箱體20設置於其上面之凸緣部分為氣密地安裝在真空容器1 之底部14的下面，以維持機箱體20的內部氣氛與外部氣氛之氣密狀態。
在旋轉台2之表面部，如第2圖及第3圖所示般係沿著旋轉方向(圓周方向)而設置有用以載置複數片(例如5片)基板(晶圓)之圓形凹部24。此外，在第3圖為了方便而僅在1個凹部24描繪有晶圓W。在此第4圖係沿著同心圓將旋轉台2裁切且横向地展開顯示之展開圖，如第4(a)圖所示，凹部24的直徑僅比晶圓的直徑要大上約例如4mm，此外其深度係設定為與晶圓的厚度相同之大小。因此，當將晶圓載置於凹部24時，晶圓的表面會與旋轉台2的表面(未載置有晶圓之區域)實質上成為相同的高度。由於晶圓表面與旋轉台2表面間的高度差過大時，於該落差部分會產生壓力變動，故由達成晶圓面內之良好的膜厚均勻性之觀點來看，晶圓表面與旋轉台2表面之高度實質上為相同較佳。所謂晶圓表面與旋轉台2表面之高度實質上為相同，係指相同的高度，或兩面的差約在5mm以內，但最好是按照加工精確度等而儘可能地使兩面的高度差接近於零。再者，在凹部24底面處係形成有貫穿孔(未圖示)，其係貫穿有支撐晶圓的內面且用以使該晶圓升降之後述3根頂料銷(參照第9圖)。
凹部24係相當於將晶圓予以定位以使晶圓不會因旋轉台2的旋轉所伴隨之離心力而飛出之基板載置區域。在其他的實施形態中，基板載置區域(晶圓載置區 域)不限於凹部，而亦可藉由下述方式來構成，例如將用以導引晶圓周緣之導引構件沿著晶圓的圓周方向而複數地排列在旋轉台2的表面，抑或在旋轉台2設置靜電夾頭等夾頭機構。利用夾頭機構來吸附晶圓時，利用該吸附而使晶圓所在之區域便成為基板載置區域。
如第2圖及第3圖所示，真空容器1係在旋轉台2的上方以從中心部放射狀地延伸之方式，而於真空容器1之圓周方向(旋轉台2之旋轉方向)上，相隔特定間隔而配置有複數個氣體噴嘴。
該等氣體噴嘴分類為：原料氣體噴嘴群3，係將第1反應氣體(例如原料氣體)供應到真空容器1內；氧化氣體噴嘴群4，係將第2反應氣體(例如氧化氣體)供應到真空容器1內；以及分離氣體噴嘴群，係供應分離氣體到真空容器1內。原料氣體噴嘴群3係例如包含有3個氣體噴嘴，氧化氣體噴嘴群4係例如包含有3個氣體噴嘴，而分離氣體噴嘴群係例如包含有分離氣體噴嘴51、52。
詳細而言，原料氣體噴嘴群3具有：第1主氣體噴嘴31，係將第1反應氣體(例如原料氣體)供應到凹部24所載置之晶圓W；以及例如2根第1補充用氣體噴嘴32、33，係為了補充該第1主氣體噴嘴31所造成旋轉台2的半徑方向上之原料氣體濃度分布，而將補充用原料氣體供應到旋轉台2的表面。此外，氧化氣體噴嘴群4具有：第2主氣體噴嘴41，係將第2反應氣體(例如 氧化氣體)供應到凹部24所載置之晶圓W；以及例如2根第2補充用氣體噴嘴42、43，係為了補充該第2主氣體噴嘴41所造成旋轉台2的半徑方向上之氧化氣體濃度分布，而將補充用氧化氣體供應到旋轉台2的表面。
上述第1主氣體噴嘴31、第1補充用氣體噴嘴32、33、第2主氣體噴嘴41、第2補充用氣體噴嘴42、43、分離氣體噴嘴51、52係與旋轉台2呈對向地而從該旋轉台2之中心附近延伸至周緣的半徑方向之方式設置，例如係於該基端側處被安裝在真空容器1之側周壁12A。上述氣體噴嘴31~33、41~43、51、52的基端部(氣體導入端口31a~33a、41a~43a、51a、52a)係貫穿該側周壁12A。
在圖式之範例中，雖然氣體噴嘴31~33、41~43、51、52係從真空容器1的側周壁12A被導入到真空容器1內，但亦可從後述環狀突出部6來導入。此時，可採用在突出部6的外周面與頂板11的外表面設置有呈開口的L字型導管，且在真空容器1內而於L字型導管的一側開口連接有氣體噴嘴31~33、(41~43、51、52)，並在真空容器1的外部而於L字型導管的另一側開口連接有氣體導入端口31a~33a(41a~43a、51a、52a)之結構。
第1主氣體噴嘴31及第1補充用氣體噴嘴32、33係分別透過分別具有流量調整部31c~33c之供應路徑31b~33b而連接至原料氣體(第1反應氣體，BTBAS(二 (特丁胺基)矽烷)氣體)的氣體供應源30，而第2主氣體噴嘴41及第2補充用氣體噴嘴42、43係分別透過分別具有流量調整部41c~43c之供應路徑41b~43b而連接至氧化氣體(第2反應氣體，O3(臭氧)氣體)的氣體供應源40。此外分離氣體噴嘴51、52皆係連接至分離氣體(N2氣體(氮氣))的氣體供應源(未圖示)。在此範例中，氧化氣體噴嘴群4、分離氣體噴嘴51、原料氣體噴嘴群3及分離氣體噴嘴52係按照此順序且按順時針方向排列。
接下來針對原料氣體噴嘴群3加以說明，如第5圖及第6圖所示，於第1主氣體噴嘴31處，係沿著噴嘴31的長度方向而從其前端部N1橫跨基端部N2間隔地排列設置(參照第5圖(a))有用以將原料氣體噴出至例如其下方側之噴出口34a。第1補充用氣體噴嘴32、33在此範例中係相對於旋轉台2的旋轉方向(以下簡稱「旋轉方向」)而設置在第1主氣體噴嘴31的兩側。
於第1補充用氣體噴嘴32上形成有噴出口34b之區域與於第1補充用氣體噴嘴33上形成有噴出口34c之區域在沿著旋轉台2的半徑方向之方向上係彼此之間相互不同。亦即，如第5(b)圖所示，第1補充用氣體噴嘴32係從第1補充用氣體噴嘴32的前端部N1而排列在沿著第1補充用氣體噴嘴32長度方向上之特定區域，且在其下方側具有噴出原料氣體之噴出口34b。藉此方式，則第1補充用氣體噴嘴32可將補充用原料氣體供應到旋轉台2的半徑方向上之旋轉中心側(以下簡 稱「旋轉中心側」)。另一方面，如第5(c)圖所示，第1補充用氣體噴嘴33係從第1補充用噴嘴33的基端部N2而排列在沿著第1補充用氣體噴嘴33長度方向上之特定的區域，且在其下方側具有噴出原料氣體之噴出口34c。藉此方式，則第1補充用氣體噴嘴33可將補充用原料氣體供應到旋轉台2的半徑方向上之周緣側(以下簡稱「周緣側」)。
以下，有時將第1補充用氣體噴嘴32稱為第1中心側補充用氣體噴嘴32，而將第1補充用氣體噴嘴33稱為第1周緣側補充用氣體噴嘴33。再者第5圖中的參考符號37係用以將氣體噴嘴31~33安裝在側周壁12A之安裝構件。
此外，針對氧化氣體噴嘴群4，如第6(a)圖所示，於第2主氣體噴嘴41處，係橫跨噴嘴41之整個長度方向而間隔地排列設置有用以將氧化氣體噴出至例如下方側之噴出口44a。再者，第2補充用氣體噴嘴42、43在此範例中係相對於旋轉方向而設置在第2主氣體噴嘴41之上游側。於第2補充用氣體噴嘴42處，在前端側區域之下方側，為了供應補充用氧化氣體到旋轉台2的旋轉中心側，係沿著長度方向而排列設置有氧化氣體之噴出口44b；而於第2補充用氣體噴嘴43處，在前端側區域的下方側，為了供應補充用氧化氣體到旋轉台2的周緣側，係沿著長度方向而排列設置有氧化氣體的噴出口44c。以下，有時將第2補充用氣體噴嘴42稱為 第2中心側補充用氣體噴嘴42，而將第2補充用氣體噴嘴43稱為第2周緣側補充用氣體噴嘴43。
第6(a)圖係概略地顯示旋轉台2與氣體噴嘴31~33以及41~43之位置關係，而第6(b)~6(d)圖係沿著第6(a)圖的A-A’線、B-B’線、C-C’線之概略剖面圖。具體而言，第6(b)圖係顯示原料氣體噴嘴群3之旋轉台2的周緣側之概略剖面圖，第6(c)圖係顯示原料氣體噴嘴群3之旋轉台2的半徑方向的中央附近之概略剖面圖，而第6(d)圖係顯示原料氣體噴嘴群3之旋轉台2的中央附近之概略剖面圖。如此地，於旋轉台2之半徑方向上，在該周緣側處係從第1主氣體噴嘴31及第1周緣側補充用氣體噴嘴33，在半徑方向之中央側處係從第1主氣體噴嘴31，在旋轉中心側處則係從第1主氣體噴嘴31及第1中心側補充用氣體噴嘴32而朝向晶圓W供應有原料氣體。
原料氣體噴嘴群3的下方區域係成為用以使BTBAS氣體吸附在晶圓之第1處理區域P1，而氧化氣體噴嘴群4的下方區域則成為用以使O3氣體吸附於晶圓且將BTBAS氣體予以氧化之第2處理區域P2。關於第1及第2主氣體噴嘴31、41、第1及第2中心側補充用氣體噴嘴32、42、第1及第2周緣側補充用氣體噴嘴33、43的位置、第1及第2中心側補充用氣體噴嘴32、42的前端側區域、第1及第2周緣側補充用氣體噴嘴33、43之基端側區域的位置或大小、噴出口 34a~34c、44a~44c的形狀或大小、排列間隔可適當地設定。
分離氣體噴嘴51、52係具有作為分離氣體供應機構之功能，而連同後述凸狀部5的下面(例如平坦且低的頂面54(第1頂面))一起形成用以分離第1處理區域P1與第2處理區域P2之分離區域D。於該等分離氣體噴嘴51、52處，係間隔地在長度方向上穿設有用以將分離氣體噴出至下方側之噴出口5(參照第4圖)。
如第2圖至第4圖所示，在此分離區域D之真空容器1的頂板11係設置有俯視形狀為扇型且突出於下方之凸狀部5，該凸狀部5係以旋轉台2的旋轉中心為中心，且將沿著真空容器1的內周壁附近所繪製之圓而於圓周方向上予以分割所構成。分離氣體噴嘴51、52係收納在於此凸狀部5之圓的圓周方向中央處而延伸於該圓的半徑方向所形成之溝部53內。在此範例中，從分離氣體噴嘴51、52的中心軸到凸狀部5之扇型兩邊緣(旋轉方向上游側之邊緣及下游側之邊緣)的距離係設定為相同的長度。此外，在本實施形態中，溝部53雖係以將凸狀部5予以二等分之型態所形成，但在其他實施形態中，例如從溝部53來看，亦可以凸狀部5之旋轉台2的旋轉方向上游側比旋轉方向下游側更寬之方式來形成溝部53。
因此，於分離氣體噴嘴51、52之圓周方向兩側會具有凸狀部5的下面(例如平坦且低的頂面5(第1頂 面))，而在此頂面5的圓周方向兩側則會具有比該頂面54還高的頂面55(第2頂面)。此凸狀部5的作用在於阻止第1反應氣體(原料氣體)及第2反應氣體(氧化氣體)侵入其與旋轉台2之間，並形成用以阻止該等反應氣體混合之狹窄空間(分離空間)。
亦即，舉分離氣體噴嘴51為例時，會阻止O3氣體從旋轉台2的旋轉方向上游側侵入，且阻止BTBAS氣體從旋轉方向下游側侵入。所謂「阻止氣體的侵入」，係指從分離氣體噴嘴51所噴出的分離氣體(N2氣體)會擴散到第1頂面54與旋轉台2的表面之間，在此範例中會被噴出到與該第1頂面54鄰接之第2頂面55的下方側空間，藉由此方式則來自該鄰近空間之氣體便無法侵入。然後所謂「氣體便無法侵入」，並非僅指完全無法從鄰近空間進入到凸狀部5的下方側空間之情況，而亦指雖然有些許侵入，但確保了分別從兩側侵入之O3氣體及BTBAS氣體不會在凸狀部5內互相混合的狀態之情況，而只要可得到此種作用，便可發揮分離區域D的作用之第1處理區域P1的氣氛與第2處理區域P2的氣氛之分離作用。因此，狹窄空間的狹窄程度係設定為狹窄空間(凸狀部5的下方空間)與鄰接於狹窄空間之區域(在此範例中為第2頂面55的下方空間)之壓力差為可確保「氣體便無法侵入」的作用左右大小，其具體尺寸係依凸狀部5的面積等而不同。再者，關於吸附在晶圓之氣體當然可通過分離區域D內，而阻止氣體的侵 入，係指著氣相中的氣體。
此外，在頂板11的下面，係對向於較旋轉台2之核心部21要更外周側的部位，而沿著該核心部21的外周設置有突出部6。此突出部6係與凸狀部5連續地形成，且突出部6的下面係與凸狀部5的下面(頂面54)在相同的高度。第2圖及第3圖係顯示將凸狀部5留置在容器本體12內，而將頂板11拆離之狀態。此外，突出部6與凸狀部5不限於為一體，亦可為分開的個體。
在本實施形態中係針對直徑300mm的晶圓W而堆積有薄膜。此時，凸狀部5在與自旋轉中心相距約140mm的突出部6之交界部位係具有例如約146mm之圓周方向上的長度(與旋轉台2為同心圓之圓弧的長度)，而在晶圓的載置區域(凹部24)之最外側部位，則具有例如約502mm之圓周方向上的長度。此外，如第4(a)圖所示，從此外側部位之凸狀部5的溝部53一側的內壁，到接近該內壁之凸狀部5的端部為止之圓周方向的長度L為246mm。再者，如第4(a)圖所示，凸狀部5的下面(亦即頂面54)與旋轉台2表面之高度h可為例如0.5mm~10mm，較佳為約4mm。
此時，旋轉台2之旋轉速度係設定為例如1rpm~500rpm。為了確保分離區域D的分離功能，係配合旋轉台2之旋轉速度的設定範圍等，而根據例如實驗等來設定凸狀部5的大小與凸狀部5之下面(第1頂面54)與旋轉台2表面的高度h。
並且，第1及第2主氣體噴嘴31、41、第1補充用氣體 噴嘴32、33、第2補充用氣體噴嘴42、43以及分離氣體噴嘴51、52在真空容器1內係具有約400mm之長度。與該等氣體噴嘴31~33、41~43、51、52相對應之噴出口34a~34c、44a~44c、50、50係具有例如約0.5mm的開口口徑，且沿著該等氣體噴嘴的長度方向而例如約間隔10mm地排列設置。再者，形成有相對應的噴出口34a及44a之第1及第2中心側補充用氣體噴嘴32、42之前端側區域的長度，可自例如氣體噴嘴32、42的前端部N1(第5圖)起而為例如100mm左右。並且，形成有相對應的噴出口34c及34c之第1及第2周緣側補充用氣體噴嘴33、43的基端側區域之長度，可自例如該等氣體噴嘴的基端部N2(第5圖)起而為例如100mm左右。此外，以分離氣體而言，雖可不限於N2氣體而使用Ar氣體等之非活性氣體，亦可不限於非活性氣體而為氫氣等，只要為不影響成膜處理之氣體，至於氣體的種類並無特別限制。
如上述，在真空容器1之圓周方向係具有第1頂面54(凸狀部5的下面)與較該頂面54還高的第2頂面55(頂板11的下面)。第1圖係顯示設置有高的頂面55之區域的剖面，第7圖係顯示設置有低的頂面54之區域的縱剖面。在扇型凸狀部5之周緣部(真空容器1之外緣側的部位)，如第2圖及第7圖所示，係以與旋轉台2的外端面相對向之方式而形成有彎曲成L字型之彎曲部56。扇型凸狀部5係安裝在頂板11，且可從容器本體12拆離，故在彎曲部56的外周面與容器本體12的內周面之間會有些許的間隙。此彎曲部56亦與凸狀部5同樣地，係以防止反應氣體從兩側侵入來防止兩反應氣體的 混合為目的所設置。彎曲部56的內周面與旋轉台2的外端面之間隙，以及彎曲部56的外周面與容器本體12之間隙，係具有與相對於旋轉台2表面之頂面54的高度h相同程度的寬度。在此範例中，從旋轉台2的表面側區域，可看見彎曲部56的內周面構成了真空容器1的內周壁。
如第7圖所示，容器本體12的內周壁在分離區域D中，係與彎曲部56的外周面接近而形成為垂直面，但在分離區域D以外的部位中，如第1圖所示，則係從例如與旋轉台2的外周面相對向之部位跨越底部14而向外側凹陷。將此凹陷部分稱為排氣區域7時，如第1圖及第3圖所示，在此排氣區域7的底部係設置有例如2個排氣口71、72。該等排氣口71、72係分別透過排氣管73而連接在真空排氣機構(例如共用的真空泵浦74)。此外，第1圖中之參考符號75係壓力調整器，可針對排氣口71、72設置2個壓力調整器75，或設置一個共用的壓力調整器75。為了使分離區域D之分離作用確實地發揮，排氣口71、72從俯視方向來看時，係設置在分離區域D之旋轉方向兩側，而專門地進行各反應氣體(BTBAS氣體及O3氣體)的排氣。在此範例中，一側的排氣口71係設置在第1主氣體噴嘴31與相對於第1主氣體噴嘴31而位在旋轉方向下游側的分離區域D之間，此外，另一側的排氣口72係設置在第2主氣體噴嘴41與相對於第2主氣體噴嘴41而位在旋轉方向下游側的分離區域D之間。
在本實施形態中係設置有2個排氣口71、72，但在其他實施形態中，例如亦可在包含有分離氣體噴嘴52之分離區域 D與相對於該分離區域D而位在旋轉方向下游側的第2主氣體噴嘴41之間設置追加的排氣口，或亦可設置4個以上的排氣口。此外，在本實施形態中，排氣口71、72係經由設置在比旋轉台2還低的位置之真空容器1的內周壁與旋轉台2的周緣之間的間隙來將真空容器1予以排氣，但在其他實施形態中，亦可設置在真空容器1的側周壁12A。此時，排氣口71、72亦可設置在比旋轉台2還高的位置。如此地，藉由設置排氣口71、72，則沿著旋轉台2上面流動之氣體會朝著旋轉台2的外側流動，故與從旋轉台2相對向之頂面來排氣的情況相比較，從可抑制微塵的揚起之觀點來看係有利的。
如第1圖及第7圖所示，在旋轉台2與真空容器1的底部14之間的空間係設置有加熱機構(加熱器單元8)，可隔著旋轉台2來將旋轉台2上的晶圓加熱至製程配方所決定之溫度。於旋轉台2的周緣附近的下方側處，為了將從旋轉台2的上方空間至排氣區域7為止之氣氛與配置有加熱器單元8的空間(加熱器單元收容空間)之氣氛予以區隔，而設置有覆蓋構件81以將加熱器單元8的整個周圍加以包圍。此覆蓋構件81係在上緣部分具有朝外側彎曲之凸緣部，將凸緣部與旋轉台2的下面之間的間隙減小，同時凸緣部的上面係具有特定的寬度，以抑制氣體從外側侵入到加熱器單元收容空間內。
參照第8圖時，在容器本體12的底部14之旋轉中心部附近係形成有隆起部R，且在旋轉台2的下面與隆起部R之間，以及核心部21的下面與隆起部R之間係形成有狹窄空間。此外，關於貫穿底部14之旋轉軸22的貫穿孔，該貫穿 孔的內周面與旋轉軸22之間隙也變為狹窄，而透過該等上述狹窄間隙及狹窄空間，真空容器1係與機箱體20相連通。然後，機箱體20係設置有用以將作為沖洗氣體之N2氣體供應到狹窄空間內來加以沖洗之沖洗氣體供應管82。此外，在真空容器1的底部14處係連接有朝加熱器單元8下方的空間(加熱器單元收容空間)供應作為沖洗氣體之N2氣體之複數個沖洗氣體供應管83。
如此地，藉由設置沖洗氣體供應管82、83，而如第8圖中以箭頭符號來表示沖洗氣體的流動般，利用N2氣體來將從機箱體20內到加熱器單元收容空間之空間加以沖洗，並經由排氣區域7來將此沖洗氣體從旋轉台2與覆蓋構件81之間的間隙排出到排氣口71、72。藉此方式則可防止BTBAS氣體或O3氣體從第1處理區域P1與第2處理區域P2其中一者經由旋轉台2的下方而繞進到另一者。亦即，此沖洗氣體亦具有分離氣體的作用。
此外，真空容器1的頂板11之中心部係連接有分離氣體供應管61，而通過此供應管來將分離氣體(N2氣體)供應到頂板11與核心部21之間的空間62。被供應到此空間62之分離氣體係經由突出部6與旋轉台2之狹窄間隙60而沿著旋轉台2的上面(設置有凹部24(晶圓載置區域)之面)朝周緣噴出。由於在空間62及間隙60充滿著分離氣體，故可在第1處理區域P1與第2處理區域P2之間，隔著旋轉台2的中心部來防止反應氣體(BTBAS氣體或O3氣體)混合。亦即，本實施形態之成膜裝置係藉由迴轉台2之迴轉中心部與真空容 器1而被加以區劃以分離第1處理區域P1與第2處理區域P2，並具有分離氣體會被加以沖洗且沿著旋轉方向而形成有朝該迴轉台2的表面噴出分離氣體的噴出口之中心區域C。此外，在此所謂之噴出口係相當於突出部6與迴轉台2的狹窄間隙60。
此外，如第2圖、第3圖及第9圖所示，真空容器1的側壁處係形成有用以在外部的輸送臂10與旋轉台2之間進行基板(晶圓)的收送之搬送口15，此搬送口15係利用未圖示之閘閥來進行開關。此外，旋轉台2中之晶圓載置區域(凹部24)係在面臨此搬送口15之位置來與輸送臂10之間進行晶圓W的收送，故在旋轉台2的下方側之與該收送位置相對應的部位處係設置有收送用頂料銷16(係用以貫穿凹部24而從內面舉起晶圓)的升降機構(未圖示)。
再者，此實施形態之成膜裝置係設置有用以進行整個裝置的動作控制之控制部100。此控制部100具有例如由電腦所構成之製程控制器100a、使用者介面部100b、記憶體裝置100c。使用者介面部100b具有顯示成膜裝置200的動作狀況之顯示器、成膜裝置200的操作者用以選擇製程配方、或製程管理者用以變更製程配方的參數之鍵盤與觸控面板(未圖示)等。
記憶體裝置100c係記憶有在製程控制器100a實施種種的製程之控制程式、製程配方以及各種製程之參數等。此外，該等程式係具有用以在成膜裝置200進行例如後述動作(成膜方法)之步驟群。該等控制程式或製程配方係依據來自使用者 界面部100b的指示，而從製程控制器100a被讀取並實行。又，該等程式可收納於電腦可讀式記憶媒體100d，並透過與該等相對應之輸出入裝置(未圖示)而安裝至記憶體裝置100c。電腦可讀式記憶媒體100d可為硬碟、CD、CD-R/RW、DVD-R/RW、軟碟、半導體記憶體等。又，亦可透過通訊線路來將程式下載至記憶體裝置100c。
其次，就本實施形態的作用加以說明。將目標膜厚予以變更時，或將成膜中之真空容器1內的壓力或旋轉台2之旋轉速度等的製程條件予以變更時，係進行製程條件的調整作業來決定要使用第1補充用氣體噴嘴32、33及第2補充用氣體噴嘴42、43中的哪個補充用氣體噴嘴，來將用以補充原料氣體或氧化氣體的氣體濃度分布之原料氣體等的供應量作多少程度的供應。於這種情況下，係分別從第1主氣體噴嘴31及第2主氣體噴嘴41供應原料氣體及氧化氣體來對晶圓W進行成膜處理，此時測量形成在晶圓W上之薄膜膜厚的面內分布。其次，根據此膜厚的面內分布，來掌握原料氣體(BTBAS氣體)之朝向晶圓W半徑方向的氣體濃度分布。接著，跟據此氣體濃度分布來決定應使用之第1補充用氣體噴嘴32、33與補充用原料氣體的供應量，以將補充用原料氣體供應到原料氣體濃度低的區域。
一邊參照第10圖及第11圖且一邊具體地說明。第10(a)圖及第11(a)圖係顯示形成在晶圓W上的薄膜M在旋轉台2半徑方向上的膜厚，在圖中，點P1係位於旋轉台2的旋轉中心側(第1主氣體噴嘴31的前端側)，點P2係位於旋轉台2 的周緣側(第1主氣體噴嘴31之基端側)。因此，形成在晶圓W上之薄膜M的膜厚在第10(a)圖中，沿著旋轉台2的半徑方向上之旋轉中心側的膜厚係比周緣側還薄，而在第11(a)圖中，沿著半徑方向上之周緣側的膜厚係比旋轉中心側還薄。
然後，如第10(a)圖所示，當旋轉中心側之膜厚比周緣側之膜厚還薄時，由於旋轉中心側之原料氣體的濃度較低，故藉由在前端側區域形成有噴出口34b之第1中心側補充用氣體噴嘴32來供應補充用原料氣體，則可對旋轉中心側補充原料氣體。此時，係設定來自第1中心側補充用氣體噴嘴32之補充用原料氣體的供應量以提高旋轉台2半徑方向上之原料氣體濃度的均勻性。
結果，第1主氣體噴嘴31與第1中心側補充用氣體噴嘴32所供應之原料氣體的濃度會沿著旋轉台2的半徑方向而被均勻化，如第10(b)圖所示，便可在晶圓W上形成半徑方向上的膜厚均勻性高之薄膜M。此外，為了圖示的方便，第10(b)圖及第11(b)圖中係將第1主氣體噴嘴31、第1中心側補充用氣體噴嘴32、第1周緣側補充用氣體噴嘴33排列在上下方向。
此外，如第11(a)圖所示，當周緣側的膜厚比旋轉中心側的膜厚還薄時，由於周緣側之原料氣體的濃度較低，故藉由在基端側區域形成有噴出口34c之第1周緣側補充用氣體噴嘴33來供應補充用原料氣體，則可對周緣側補充原料氣體。此時，係設定來自第1周緣側補充用氣體噴嘴33之補充用原料氣體的供應量以提高旋轉台2半徑方向上之原料氣體濃度 的均勻性。
結果，第1主氣體噴嘴31與第1周緣側補充用氣體噴嘴33所供應之原料氣體的濃度會沿著半徑方向而被均勻化，如第11(b)圖所示，便可在晶圓W上形成半徑方向上的膜厚均勻性高之薄膜M。
此外，例如當晶圓W中央側的膜厚變大，而旋轉中心側及周緣側的膜厚變小時，則使用第1中心側補充用氣體噴嘴32及第1周緣側補充用氣體噴嘴33兩者。
再者，關於用以供應氧化氣體之第2補充用氣體噴嘴42、43，當晶圓W半徑方向之氧化氣體的氣體濃度均勻性惡化時，原料氣體(BTBAS)會被不均勻地氧化，故膜質之面內均勻性會降低。因此，要求薄膜之膜質(例如介電率)的面內分布，然後根據此面內分布來掌握氧化氣體(O3氣體)在旋轉台2半徑方向上的氣體濃度分布，並根據此氣體濃度分布來決定應使用之第2補充用氣體噴嘴42、43與補充用氧化氣體之供應量，而可將補充用氧化氣體供應到氧化氣體濃度低的區域。
接著，以將第1中心側補充用氣體噴嘴32、第1周緣側補充用氣體噴嘴33、第2中心側補充用氣體噴嘴42及第2周緣側補充用氣體噴嘴43作為補充用氣體噴嘴使用之情況為範例，來加以說明使用有本實施形態成膜裝置的成膜方法。首先，打開未圖示之閘閥，且從外部利用輸送臂10並通過搬送口15來將晶圓W搬入到真空容器1內，且將其保持在位於面臨搬送口15位置之旋轉台2的凹部24上方。如第 9圖所示，藉由通過凹部24底面的貫穿孔來使頂料銷16升降，而將晶圓W載置在凹部24。
使旋轉台2間歇性地旋轉來進行此種程序，而分別將晶圓W載置於旋轉台2之5個凹部24內。接著，利用真空泵浦74來將真空容器1內真空抽氣到事先設定的壓力，並一邊使旋轉台2順時針方向地旋轉，一邊利用加熱器單元8來將晶圓W予以加熱。詳細而言，旋轉台2係利用加熱器單元8而被事先加熱到例如約300℃，且藉由將晶圓W載置在此旋轉台2來進行加熱。利用未圖示之溫度感測器確認晶圓W的溫度達到所設定之溫度後，從分離氣體噴嘴51、52噴出N2氣體，並從第1主氣體噴嘴31、第1中心側補充用氣體噴嘴32及第1周緣側補充用氣體噴嘴33供應BTBAS氣體，且從第2主氣體噴嘴41、第2中心側補充用氣體噴嘴42及第2周緣側補充用氣體噴嘴43供應O3氣體。
晶圓W係藉由旋轉台2的旋轉，而交互地通過設置有原料氣體噴嘴群3之第1處理區域P1與設置有氧化氣體噴嘴群4之第2處理區域P2，故會吸附BTBAS氣體，接著會吸附O3氣體且BTBAS分子會被氧化而形成1層或複數層的氧化矽分子層，如此地依序積層氧化矽分子層而形成特定膜厚的氧化矽膜。
此外，在成膜進行中亦從分離氣體供應管61供應有分離氣體(N2氣體)，藉此方式來從中心區域C(亦即從突出部6與旋轉台2的中心部之間)沿著旋轉台2的表面噴出N2氣體。在本實施形態中，在配置有原料氣體噴嘴群3、氧化氣體噴 嘴群4之第2頂面55的下方之空間中，容器本體12的內周壁係朝外側凹陷而形成有排氣區域7，且排氣口71、72係位於排氣區域7的下方，故第2頂面55下方側之空間的壓力，會變得比第1頂面54下方之狹窄空間及中心區域C的壓力還低。又，第1頂面54及突出部6之自旋轉台2起的高度h，係以容易產生此種壓力差之方式來設計。
接下來，將成膜中之真空容器1內的氣體流動樣態概略地顯示在第12圖。從第2主氣體噴嘴41、第2中心側補充用氣體噴嘴42、第2周緣側補充用氣體噴嘴43朝下方噴出，而碰撞到旋轉台2表面(晶圓W表面及晶圓W的非載置區域表面兩者)並沿著其表面朝向旋轉方向下游側之O3氣體，會因從中心區域C所噴出之N2氣體與排氣口72的吸引作用而朝向該排氣口72。此外，該O3氣體的一部分會朝向位於下游側之分離區域D，而流入到扇型凸狀部52下方的狹窄空間。然而，此凸狀部5之頂面54的高度及圓周方向上的長度，係依據成膜時的製程條件(氣體流量、壓力、旋轉台2之旋轉速度等)而設定為可防止氣體侵入到頂面54下方之尺寸大小，故如第4(b)圖所示，O3氣體幾乎無法流入到扇型凸狀部5下方的狹窄空間。抑或即使有少量的O3氣體流入到凸狀部5下方之狹窄空間，仍無法到達分離氣體噴嘴51的附近，而是會被從分離氣體噴嘴51所噴出之N2氣體推回到旋轉方向上游側(亦即第2處理區域P2側)，並連同從中心區域C所噴出之N2氣體，一起從旋轉台2周緣與真空容器1內周壁之間隙經由排氣區域7而被排出到排氣口72。
再者，從第1主氣體噴嘴31、第1中心側補充用氣體噴嘴32、第1周緣側補充用氣體噴嘴33朝下方側噴出，並沿著旋轉台2表面朝向旋轉方向下游側之BTBAS氣體，會完全無法侵入位於該旋轉方向下游側之扇型凸狀部5下方的狹窄空間，抑或即使侵入仍會被推回到第1處理區域P1側，並且會連同從中心區域C所噴出之N2氣體，一起從旋轉台2周緣與真空容器1內周壁之間隙經由排氣區域7而被排出到排氣口71。亦即，在各分離區域D中，雖阻止了在真空容器1內流動之反應氣體(BTBAS氣體或O3氣體)的侵入，但吸附在晶圓之氣體分子會直接通過分離區域(亦即比扇型凸狀部5還低的頂面54下方)，而有助於成膜。
此外，第1處理區域P1之BTBAS氣體(第2處理區域P2之O3氣體)雖擬侵入到中心區域C內，但如第12圖所示，由於從中心區域C係將分離氣體朝向旋轉台2的周緣噴出，故會藉由該分離氣體來阻止侵入，抑或雖有些許侵入但仍會被推回，便可阻止通過中心區域而流入到第2處理區域P2(第1處理區域P1)。
然後，在分離區域D中，由於係將彎曲部56設置於扇型凸狀部5的周緣，且彎曲部56與旋轉台2的外端面之間的間隙係如上所述地變得狹窄，故實質上阻止了氣體的流通。亦即，亦會阻止第1處理區域P1之BTBAS氣體(第2處理區域P2之O3氣體)通過旋轉台2外端面與容器本體12內周面之間的空間而流入到第2處理區域P2(第1處理區域P1)。因此，第1處理區域P1的氣氛與第2處理區域P2的氣氛會 藉由2個分離區域D而被完全地分離，且BTBAS氣體會被排出到排氣口71，而O3氣體會被排出到排氣口72。其結果為，兩反應氣體(在此範例中為BTBAS氣體及O3氣體)即使在氣氛中也不會在晶圓上相互混合。此外，在此範例中，由於係利用N2氣體來沖洗旋轉台2下方的加熱器單元收容空間，故完全不會有流入到排氣區域7的例如BTBAS氣體通過加熱器單元收容空間而流進供應有O3氣體的第2處理區域之虞。如此地當成膜處理結束後，以和搬入動作相反的動作並利用輸送臂10來依序地將各晶圓搬出。
此處，說明處理參數的一例。利用直徑300mm之晶圓W來作為被處理基板時，迴轉台2的轉速為例如1rpm~500rpm，處理壓力為例如1067Pa(8Torr)，晶圓W的加熱溫度為例如350℃，來自第1主氣體噴嘴31之BTBAS氣體的供應流量為例如100sccm，來自第1中心側補充用氣體噴嘴32、第1周緣側補充用氣體噴嘴33之BTBAS氣體的供應流量分別為50sccm、50sccm，來自第2主氣體噴嘴41之O3氣體的供應流量為例如10000sccm，來自第2中心側補充用氣體噴嘴42、第2周緣側補充用氣體噴嘴43之O3氣體的供應流量分別為1000sccm、1000sccm，來自分離氣體噴嘴51、52之N2氣體的流量為例如20000sccm，而來自真空容器1的中心部之分離氣體供應管61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)。
上述實施形態係將複數片晶圓W設置在迴轉台2的迴轉方向，並迴轉迴轉台2以依序地通過第1處理區域P1與第2處理區域P2，即進行所謂的ALD(或MLD)，故可高產能地進行成膜處理。然後，由於具有在迴轉方向上設置於第1處理區域P1與第2處理區域P2之間並包含有分離氣體噴嘴51、52及低頂面之分離區域D，以及藉由迴轉台2的旋轉中心部與真空容器1所區隔開來而將分離氣體朝向旋轉台2周緣噴出之中心部區域C，並將擴散至分離區域D兩側之分離氣體及中心部區域C所噴出之分離氣體連同反應氣體一起經由旋轉台2周緣與真空容器內周壁的間隙排除，因此可防止兩反應氣體的混合。其結果為，可進行良好的成膜處理，且旋轉台2上完全不會產生反應生成物或會被盡量地抑制而可抑制微塵粒子的發生。此外，本發明亦可適用於在旋轉台2載置有1片晶圓W的情況。
在使用旋轉台之成膜裝置中，由於沿著旋轉台2半徑方向之切線速度不同，一般而言，在晶圓與反應氣體的交界之氣體的流動方式容易產生變化，故僅利用第1主氣體噴嘴31來供應原料氣體，便會難以在旋轉台2的半徑方向上保持均勻一致的原料氣體濃度。但是，由於在半徑方向上之原料氣體濃度低的區域係使用第1中心側補充用氣體噴嘴32、第1周緣側補充用氣體噴嘴33任一者或全部來供應原料氣體，故可提高旋轉台2半徑方向上之原料氣體的濃度均勻性。再者，同樣地可提高半徑方向上之氧化氣體的濃度均勻性，故可提高晶圓W上所成膜之膜在半徑方向上的膜厚均勻性與 膜質均勻性。
在此，例如第10(a)圖所示，在旋轉台2之旋轉中心側的膜厚較薄，而在周緣側的膜厚較厚的理由，可考慮如下。在本實施形態之成膜裝置中，由於亦可從設置在旋轉台2的旋轉中心之中心區域C來供應N2氣體，故會因該N2氣體而使得旋轉中心側的原料氣體在半徑方向上被稀釋，結果，該旋轉中心側的原料濃度便會變低，而在旋轉台2之半徑方向上，旋轉中心側的膜厚則會變得比周緣側的膜厚還薄。
再者，例如第11(a)圖所示，在旋轉台2之旋轉中心側的膜厚較厚，而在周緣側較薄的理由，可考慮如下。亦即，使旋轉台2旋轉時，如上所述地由於切線速度在旋轉台2的周緣側係較旋轉中心側要來得大，故即使從第1主氣體噴嘴31而於其長度方向上均勻地供應有原料氣體，且從第2主氣體噴嘴32而於其長度方向上均勻地供應有氧化氣體，在旋轉台2周緣側之氣體濃度仍會較旋轉中央側之氣體濃度容易變低。
此外，由於N2氣體係朝向旋轉台2的周緣側所設置之排氣口71、72流動，故在旋轉台2的周緣側亦會有因該N2氣體而使得原料氣體與氧化氣體被稀釋之情事。在此種情況下，於半徑方向上之周緣側的氣體濃度會變稀，其結果為，在旋轉台2之半徑方向上，周緣側的膜厚便會較旋轉中心側的膜厚還薄。
如此地，即使從第1主氣體噴嘴31及第2主氣體噴嘴32而在其長度方向上幾乎均勻地供應有原料氣體與氧化氣 體，亦難以在晶圓W的半徑方向上維持相同的氣體濃度，故使用第1補充用氣體噴嘴32、33及第2補充用氣體噴嘴42、43來供應補充用氣體而提高晶圓W半徑方向上的氣體濃度均勻性之方式係為有效的。
此外，於變更目標膜厚、製程條件(氣體流量、壓力、旋轉台2的旋轉速度等)時，可使用第1補充用氣體噴嘴32、33、第2補充用氣體噴嘴42、43，來調整旋轉台2半徑方向上的氣體濃度分布，故比起僅使用第1主氣體噴嘴31或第2主氣體噴嘴33的情況，更可在大範圍內調整半徑方向上的氣體濃度分布，並可容易地進行面內均勻性更高之成膜處理。
再者，在上述實施形態中，如第13圖所示，亦可以延伸至旋轉台2的圓周方向上之型態來構成補充用氣體噴嘴。在第13圖所示之範例中，第1及第2中心側補充用氣體噴嘴32A、42A係具有：第1部分A1，係從前端側到中途朝旋轉台2的半徑方向延伸；以及第2部分A2，係可連通地連接於第1部分A1，並朝旋轉台2的圓周方向延伸；而噴出口35a、45a係形成在例如第2部分A2的下面。此外，第1及第2周緣側補充用氣體噴嘴33A、43A係具有：第1部分A1，係從前端側到中途朝旋轉台2的半徑方向延伸；以及第2部分A2，係可連通地連接於第1部分A1，並朝旋轉台2的圓周方向延伸；其噴出口35b、45b係形成在例如第2部分A2的下面。使用此種補充用氣體噴嘴32A、33A、42A、43A時，由於形成有噴出口35a、35b、45a、45b之區域係延伸至晶圓W的移動方向，故具有可加長從補充用氣體噴嘴32A、33A、 42A、43A所供應之氣體與晶圓的接觸時間之優點，並有充分的時間來使從補充用氣體噴嘴所供應之原料氣體與氧化氣體吸附在晶圓。
並且，在上述實施形態中，補充用氣體噴嘴亦可構成為第14圖所示般的形狀。在第14圖所示之範例中，補充用氣體噴嘴32B、33B、42B、43B係具有比第1主氣體噴嘴31及第2主氣體噴嘴41的寬度更大的寬度，而在下面處，旋轉台2的圓周方向上係具有長(例如楕圓狀)的噴出口36a、36b、46a、46b。此種補充用氣體噴嘴32B、33B、42B、43B，亦可由具有比主氣體噴嘴31、41的管徑還大之管徑的管體所構成，或亦可由横向比縱向還大的楕圓狀管體所構成。補充用氣體噴嘴32B、33B、42B、43B之噴出口36a、36b、46a、46b在旋轉台2的圓周方向上係比主氣體噴嘴31、41的噴出口34a、44a還長，故補充用氣體噴嘴32B、43、42B、43B所供應之氣體與晶圓的接觸時間會變長。
在上述實施形態中，關於第2主氣體噴嘴41亦可不設置補充用氣體噴嘴。此外，亦可針對分離氣體噴嘴51、52而設置用以補充晶圓W半徑方向上之分離氣體的氣體濃度分布之分離氣體用補充用氣體噴嘴。再者，補充用氣體噴嘴之個數不限於2根，亦可為1根或3根以上。此外，只要補充用氣體噴嘴可在旋轉台2之半徑方向上將補充用氣體供應到氣體濃度低的區域，則可設置在任何位置。並且，亦可利用1個補充用氣體噴嘴來將補充用氣體供應到半徑方向上之複數個氣體濃度低的區域。此外在上述之範例中，雖僅在補充用 氣體噴嘴之長度方向上的特定範圍內形成有噴出口，但亦可於該整個長度方向上形成有噴出口，同時在特定範圍的一部分中加大噴出口，抑或在特定範圍的一部分中縮短噴出口的排列間隔，而從補充用氣體噴嘴長度方向上之一部分噴出要較其他部分更多量的補充用氣體。如此地，則亦可較其他區域噴出更多量的補充用氣體到旋轉台2半徑方向上之氣體濃度低的區域，以藉此方式來補充氣體濃度分布。此外，以本實施形態之氣體噴出口而言，不僅是上述噴出口而亦可為縫隙，至於其形狀則可適當地設定。
接著，就本發明其他實施形態一邊參照第15圖~第18圖而一邊加以說明。在此實施形態中，作為補充用氣體供應機構係使用可在噴嘴長度方向上調整氣體的噴出量之噴出位置調整氣體噴嘴9，來調整旋轉台2半徑方向上的原料氣體濃度分布。參照第15圖時，噴出位置調整氣體噴嘴9係以從旋轉台2旋轉中心附近放射狀地延伸於旋轉台2半徑方向之方式所設置。在圖式之範例中，噴出位置調整氣體噴嘴9係安裝在第1處理區域P1之第1主氣體噴嘴31的旋轉台2旋轉方向上游側處之真空容器1的側周壁12A。
此噴出位置調整氣體噴嘴9，如第16圖所示，係具有2重管構造，其包含：外管91；以及內管92，係在此外管91的內部而與外管91設置為同心狀。內管92係在外管91的內部而自由旋轉於水平軸周圍。外管91的內徑為例如10~14mm左右，內管92的外徑為例如6~8mm左右，而外管91與內管92之間隙為1mm~2mm左右，更佳為約1mm左右。
外管91之基端側係構成為例如凸緣部93，而透過密封構件(O型環93a)氣密地安裝在真空容器的側周壁12A之內壁。在外管91的下面處，係以特定間隔沿著從旋轉台2的旋轉中心部朝向周緣部之方向而排列設置有噴出口91a。另一方面，內管92之基端側係貫穿真空容器1之側周壁12A而朝真空容器1的外部延伸，且連接在使內管92旋轉於水平軸周圍之旋轉機構(馬達M1)。在真空容器的側周壁12A與內管92之間係設置有具有軸承功能之密封構件(例如磁場屏蔽構件94)。在此範例中，於真空容器1之側周壁12A的外部處，係從側周壁12A朝外部延伸之內管92的周圍處形成有氣體供應室95。此氣體供應室95係透過密封構件(O型環95a)而氣密地連接在側周壁12A之外壁，且與內管92之間係設置有具有軸承功能之密封構件(例如磁場屏蔽構件95b)，如此地，內管92便為在確保真空容器1的氣密性之狀態下而可旋轉地結構。
氣體供應室95係連接有原料氣體之供應路徑96，且存在於內管92的氣體供應室95內之部分係形成有氣體導入口92a，藉此方式來將原料氣體供應到內管92內。此外，內管92係例如沿著其長度方向而形成有作為氣體噴出口之複數個縫隙97。此縫隙97具有傳導率調整構件之功能。在圖式之範例中，例如第16圖及第17圖所示，複數個縫隙97係形成在內管92圓周方向上的不同位置，且係形成在長度方向上的不同位置。
如第16(b)圖所示，縫隙97係以不同的圖案而形成在例 如將內管92在圓周方向上予以3等分之第1位置(0度的位置)、第2位置(120度的位置)、第3位置(240度的位置)。一邊參照第17圖一邊就此圖案之具體範例加以說明。在第17(a)圖中，横軸係表示內管92的長度，縱軸係表示內管92的圓周方向角度，圖中以斜線顯示之部分係表示縫隙。再者，所謂內管92的長度，如第16圖所示，係指在真空容器1內之長度。在第17(a)圖之範例中，於第1位置處，係在內管92之前端側區域與基端側區域形成有縫隙97a，而於第2位置處，係在內管92之前端側區域形成有縫隙97b，而於第3位置處，係在內管92之基端側區域形成有縫隙97c。
此外，所謂前端側區域係指對應於旋轉台2的旋轉中心側之區域，而所謂基端側區域係指對應於旋轉台2的周緣側之區域。氣體噴出口可非為狹縫狀，亦可以將噴出口排列在特定區域之方式來予以形成。亦即，只要將氣體噴出口形成在噴出位置調整氣體噴嘴9於長度方向上擬噴出原料氣體之位置即可，至於其形狀與位置則可適當地設定。其他結構則與上述成膜裝置相同。
依據此種噴出位置調整氣體噴嘴9，被導入至內管92之原料氣體會經由內管92之縫隙97a~97c而流出到內管92與外管91之間隙，並從外管91的噴出口91a而被供應到真空容器1內。此時，依據縫隙97之位置來調整外管91之噴出口91a上方側的傳導率，並對應於此來將從噴出口91a所流出之原料氣體的噴出量予以調整。亦即，若外管91的噴出口91a與內管92的縫隙97之距離愈近，則外管91與內管92 之間的傳導率便愈大，藉此則來自外管91之氣體噴出量便會變多。另一方面，由於外管91與內管92之間的間隙係小如1mm左右，故若外管91的噴出口91a與內管92的縫隙97之距離愈遠，則傳導率會愈小，藉此則來自外管91之氣體噴出量便會變少，或變得幾乎不噴出。如此地，由於可調整噴出位置調整氣體噴嘴9長度方向上之原料氣體的噴出量，故可供應補充用原料氣體到旋轉台2半徑方向上之所欲區域。
因此，藉由使內管92旋轉，且使擬噴出原料氣體的位置之縫隙97與外管91a之噴出口91a相對向，而可供應補充用原料氣體到旋轉台260半徑方向之所欲區域。例如18(a)圖係以第17(a)圖之0度的位置(第1位置)之縫隙97a為朝下之方式來使內管92旋轉之範例。藉此，由於從縫隙97a位於上方之噴出口91a會噴出更多量的原料氣體，故在此範例中，從噴出位置調整氣體噴嘴9的前端側區域及基端側區域便會供應有更多量的原料氣體。此外，例如第18(b)圖係以第17(a)圖的240度之位置(第3位置)的縫隙97c為朝下之方式來使內管92旋轉之範例，此時從噴出位置調整氣體噴嘴9之基端側區域會供應有更多量的原料氣體。
如此地，依據本實施形態，藉由調整噴出位置調整氣體噴嘴9之內管92的旋轉位置，則可調整第1反應氣體(原料氣體)在旋轉台2半徑方向上的氣體濃度分布，且提高半徑方向上的原料氣體濃度之均勻性，結果便可提高成膜處理的面內均勻性。亦即，由於從與內管92的縫隙97相對向之外管91的噴出口91a會噴出更多量的原料氣體，故亦可在外管91 長度方向上之擬噴出多量原料氣體之區域處，來適當調整內管92以使縫隙97與噴出口91a相對向。此外，內管92之縫隙97，亦可例如依第17(b)圖所示之圖案來形成。此時，縫隙97不僅是在內管92圓周方向上之3個位置處，而亦可形成在圓周方向上的1處，抑或形成在2個以上的複數個地方。此外，如第15圖所示，在本實施形態中，雖係利用補充用氣體噴嘴42、43來調整第2反應氣體(氧化氣體)在旋轉台2半徑方向上之氣體濃度分布，但亦可使用噴出位置調整氣體噴嘴9來調整氧化氣體在半徑方向上的氣體濃度分布，抑或取代分離氣體噴嘴51、52而使用噴出位置調整氣體噴嘴9來利用分離氣體以調整半徑方向上的氣體濃度分布。
接著，關於噴出位置調整氣體噴嘴的其他範例，參照第19圖加以說明。此範例的噴出位置調整氣體噴嘴110係取代如第16圖所示之噴出位置調整氣體噴嘴9的內管92，而具備有棒狀的桿體120。在外管111的內部處，係在水平軸周圍旋轉自如地收容有與外管111設置成同心狀之桿體120，並於桿體120的周圍設置有形成傳導率調整構件的凸部121。外管111的內徑為例如10~14mm左右，而桿體120之凸部121與外管111之間隙為1mm~2mm左右，更佳為約1mm。
外管111的基端側係構成為例如凸緣部112，且介由作為密封構件之O型環113而密閉地安裝在真空容器1的側周壁12A，並於外管111的下面處，在整個長度方向上以特定間隔而排列設置有作為氣體噴出口之噴出口114。此外，此 外管111的基端側係連接有貫穿真空容器1的12側周壁12A而設置之原料氣體的供應路徑115。
桿體120的基端側係貫穿真空容器1的側周壁12A，而連接在使桿體120旋轉於水平軸周圍的旋轉機構(馬達M2)。第19圖之參考符號116為例如磁場屏蔽構件，其係設置在側周壁12A與桿體120間並具有軸承功能之密封構件。在此桿體120的表面處，係例如沿著其長度方向而形成有傳導率調整用的凸部121。例如第19圖所示，此凸部121為桿體120圓周方向上之一部分，且桿體120長度方向上之一部分與外管111的噴出口114相對向時，係設定為將噴出口114覆蓋之大小。
在此噴出位置調整氣體噴嘴110中，被導入到外管111與桿體120的間隙之原料氣體係從外管111之噴出口114而流出到真空容器1內。此時，依設置在桿體120之凸部121的位置來調整外管111之噴出孔114上方之傳導率，並對應於其來調整從噴出孔114所流出之原料氣體的噴出量。如此地，則可調整噴出位置調整氣體噴嘴110長度方向上之原料氣體的噴出量，故可將補充用原料氣體供應到旋轉台2半徑方向之所欲區域。
例如第19圖及第20圖所示，在凸部121對向於外管111的噴出口114之區域中，由於桿體120與外管111之間隙為1mm左右且傳導率變小，故來自噴出口114之氣體噴出量便會變少，或變得為幾乎不會噴出。另一方面，在凸部121非對向於噴出口114之區域中，由於桿體120與外管111之間 隙大且傳導率亦變大，故氣體容易流動，且來自噴出口114之氣體噴出量會變多。因此，預先將在噴出位置調整氣體噴嘴110長度方向上擬將原料氣體朝晶圓W噴出之區域予以決定，並藉由在該區域以外的其他區域中使凸部121對向於外管111的噴出口114，則可供應補充用氣體到所欲區域。
在噴出位置調整氣體噴嘴110中，藉由使設置在桿體120之凸部121接近或遠離開外管111的噴出口114，來調整噴出口114上方之傳導率而調整來自噴出孔114之原料氣體的噴出量，如此地來調整噴出位置調整氣體噴嘴110長度方向上之原料氣體的噴出位置。因此在噴出位置調整氣體噴嘴110中，例如第21圖所示，亦可利用使桿體120相對於外管111而在水平方向移動之水平移動機構122來作為移動機構，而在凸部121接近外管111的噴出口114之位置與遠離的位置之間來使凸部121移動。此時，如第21圖所示，由於在噴出位置調整氣體噴嘴110之長度方向中，凸部121位在噴出口114上方之區域處則傳導率會變小，故原料氣體的噴出量會變少，抑或幾乎變得為不會噴出，結果便可在噴出位置調整氣體噴嘴110之長度方向上來調整補充用氣體的噴出位置。此外在此範例中，亦可使外管111側滑動。
再者，噴出位置調整氣體噴嘴110例如第22圖所示，亦可利用使桿體120相對於外管111而在上下方向移動之升降機構123來作為移動機構，而在凸部121接近外管111的噴出口114之位置與遠離的位置之間來使凸部121移動。在此範例中，由於係在維持真空容器1內之氣密性的狀態下來使 桿體120升降，故在側周壁12A之外側係以包圍桿體120的移動區域之方式而形成有移動室124。第22圖的參考符號125係作為密封構件之O型環，且參考符號126係兼作為密封構件與軸承之磁場屏蔽。在此範例中，於噴出位置調整氣體噴嘴110之長度方向上，由於當凸部121接近噴出口114時傳導率會變小，故原料氣體的噴出量會變少，抑或變得為幾乎不會噴出。另一方面，由於當桿體120離噴出口114愈遠則傳導率會變得愈大，故原料氣體的噴出量會變多，結果便可在噴出位置調整氣體噴嘴110長度方向上調整補充用氣體的噴出位置。再者，在此範例中，亦能使外管111可升降地移動。
在上述實施形態中，關於第2主氣體噴嘴41，雖係藉由補充用氣體噴嘴42、43來調整旋轉台2半徑方向上之氣體濃度分布，但在氧化氣體的半徑方向上之氣體濃度分布的調整方面，亦可使用噴出位置調整氣體噴嘴9、110來進行。此外，使用分離氣體來調整半徑方向上之氣體濃度分布時，亦可取代分離氣體噴嘴51、52而使用噴出位置調整氣體噴嘴9、110。此時，可不限於1根噴出位置調整氣體噴嘴9、110，而亦可使用2根以上之噴出位置調整氣體噴嘴9、110，只要此噴出位置調整氣體噴嘴9、110可在旋轉台2的半徑方向上將補充用氣體供應到補充用氣體氣體濃度低的區域，則可設置在任意位置。並且，以本實施形態之氣體噴出口而言，可為噴出口或縫隙，其形狀可適當地設定。
在以上的實施形態中，雖旋轉台2之旋轉軸22係位於真 空容器1的中心部，且將分離氣體供應到旋轉台2的中心部與真空容器1的上面部之間的空間，但本發明其他實施形態之成膜裝置亦可如第23圖所示般來予以構成。在第23圖的成膜裝置中，真空容器1中央區域的底部14係突出於下方側而形成有驅動部的收容空間130，並且在真空容器1中央區域的上面形成有凹部131，且在真空容器1中心部處，於收容空間130底部與真空容器1之凹部131上面之間則介設有支柱132，而藉由中心部來防止來自第1主氣體噴嘴31之BTBAS氣體與來自第2主氣體噴嘴42之O3氣體相互混合。
此外，以包圍支柱132之形態而設置有旋轉套筒133，並沿著此旋轉套筒133而設置有環狀旋轉台2。然後，將藉由馬達134所驅動之驅動齒輪部135設置在收容空間130，利用此驅動齒輪部135並透過形成在旋轉套筒133下部的外周之齒輪部136來轉動旋轉套筒133。參考符號137、138及139係軸承部。此外，沖洗氣體供應管84係連接在收容空間130的底部，且於真空容器1上部連接有用以供應沖洗氣體至凹部131的側面與旋轉套筒133的上端部之間的空間處之分離氣體供應管85。在第23圖中，為了將N2氣體供應至凹部131的側面與旋轉套筒133的上端部之間的空間處而使用2個分離氣體供應管85，但另一方面，為了使BTBAS氣體與O3氣體不會透過旋轉套筒133附近的區域而相互混合，亦可設置3個以上之分離氣體供應管85。
在第23圖之實施形態中，由旋轉台2側來看時，凹部131的側面與旋轉套筒133的上端部之間的空間係相當於分 離氣體噴出口，然後藉由此分離氣體噴出口、旋轉套筒133及支柱132，來構成位於真空容器1的中心部之中心區域。
在以上之實施形態中，雖係使形成載置台之旋轉台2於鉛直軸周圍旋轉，但在本發明之其他實施形態中，如第24圖所示，亦可使原料氣體噴嘴群、氧化氣體噴嘴群、分離氣體噴嘴旋轉。此範例之成膜裝置係具備有在真空容器內旋轉於鉛直軸周圍的旋轉筒140，而此旋轉筒140係設置有原料氣體噴嘴群、氧化氣體噴嘴群、分離氣體噴嘴。此範例之載置台141與上述旋轉台2不同之處在於載置台141在成膜中不會在鉛直軸周圍旋轉，而其他方面則具有相同的結構。例如，於載置台141的表面處，係沿著以旋轉筒140的旋轉軸為中心之圓而形成有作為基板載置區域之複數個凹部142。
原料氣體噴嘴群150(第1主氣體噴嘴151、第1中心側補充用氣體噴嘴152、第1周緣側補充用氣體噴嘴153)、氧化氣體噴嘴群160(第2主氣體噴嘴161、第2中心側補充用氣體噴嘴162、第2周緣側補充用氣體噴嘴163)及分離氣體噴嘴171、172係以延伸於載置台141的半徑方向之方式而連接於旋轉筒10，並經由此旋轉筒140的內部來將各種氣體供應於各氣體噴嘴。用以形成分離區域之凸狀部143亦連接在此旋轉筒140，且會隨著旋轉筒10的旋轉而進行旋轉。此外，在旋轉筒140的下部形成有排氣口144，真空容器係介由排氣口144而被真空排氣。
如此地，雖然氣體噴嘴群150、160、分離氣體噴嘴171、172及凸狀部143為會旋轉之結構，但由於在載置台141的 中心側與周緣側之間，於載置台半徑方向上的切線速度不同，而使得晶圓W半徑方向上的氣體濃度容易變得不均勻，故從補充用氣體噴嘴152、153、162、163來將補充用氣體供應到載置台141半徑方向上之氣體濃度低的區域係為有效。
本發明實施形態之成膜裝置及使用此裝置之成膜方法不限於使用2種反應氣體，而亦可適用於使用1種成膜氣體而在基板上形成薄膜之情況或依序地供應有3種以上的反應氣體到基板上之情況。例如使用3種以上的反應氣體時，係以例如第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之順序來將各氣體噴嘴配置在真空容器1的圓周方向，而為了補充至少1個反應氣體噴嘴所供應之反應氣體在載置台半徑方向上的氣體濃度分布，則只要配置至少1個補充用氣體供應機構即可。
此外，本發明實施形態之成膜裝置及利用此成膜裝置之成膜方法可使用的製程氣體除了上述範例之外，亦可舉出有二氯矽烷(DCS)、六氯二矽甲烷(HCD)、三甲基鋁(TMA)、三(二甲胺基)矽烷(3DMAS)、四(乙基甲基胺基酸)-鋯(TEMAZr)、四(乙基甲基胺基酸)-鉿(TEMAH)、二(四甲基庚二酮酸)-鍶(Sr(THD)2)、(甲基戊二酮酸)(雙四甲基庚二酮酸)-鈦(Ti(MPD)(THD))、單胺基矽烷等。
將安裝有以上所說明的成膜裝置之基板處理裝置顯示於第25圖。圖中，參考符號181係例如收納有25片晶圓而稱為前開式晶圓盒(Front-Opening Unified Pod，FOUP)之密閉型 搬送容器，參考符號182係配置有輸送臂183之大氣搬送室，參考符號184、185係可在大氣氣氛與真空氣氛之間切換氣氛之裝載室(預備真空室)，而參考符號186係配置有2座輸送臂187a、187b之真空搬送室，至於參考符號188、189係本發明實施形態之成膜裝置。搬送容器181係從外部被搬送到具有未圖示的載置台之搬入搬出端口而連接在大氣搬送室182後，利用未圖示之開關機構來開啟蓋子並藉由輸送臂183來從該搬送容器181內取出晶圓。接著，會被搬入到裝載室184(185)內，且將室內從大氣氣氛切換成真空氣氛後，利用輸送臂187a、187b來取出晶圓並搬入到成膜裝置188、189其中一者，而進行該成膜處理。如此地，藉由具備例如複數個(例如2個)5片晶圓處理用的本發明成膜裝置，則可以高產能來實施所謂的ALD(MLD)。
以上之範例中，可至少就1個主氣體供應機構而設置用以補充旋轉台2半徑方向上之反應氣體的氣體濃度分布之補充用氣體供應機構，此時，為了補充1個主氣體供應機構的氣體濃度分布，可同時使用第2圖所示之補充用氣體噴嘴與噴出位置調整氣體噴嘴9(110)兩者。並且，主氣體供應機構及補充用氣體供應機構只要為沿著載置台的半徑方向而從氣體噴出口來供應反應氣體與補充用反應氣體之結構，則不限於具有氣體噴出口之噴嘴狀結構。設置在主氣體供應機構及補充用氣體供應機構之氣體噴出口可為噴出口或縫隙。
本申請案係根據2009年3月13日向日本專利局所提出申請之專利申請2009-061350號，而主張該申請案的優先權， 並參考該申請案的所有內容而援用於此。
1‧‧‧真空容器
2‧‧‧旋轉台
3‧‧‧原料氣體噴嘴群
4‧‧‧氧化氣體噴嘴群
6‧‧‧突出部
7‧‧‧排氣區域
8‧‧‧加熱器單元
9‧‧‧噴出位置調整氣體噴嘴
10‧‧‧輸送臂
11‧‧‧頂板
12‧‧‧容器本體
12A‧‧‧側周壁
13‧‧‧環
14‧‧‧底部
15‧‧‧搬送口
16‧‧‧頂料銷
20‧‧‧機箱體
21‧‧‧核心部
22‧‧‧旋轉軸
23‧‧‧驅動部
24‧‧‧凹部
30‧‧‧氣體供應源
31‧‧‧第1主氣體噴嘴
31a~33a、41a~43a、51a、52a‧‧‧氣體導入端口
31b~33b‧‧‧供應路徑
31c~33c‧‧‧流量調整部
32、33‧‧‧第1補充用氣體噴嘴
32A、32B、33A、33B、42A、42B、43A、43B‧‧‧補充用氣體噴嘴
34a~34c、35a、35b、36a、36b、44a~44c、45a、45b、46a、46b‧‧‧噴出口
37‧‧‧安裝構件
40‧‧‧氣體供應源
41‧‧‧第2主氣體噴嘴
41b~43b‧‧‧供應路徑
41c、43c‧‧‧流量調整部
42、43‧‧‧第2補充用氣體噴嘴
51、52‧‧‧分離氣體噴嘴
54‧‧‧第1天頂面
55‧‧‧第2天頂面
56‧‧‧彎曲部
60‧‧‧間隙
61‧‧‧分離氣體供應管
62‧‧‧空間
71、72‧‧‧排氣口
73‧‧‧排氣管
74‧‧‧真空泵浦
75‧‧‧壓力調整器
81‧‧‧覆蓋構件
82、83、84‧‧‧沖洗氣體供應管
85‧‧‧分離氣體供應管
91‧‧‧外管
92‧‧‧內管
93‧‧‧凸緣部
93a、95a‧‧‧O型環
91a‧‧‧噴出口
92a‧‧‧氣體導入口
94、95b‧‧‧磁場屏蔽構件
95‧‧‧氣體供應室
96‧‧‧供應路徑
97、97a~97c‧‧‧縫隙
100‧‧‧控制部
100a‧‧‧製程控制器
100b‧‧‧使用者介面部
100c‧‧‧記憶體裝置
100b‧‧‧使用者介面部
100d‧‧‧電腦可讀式記憶媒體
110‧‧‧噴出位置調整氣體噴嘴
111‧‧‧外管
112‧‧‧凸緣部
113‧‧‧O型環
114‧‧‧噴出口
116‧‧‧磁場屏蔽構件
120‧‧‧桿體
121‧‧‧凸部
122‧‧‧水平移動機構
123‧‧‧升降機構
125‧‧‧O型環
126‧‧‧磁場屏蔽
130‧‧‧收容空間
131‧‧‧凹部
132‧‧‧支柱
133‧‧‧旋轉套筒
134‧‧‧馬達
135‧‧‧驅動齒輪部
136‧‧‧齒輪部
137、138、139‧‧‧軸承部
140‧‧‧旋轉筒
141‧‧‧載置台
142‧‧‧凹部
143‧‧‧凸狀部
144‧‧‧排氣口
150‧‧‧原料氣體噴嘴群
151‧‧‧第1主氣體噴嘴
160‧‧‧氧化氣體噴嘴群
161‧‧‧第2主氣體噴嘴
171、172‧‧‧分離氣體噴嘴
152、153、162、163‧‧‧補充用氣體噴嘴
181‧‧‧搬送容器
182‧‧‧大氣搬送室
183、187a、187b‧‧‧輸送臂
184、185‧‧‧裝載室
188、189‧‧‧成膜裝置
200‧‧‧成膜裝置
h‧‧‧高度
A1‧‧‧第1部分
A2‧‧‧第2部分
C‧‧‧中心區域
D‧‧‧分離區域
M‧‧‧薄膜
M1、M2‧‧‧馬達
P1‧‧‧第1處理區域
P2‧‧‧第2處理區域
W‧‧‧晶圓
第1圖為第3圖之I-I’線剖面圖，係顯示本發明實施形態之成膜裝置的縱剖面。
第2圖係顯示第1圖之成膜裝置的內部概略結構之立體圖。
第3圖係第1圖的成膜裝置之橫剖俯視圖。
第4(a)圖、第4(b)圖係顯示第1圖的成膜裝置中之處理區域及分離區域的縱剖面圖。
第5(a)圖~第5(c)圖係顯示補充用氣體噴嘴之氣體噴出口的形成區域之縱剖面圖。
第6(a)圖~第6(d)圖係顯示原料氣體噴嘴群及氧化氣體噴嘴群之俯視圖與剖面圖。
第7圖係顯示第1圖之成膜裝置的一部分之縱剖面圖。
第8圖係顯示分離氣體或沖洗氣體流動的樣態之說明圖。
第9圖係上述成膜裝置的部份剖切立體圖。
第10(a)圖、第10(b)圖係顯示形成在晶圓W之膜厚與來自補充用氣體噴嘴之補充用氣體之供應區域的關係之縱剖面圖。
第11(a)圖、第11(b)圖係顯示形成在晶圓W之膜厚與來自補充用氣體噴嘴之補充用氣體之供應區域的關係之縱剖面圖。
第12圖係顯示利用分離氣體來將原料氣體及氧化氣體予以分離且排出的情況之說明圖。
第13圖係顯示補充用氣體噴嘴的其他範例之俯視圖。
第14圖係顯示補充用氣體噴嘴的另一其他範例之俯視圖。
第15圖係顯示使用有噴出位置調整氣體噴嘴的範例之俯視圖。
第16(a)圖、第16(b)圖係顯示上述噴出位置調整氣體噴嘴之縱剖面圖與內管的剖面圖。
第17(a)圖、第17(b)圖係顯示形成在噴出位置調整氣體噴嘴的內管之縫隙位置的說明圖。
第18(a)圖、18(b)圖係顯示上述噴出位置調整氣體噴嘴的作用之縱剖面圖。
第19圖係顯示噴出位置調整氣體噴嘴的其他範例之縱剖面圖。
第20(a)圖、第20(b)圖係顯示上述噴出位置調整氣體噴嘴的作用之縱剖面圖。
第21(a)圖、第21(b)圖係顯示噴出位置調整氣體噴嘴的另一其他範例之縱剖面圖。
第22(a)圖、第22(b)圖係顯示噴出位置調整氣體噴嘴的另一其他範例之縱剖面圖。
第23圖係顯示本發明之其他實施形態的成膜裝置之縱剖面圖。
第24圖係顯示本發明之另一其他實施形態之成膜裝置 的縱剖面圖。
第25圖係顯示使用有本發明的成膜裝置之基板處理系統的一例之概略俯視圖。
1‧‧‧真空容器
2‧‧‧旋轉台
6‧‧‧突出部
7‧‧‧排氣區域
8‧‧‧加熱器單元
11‧‧‧頂板
12‧‧‧容器本體
12A‧‧‧側周壁
13‧‧‧O型環
14‧‧‧底部
20‧‧‧機箱體
21‧‧‧核心部
22‧‧‧旋轉軸
23‧‧‧驅動部
55‧‧‧第2頂面
60‧‧‧間隙
61‧‧‧分離氣體供應管
71‧‧‧排氣口
73‧‧‧排氣管
74‧‧‧真空泵浦
75‧‧‧壓力調整器
81‧‧‧覆蓋構件
82、83‧‧‧沖洗氣體供應管
100‧‧‧控制部

Claims (11)

  1. 一種成膜裝置，其係藉由在真空容器內供應反應氣體到基板表面來形成薄膜，其具備：載置台，係設置在該真空容器內，並具有沿著以該載置台的中心部為中心之圓所形成之基板的載置區域；主氣體供應部，係為了供應反應氣體到該載置台的載置區域，而與該載置台對向地設置；補充用氣體供應部，係為了補充該主氣體供應部所供應之反應氣體在該載置台半徑方向上的氣體濃度分布，而對著該載置台的表面供應該反應氣體；以及旋轉機構，係用以使該載置台相對於該主氣體供應部及補充用氣體供應部而相對地以該載置台的中心部作為旋轉軸而於鉛直軸周圍進行旋轉；其中該補充用氣體供應部包含有複數個該補充用氣體噴嘴，而該複數個補充用氣體噴嘴由載置台之半徑方向來看，係以形成有氣體噴出口的區域彼此之間相互不同之方式所構成。
  2. 如申請專利範圍第1項的成膜裝置，其中該補充用氣體供應部係以從該載置台之中心部及周緣部的一側延伸至另一側之形態而設置，且由至少於其長度方向的一部分形成有氣體噴出口之補充用氣體噴嘴所構成。
  3. 如申請專利範圍第2項的成膜裝置，其中該補充用氣體噴嘴具備：外管，係沿著從該載置台之中心部及周緣部的一側朝向另一側之長度方向而形成有氣體噴出口；棒狀體，係在該外管之內部與該外管介隔有間隙而設置成同心狀，且由管體及桿體之任一者構成；傳導率調整構件，係為了調整該外管之氣體噴出口上方側的傳導率，而設置在該棒狀體長度方向上之至少一部分；以及移動機構，係為了使該傳導率調整構件在接近該外管的氣體噴出口之位置與遠離該外管的氣體噴出口之位置之間移動，而使該棒狀體與該外管相對地移動。
  4. 如申請專利範圍第3項的成膜裝置，其中該棒狀體係由內部供應有反應氣體之管體所構成，且該傳導率調整構件為形成在該管體之氣體噴出口。
  5. 如申請專利範圍第4項的成膜裝置，其中該移動機構係為了使形成在該管體之氣體噴出口接近該外管的氣體噴出口，而使該管體旋轉於水平軸周圍之旋轉機構。
  6. 如申請專利範圍第5項的成膜裝置，其中該補充用氣體噴嘴形成有複數個該氣體噴出口，而該複數個氣體噴出口係形成在該管體圓周方向上的不同區 域，且為該管體長度方向上的不同區域；而該旋轉機構，係為了使形成在該管體圓周方向上的不同區域之該複數個氣體噴出口接近該外管的氣體噴出口，而使該管體旋轉於水平軸周圍。
  7. 如申請專利範圍第3項的成膜裝置，其中該棒狀體係由桿體所構成，且該傳導率調整構件為凸部，該凸部係以覆蓋該外管的氣體噴出口之方式而設置在該桿體的周圍。
  8. 如申請專利範圍第7項的成膜裝置，其中該移動機構為旋轉機構，該旋轉機構係為了使該凸部接近該外管的氣體噴出口，而使該桿體旋轉於水平軸周圍。
  9. 如申請專利範圍第8項的成膜裝置，其中該桿體周圍形成有複數個該凸部，該複數個凸部係設置在該桿體圓周方向上的不同區域，且為該桿體長度方向上之不同區域；該旋轉機構係為了使該複數個凸部接近該外管的氣體噴出口，而使該桿體旋轉於水平軸周圍。
  10. 如申請專利範圍第1項的成膜裝置，係藉由在該真空容器內依序地將會相互反應之該第1反應氣體與該第2反應氣體供應到基板表面且執行此供應循環來積層多層反應產物的層而形成薄膜；其中該主氣體供應部包含有第1主氣體供應部及第2主氣體供應部，該二主氣體供應部係為了將第1 反應氣體及與該第1反應氣體產生反應之第2反應氣體供應到該載置台的表面，而以相互分離之方式設置在相對於該載置台之主氣體供應部的相對旋轉方向；該成膜裝置為了將該供應有第1反應氣體之第1處理區域與供應有第2反應氣體之第2處理區域的氣氛予以分離，而在該移動方向上更進一步地具備有位於該第1及該第2處理區域間之分離區域。
  11. 如申請專利範圍第10項的成膜裝置，其中該分離區域具備：分離氣體供應部，係用以供應分離氣體；以及頂面，係位於該分離氣體供應部之該旋轉方向兩側，而用以在其與載置台之間形成有為了使分離氣體從該分離區域流到處理區域側之狹窄空間。
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