TWI550124B - 成膜裝置 - Google Patents

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TWI550124B
TWI550124B TW103103057A TW103103057A TWI550124B TW I550124 B TWI550124 B TW I550124B TW 103103057 A TW103103057 A TW 103103057A TW 103103057 A TW103103057 A TW 103103057A TW I550124 B TWI550124 B TW I550124B
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gas nozzle
film forming
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大下健太郎
小堆正人
佐佐木寬子
佐藤薰
池川寬晃
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東京威力科創股份有限公司
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Description

成膜裝置
本發明係關於例如將氮化鈦膜等薄膜成膜於基板上之成膜裝置。
作為在半導體晶圓等基板(以下稱作「晶圓」)上成膜矽氧化膜(SiO2)等薄膜之方法，已知的有例如使用專利文獻1中所記載之裝置的ALD(Atomic Layer Deposition)法。在此裝置中，係將5片晶圓並列於旋轉台的周圍方向上，並以對向於此旋轉台之方式來配置複數個氣體噴嘴。然後，在氣體噴嘴的上方側設置有沿著該氣體噴嘴長邊方向延伸的噴嘴罩。
但是，已知有例如於晶圓表面之層間絕緣膜上所形成的接觸孔等凹部埋入金屬配線時，在該等層間絕緣膜與金屬配線間形成例如氮化鈦(Ti-N)膜等作為阻擋膜的技術。接著，由於該金屬配線係用以將上下方向上所層積的配線層相互地電性連接者，故此般的阻擋膜較佳為膜厚均勻地橫跨在晶圓面內並盡可能降低電性阻抗。於是，為了得到均勻膜厚的氮化鈦膜，可適用記載於上述專利文獻1的裝置。然而，特許文獻1中並未討論到成膜低阻抗氮化鈦膜的技術或者在成膜該氮化鈦膜時所產生的塵粒。
【先前技術文獻】 【專利文獻】
【專利文獻1】日本專利特開2011-100956號公報
本發明係有鑒於此般情事，故其目的係提供一種針對藉由旋轉台而公轉的基板依序供給會相互反應的複數個處理氣體來成膜薄膜時，可抑制塵粒發生的成膜裝置。
為了解決上述問題，根據本發明之一態樣而提供一種成膜裝置，係用以於真空容器內將薄膜成膜基板上的成膜裝置，其具備有：旋轉台，係用以公轉載置基板的基板載置區域；第1處理氣體供給部，係形成供給第1處理氣體至該基板載置區域的第1處理區域；氣體噴嘴，為第2處理氣體供給部，係以相對於此處理氣體供給部而分離設置於該真空容器的周圍方向，且將與該第1處理氣體反應的第2處理氣體供給至該基板載置區域而形成第2處理區域，並以與該基板載置區域之移動方向交錯而直線狀地延伸之方式加以配置，且沿著其長度方向形成有氣體吐出口；噴嘴罩，係以覆蓋該氣體噴嘴之方式加以設置；以及分離氣體供給部，係用以針對於該第1處理區域與該第2處理區域之間所設置的分離區域來供給分離氣體；該噴嘴罩係構成為具備有設置於該氣體噴嘴與該真空容器的頂面間之區域的頂壁部，以及在此頂壁部中從該旋轉台之旋轉方向上游側與下游側之各緣部朝下方側延伸的上游側壁部與下游壁面部；該上游側壁部中該氣體噴嘴側的內面係形成有傾斜的傾斜面；該上游側壁部中該氣體噴嘴側的內面與該旋轉台的表面所形成的角度θ 1係成為比該下游側之側壁部中該氣體噴嘴側的內面與該旋轉台的表面所形成的角度θ 2要小。
1‧‧‧真空容器
2‧‧‧旋轉台
4‧‧‧凸狀部
7‧‧‧加熱單元
7a‧‧‧罩構件
11‧‧‧頂板
15‧‧‧搬送口
20‧‧‧殼體
21‧‧‧核心部
22‧‧‧旋轉軸
23‧‧‧驅動部
24‧‧‧凹部
31‧‧‧第1處理氣體噴嘴
32‧‧‧第2處理氣體噴嘴
33‧‧‧氣體吐出孔
41、42‧‧‧分離氣體噴嘴
51‧‧‧分離氣體供給管
61‧‧‧第1排氣口
62‧‧‧第2排氣口
64‧‧‧真空幫浦
65‧‧‧壓力調整部
81‧‧‧噴嘴罩
82‧‧‧頂壁部
83a‧‧‧上游側壁部
83b‧‧‧下游側壁部
83c‧‧‧中心側壁部
83d‧‧‧外緣側壁部
85、85’‧‧‧對向面部、傾斜面
86‧‧‧傾斜部
90‧‧‧附著物
92‧‧‧段部
100‧‧‧搬送手臂
200‧‧‧控制部
201‧‧‧記憶部
D‧‧‧分離區域
P1‧‧‧第1處理區域
P2‧‧‧第2處理區域
R‧‧‧旋轉方向
W‧‧‧晶圓
藉由參照附加圖式並閱讀以下詳細說明來更進一步明瞭本發明其他目的、特徵及優點。
圖1係顯示本實施形態之成膜裝置的一範例的縱向剖面圖。
圖2係顯示該成膜裝置的立體圖。
圖3係顯示該成膜裝置的橫剖平面圖。
圖4係顯示該成膜裝置所設置之噴嘴罩的立體圖。
圖5係顯示該噴嘴罩的立體圖。
圖6係顯示該噴嘴罩的縱向剖面圖。
圖7係概略顯示該噴嘴罩與第2處理氣體噴嘴之間位置關係的平面圖。
圖8係概略顯示在該噴嘴罩內部之氣體流通模樣的縱向剖面圖。
圖9係放大而概略顯示在該噴嘴罩內部之氣體流動的縱向剖面圖。
圖10係概略顯示在比較例的噴嘴罩內部之氣體流動的縱向剖面圖。
圖11係概略顯示在比較例的噴嘴罩內部之氣體流動的橫剖平面圖。
圖12係顯示在比較例的噴嘴罩內部之氣體流動的特性圖。
圖13係顯示在本實施形態的噴嘴罩內部之氣體流動的特性圖。
圖14係顯示在本實施形態的噴嘴罩內部之氣體流動的特性圖。
圖15係顯示本實施形態之成膜裝置的其他範例的縱向剖面圖。
圖16係顯示該成膜裝置的其他範例的縱向剖面圖。
圖17係顯示該成膜裝置的其他範例的縱向剖面圖。
圖18係顯示該成膜裝置的其他範例的縱向剖面圖。
圖19係顯示該成膜裝置的其他範例的縱向剖面圖。
以下參照附加圖式就本發明之實施形態加以說明。另外，關於本說明書及圖式，具有實質相同的機能構成的構成要素係藉由給予相同的符號而省略重複說明。
就本發明實施形態相關的成膜裝置之一範例，參照圖1~圖7加以說明。
此裝置如圖1~圖3所示，係以具備有平面形狀為大致圓形的真空容器1，以及在該真空容器1內繞鉛直軸旋轉自如而加以構成的旋轉台2，並交互地供給會相互反應的2種處理氣體至晶圓W而形成例如氮化鈦膜之方式來加以構成。然後，此成膜裝置係如後詳述般，以可成膜電性特性良好(電阻低)的氮化鈦膜，並抑制塵粒發生之方式來加以構成。接下來，於以下說明此成膜裝置具體的構成。
真空容器1之頂板11的中心部為了分隔出後述的處理區域P1、P2，故在該真空容器1內連接有使分離氣體(N2氣體)流通的分離氣體供給管51。在旋轉台2的下側如圖1所示，係設有為加熱部的加熱單元7，並以透過該旋轉台2將晶圓W加熱到成膜溫度，例如300℃~600℃(或300℃~610℃)的加熱溫度之方式加以構成。圖1中的7a係罩構件。設有加熱單元7的區域 係以從真空容器1的底面側透過未圖示的吹淨氣體供給管供給氮氣之方式來加以構成。
旋轉台2係例如藉由石英等來加以構成，並以中心部固定在略圓筒形狀的核心部21。此旋轉台2係以藉由連接於核心部21下面的旋轉軸22而繞鉛直軸，例如順時鐘地旋轉自如之方式來加以構成。圖1中的23係使旋轉軸22繞鉛直軸旋轉的驅動部(旋轉機構)，20係收納旋轉軸22與驅動部23的殼體。此殼體20係構成為連接有未圖示的吹淨氣體供給管，並對配置有旋轉軸22的區域以氮氣等非活性氣體來加以吹淨。
旋轉台2的表面部如圖2~圖3所示，成為用以載置直徑尺寸例如為300mm之晶圓W的基板載置區域的凹部24係沿著該旋轉台2的旋轉方向R(周圍方向)形成在複數個位置，例如5個位置上。與各凹部24之通過區域分別對向的位置係在真空容器1周圍方向上相互間隔且放射狀地配置有分別由例如石英所構成的4支噴嘴31、32、41、42。該等噴嘴31、32、41、42係例如分別以從真空容器1的外周壁朝中心部對向於晶圓W而水平且直線地延伸之方式來加以安裝。在此範例中，從後述的搬送口15觀之，係順時鐘(旋轉台2的旋轉方向R)地依序排列有第2處理氣體噴嘴32、分離氣體噴嘴41、第1處理氣體噴嘴31及分離氣體噴嘴42。處理氣體噴嘴31、32係分別成為第1處理氣體供給部及第2氣體供給部，分離氣體噴嘴41、42係分別成為分離氣體供給部。
各噴嘴31、32、41、42係透過流量調整閥分別連接於以下各氣體供給源(未圖示)。亦即，第1處理氣體噴嘴31係連接至含Ti(鈦)的第1處理氣體，例如氯化鈦(TiCl4)氣體之供給源。第2處理氣體噴嘴32係連接至第2處理氣體，例如氨(NH3)氣之供給源。分離氣體噴嘴41、42係分別連接至為分離氣體的氮氣之供給源。在例如該等氣體噴嘴31、32、41、42的下側面係分別形成有氣體吐出孔33(參照圖6)，此氣體吐出孔33係沿著旋轉台2的半徑方向而例如等間隔地排列於複數個位置上。第2處理氣體噴嘴32的上方側係設置有以覆蓋該噴嘴32之方式而形成的噴嘴罩81，關於此噴嘴罩81容後詳述。
處理氣體噴嘴31、32的下方區域係分別成為用以使第1處理氣體吸附於晶圓W的第1處理區域P1以及用以使吸附於晶圓W的第1處理氣體成 分與第2處理氣體反應的第2處理區域P2。分離氣體噴嘴41、42係用以形成將各第1處理區域P1與第2處理區域P2分離的分離區域D。在分離區域D中之真空容器1的頂板11為了阻止各處理氣體彼此之混合，係配置有為凸狀部4下面之較低頂面。亦即，頂板11的下面側係配置有以平面觀之時呈略扇形形狀之方式而形成的凸狀部4，分離氣體噴嘴41、42係分別收納於此凸狀部4的內部。
旋轉台2外周側中之真空容器1的底面部如上述圖1~圖3所示，係以分別對應第1處理區域P1與第2處理區域P2之方式而形成有排氣口61、62。第1排氣口61係設置在第1處理區域P1與位於此第1處理區域P1之旋轉台2旋轉方向R之下游側的分離區域D之間。第2排氣口62係設置在第2處理區域P2與位於此第2處理區域P2之旋轉台2旋轉方向R之下游側的分離區域D之間。分別從該等第1排氣口61與第2排氣口62延伸的排氣管63如圖1所示，係各自透過蝶形閥等壓力調整部65而連接至排氣機構，例如真空幫浦64。
於此，就上述的噴嘴罩81加以詳述。噴嘴罩81係用來將由第2處理氣體噴嘴32所吐出的氨氣滯留在晶圓W附近，而如圖1~圖6所示，以覆蓋第2處理氣體噴嘴32之方式加以配置。具體而言，噴嘴罩81係成為下面側開口的箱形形狀，且以平面觀之時係以從旋轉台2的旋轉中心側朝外緣側擴大之方式而形成為略扇形。
亦即，噴嘴罩81係具備有配置於真空容器1的頂板11與第2處理氣體噴嘴32之間區域的板狀頂壁部82。在此頂壁部82中的旋轉台2旋轉方向R之上游側與下游側的各緣部，及旋轉台2的中心側與外緣側的各緣部係分別設置有朝下方側伸出的板狀側壁部83a~d。然後，該等4個側壁部83a~d中，藉由使相互鄰接的側壁部83a及83b之端部彼此互相連接，則噴嘴罩81便如上述般成為下面側開口的箱形。各側壁部83a~d的下端面與旋轉台2的表面的分離尺寸係如圖6所示，例如為1mm~5mm。噴嘴罩81係藉由例如石英所構成。
以下，將設置在頂壁部82的上游側緣部的側壁部83a稱作「上游側壁部83a」，設置在頂壁部82的下游側緣部的側壁部83b稱作「下游側壁部83b」，設置在頂壁部82的中心側緣部的側壁部83c稱作「中心側壁部83b」， 而設置在頂壁部82的外緣側緣部的側壁部83d則稱作「外緣側壁部83d」。
旋轉台2的外緣側(對向於真空容器1內壁的部位)中的側壁部83d如圖4及圖5所示，係以對應於第2處理氣體噴嘴32所配置的區域之方式而形成有開口部84，此第2處理氣體噴嘴32係透過該開口部84而插入噴嘴罩81內。另外，圖4係顯示從上方側觀看噴嘴罩81的立體圖，係將旋轉台2的外緣中的一部分切除來加以描繪。又，圖5係顯示從下方側觀看噴嘴罩81的立體圖。
於此，係將相對於第2處理氣體噴嘴32而位於旋轉台2旋轉方向R之上游側(搬送口15側)的上游側壁部83a之側面中，對向於該第2處理氣體噴嘴32之側面(內面)稱為對向面部85。對向面部85如圖6所示，係形成有以倒向第2處理氣體噴嘴32之方式而傾斜的傾斜面。亦即，如後述般，相對於旋轉台2的表面而垂直地形成對向面部85時，則在該對向面部85的附近位置會產生氣體淤積。於是，關於對向面部85，從第2處理氣體噴嘴32觀之時，係以從上方側越往下方側，則會相對於該第2處理氣體噴嘴32而遠離旋轉台2旋轉方向R之上游側之方式來傾斜地加以形成。
總之，本實施形態中，係以上游側壁部83a中之第2處理氣體噴嘴32側的內面(對向面部85)與旋轉台2的表面所形成的角度θ 1會較下游側壁部83b中之第2處理氣體噴嘴32側的內面與旋轉台2的表面所形成的角度θ 2要小之方式來加以構成。
於此，為對向面部85傾斜角度之該對向面部85與水平面(旋轉台表面)所形成的角度θ 1係橫跨該對向面部85長邊方向而為60°以下，在此範例中為30°。另一方面，下游側壁部83b內面與旋轉台2表面所形成的角度θ 2係可橫跨該下游側壁部83b長邊方向而為80°以上100°以下的範圍內。本實施形態中，下游側壁部83b內面與旋轉台2表面所形成的角度θ 2係可橫跨該下游側壁部83b長邊方向而為略90°。
於此，如圖7中一點鏈線所示，以旋轉台2的旋轉中心O1為中心，且虛擬地描繪平面地觀之時會通過旋轉台2上凹部24之中心位置O2的圓狀線L1。此線L1中，平面地觀之時，第2處理氣體噴嘴32與對向面部85下端緣間的分離尺寸h1(亦參照圖6)係可為8mm以上，例如可為340mm。又，線L1中，平面地觀之時，第2處理氣體噴嘴32與對向面部85上端緣間的 分離尺寸h1’(參照圖6)係可為8mm~340mm。另外，該線L1中，第2處理氣體噴嘴32與旋轉台2旋轉方向R之下游側壁部83b間的分離尺寸k(亦參照圖6)係成為8mm~40mm。本實施形態中，第2處理氣體噴嘴32以平面地觀之時，可配置在噴嘴罩81中的旋轉台2旋轉方向R之上游側壁部83a與下游側壁部83b中較靠近下游側壁部83b處。
頂壁部82的內面可為至少在第2處理氣體噴嘴32上方略平行於旋轉台2表面而延伸設置的平坦面。又，頂壁部82的內面可為第2處理氣體噴嘴32與傾斜面85上端緣之間略平行於旋轉台2表面而延伸設置的平坦面。於此，線L1中，第2處理氣體噴嘴32與傾斜面85上端緣間水平方向的分離尺寸h1’(參照圖6)可構成為較傾斜面85上端緣與傾斜面85下端緣間水平方向的分離尺寸(h1-h1’)更寬。
又，以沿著旋轉台2的旋轉方向R之方式而虛擬地形成圓狀線，並就此般的線，對於平面地觀之時，分別通過凹部24緣部中之旋轉台2中心部側緣部與外緣側緣部的線附加「L2」及「L3」。該等線L2、L3中，在平面地觀之時，第2處理氣體噴嘴32與對向面部85下端位置的分離尺寸h2、h3如圖7所示，係分別為170mm及500mm。
於此，分離尺寸h2係例如為8mm以上。因此，在平面地觀之時，第2處理氣體噴嘴32與對向面部85下端位置係橫跨於該第2處理氣體噴嘴32長邊方向而為8mm以上。另外，圖7中係就噴嘴罩81，顯示側壁部83a與b中在第2處理氣體噴嘴32側的側面下端位置。又，圖7中係就真空容器1的構成，而移除噴嘴罩81相關部位來加以概略地描繪。
噴嘴罩81的側壁部83a與b中，旋轉台2旋轉方向R之上游側壁部83a係如圖4與圖6所示，對向面部85之相反側部位中的上端部會橫跨於該噴嘴罩81的長邊方向而斜切地成為傾斜部86。因此，相對於噴嘴罩81而從旋轉台旋轉方向R之上游側流通的氣體便會越過該噴嘴罩81而流動。另外，噴嘴罩81係以不接觸旋轉台2之方式，在該旋轉台2的旋轉中心側及外緣側透過未圖示的支撐部而支撐於真空容器1。
接著，回到真空容器1各部之說明，真空容器1的側壁如圖2及圖3所示，係形成有用以於外部的搬送手臂100與旋轉台2之間進行晶圓W之收授的搬送口15，此搬送口15係構成為藉由閘閥G而氣密地開關自如。又， 在臨近此搬送口15的位置上旋轉台2的下方側係設置有用以透過旋轉台2的貫通口來將晶圓W從內面側舉起的昇降銷(皆未圖示)。
又，此成膜裝置如圖1所示，係設置有由用以進行裝置全體動作之控制的電腦所構成的控制部200，此控制部200之記憶體內係儲存有後述用以進行成膜處理的程式。此程式係由實行裝置動作的步驟群所組成，並從為硬碟、光碟、磁光碟、記憶卡、軟碟等記憶媒體的記憶部201安裝於控制部200內。
接下來，就上述實施形態之作用加以說明。首先，打開閘閥G，使旋轉台2間歇地旋轉，並藉由搬送手臂100透過搬送口15依序載置例如5片晶圓W至旋轉台2上。接著，關閉閘閥G，藉由真空幫浦64將真空容器1內變成排空的狀態，且使旋轉台2以例如2rpm~240rpm而順時鐘地旋轉。然後，藉由加熱單元7加熱晶圓W至300℃~600℃(或300℃~610℃)。
接著，從處理氣體噴嘴31、32分別吐出氯化鈦氣體及氨氣，並從分離氣體噴嘴41、42以既定流量吐出分離氣體(氮氣)。然後，藉由壓力調整部65將真空容器1內調整至預先設定的處理壓力(例如540Pa)。在第1處理區域P1中，會於晶圓W的表面吸附氯化鈦成分而生成吸附層。
另一方面，在第2處理區域P2中，如圖8所示，從第2處理氣體噴嘴32所供給的氨氣會欲擴散至真空容器1內，因而配置有覆蓋該第2處理氣體噴嘴32之噴嘴罩81。因此，氨氣會撞上旋轉台2的表面及噴嘴罩81的頂壁部82，並擴散到旋轉台2旋轉方向R之上游側及下游側，換言之會滯留在噴嘴罩81內。因此，噴嘴罩81內的氣體壓力便會變得較真空容器1內噴嘴罩81之外側區域的氣體壓力更高。
然後，形成有上述吸附層的晶圓W到達噴嘴罩81的下方側時，藉由氨氣接觸到該吸附層而產生吸附層與氨氣之反應，以形成氮化鈦膜。如上述般因為藉由噴嘴罩81使氨氣高濃度地滯留，故吸附層與氨氣之反應會橫跨在晶圓W面內而均勻地發生。又，因為晶圓W的加熱溫度係如上述般設定在高溫，故生成氮化鈦膜時，該氮化鈦膜所含的雜質(氯或氫)會迅速地脫離。如此一來，便會形成良好的(電阻較小)膜質的氮化鈦膜。未反應的氨氣或氮化鈦膜生成時所產生的雜質等係透過噴嘴罩81與旋轉台2之間的間隙排出，並朝排氣口62通過而流出。
於此，在噴嘴罩81的下方位置讓氨氣接觸到晶圓W時，如圖9所示，藉由該氨氣的氣流而會有晶圓W上吸附層中的一部分從該晶圓W表面脫離的情形。亦即，晶圓W表面上未強力吸附的氯化鈦氣體成分，在氨氣的吹拂下，會因此氣體的力道而從晶圓W表面脫離。具體而言，形成一層吸附層在晶圓W表面上，然後在此吸附層之上層側更吸附有其他氯化鈦的情形下，對於上層側的氯化鈦氣體會有容易從晶圓W表面脫離的情況。又，亦可謂是因為如上述般將晶圓W的加熱溫度設定在高溫，故氯化鈦成分亦變得容易從晶圓W脫離。進一步地，對於未載有晶圓W的旋轉台2表面，在通過第1處理區域P1後，會與晶圓W表面同樣地吸附有氯化鈦成分，而該成分亦有從旋轉台2表面脫離的情形。
然後，從欲進入噴嘴罩81下方側的晶圓W觀之時，氨氣係可謂是從旋轉台2旋轉方向R之下游側吹拂。因此，從晶圓W表面脫離的氯化鈦成分如圖9所示，會朝噴嘴罩81內部之旋轉台2旋轉方向R上游側，亦即對向面部85流通。
在此般狀況下，如以上之詳述般，因為使氨氣滯留在噴嘴罩81內部，故即使是從晶圓W表面或旋轉台2表面脫離的氯化鈦成分亦會滯留在噴嘴罩81內部。具體而言，因為該成分會欲滯留在噴嘴罩81內部之該對向面部85的附近位置，或會欲在附近位置形成亂流，在對向面部85的附近位置會讓該成分變得容易接觸氨氣。因此，在該附近位置會變得容易產生氮化鈦。
因此，如圖10所示，當垂直地形成對向面部85’時，在此位置所生成的氮化鈦便會為附著物而欲附著於對向面部85’上。又，氯化鈦成分從晶圓W表面脫離時，即使有因為與氨氣的反應而已經生成氮化鈦的情形，也會滯留在該附近位置上，而變得容易附著在對向面部85’上。
又，當垂直地形成對向面部85’時，因為在該對向面部85與頂壁部82連接部位附近會滯留氣體而形成有氣體淤積或亂流，故附著物90會附著在該對向面部85’上。圖11係顯示概略地描繪使用實際形成圖10之對向面部85的噴嘴罩81而進行成膜處理時，附著物90附著於該噴嘴罩81部位的平面圖。關於附著物90，實際上使用SEM(穿透式電子顯微鏡)及EPMA(電子微探儀)來測定時，係含有鈦與氮，而得知為氮化鈦。另外，圖11中，係在附著物90附著的部位加上斜線。
生成此般的附著物90時，在繼續後續的成膜處理期間，則大小會變大脫落而變成塵粒。又，因為氯化鈦成分與氨氣反應而生成為副產物的氯化氨，此副產物亦有變成塵粒之原因的情形。
於此，本發明中，如上述圖9所示，係使對向面部85傾斜來抑制氣體淤積的形成。因此，由於即便氯化鈦氣體成分是從晶圓W表面或旋轉台2表面脫離，該成分也會與其他氨氣一起迅速地被排出至噴嘴罩81外部，故會抑制附著物90之生成。換言之，藉由使對向面部85傾斜，在該對向面部85的附近，氣體不會形成亂流而是以層流的狀態迅速流動的整流狀態。
圖12~圖14係顯示將對向面部85(或85’)的傾斜角度θ 1進行各種(90°、30°、45°)改變，來驗證噴嘴罩81內部氣體流動的模擬結果，並以直線的長度來表示氣體的流速。在傾斜角度θ 1為90°(圖12)中，在對向面部85’與頂壁部82接觸部位附近幾乎無法形成該直線，故可知形成有氣體淤積。
另一方面，在傾斜角度θ 1為30°(圖13)與45°(圖14)中，該部位中亦形成有氣流，因而抑制了氣體淤積的形成。然後，比較該等圖13及圖14時，可知傾斜角度θ 1為30°的情形比起傾斜角度θ 1為45°的情形，該部位中氣體流速會變得更快。進一步地，雖然圖示是省略的，但可知即使傾斜角度θ 1為60°的情形也比傾斜角度θ 1為90°的情形會形成有更良好的氣流。
由該等結果，為了抑制附著物90對於對向面部85之附著，傾斜角度θ 1較佳是較小(對向面部85倒下)，具體而，較佳地係設定在45°以下。另一方面，傾斜角度θ 1過小時，則會不易確保在噴嘴罩81內部收納第2處理氣體噴嘴32之空間，換言之，會使得噴嘴罩81之旋轉台2旋轉方向R之寬度尺寸變大，故傾斜角度θ 1較佳是7°以上。
如此一來，藉由持續旋轉台2之旋轉，將吸附層之吸附及該吸附層之氮化依此順序經過多數次地進行，而將反應生成物多層地層積來形成薄膜。
在進行以上一連串的製程中，因為會供給作為分離氣體的氮氣至第1處理區域P1與第2處理區域P2之間，故會以第1處理氣體與第2處理氣體不會互相混合之方式將各氣體排氣。又，因為供給吹淨氣體至旋轉台2的下方側，故欲擴散至旋轉台2的下方側的氣體會藉由該吹淨氣體而朝排氣口61、62側被推回。
根據上述實施形態，以包覆第2處理氣體噴嘴32之方式設置有噴嘴罩 81，並且在此噴嘴罩81之側壁部83a側面中，就對向於該噴嘴32的對象面部85，以朝噴嘴32側傾倒之方式傾斜，例如以傾斜角度θ 1成為60°以下之方式來加以設定。又，關於在上述的線L1上之對向面部85的下端位置與第2處理氣體噴嘴32之間的水平方向分離尺寸h1係設定在例如8mm以上。因此，會在噴嘴罩81內部形成有讓氨氣滯留的滯留空間，並可抑制附著物90對於對向面部85之附著。因此，由於如上述般會大大地確保進行吸附層氮化的區域，並可在高溫下進行成膜處理，故能形成具有良好電性特性的薄膜，並可抑制塵粒的發生。
因此，相較於使用上述圖10所示之噴嘴罩81的情形，可縮短噴嘴罩81之乾洗所需時間，並可減少該乾洗之頻率。因此，可盡量地運轉可作為成膜裝置之裝置的實際運轉時間(裝置稼動率)。又，由於不須夾設乾洗而可連續地進行成膜處理，故本發明亦可適用厚膜之成膜。
關於以上已說明的噴嘴罩81之其他範例係列舉於下。圖15係顯示在噴嘴罩81內部取代將第2處理氣體噴嘴32配置於旋轉台2旋轉方向R之下游側，而改成配置於在平面地觀之時，係靠近旋轉台2旋轉方向R之中央的位置上。具體而言，第2處理氣體噴嘴32與側壁部83a及b中之旋轉台2旋轉方向R下游側的側壁部83a之間的分離尺寸k在平面地觀之時，係在線L1上成為8mm~160mm。即使是此範例，第2處理氣體噴嘴32與對向面部85下端位置之間的分離尺寸h1仍係與上述範例在相同的範圍內，設定在例如8mm以上。
又，圖16係顯示關於對向面部85的上端位置，配置在比上述範例更靠進第2處理氣體噴嘴32側之範例。亦即，該上端位置在平面觀之時，係配置在與第2處理氣體噴嘴32中之旋轉台2旋轉方向R上游側之端部重合的位置上。圖16係顯示關於第2處理氣體噴嘴32，與圖15相同地配置在噴嘴罩81內部靠近旋轉台2旋轉方向R中央的位置上之範例。
進一步地，圖17係關於對向面部85的上端位置，配置在比第2處理氣體噴嘴32更靠近旋轉台2旋轉方向R下游側之範例。因此，第2處理氣體噴嘴32係配置在對向面部85的中間位置，並被收納於該對向面部85中以避開第2處理氣體噴嘴32之方式所形成的凹部91內。圖17中，第2處理氣體噴嘴32亦是配置在噴嘴罩81內部靠近旋轉台2旋轉方向R之中央處。 即使在該等圖16及圖17的各範例中，傾斜角度θ 1及分離尺寸h1仍是分別在上述範圍內，設定在例如8mm以上。
又，圖18係顯示當使對向面部85以朝第2處理氣體噴嘴32側傾倒之方式傾斜而從旋轉台2外緣側往中央側觀之時，取代直線地形成該對向面部85，而改以圓弧狀地加以形成之範例。亦即，對向面部85在從旋轉台2外緣側往中央側觀之時，係在旋轉台2的下方側以任意位置為中心而描繪圓時，以沿著該圓周圍的方式來加以形成。此範例中，傾斜角度θ 1係在如圖18的下側擴大顯示般，在對向面部85的下端位置上該對向面部85與水平面之間形成的角度，即使是此範例，第2處理氣體噴嘴32與對向面部85的下端位置之間的分離尺寸h1仍係在與上述範例相同的範圍內，設定在例如8mm以上。
進一步地，圖19係顯示與圖18相同地從旋轉台2外緣側往中央側觀之時，階梯狀地形成對向面部85之範例。因此，圖19之對向面部85係以約略朝第2處理氣體噴嘴32側傾倒之方式傾斜，微觀地觀之時，如於圖19下側擴大顯示般，在水平方向上延伸的段部92會橫跨於上下方向而形成在複數個位置上。
上述各範例中，第2處理氣體噴嘴32與對向面部85的下端位置之間的線L1上之分離尺寸h1太大時，則噴嘴罩81會大型化，另一方面，太小時，會因氨氣之氮化效果使得成膜性能變得惡化。因此，該分離尺寸h1較佳係設定在8mm≦h1≦340mm的範圍內。
進一步地，以上各範例中，雖然形成氮化鈦膜時，係使用了氯化鈦氣體與氨氣，然而亦可使用含鈦的處理氣體(例如TDMAT(四(二甲氨基)鈦氣體))及含氮(N)的處理氣體(例如甲基聯氨)。又，亦可取代氮化鈦膜，而使用例如含矽(Si)的處理氣體(例如矽烷系列氣體或BTBAS((二(特丁胺基)矽烷)))氣體等有機材料)及含氧(O)的處理氣體(例如臭氧(O3)氣體)來成膜氧化矽(SiO2)膜等。進一步地，亦可使用臭氧(O3)等氧化基與四(乙基甲基胺基酸)鉿(TEMAH)氣體等有機材料來成膜高介電率膜(HF-O膜)。即使如此般使用氯化鈦氣體或氨氣以外的處理氣體來形成氮化鈦膜的情形下，或者即使成膜氮化鈦膜以外薄膜的情形下，亦可同樣地形成具有良好電性特性的薄膜並抑制塵粒的發生。
於此，相對於噴嘴罩81而遠離靠近旋轉台2之中央的位置上，如上述的圖1所示，真空容器1的頂板11會突出於下方側，而接近(對向)於該噴嘴罩81。又，相對於噴嘴罩81而遠離靠近旋轉台2外緣側的位置上，真空容器1的內壁面會對向於噴嘴罩81。因此，噴嘴罩81的側壁部83a~d中，亦可不設置靠近旋轉台2中央的側壁部83c及靠近外緣的側壁部83d。
本發明係以包覆用以供給處理氣體的氣體噴嘴之方式而設置噴嘴罩，且在此噴嘴罩中之旋轉台旋轉方向R上游側壁面部的氣體噴嘴側之內面，以與旋轉台表面所形成的角度θ 1為在60°以下之方式形成有傾斜的傾斜面。又，以旋轉台的旋轉中心為中心，而在通過基板載置區域中心位置的圓上，將氣體噴嘴與該傾斜面的下端緣之間水平方向的分離尺寸設定在8mm以上。因此，由於在噴嘴罩內部形成有處理氣體會滯留的滯留空間，並可抑制附著物朝傾斜面的附著，故可抑制塵粒的發生。
本申請案係基於2013年1月29日所申請之日本專利申請第2013-014537號而作為優先權基礎，並將其所有內容插入於此而作為參照。
1‧‧‧真空容器
2‧‧‧旋轉台
7‧‧‧加熱單元
7a‧‧‧罩構件
11‧‧‧頂板
20‧‧‧殼體
21‧‧‧核心部
22‧‧‧旋轉軸
23‧‧‧驅動部
32‧‧‧第2處理氣體噴嘴
51‧‧‧分離氣體供給管
62‧‧‧第2排氣口
64‧‧‧真空幫浦
65‧‧‧壓力調整部
81‧‧‧噴嘴罩
200‧‧‧控制部
201‧‧‧記憶部

Claims (10)

  1. 一種成膜裝置，係用以於真空容器內將薄膜成膜基板上的成膜裝置，具備有：旋轉台，係用以公轉載置基板的基板載置區域；第1處理氣體供給部，係形成供給第1處理氣體至該基板載置區域的第1處理區域；氣體噴嘴，為第2處理氣體供給部，係以相對於此處理氣體供給部而分離設置於該真空容器的周圍方向，且將與該第1處理氣體反應的第2處理氣體供給至該基板載置區域而形成第2處理區域，並以與該基板載置區域之移動方向交錯而直線狀地延伸之方式加以配置，且沿著其長度方向形成有氣體吐出口；噴嘴罩，係以覆蓋該氣體噴嘴之方式加以設置；以及分離氣體供給部，係用以針對於該第1處理區域與該第2處理區域之間所設置的分離區域來供給分離氣體；其中該噴嘴罩係構成為具備有設置於該氣體噴嘴與該真空容器的頂面間之區域的頂壁部，以及在此頂壁部中從該旋轉台之旋轉方向上游側與下游側之各緣部朝下方側延伸的上游側壁部與下游壁面部；該上游側壁部中該氣體噴嘴側的內面係形成有傾斜的傾斜面；該上游側壁部中該氣體噴嘴側的內面與該旋轉台的表面所形成的角度θ 1係成為比該下游側之側壁部中該氣體噴嘴側的內面與該旋轉台的表面所形成的角度θ 2要小。
  2. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中該上游側壁部中該氣體噴嘴側的內面與該旋轉台的表面所形成的角度θ 1係60°以下。
  3. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中該下游側之側壁部中該氣體噴嘴側的內面與該旋轉台的表面所形成的角度θ 2係80°以上100°以下。
  4. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中該下游側之側壁部中該氣體噴嘴側的內面與該旋轉台的表面所形成的角度θ 2係略90°。
  5. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中該頂壁部的內面為至少在該氣體噴嘴的上方中平行於該旋轉台的表面而延伸設置的平坦面。
  6. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中該頂壁部的內面係在該氣體噴嘴與該傾斜面的上端緣之間的全區域中略平行於該旋轉台而延伸設置的平坦面；以該旋轉台的旋轉中心為中心，而通過該基板載置區域之中心位置的圓中，該氣體噴嘴與該傾斜面的上端緣之間的水平方向分離尺寸係較該傾斜面的該上端緣與該傾斜面的下端緣之間的水平方向分離尺寸要廣。
  7. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中以該旋轉台的旋轉中心為中心，而通過該基板載置區域之中心位置的圓中，該氣體噴嘴與該傾斜面的下端緣之間的水平方向分離尺寸係8mm以上。
  8. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中由該第1處理氣體供給部所供給的第1處理氣體係含有鈦；由該氣體噴嘴所供給的第2處理氣體係含有氮。
  9. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其更具備有用以加熱該旋轉台上之基板的加熱部；藉由此加熱部，基板的加熱溫度係300℃以上。
  10. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中該噴嘴罩係具備有在該頂壁部中從該旋轉台的旋轉中心側與外緣側之各緣部朝下方側延伸的旋轉中心 側之側壁部與外緣側之側壁部，並於基板表面形成有從該氣體噴嘴吐出的第2處理氣體會滯留的區域。
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