TWI515327B - 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
本發明係有關一種將會相互反應的至少2種反應氣體依序供給至基板表面並藉由複數次地實施如此的供給循環來堆積多數層之反應生成物層以形成一薄膜的成膜裝置、成膜方法及容納有用以實施該方法之電腦程式的記憶媒體。
半導體製程中，已知ALD(Atomic Layer Deposition)或MLD(Molecular Layer Deposition)之成膜方法，其係於真空氣氛下，使第1反應氣體吸附於半導體晶圓(以下稱作「晶圓」)等基板之表面，其次使第2反應氣體亦吸附於晶圓表面，而於晶圓表面上藉由該兩種氣體之反應來形成1層抑或複數層之原子層或分子層，再藉由反覆地進行複數次如此氣體的交互吸附，便可於晶圓上堆積一膜。此種作法，係具有可由交互供給氣體的次數來高精確地控制其膜厚，且堆積而成之膜的面均勻性良好等優點。因此，據信該堆積方法係一種可對應半導體元件之薄膜化最有潛力之成膜作法。
該成膜方法可適用於堆積一使用於例如閘極氧化膜的高介電體膜。於形成矽氧化膜(SiO2膜)時，第1反應氣體(原料氣體)係可使用例如二(特丁胺基)矽烷(以下稱作「BTBAS」)氣體等，而第2反應氣體(氧化氣體)則可使用臭氧氣體等。
為了實施該成膜方法，係考慮使用一具有真空容器與位於該真空容器中央上部之淋氣頭的枚葉式成膜裝置及使用該成膜裝置的成膜方法。該成膜裝置係自基板中央部上方側供給一反應氣體，再從處理容器底部將未反應之反應氣體及反應副生成物排出。使用該等成膜裝置時，因為以沖洗氣體來沖洗該反應氣體需花費較長時間，且該循環次數亦可能高達例如數百次，結果使得成膜時間變得極度冗長。因此，急需一種能實現高產能之成膜裝置及方法。
由於前述之原因，為了進行ALD或MLD則考慮一種將複數枚基板排列設置於真空容器內之迴轉台的迴轉方向上以進行成膜處理的裝置。具體說明，該成膜裝置係具有：相互遠離地設置於例如真空容器內迴轉台之迴轉方向上，並供給對應之反應氣體的複數個處理區域；以及位於迴轉方向的處理區域與處理區域之間的區域內，且為了分離該等處理區域的氣氛而供給有分離氣體的分離區域。
成膜處理時，自分離氣體供給機構供給分離氣體，該分離氣體係擴散至迴轉台上迴轉方向之兩側而形成一用以阻止分離區域內之各反應氣體相互混合的分離空間。接著，將供給至處理區域之反應氣體與例如擴散至該迴轉方向兩側之分離氣體一起從設置於真空容器內之排氣口排出。如此地，分別於該處理區域內供給處理氣體並於分離區域內供給分離氣體，另一方面，轉動該迴轉台而使得載置於該台上之晶圓反覆交互地從一個處理區域移動至其他處理區域、再從其他處理區域移動至該一個處理區域，藉以進行ALD或MLD處理。該成膜裝置中，如前述般之處理氣氛係無需切換氣體，且可使複數枚基板同時成膜，故預期可獲得較高的產能。
然而，該成膜裝置中，如前述般當各反應氣體流入分離區域內並讓該等反應氣體相互混合時，便會變得無法於晶圓上形成薄膜，抑或使膜厚不均勻而無法進行正常之成膜處理，故為了確實地抑制分離區域中各反應氣體相互混合，則必須以較高流速來供給該分離氣體。為此，雖然可考慮加大分離氣體之流量，但是當分離氣體之流量變大時，可能會使得該分離氣體流入處理區域內並稀釋該反應氣體，而使得成膜效率低落。為了預防前述問題，雖然可考慮加大排氣口的氣體排氣量，但是如此一來會加重連接至排氣口之排氣泵等真空排氣機構的負擔。
後述專利文獻1係揭露一種形成有扁平圓筒狀之處理室的沉積裝置。該處理室分割為兩個半圓形區域。各區域係具有設置於各區域上部處並圍繞該區域的排氣通道。又，於處理室的該兩區域之間係沿著處理室之直徑而設置有用以導入分離氣體的氣體注入口。藉由該等結構，能將相異之反應氣體供給至各區域內，並使得各別之排氣通道能更順暢地進行排氣，同時轉動該迴轉台而使得載置於迴轉台之晶圓可交互地通過該兩區域。
又，專利文獻2係記載一種於晶圓持定組件(迴轉台)上沿著迴轉方向而等間距地設置有4枚晶圓，另一方面，於晶圓持定組件之對向處則沿著迴轉方向而等間距地設置有第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有分離氣體噴嘴，並水平地旋轉該晶圓持定組件以進行成膜處理的裝置結構。
但是該等專利文獻之成膜裝置中，皆未開示有可減少分離氣體之供給量的結構，故仍無法解決前述之問題。
再者，專利文獻3(專利文獻4、5)則揭露一種使複數氣體交互吸附於目標物(晶圓)上，並可適用於原子層CVD的成膜裝置。該裝置中，不斷地自上方將來源氣體與沖洗氣體供給至晶座，並使得固定有晶圓的該晶座旋轉。該文獻之段落0023~0025中記載有一自處理室中心朝半徑方向延伸的分隔壁，以及一形成於該分隔壁底部並用以供給來源氣體或沖洗氣體的氣體噴出孔。又，將用作沖洗氣體之惰性氣體自氣體噴出孔噴出以形成一氣幕(gas curtain)。但是，該文獻亦未開示減少沖洗氣體之流量的方法。
(專利文獻1)美國專利第7,153,542號公報：第6A圖、第6B圖。
(專利文獻2)日本特開第2001-254181號公報：第1圖及第2圖。
(專利文獻3)日本特開第2007-247066號公報：段落0023~0025、0058、第12圖及第18圖
(專利文獻4)美國專利公開第2007-218701號公報
(專利文獻5)美國專利公開第2007-218702號公報
本發明係根據前述問題，提供一種在真空容器內於基板表面依序供給會相互反應之複數種反應氣體而層積多數層之反應生成物層來形成一薄膜的成膜裝置、成膜方法及收納有實施該方法之電腦程式的記憶媒體，其中該成膜裝置係能減少供給至分離區域之分離氣體的使用量，該分離氣體係用來分離沿著載置有基板之迴轉台圓周方向所設置的供給有第1反應氣體之第1處理區域中的氣氛，以及供給有第2反應氣體之第2處理區域中的氣氛。
本發明之第1樣態係提供一種於真空容器內將會相互反應的至少2種反應氣體依序供給至基板之表面並藉由實施如此的供給循環而堆積多數層之反應生成物層來形成一薄膜的成膜裝置。該成膜裝置具備有：設置於該真空容器內並包含用以載置一基板的基板載置區域之迴轉台；朝該迴轉台之基板載置區域側之一面供給第1反應氣體之第1反應氣體供給機構；遠離該第1反應氣體供給機構而設置在該迴轉台之圓周方向並朝該迴轉台之基板載置區域側之一面供給第2反應氣體之第2反應氣體供給機構；將供給有第1反應氣體的第1處理區域與供給有第2反應氣體的第2處理區域之氣氛分離而位於該圓周方向之該第1處理區域與第2處理區域間之分離區域；供給擴散至該分離區域兩側的第1分離氣體之分離氣體供給機構；將供給至該分離氣體供給機構的第1分離氣體加熱之第1加熱部；將供給至該迴轉台之該第1反應氣體、該第2反應氣體及該第1分離氣體排出的排氣口；以及為了在該基板堆積一薄膜而將該第1反應氣體、該第2反應氣體及該第1分離氣體供給至該迴轉台時，讓該迴轉台相對於該第1處理區域、該第2處理區域及該分離區域沿該圓周方向迴轉之驅動部
本發明之第2樣態係提供一種於真空容器內將會相互反應的至少2種反應氣體依序供給至基板之表面並藉由實施如此的供給循環而堆積多數層之反應生成物層來形成一薄膜的成膜方法。該成膜方法包含有：將基板幾乎水平地載置於真空容器內的迴轉台之步驟；自第1反應氣體供給機構朝該迴轉台之基板載置區域側之一面供給第1反應氣體之步驟；自遠離該迴轉台之圓周方向而設置之第2反應氣體供給機構朝該迴轉台之基板載置區域側之一面供給第2反應氣體之步驟；自設置於為了將該圓周方向中供給有第1反應氣體的第1處理區域與供給有第2反應氣體的第2處理區域之氣氛分離而位於該第1處理區域與第2處理區域間的分離區域之分離氣體供給機構供給第1分離氣體之步驟；將供給至該分離氣體供給機構的第1分離氣體加熱之步驟；為了在該基板堆積該薄膜而將該第1反應氣體、該第2反應氣體及該分離氣體供給至該迴轉台時，讓該迴轉台相對於該第1處理區域、該第2處理區域及該分離區域沿該圓周方向迴轉之步驟；以及透過排氣口將供給至該迴轉台之該第1反應氣體、該第2反應氣體及該第1分離氣體排出之步驟。
本發明之第3樣態係提供一種記憶媒體，其係容納有一可用於將會相互反應的至少2種反應氣體依序供給至基板之表面並藉由實施該供給循環而堆積多數層之反應生成物層來形成一薄膜之成膜裝置的程式。該程式係包含有用以實施前述成膜方法所組成之步驟群。
依本發明之實施形態，因為分離氣體受加熱膨漲而以較快之流速供給至真空容器內的迴轉台，故可減少該分離氣體之使用量。
以下，參考所添附之圖式來說明一非用以限定本發明之實施形態範例。所添附之所有圖式中，係對相同或相對應之組件或部件標示相同或相對應之符號，並省略重複之說明。又，圖式之目的並非顯示組件或部件之間的相對比例，因此，具體之尺寸應由熟悉該行業者參照後述之非用以限定的實施形態來決定。
本發明實施形態之成膜裝置係表示於第1圖。第1圖係成膜裝置1沿著後述分離氣體噴嘴41、42之延伸方向的剖面圖，亦即沿第3圖中I-I’線的剖面圖。如圖所示，成膜裝置具備有：具有約略呈圓形之平面形狀的扁平真空容器1；設置於該真空容器1內且具有以真空容器1之中心為迴轉中心的迴轉台2。真空容器1的頂板11為一可自容器本體12分離的結構。當內部保持於減壓狀態時，頂板11係透過例如O型環13的密封組件朝向容器本體12一側擠壓，故能更確實地保持與真空容器1之間的氣密。另一方面，將頂板11自容器本體12處分離時，則可藉由圖中未顯示的驅動機構使頂板11朝上方抬起。
迴轉台2係固定於真空容器約略中心部處的圓筒形狀軸心部21。軸心部21固定於朝鉛直方向延伸之迴轉軸22的上端。迴轉軸22係貫通該容器本體12之底面部14，且其下端安裝至一可讓迴轉軸22於鉛直軸旋轉的驅動部23，且本範例中係為順時針方向旋轉。迴轉軸22及驅動部23係收納於一在上方面具有開口的筒狀殼體20內。該殼體20之上方面具有一突緣部分，並可藉由該突緣部分氣密地安裝至真空容器1底面部14的下方面。
如第2圖及第3圖所示，迴轉台2之表面部處係設置有基板載置區域之圓形狀凹部24以沿著迴轉方向(圓周方向)載置例如5枚之複數枚基板晶圓，該凹部24係形成有較晶圓直徑稍大的直徑以將晶圓定位，並使得該晶圓不會因伴隨迴轉台2迴轉所產生之離心力而飛離迴轉台2。為了方便故於第3圖中僅於1個凹部24處描繪有晶圓W。
第4A圖及第4B圖係沿著迴轉台2之同心圓剖開的展開圖。如第4A圖所示，係形成有一將晶圓載置於凹部24時，可使得該晶圓表面與迴轉台2表面(未載置有晶圓之區域)之高度差約略為零的凹部24。藉此，可抑制因晶圓表面與迴轉台2表面之間的高度差所產生的壓力變動，以維持膜厚之面均勻性。
又，如第2圖、第3圖及第5圖所示，於真空容器1之側壁形成有一用以於外部之搬送手臂10與迴轉台2之間進行晶圓遞送的搬送口15，該搬送口15係藉由圖中未顯示之閘閥來進行開閉。又，當迴轉台2中基板載置區域之凹部24面對該搬送口15且閘閥開啟時，係藉由搬送手臂10將晶圓W搬入真空容器1內並載置於凹部24上。為了將晶圓抬起或放置至該凹部24處，故設置有一可穿過形成於迴轉台2之凹部24處的貫通孔並藉由昇降機構(圖中未顯示)來升降的昇降銷16(參考第5圖)。
如第2圖及第3圖所示，於真空容器1中，第1反應氣體噴嘴31及第2反應氣體噴嘴32與2根分離氣體噴嘴41、42係於真空容器1之圓周方向(迴轉台2之迴轉方向)上間隔地由中心部呈放射狀延伸。藉由該結構，當轉動該迴轉台2時，凹部24係可通過噴嘴31、32、41、42下方。反應氣體噴嘴31、32及分離氣體噴嘴41、42係安裝於例如真空容器1之側邊周緣壁處，且其根端部之氣體導入通道31a、32a、41a、42a係貫穿該側壁。本範例中，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係依序朝順時針方向排列設置。其中，雖然圖式中係從真空容器1周緣壁部而將氣體噴嘴31、32、41、42導入至真空容器1內，但亦可從後述之環狀突出部54處將其導入。此時較佳地，係設置一具有朝向突出部54之外緣周面與頂板11之外表面開口之L型導管。較佳地，該L型導管中，於真空容器1內之L型導管一側開口係連接至氣體噴嘴31(32、41、42)，而於真空容器1外部之L型導管另一側開口則連接至氣體導入通道31a(32a、41a、42a)。
反應氣體噴嘴31、32係分別連接至第1反應氣體之BTBAS(二(特丁胺基)矽烷)氣體的氣體供給源及第2反應氣體之O3(臭氧)氣體的氣體供給源(圖中皆未顯示)。反應氣體噴嘴31、32於下方一側具有複數個用以噴出反應氣體的噴出孔。該複數個噴出孔係沿噴嘴之長邊方向並以特定間隔所排列的。反應氣體噴嘴31、32係各別等同於第1反應氣體供給機構及第2反應氣體供給機構。又，反應氣體噴嘴31之下方區域係用以使BTBAS氣體吸附於晶圓的第1處理區域P1，而反應氣體噴嘴32之下方區域則為用以使O3氣體吸附於晶圓的第2處理區域P2。
作為分離氣體供給機構之分離氣體噴嘴41、42係與反應氣體噴嘴31、32具有相同之結構，如第1圖及第6圖所示，分離氣體噴嘴41、42係間隔地設置有例如沿噴嘴之長邊方向排列之噴出孔40以於下方一側處噴出分離氣體。又，分離氣體噴嘴41、42之氣體供給通道41a、42a係分別藉由氣體供給管41b、42b而連接至分離氣體之N2氣體(氮氣)的氣體供給源43。氣體供給管41b、42b各自設置有加熱部41c、42c，又，該等加熱部41c及42c與氣體供給源43之間係設置有由閥門或流量控制器等所構成的氣體供給設備群44。氣體供給設備群44係根據來自控制部100的控制訊號，來控制氣體供給管41b、42b以及後述之將N2氣體供給至真空容器1內的各管路中之N2氣體供給與否。
加熱部41c及42c係包含有例如加熱器，並藉由後述之控制部100來控制供給至該加熱器的電力，藉以控制氣體供給管41b、42b的溫度。藉此，可控制氣體供給管41b、42b內流向下游側之N2氣體的溫度。具體說明，加熱部41c、42c係將N2氣體加熱至例如200℃~300℃，該溫度係不影響真空容器1內之成膜處理而充分地增加從氣體供給源43所供給之N2氣體的體積。此處，儲存於氣體供給源43之N2氣體的溫度係例如為20℃，而加熱部41c、42c則將該N2氣體加熱至200℃。由於當壓力固定時，氣體之體積係與絕對溫度具有比例關係，如第7A圖及第7B圖所示，相較於加熱前，加熱後之N2氣體45之體積係增加至273＋200(K)/273＋20(K)=約1.61倍而增加其流量。接著，隨著流量增加則其流速亦增加，並以較高之通量而藉由分離氣體噴嘴41、42來將該N2氣體45供給至真空容器1內。
分離氣體噴嘴41、42係形成一用以分離第1處理區域P1與第2處理區域P2的分離區域D。如第2圖至第4圖所示，真空容器1之頂板11處對應於該分離區域D之區域中，設置有一頂部約略位於迴轉台2之迴轉中心，且其圓弧係沿著真空容器1內壁附近並朝下方突出而略呈扇形平面狀的凸狀部5。
分離氣體噴嘴41、42係收納於溝部51內，該溝部係位於凸狀部5中該扇形之圓弧方向的中央處並朝該扇形之半徑方向延伸形成的。亦即從該分離氣體噴嘴41(42)之中心軸至該凸狀部5之扇形兩邊緣(迴轉方向上游側之邊緣及下游側之邊緣)的距離係設定為相等之長度。另外，雖然於本實施形態中，溝部51係將凸狀部5二等分而形成的，但於其他實施形態中，亦可形成一從該分離氣體噴嘴41(42)中心軸至該凸狀部5中迴轉台2之迴轉方向上游側邊緣處之距離較長的溝部51。
於分離氣體噴嘴41、42之圓周方向兩側處，該凸狀部5下方之面係形成一平坦且高度較低的頂面52(第1頂面)，而於該頂面52之圓周方向兩側處，則形成有一高度較頂面52更高的頂面53(第2頂面)。
凸狀部5係形成了一用以阻止第1反應氣體及第2反應氣體侵入至迴轉台2之間處以阻止該等反應氣體相互混合之狹窄空間的分離空間。亦即，以分離氣體噴嘴41為例，該噴嘴41係用以阻止O3氣體及BTBAS氣體各自從迴轉台2迴轉方向之上游側及下游側侵入至該凸狀部5與迴轉台2之間處。所謂「阻止氣體侵入」於本範例中係意味著，當由分離氣體噴嘴41所噴出之分離氣體的N2氣體擴散至第1頂面52與迴轉台2表面之間，本範例係指噴出至緊鄰該第1頂面52的第2頂面53下方側之空間，藉此使得氣體不會從相鄰空間處侵入。接著，所謂「氣體不會侵入」，並非僅指其完全不會從相鄰空間處侵入至凸狀部5下方一側之空間內，亦指縱然多少仍會侵入，但自兩側侵入之O3氣體及BTBAS氣體不會於凸狀部5內相互混合的意思，只需能獲得前述功能，便可發揮該分離區域D用作分離該第1處理區域P1之氣氛與該第2處理區域P2之氣氛的功能。因此，該狹窄空間之狹窄的程度，係設定為該狹窄空間(凸狀部5下方之空間)與相鄰該空間之區域(本範例中為第2頂面53下方之空間)之間的壓力差可確保「氣體不會侵入」功能程度的尺寸，該狹窄空間之具體高度因凸狀部5之面積等而有所不同。又，吸附於晶圓上之氣體當然可通過該分離區域D內，而阻止氣體之侵入係針對氣相之氣體來說明的。
另一方面，於頂板11下方之面設置有一其內面係面向軸心部21外圓周面的突出部54。於軸心部21之外側區域中，該突出部54係對向於迴轉台2。又，突出部54下方之面係與凸狀部5下方之面形成同一個面。換言之，突出部54和迴轉台2相距之高度係與凸狀部5下方之面(頂面52)相距之高度相等，以下將該高度稱為高度h。於其他實施形態中，突出部54與凸狀部5並非一體，而亦可為個別形成的。第2圖及第3圖係表示將凸狀部5留置於真空容器1內，並將頂板11取下之狀態的真空容器1內部之結構。
本範例中，分離氣體噴嘴41、42及反應氣體噴嘴31、32係沿著噴嘴之長邊方向朝正下方以例如10mm之間隔而排列有口徑例如為0.5mm的噴出孔。
又，用來處理直徑300mm之晶圓W時，該凸狀部5與相距迴轉台2迴轉中心為140mm之突出部54的邊界部份處，其圓周方向之長度(迴轉台2之同心圓的圓弧長度)係例如為146mm，而於晶圓載置區域(凹部24)之最外側部份處，其圓周方向之長度係例如為502mm。又，如第4A圖所示，自凸狀部5一側之側壁至最近之溝部51的內壁之間的圓周方向長度L係246mm。
又，如第4B圖所示，於凸狀部5下方之面，亦即頂面52，與迴轉台2表面相距之高度h係可例如為0.5mm至10mm，較佳者為約4mm。此時，迴轉台2之迴轉速度係設定為例如1rpm~500rpm。為了確保分離區域D之分離功能，係對應該迴轉台2之迴轉速度並根據例如實驗等，來設定該凸狀部5之大小尺寸與凸狀部5下方之面(第1頂面52)相距迴轉台2表面的高度h。
如前述般，於真空容器1之圓周方向上具有一第1頂面52以及一高度較該頂面52更高的第2頂面53。第8A圖係表示設置有一高度較高之頂面53之區域的剖面；第8B圖係表示設置有一高度較低之頂面52之區域的剖面。於扇形之凸狀部5的周緣部(真空容器1外緣側之部位)處，係如第2圖及第8B圖所示般形成有一對向於迴轉台2之外端面而彎曲呈L型之彎曲部55。該彎曲部55亦與凸狀部5相同地，係用以防止反應氣體自兩側侵入，並防止兩反應氣體混合為目的所設置的。彎曲部55內面與迴轉台2外端面之間的間隙，以及彎曲部55外周面與容器本體12之間的間隙，係設定為等同於面向迴轉台2表面之頂面52的高度尺寸。本範例中，由該迴轉台2表面側之區域可見到彎曲部55之內面係構成該真空容器1之內壁。
容器本體12之內壁處，如第6圖及第8B圖所示，於分離區域D內之部份係垂直接近該彎曲部55之外圓周面，但是如第8A圖所示，於分離區域D以外之部份，從例如迴轉台2外緣面之對向部位處乃至真空容器1底面部14處之部份係朝外側凹陷。以下，將該凹陷部分稱作排氣區域6。
排氣區域6之底部係設置有2個排氣口61、62。如第3圖所示，為了排出BTBAS氣體及N2氣體，該排氣口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之迴轉方向下游側的分離區域D之間。為了排出O3氣體及N2氣體，排氣口62則設置於第2反應氣體噴嘴32與相對於該反應氣體噴嘴32之迴轉方向下游側的分離區域D之間。
如第2圖及第8A圖所示，排氣口61、62係各自藉由排氣管63而連接至由例如真空泵等所構成之共通的真空排氣機構64。圖中符號65係為穿插設置於排氣管63之間的壓力調整機構。壓力調整機構65之上游側處的排氣管63之管路的一部份口徑係擴張而形成一口徑擴張部66。該口徑擴張部66中係形成有遮斷該管路之一部份的板狀冷卻部67，故相較於其上游側之傳導率，排氣管63的口徑擴張部66之氣體傳導率係變得較低。而冷卻部67內部係形成有圖中未顯示之冷媒流路，藉由流通該冷媒而可冷卻流入至該口徑擴張部66的氣體。
如第1圖、第2圖及第6圖所示，於迴轉台2與真空容器1底面部14之間的空間內設置有用作加熱機構的加熱器單元7，且可透過該迴轉台2來將迴轉台2上之晶圓加熱至處理條件所設定之例如350℃的溫度。於迴轉台2周緣部之下方，為了分離迴轉台2之上方空間乃至分離區域D處的氣氛，設置有該加熱器單元7之加熱器單元設置空間75內的氣氛以及該加熱器單元配置空間75以外之氣氛，則設置有一包圍加熱器單元7的遮蔽組件71。
參考第1圖，於底面部14中，比設置有加熱器單元7之空間更靠近該迴轉台2迴轉中心之部位處，係靠近軸心部21而形成了一位於迴轉台2下方之面的中心部附近之狹窄空間74；又，貫穿該底面部14之迴轉軸22的貫通孔內面與迴轉軸22之間的間隙變得狹窄，且該等狹窄空間74係連通至該殼體20內。接著，該殼體20係連接有一沖洗氣體供給管72以將沖洗氣體之N2氣體供給至狹窄空間74內來進行沖洗。又，於真空容器1之底面部14中，位於加熱器單元7下方側的圓周方向之複數個部位處，係連接有一沖洗氣體供給管73以藉由例如N2氣體來進行加熱器單元7之設置空間75的沖洗。
沖洗氣體供給管72、73係連接至N2氣體供給源43，並於沖洗氣體供給管72、73處各別設置有與加熱部41c及42c相同結構之加熱部72c、73c。N2氣體供給源43與加熱部72c、73c之間則設置有氣體供給設備群44。
藉由設置該等沖洗氣體供給管72、73，如第9圖中箭號所示N2氣體的流向，以N2氣體來沖洗該殼體20內乃至加熱器單元7設置空間處的空間，且該沖洗氣體通過迴轉台2與遮蔽組件71之間的間隙以及排氣區域6而自排氣口61、62處排出。藉此，BTBAS(O3)氣體便不會通過迴轉台2下方之空間而流入第2(第1)處理區域P2(P1)。亦即，該N2氣體係可用作另一分離氣體。
真空容器1之頂板11中心部係連接有分離氣體供給管81之下游端，並可供給用作分離氣體之N2氣體至頂板11與軸心部21之間的空間82，而該分離氣體供給管81之上游端則連接至氣體供給設備群44與N2氣體供給源43。分離氣體供給管81係具有與加熱部41c相同結構之加熱部81c。
參考第9圖，供給至空間82之分離氣體係通過突出部54與迴轉台2之間的狹窄間隙56並沿著迴轉台2之晶圓載置區域側表面流動，再抵達排氣區域6。由於空間82與間隙56係充滿該分離氣體，故可防止該反應氣體(BTBAS氣體或O3氣體)通過迴轉台2之中心部而於第1處理區域P1與第2處理區域P2之間混合。
亦即，本實施形態之成膜裝置可謂係具備有一中心部區域C，其係藉由迴轉台2之迴轉中心部與真空容器11劃分以將第1處理區域P1及第2處理區域P2分離，並受分離氣體沖洗之同時，藉由沿著迴轉方向所形成的噴出口將分離氣體噴出至迴轉台2表面。另外，此處所稱噴出口係等同於突出部54與迴轉台2之間的狹窄間隙56。
加熱部81c、72c、73c亦與加熱部41c、42c相同係用以加熱由氣體供給源43所供給之N2氣體。該氣體之加熱溫度係設定於可使N2氣體有效地膨脹而不至影響前述之成膜處理的溫度。具體說明，係使用加熱部81c、72c、73c將N2氣體加熱至200℃~300℃。接著，將受各加熱部加熱而體積增加後之N2氣體高速地從各氣體供給管及分離氣體噴嘴供給至真空容器1內，故於成膜處理時便形成如第9圖中箭號所示般的N2氣體流。加熱部41c、42c係等同於第1加熱部；加熱部81c係等同於第2加熱部；而加熱部72c、73c係等同於第3加熱部。另外，雖然第9圖中為了清楚表示該真空容器1整體之N2氣體的流動，故將分離區域D與排氣口61(62)表示於同一平面，但如第8B圖所示，該真空容器1內壁中對應分離區域D(面對於彎曲部55)的區域外側並未形成凹陷部份，故排氣口61、62係於圓周方向上與分離區域D交錯而形成的。
又，受各加熱部加熱並供給至真空容器1內的N2氣體，係與例如受真空容器1內之加熱器單元7加熱之BTBAS氣體或O3氣體一起流進排氣口61、62。第10A圖及第10B圖係表示於連接至排氣口61的排氣管63中N2氣體與BTBAS氣體之混合氣體85的流動模式。如圖所示，混合氣體85係於排氣管63內流向口徑擴張部66之過程中自然地冷卻，接著於通過排氣管63之口徑擴張部66時更冷卻至例如100℃~150℃之低溫而使得其體積減少，並於排氣管63中朝口徑擴張部66之下游側排出。連接至排氣口62之排氣管63中，與該混合氣體85相同，N2氣體與O3氣體之混合氣體係於排氣管63內流通的過程中冷卻，並更進一步藉由設置於口徑擴張部66處的冷卻部67冷卻而排出。
又，本實施形態之成膜裝置係具備有用來控制裝置整體之動作的控制部100。控制部100係包含了由例如電腦所構成之程序控制器100a、使用者介面100b以及記憶體裝置100c。記憶體裝置100c中儲存有用以使裝置運作的程式。該程式係由用以執行後述裝置之動作的步驟群所組成，並係藉由硬碟、光碟片、MO磁光碟片、記憶卡、軟碟片等記憶媒體100d來安裝至該記憶體裝置100c內。
其次，說明使用前述成膜裝置來進行成膜之製程。首先，轉動該迴轉台2，於凹部24對齊搬送口15後停止，並開啟圖中未顯示之閘閥。其次，藉由搬送手臂10使晶圓W通過搬送口15而搬入真空容器1內。接著，昇降銷16係通過凹部24底面之貫通孔而上昇並自搬送手臂10處接收晶圓W，待搬送手臂10退出真空容器1後，則使昇降銷16下降而將晶圓W載置於凹部24處。前述動作反覆地進行5次，而於5個凹部24內各自載置一晶圓W。
然後，藉由真空泵64來抽真空而使得真空容器1內部形成預先設定之壓力，同時讓迴轉台2順時針迴轉並藉由加熱器單元7來加熱該晶圓W。詳細說明，係藉由加熱器單元7使迴轉台2加熱至預先設定之溫度，則載置於該迴轉台2(凹部24)之晶圓W亦會受到加熱。又，為了將N2氣體加熱至前述特定之溫度(例如200℃)，故使得加熱部41c、42c、72c、73c及81c之加熱器開始昇溫，而為了冷卻自真空容器1所排出之氣體，故使得排氣管63冷卻部67之冷媒開始流通。
使加熱部41c、42c、72c、73c及81c之溫度達到一特定溫度，而冷卻部67之溫度亦達到一特定溫度，並藉由圖中未顯示之溫度感測器來確認晶圓W之溫度已達例如350℃之設定溫度後，開始自氣體供給源43將N2氣體供給至各氣體供給管，各自於各氣體供給管之各加熱部41c、42c、72c、73c、81c處加熱該N2氣體以增加其體積及流速，再從各氣體供給管之端部及分離氣體噴嘴41、42供給至真空容器1內。來自分離氣體噴嘴41、42之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81的N2氣體流量為例如5000sccm。又，來自於真空容器1中心部下方側形成有開口之沖洗氣體供給管72的N2氣體流量為例如1000sccm；來自於加熱器單元7下部形成有開口之沖洗氣體供給管73的N2氣體流量為例如10000sccm。又，如前述般地將N2氣體供給至真空容器1內，同時自第1反應氣體噴嘴31、第2反應氣體噴嘴32處各自噴出100sccm之BTBAS氣體、10000sccm之O3氣體，此時真空容器1內之處理壓力為例如1067Pa(8Torr)。
晶圓W藉由迴轉台2之迴轉，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，於吸附BTBAS氣體後再吸附O3氣體以使得BTBAS分子受氧化而形成1層抑或複數層之氧化矽分子層，當迴轉台2如前述旋轉特定次數後，便形成一具有特定膜厚之矽氧化膜。
本範例中，容器本體12之內壁中，對應於第2頂面53下方之空間(各自設置有反應氣體噴嘴31、32的第1處理區域P1及第2處理區域P2)的部分之外側係形成凹陷，而使排氣口61、62上方產生一較大之空間。因此，第2頂面53下方之空間的壓力係較第1頂面52下方之狹窄空間及中心部區域C的壓力為低。
第11圖係表示各氣體由氣體噴嘴或供給管等處供給至真空容器1時之各氣體流動模式。自第2反應氣體噴嘴32朝下方側噴出的O3氣體之一部份係接觸到迴轉台2表面(晶圓W表面及晶圓W非載置區域表面兩者)並沿其表面而流向迴轉方向之上游側。接著，該O3氣體被沿著迴轉方向流動之N2氣體所推回，故其流動方向改為朝迴轉台2周緣與真空容器1內壁。最終，該O3氣體流入排氣區域6，並通過排氣口62而自真空容器1排出。
又，自第2反應氣體噴嘴32朝下方側噴出而接觸至迴轉台2表面並沿其表面朝迴轉方向之下游側流動的O3氣體，主要係受到自中心部區域C所噴出之N2氣體流與排氣口62之吸力作用而朝排氣口62流動。另一方面，該O3氣體極少部分則流向位於迴轉台2迴轉方向之下游側的分離區域D，並試圖流入該頂面52與迴轉台2之間的間隙。但是，由於該間隙之高度h及圓周方向之長度，係設定為在欲實施之成膜條件下可防止O3氣體侵入至頂面52下方的尺寸，故如第4B圖所示，O3氣體幾乎無法流入扇形凸狀部5下方之間隙。抑或，雖有少部份流入但仍無法到達分離氣體噴嘴41附近，並受到分離氣體噴嘴41所噴出之N2氣體擠壓而回到迴轉方向之上游側，亦即處理區域P2一側。接著，沿著迴轉台2表面並朝迴轉方向流動之O3氣體，幾乎全部皆如第11圖所示，和自中心部區域C所噴出之N2氣體一起通過迴轉台2周緣與真空容器1內壁之間的間隙，再流入排氣區域6，並藉由排氣口62排出。
相同地，自第1反應氣體噴嘴31朝下方噴出並沿著迴轉台2表面各自流向迴轉方向上游側及下游側的BTBAS氣體，則完全無法侵入其迴轉方向上游側及下游側所鄰接之扇形凸狀部5的下方側。抑或，即使有部份之BTBAS氣體侵入，亦將被擠壓回到處理區域P1、P2側。接著，和自中心部區域C所噴出之N2氣體一起從迴轉台2周緣與真空容器1內壁之間的間隙通過排氣區域6而排出至排氣口61。
如前述般，分離區域D係可用以防止BTBAS氣體及O3氣體流入；抑或大幅度地減少BTBAS氣體及O3氣體的流入量；抑或將BTBAS氣體及O3氣體推回。另一方面，吸附在晶圓上之氣體分子便這樣地通過分離區域D(扇形凸狀部5中高度較低之頂面52的下方)，並藉以成膜。
更甚者，由於分離氣體係自中心部區域C朝迴轉台2周緣噴出，故第1處理區域P1之BTBAS氣體(第2處理區域P2之O3氣體)如第11圖所示，係無法流入中心區域C。即便有部分流入仍會被推回，藉以阻止其通過中心部區域C而流入第2處理區域P2(第1處理區域P1)。
再者，第1處理區域P1之BTBAS氣體(第2處理區域P2之O3氣體)，係無法通過迴轉台2與容器本體12內壁之間的空間而流入第2處理區域P2(第1處理區域P1)。此乃因為自該凸狀部5係朝向下方形成一該彎曲部55，且該迴轉台2與該彎曲部55之間以及彎曲部55與容器本體12內面之間的間隙係狹窄地如同前述之凸狀部5頂面52的高度h，而可避免該等2個處理區域之間的氣體流通。因此，可藉由2個分離區域D來分離該第1處理區域P1的氣氛與該第2處理區域P2的氣氛。
又，如第9圖所示，藉由自氣體供給管72、73所供給之N2氣體來沖洗該迴轉台下方的空間。因此，BTBAS氣體無法通過迴轉台2下方而流入第2處理區域P2。因此，BTBAS氣體係與N2氣體一起流入排氣口61，而O3氣體則與N2氣體一起流入排氣口62，且通過排氣口61及排氣口62而流入排氣管63的各氣體則於冷卻部67處受冷卻，在其體積縮小之狀態下流向排氣管63之下游側而排出。
晶圓係以對應目標膜厚所設定之次數(例如600次)而各自通過處理區域P1、P2，而當形成一具有特定膜厚之膜的成膜處理完成後，再藉由搬送手臂10以搬入動作相反的流程依序地將各晶圓搬出。
依本實施形態之成膜裝置，設置於各自供給有BTBAS氣體、O3之處理區域P1、P2之間的分離區域D中，係設置有對向於載置有晶圓W之迴轉台2的頂面52以及供給N2氣體至迴轉台2與頂面52之間的分離氣體噴嘴41、42。該等用以將N2氣體供給至分離氣體噴嘴41、42的氣體供給管41b、42b係設置有加熱部41c、42c，並藉由該加熱部41c、42c來加熱供給至分離氣體噴嘴41、42的N2氣體。由於受加熱部41c、42c加熱後之N2氣體會膨脹並以高流速自分離氣體噴嘴41、42供給至分離區域D，故可抑制N2氣體之使用量(或防止N2氣體消耗的增加)。又，亦可抑制於分離區域D中之BTBAS氣體與O3氣體的混合，故可達成ALD(MLD)模式之成膜。另外，本發明亦適用於該迴轉台2中僅載置1個晶圓W之情況。
又，該成膜裝置為了抑制反應氣體於分離區域D中相互混合，於真空容器1之頂板11與軸心部21之間的空間82係供給有用作分離氣體之N2氣體，而該N2氣體自空間82流向迴轉台2之周緣部一側。此時，該N2氣體亦受加熱部81c加熱而膨脹，且於流速增加之狀態下供給至空間82，故可抑制供給至該空間82的N2氣體使用量。
又，流通於氣體供給管72、73之N2氣體亦受加熱部72c、73c加熱，故加熱後之N2氣體係以高流速供給至迴轉台2下方的空間。因此，亦可抑制從氣體供給管72、73所供給之N2氣體使用量。
又，藉由設置於排氣管63之冷卻部67來冷卻於各加熱部處所加熱之N2氣體，並在其體積減少之狀態下排出，因此可抑制真空排氣機構64之排氣量，減低其負擔，並可抑制用以驅動該真空排氣機構64所消耗之電力。由於該冷卻部67係設置於該排氣管63中以降低氣體之傳導率，故該冷卻部67中氣體之流動會減緩而提高冷卻效率，結果可更加確實地減少N2氣體的體積。
本實施形態中，雖然係於將N2氣體供給至真空容器1內的氣體供給管處設置有一加熱部，但是於其它實施形態中，亦可如第12圖所示，設置有一暫時儲存從N2氣體供給源43所供給之N2氣體並將其加熱至特定溫度的加熱儲存部49，並自該加熱儲存部49通過各氣體供給管而將N2氣體供給至真空容器1的結構。
又，較佳地，於分離區域D頂面44中，相對於分離氣體噴嘴41、42的迴轉台2之迴轉方向的上游側部位處，越接近外緣之部位則迴轉方向之寬度則越大。其理由在於，因為迴轉台2之迴轉，故自上游側流向分離區域D之氣體於越靠近外緣處則其流速越快。依照前述觀點，該凸狀部5宜具有如前述之扇形樣態。
接著，較佳地，如第13A圖及第13B圖所示，當例如所處理之晶圓直徑為300mm時，於分離氣體供給噴嘴41(42)兩側各自形成有狹窄空間的第1頂面52，於沿著迴轉台2迴轉方向並通過晶圓W中心WO之部位處的寬度尺寸L為50mm以上。亦即，寬度尺寸L為晶圓W直徑之1/10~1/1者較佳，更佳約為1/6以上者。為了有效地阻止反應氣體自凸狀部5兩側侵入至凸狀部5下方(狹窄空間)，當寬度尺寸L較短時，則必須相對應地縮小第1頂面52與迴轉台2之間的距離。
再者，將第1頂面52與迴轉台2之間的距離設定於某一尺寸時，由於離迴轉台2之迴轉中心越遠，迴轉台2之速度則越快，而為了獲得阻止反應氣體侵入之效果，故必須隨著遠離該迴轉中心而增加寬度尺寸L的長度。考慮前述之觀點，因為當晶圓W中心WO所通過之部位處的寬度尺寸L小於50mm時，必須要大幅縮小第1頂面52與迴轉台2之間的距離，且於迴轉台2迴轉時為了防止迴轉台2或晶圓W撞擊到頂面52，則必須花費極大心力來抑制迴轉台2之晃動。
更甚者，由於若迴轉台2之轉速越高，則反應氣體越容易自凸狀部5上游側侵入到凸狀部5下方側，故當寬度尺寸L小於50mm時，則必須降低迴轉台2之轉速，就產能之觀點並非良策。因此該寬度尺寸L為50mm以上者較佳，但即便於50mm以下，亦可獲得本發明之效果。
本實施形態中，雖然於容器本體12設置有2個排氣口61、62，但於其它實施形態中，亦可設置3個排氣口。例如，可於第2反應氣體噴嘴32與分離區域D之間追加設置一排氣口，其中該分離區域係位於相對第2反應氣體噴嘴32的迴轉台2之順時針迴轉方向的上游側。又，更甚者追加之排氣口可設置於容器本體12之特定位置處。如圖式之範例，該排氣口61、62係設置於較迴轉台2更低位置處並自真空容器1內壁與迴轉台2周緣之間的間隙處將氣體排出，但其亦可設置於容器本體12之側壁處。又，將排氣口61、62設置於容器本體12之側壁處時，排氣口61、62亦可設置於較迴轉台2更高位置處。此時，氣體係沿迴轉台2表面流動，並流入較迴轉台2表面更高位置處的排氣口61、62。因此，相較於將排氣口設置於例如頂板11處之情況，由於其不會於容器1內揚起微粒之優點，故為一較佳樣態。
其次，說明處理區域P1、P2及分離區域D之其它設置範例。第14圖係將第2反應氣體噴嘴32設置於迴轉台2上相對搬送口15之順時針方向迴轉之上游側的範例。這樣的結構亦可獲得與本發明相同之效果。
又，亦可將2個扇形板安裝於頂板11下方之面而位於分離氣體噴嘴41(42)兩側處以構成該分離區域D。第15圖係為該結構之平面圖。此時，凸狀部5(2個扇形板)與分離氣體噴嘴41(42)之間的距離抑或該扇形凸狀部5之大小等，係考量分離氣體之噴出流量或反應氣體之噴出流量來設定以使得分離區域D可有效地發揮分離之功能。
於前述實施形態中，第1處理區域P1及第2處理區域P2係等同於具有較分離區域D頂面52更高的頂面53之區域。但是，第1處理區域P1及第2處理區域P2中至少任一者亦可於反應氣體供給噴嘴31(32)之兩側具有面向該迴轉台2，而具有較頂面53之高度更低之另一頂面。該頂面與迴轉台2之間的間隙係用以防止氣體流入。該頂面宜較頂面53為低，並具有與分離區域D之頂面52相同程度之高度。第16圖係表示該結構之一例。如圖所示，扇形凸狀部30係設置於供給有O3氣體之第2處理區域P2處，且反應氣體噴嘴32係設置於該凸狀部30所形成之的溝部(圖中未顯示)處。換言之，雖然該第2處理區域P2係用以藉由氣體噴嘴來供給反應氣體，但其係與分離區域D具有相同之結構。
又，如第17圖所示，於反應氣體噴嘴31(32)兩側亦設置有高度同樣較低之頂面，且該等頂面係為連續之結構，亦即除了設置有分離氣體噴嘴41(42)及反應氣體噴嘴31(32)之部位，面向迴轉台2之區域整面皆設置有凸狀部5的結構亦可獲得與本發明相同之效果。以其它角度來形容該結構，亦即為分離氣體噴嘴41(42)兩側之第1頂面52係延伸擴張至反應氣體噴嘴31(32)處的範例。此時，分離氣體係擴散至分離氣體噴嘴41(42)兩側，而反應氣體則擴散至反應氣體噴嘴31(32)兩側，兩種氣體係於凸狀部5下方側(狹窄空間)處匯流，但仍可藉由位於分離氣體噴嘴31(32)與反應氣體噴嘴42(41)之間的排氣口61(62)來將該等氣體排出。
前述之實施形態中，雖然迴轉台2之迴轉軸22係位於真空容器1之中心部，並使用分離氣體來沖洗迴轉台2中心部與真空容器1上面部之間的空間，但於其它實施形態中，亦可形成如第18圖所示之結構。第18圖之成膜裝置中，真空容器1中央區域之底面部14係朝下方突出而形成一收納驅動部之收容空間90，同時真空容器1中央區域上方之面係形成有凹部90a，而在真空容器1中心部處係於收容空間90底部與真空容器1凹部90a上方面之間形成有一支柱91，以預防該來自第1反應氣體噴嘴31之BTBAS氣體與該來自第2反應氣體噴嘴32之O3氣體會通過中心部而相互混合。
關於用以使迴轉台2迴轉之機構，係同軸狀地圍繞該支柱91而設置一迴轉套筒92，並沿著該迴轉套筒92設置有環狀之迴轉台2。接著，於收容空間90設置一藉由馬達93所驅動之驅動齒輪部94，藉由該驅動齒輪部94，透過形成於迴轉套筒92下半部之外圓周處的齒輪部95來轉動該迴轉套筒92。符號96、97以及98則為軸承部。
又，沖洗氣體供給管73係連接至收容空間90底部，同時將用以供給沖洗氣體至凹部90a側面與迴轉套筒92上端部之間的空間處的沖洗氣體供給管91連接至真空容器1上部。第18圖中雖記載了於左右兩處設置有用以將沖洗氣體供給至凹部90a側面與迴轉套筒92上端部之間的空間處的開口部，但為了使得BTBAS氣體與O3氣體不會藉由靠近迴轉套筒92之區域而相互混合，該開口部(沖洗氣體供給口)之排列個數宜經設計較佳。
第18圖之實施形態中，由迴轉台2側來看，凹部90a側面與迴轉套筒92上端部之間的空間係等同於分離氣體噴出孔，接著，藉由該分離氣體噴出孔、迴轉套筒92及支柱91而形成一位於真空容器1中心部的中心部區域。
第19圖係表示一使用了前述之成膜裝置的基板處理裝置。於第19圖中，符號101係一可收納例如25枚之晶圓且被稱作晶圓盒的密閉型搬送容器；符號102係一設置有搬送手臂103之大氣側搬送室；符號104、105係一可於大氣氣氛與真空氣氛之間進行氣氛切換的氣密室(真空預備室)；符號106係一設置有2臂式搬送手臂107的真空側搬送室；符號108、109係本發明之成膜裝置。搬送容器101係自外部搬送至一具備有載置台且圖中未顯示之搬出入口，將其連接至大氣側搬送室102後，藉由圖中未顯示之開閉機構來將外蓋打開再藉由搬送手臂103來將晶圓自搬送容器101內取出。其次，搬入氣密室104(105)內並將其室內由大氣氣氛切換為真空氣氛，然後再藉由搬送手臂107將晶圓取出並搬入成膜裝置108、109任一者，以進行前述之成膜處理。如前述般，具備有2組本發明之例如處理5枚用的成膜裝置，便能高產能地實施所謂之ALD(MLD)處理。
適用於前述成膜裝置的處理氣體，除了前述之範例，其它亦可列舉出：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]、TEMAZ[四(乙基甲基胺基酸)-鋯]、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]以及單胺基矽烷等。
又，分離氣體及沖洗氣體並未限定N2氣體，也可使用Ar氣體等惰性氣體，但是亦可使用非惰性氣體的氫氣等，只要是不會影響成膜處理的氣體皆可，並未特別限定該氣體之種類。
以上係參照實施形態來說明本發明，但本發明並未限定於前述揭露之實施形態，於申請專利範圍界定之本發明範圍內係具有各種變形例或變更例。
本發明係根據2008年8月29日在日本提出之發明申請2008-222733號，並引用其全部內容。
1．．．真空容器
2．．．迴轉台
5．．．凸狀部
6．．．排氣區域
7．．．加熱器單元
10．．．搬送手臂
11．．．頂板
12．．．容器本體
13．．．O型環
14．．．底面部
15．．．搬送口
16．．．昇降銷
20．．．筒狀殼體
21．．．軸心部
22．．．迴轉軸
23．．．驅動部
24．．．凹部
30．．．凸狀部
31、32．．．反應氣體噴嘴
31a、32a．．．氣體導入通道
33、40．．．噴出孔
41、42．．．分離氣體噴嘴
41a、42a．．．氣體導入通道
41b、42b．．．氣體供給管
41c、42c．．．加熱部
43．．．氣體供給源
44．．．氣體供給設備群
45．．．N2氣體
49．．．加熱儲存部
51．．．溝部
52．．．第1頂面
53．．．第2頂面
54．．．突出部
55．．．彎曲部
56．．．狹窄間隙
61、62．．．排氣口
63．．．排氣管
64．．．真空泵
65．．．壓力調整機構
66．．．口徑擴張部
67．．．冷卻部
71．．．遮蔽組件
72、73．．．沖洗氣體供給管
72c、73c．．．加熱部
74．．．狹窄空間
75．．．空間
81．．．分離氣體供給管
81c．．．加熱部
82．．．空間
85．．．混合氣體
90．．．收容空間
90a．．．凹部
91．．．支柱
92．．．套筒
93．．．馬達
94．．．驅動齒輪部
96、97、98．．．軸承部
100．．．控制部
100a．．．程序控制器
100b．．．使用者介面
100c．．．記憶體裝置
100d．．．記憶媒體
101．．．搬送容器
102．．．大氣側搬送室
103．．．搬送手臂
104、105．．．氣密室
106．．．真空側搬送室
107a、107b．．．搬送手臂
108、109．．．成膜裝置
C．．．中心部區域
D．．．分離區域
P1、P2．．．處理區域
W．．．晶圓
第1圖係本發明實施形態相關之成膜裝置的縱剖面圖。
第2圖係表示第1圖之成膜裝置內部的概略結構之立體圖。
第3圖係第1圖之成膜裝置的橫剖之平面圖。
第4A及4B圖係表示前述成膜裝置中處理區域及分離區域的剖面圖。
第5圖係第1圖之成膜裝置的部份立體圖。
第6圖係表示反應氣體噴嘴的縱剖面圖。
第7A圖係說明藉由加熱部使氣體膨脹之情況的圖。
第7B圖係說明藉由加熱部使氣體膨脹之情況的另一圖。
第8A圖係第1圖之成膜裝置的部份剖面圖。
第8B圖係第1圖之成膜裝置的另一部份剖面圖。
第9圖說明分離氣體或沖洗氣體流動之情況的圖。
第10A圖係說明排氣管內氣體之體積減少之情況的圖。
第10B圖係說明排氣管內氣體之體積減少之情況的另一圖。
第11圖係說明藉由分離氣體來使第1反應氣體及第2反應氣體分離而排出之氣流模式的圖。
第12圖係本發明另一實施形態相關之成膜裝置的縱剖面圖。
第13A圖係說明用於分離區域之凸狀部的尺寸範例的圖。
第13B圖係說明用於分離區域之凸狀部的尺寸範例的圖。
第14圖係本發明又一實施形態相關之成膜裝置的平面圖。
第15圖係本發明再一實施形態相關之成膜裝置的橫剖之平面圖。
第16圖係本發明其他實施形態相關之成膜裝置之內部概略結構的立體圖。
第17圖係本發明於前述以外之實施形態相關的成膜裝置的平面圖。
第18圖係本發明於前述以外之另一實施形態相關的成膜裝置的剖面圖。
第19圖係使用了本發明成膜裝置的基板處理系統之一例的概略平面圖。
1．．．真空容器
2．．．迴轉台
7．．．加熱器單元
11．．．頂板
12．．．容器本體
13．．．O型環
14．．．底面部
20．．．筒狀殼體
21．．．軸心部
22．．．迴轉軸
23．．．驅動部
40．．．噴出孔
41、42．．．分離氣體噴嘴
41a、42a．．．氣體導入通道
41b、42b．．．氣體供給管
41c、42c．．．加熱部
43．．．氣體供給源
44．．．氣體供給設備群
54．．．突出部
55．．．彎曲部
56．．．狹窄間隙
71．．．遮蔽組件
72、73．．．沖洗氣體供給管
72c、73c．．．加熱部
74．．．狹窄空間
75．．．空間
81．．．分離氣體供給管
81c．．．加熱部
82．．．空間
100．．．控制部

Claims (16)

  1. 一種成膜裝置，係於真空容器內將會相互反應的至少2種反應氣體依序供給至基板之表面並藉由實施如此的供給循環而堆積多數層之反應生成物層來形成一薄膜，並具備有：設置於該真空容器內並包含用以載置一基板的基板載置區域之迴轉台；朝該迴轉台之基板載置區域側之一面供給第1反應氣體之第1反應氣體供給機構；遠離該第1反應氣體供給機構而設置在該迴轉台之圓周方向並朝該迴轉台之基板載置區域側之一面供給第2反應氣體之第2反應氣體供給機構；將供給有第1反應氣體的第1處理區域與供給有第2反應氣體的第2處理區域之氣氛分離而位於該圓周方向之該第1處理區域與該第2處理區域間之分離區域；供給擴散至該分離區域兩側的第1分離氣體之分離氣體供給機構；將供給至該分離氣體供給機構的第1分離氣體加熱之第1加熱部；將供給至該迴轉台之該第1反應氣體、該第2反應氣體及該第1分離氣體排出的排氣口；以及為了在該基板堆積一薄膜而將該第1反應氣體、該第2反應氣體及該第1分離氣體供給至該迴轉台時，讓該迴轉台相對於該第1處理區域、該第2處理區域及該分離區域沿該圓周方向迴轉之驅動部。
  2. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中更進一步具備一中心部區域，係為了分離該第1處理區域與該第2處理區域之氣氛而位於真空容器內之中心部，並形成有朝該迴轉台之基板載置面噴出第2分離氣體之噴出口，其中該第1反應氣體及該第2反應氣體係與擴散至該分離區域兩側之第1分離氣體及自該中心部區域噴出的該第2分離氣體一起由該排氣口排出。
  3. 如申請專利範圍第2項之成膜裝置，其中該中心部區域係為一由迴轉台之迴轉中心部與真空容器之上面一側所劃分用以流通第2分離氣體之區域。
  4. 如申請專利範圍第2項之成膜裝置，其中設置有代替抑或增設於該第1加熱部來將供給至該噴出口的第2分離氣體加熱之第2加熱部。
  5. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中該分離區域係具備一位於分離氣體供給機構之該圓周方向兩側，用以與迴轉台之間形成一可讓分離氣體自該分離區域流通至處理區域一側的狹窄空間之頂面。
  6. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中更進一步具備一將沖洗氣體供給至該迴轉台下方側空間之沖洗氣體供給機構以及一將供給至沖洗氣體供給機構的沖洗氣體加熱之第3加熱部。
  7. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中更進一步具備一用來將設置於該排氣口與該排氣口所連結的真空排氣機構之間的排氣流路內所流通的氣體冷卻之冷卻部。
  8. 如申請專利範圍第7項之成膜裝置，其中該冷卻部具備一限制該排氣流路中之氣體流動而使該排氣流路之傳導性降低，同時冷卻該排氣流路中氣體之冷媒流路。
  9. 一種成膜方法，係於真空容器內將會相互反應的至少2種反應氣體依序供給至基板之表面並藉由實施如此的供給循環而堆積多數層之反應生成物層來形成一薄膜，並包含有：將基板幾乎水平地載置於真空容器內的迴轉台之步驟；自第1反應氣體供給機構朝該迴轉台之基板載置區域側之一面供給第1反應氣體之步驟；自遠離該迴轉台之圓周方向而設置之第2反應氣體供給機構朝該迴轉台之基板載置區域側之一面供給第2反應氣體之步驟；自設置於為了將該圓周方向中供給有該第1反應氣體的第1處理區域與供給有該第2反應氣體的第2處理區域之氣氛分離而位於該第1處理區域與第2處理區域間的分離區域之分離氣體供給機構供給第1分離氣體之步驟；將供給至該分離氣體供給機構的第1分離氣體加熱之步驟；為了在該基板形成該薄膜而將該第1反應氣體、該第2反應氣體及該分離氣體供給至該迴轉台時，讓該迴轉台相對於該第1處理區域、該第2處理區域及該分離區域沿該圓周方向迴轉之步驟；以及透過排氣口將供給至該迴轉台之該第1反應氣體、該第2反應氣體及該第1分離氣體排出之步驟。
  10. 如申請專利範圍第9項之成膜方法，其中包含一由用以分離前述第1處理區域與第2處理區域之氣氛而位於真空容器內中心部的中心部區域所設置之噴出口來將第2分離氣體噴出至該迴轉台之基板載置面一側之步驟；其中該排氣步驟中，該第1反應氣體、該第2反應氣體以及擴散至該分離區域兩側之該第1分離氣體與自該中心部區域噴出之該第2分離氣體係由該排氣口排出。
  11. 如申請專利範圍第10項之成膜方法，其中該中心部區域係為一由迴轉台之迴轉中心部與真空容器之上面一側所劃分用以流通第2分離氣體之區域。
  12. 如申請專利範圍第9項之成膜方法，其中該分離區域係具備一位於分離氣體供給機構之該圓周方向兩側，用以與迴轉台之間形成一可讓分離氣體自該分離區域流通至處理區域一側的狹窄空間之頂面。
  13. 如申請專利範圍第9項之成膜方法，其中代替抑或增設於將供給至該分離氣體供給機構的該第1分離氣體加熱之步驟而具備一將供給至該噴出口的該第2分離氣體加熱之步驟。
  14. 如申請專利範圍第9項之成膜方法，其中更進一步包含一對於將沖洗氣體供給至該迴轉台下方一側空間的沖洗氣體供給機構進行沖洗氣體之供給的步驟以及一加熱供給至該沖洗氣體供給機構的沖洗氣體之步驟。
  15. 如申請專利範圍第9項之成膜方法，其中包含一冷卻連結該排氣口與真空排氣機構的排氣流路內的氣體之步驟。
  16. 一種記憶媒體，其係容納有一可用於將會相互反應的至少2種反應氣體依序供給至基板之表面並藉由實施該供給循環而堆積多數層之反應生成物層來形成一薄膜之成膜裝置的電腦程式，其中該電腦程式係包含有用以實施申請專利範圍第9項之成膜方法所組成之步驟群。
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