CN107686984B - 成膜装置、成膜方法以及存储介质 - Google Patents

成膜装置、成膜方法以及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明涉及成膜装置、成膜方法以及存储介质，在对半导体晶圆例如交替地供给原料气体和反应气体并将反应生成物依次层叠来进行成膜处理时提高生产率的技术。在处理容器(5)内的旋转台(1)上沿周向等间隔地配置能够进行自转的载置台(2)。利用沿周向等间隔地设置的分离部(4)将旋转台的上方区域划分为四个处理区域(S1)～(S4)，向隔一个区域配置的处理区域(S1)、(S3)供给原料气体。另外，向处理区域(S2)、(S4)供给反应气体并且产生等离子体。将晶圆(W)载置于各载置台，使旋转台间歇性地进行旋转以使晶圆在各处理区域中依次停止，并且在晶圆位于各处理区域时使载置台进行自转来对各晶圆同时进行所谓的ALD处理。

Description

成膜装置、成膜方法以及存储介质
技术领域
本发明涉及对基板交替地供给作为处理气体的第一气体和第二气体来进行成膜处理的技术领域。
背景技术
作为对半导体晶圆(以下称为“晶圆”)例如进行氮化硅膜等薄膜的成膜的方法之一，已知一种向晶圆的表面依次供给薄膜的原料气体及与该原料气体反应的反应气体并将反应生成物进行层叠的所谓ALD(Atomic Layer Deposi tion：原子层沉积)法。作为使用该ALD法进行成膜处理的成膜装置，例如能够列举如专利文献1所记载那样的结构，即在真空容器内设置用于使多片晶圆沿周向排列并进行公转的旋转台，并且以与该旋转台相向的方式设置有多个气体供给喷嘴。在该装置中，在分别被供给处理气体的处理区域之间设置有被供给分离气体的分离区域，以避免处理气体之间互相混合。另外，使用等离子体将反应气体活化的区域和使用等离子体将薄膜改性的区域沿周向分离地设置。
上述成膜装置是在旋转台上载置多片基板来进行处理的所谓半间歇方式，具有面内均匀性良好且能够实现生产能力的提高的优点，但业界期望这种方式的装置进一步提高生产率。
在专利文献2中记载了一种载置四片半导体目标并用分隔壁将能够旋转的台的上方区域分离为四个区域的装置，且记载有以下内容“对于ALD等自饱和反应也是有效的，”但运用方法不明确，并未暗示本发明。
专利文献1：日本特开2013-161874号公报
专利文献2：日本特开2007-247066号公报
发明内容
发明要解决的问题
本发明是在这种情况下完成的，其目的在于提供一种在对基板交替地供给第一气体和第二气体来进行成膜处理时提高生产率的技术。
用于解决问题的方案
本发明是在形成真空环境的处理容器内进行多次向基板交替地供给作为处理气体的第一气体和第二气体的循环，从而在基板上形成薄膜，该成膜装置的特征在于，具备：
n个第一处理区域，所述n个第一处理区域沿着所述处理容器的周向隔开间隔地设置，各所述第一处理区域用于供给第一气体来对基板进行处理，其中，n为2以上的整数；
n个第二处理区域，各所述第二处理区域沿着所述周向设置在第一处理区域之间，用于供给第二气体来对基板进行处理；
分离部，其用于将所述第一处理区域与第二处理区域之间分离；
载置部，其构成为能够沿所述周向进行公转，并且沿所述周向配置多个所述载置部，各载置部用于载置基板；以及
控制部，其使所述载置部间歇性地进行公转，使得在停止公转的状态下，所述基板交替地位于所述第一处理区域和所述第二处理区域，
其中，所述载置部被配制成，在所述载置部的公转停止时，位于n个第一处理区域和n个第二处理区域的各处理区域中的基板的片数相同。
其它发明是在形成真空环境的处理容器内进行多次向基板交替地供给作为处理气体的第一气体和第二气体的循环，从而在基板上形成薄膜，
在所述处理容器内沿着该处理容器的周向隔开间隔地设置有n个第一处理区域，并且沿所述周向以与第一处理区域之间夹着分离区域的方式设置有n个第二处理区域，其中，n为2以上的整数，
并且，设置有载置部，该载置部构成为能够沿所述周向进行公转，并且沿所述周向配置有2n×m个所述载置部，各载置部用于载置各片基板，其中，m为1以上的整数，
该成膜方法的特征在于，包括以下工序：
(1)将基板载置于各载置部；以及
(2)反复进行多次循环的工序，该循环包括以下工序：在使各载置部停止公转以使基板位于所述n个第一处理区域和所述n个第二处理区域中的各区域的状态下，向第一处理区域和第二处理区域分别供给第一气体和第二气体；接着使所述载置部进行公转，以使放置于所述第一处理区域和所述第二处理区域中的各区域的基板位于相邻的处理区域；以及之后在使所述载置部停止公转的状态下向第一处理区域和第二处理区域分别供给第一气体和第二气体。
发明的效果
在将基板载置于处理容器内配置的载置部并交替地供给作为处理气体的第一气体和第二气体来进行成膜处理时，沿着处理容器的周向隔着分离部设置第一处理区域和第二处理区域，并且将第一处理区域和第二处理区域的组设为多个。而且，载置部被设定为，在载置部停止时，位于第一处理区域和第二处理区域的各处理区域中的基板的片数相同，使所述载置部间歇性地进行公转，使得在停止公转的状态下，基板交替地位于第一处理区域和第二处理区域，从而进行成膜处理。因此，在载置部的公转停止时，能够利用第一气体和第二气体同时在多个位置进行处理，因此生产率高。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的成膜装置的主要部分的概要构造的立体图。
图2是本发明的第一实施方式所涉及的成膜装置的纵剖视图。
图3是本发明的第一实施方式所涉及的成膜装置的横剖视图。
图4是在图3中叠加地表示等离子体产生部的横剖视图。
图5是沿着上述成膜装置中使用的旋转台的径向的一部分的纵剖视图。
图6是表示上述成膜装置的作用的说明图。
图7是表示上述成膜装置的作用的说明图。
图8是表示上述成膜装置的作用的说明图。
图9是表示上述成膜装置的作用的说明图。
图10是表示上述成膜装置的作用的说明图。
图11是表示上述成膜装置的作用的说明图。
图12是表示上述成膜装置的作用的说明图。
图13是表示上述成膜装置的作用的说明图。
图14是表示上述成膜装置的作用的说明图。
图15是表示本发明的第一实施方式的变形例的俯视图。
图16是简略地表示本发明的第二实施方式中使用的自转机构的立体图。
图17是表示上述自转机构的磁极的排列的说明图。
图18是本发明的第二实施方式所涉及的成膜装置的纵剖视图。
图19是表示选择了本发明的第三实施方式中使用的连续旋转模式时的晶圆的排列的俯视图。
图20是表示选择了本发明的第三实施方式中使用的间歇旋转模式时的晶圆的排列的俯视图。
图21是表示使用了本发明的第三实施方式的成膜装置的基板处理***的俯视图。
附图标记说明
1：旋转台；12：旋转支承体；13：旋转轴；2：载置台；21：自转轴；31：从动齿轮部；32：驱动齿轮部；4：分离部；5：处理容器；53：加热部；54：间隙；6：罩体；63：排气口；71：原料气体喷嘴；8：等离子体产生机构；81：电介质构件；82：天线；85：反应气体喷嘴；W：半导体晶圆；S1、S3：第一处理区域；S2、S4：第二处理区域。
具体实施方式
[本发明的实施方式的概要]
对本发明的实施方式的概要进行说明。在该实施方式中使用的成膜装置在作为真空容器的处理容器内具备例如石英制的旋转台，图1简略地示出旋转台1及其周边部位。在旋转台1的上表面侧沿周向等间隔地形成有四个圆形的凹部11，在各凹部11内配置有载置台2，该载置台2形成用于载置作为基板的晶圆的载置部。在旋转台1的下方侧设置有外形呈与旋转台1同心的圆形的旋转支承体12，旋转台1经由在图1中看不到的支承构件被该旋转支承体12支承。旋转支承体12能够利用在图1中看不到的旋转轴进行旋转，旋转台1伴随旋转支承体12的旋转例如按顺时针旋转。
载置台2安装于自转轴21的上端，自转轴21贯穿凹部11的中央部且以旋转自如的方式被旋转支承体12支承。在自转轴21的下端部设置有由磁体构成的从动齿轮部31，并且用于以非接触方式使从动齿轮部31旋转的由磁体构成的驱动齿轮部32与旋转台1的停止位置相对应地设置在处理容器侧，自转轴21通过驱动齿轮部32的旋转而借助从动齿轮部31进行旋转，由此载置台2进行自转。
四个分离部4以分别沿着旋转台1的径向延伸的方式设置在处理容器的顶部，使得将旋转台1的上方区域沿周向均等地分为四个处理区域。控制旋转台1间歇性地进行旋转，以使四个载置台2分别停在四个处理区域。因此，当将晶圆载置于各载置台2并俯视地看时，成为后述的例如图6所示的状态。
所谓的ALD是向晶圆的表面依次供给薄膜的原料气体(吸附气体)及与该原料气体反应的反应气体并将反应生成物进行层叠的处理，是使按原料气体、反应气体的顺序供给的循环反复进行多次的方法。在本实施方式中，例如按顺时针看来将四个处理区域分别分配成为供给原料气体的区域、供给反应气体的区域、供给原料气体的区域、供给反应气体的区域。因而，使旋转台1间歇性地进行旋转以使晶圆在位于各处理区域的状态下停止，由此能够在使旋转台1进行一次旋转的期间进行两次循环。
另外，在为了对晶圆进行成膜处理而旋转台1停止的停止位置处，通过驱动齿轮部32的旋转而自转轴21如上述那样进行自转，因此晶圆进行自转。即，晶圆一边进行自转一边被进行成膜处理。
[本发明的实施方式的详细内容]
(第一实施方式)
接着，对本发明的第一实施方式中使用的成膜装置的构造的详细内容、动作进行说明。图2是使与被供给原料气体的区域相当的部位的剖面位于右侧、使与被供给反应气体的区域相当的部位的剖面位于左侧的成膜装置的纵剖视图。成膜装置具备扁平的处理容器5，处理容器5的底部沿径向被分割为中央部分51和包围该中央部分51的环状部分52。中央部分51被以从上方进入的方式设置在处理容器5的顶部的中央的支柱53支承，环状部分52被固定于处理容器5的侧壁。
在中央部分51和环状部分52的上表面侧具备用于对作为基板的晶圆W进行加热的加热部54，在例如石英制的容器内设置发热线来构成加热部54。中央部分51处的加热部54的供电线55在支柱53内穿过并被引出到外部。环状部分52处的加热部54的供电线未图示，但在处理容器5内穿过并被引出到外部。
前文所述的旋转支承体12以能够利用设置于与处理容器5的中央部对应的位置的旋转轴13来进行水平旋转的方式被配置在处理容器5的下方侧。利用收纳在壳体14内的在图中看不到的驱动部对旋转轴13进行旋转驱动。
在处理容器5内设置旋转台1，旋转台1隔着棒状的支承构件15被旋转支承体12支承。支承构件15以从作为处理容器5的底部的中央部分51与环状部分52之间的环状的间隙56穿过的方式配置，且沿周向设置有多个该支承构件15。此外，图2中的旋转台2的右侧部位表示没有设置载置台2的区域，左侧部位表示设置有载置台2的部位。
在旋转台1的上表面侧如前文所述那样沿周向等间隔地形成有四个圆形的凹部11，用于载置晶圆W的载置台2以收纳在各凹部11内的方式被自转轴21支承。载置台2被设定为在载置有晶圆W时该晶圆W的上表面与旋转台1的上表面的高度一致。此外，在图3和图4中省略了位于载置台2的周围的凹部11的图示。各自转轴21穿过环状的间隙56并利用轴承部22以自转自如的方式被旋转支承体12支承。
因而，能够说明载置台2构成为能够进行公转且能够进行自转。各自转轴21延伸到轴承部22的下方，在下端部设置有前文所述的从动齿轮部31。在处理容器5的底部的下方侧设置有用于将旋转支承体12等从大气环境区分开的罩体6。罩体6形成为使扁平的圆筒体的靠近周缘的部位凹陷来形成环状的凹陷部位61的形状，在凹陷部位61的外周侧的内壁面，俯视地看时在等间隔的四个部位设置有驱动齿轮部32。
驱动齿轮部32被安装于贯穿罩体6的凹陷部位61的侧壁的水平的旋转轴33的前端，在旋转轴33的基端侧设置有用于使该旋转轴33在旋转的同时沿轴向移动的驱动部34。在从动齿轮部31的侧周面，沿周向交替地磁化为N极和S极，在驱动齿轮部32的一面侧，沿周向交替地磁化为N极和S极。对从动齿轮部31和驱动齿轮部32进行位置设定，使得从动齿轮部31的通过区域与比驱动齿轮部32的一面侧的中央靠上方的部位相向。
驱动齿轮部32被设置在以下位置：在晶圆W位于与旋转台1的停止位置对应的位置、即与前文所述的四个处理区域各自的周向的中央部时，在驱动齿轮部32与从动齿轮部31之间构成磁齿轮。利用旋转轴33使驱动齿轮部32前进(向处理容器5的径向中央侧移动)，使得在从动齿轮部31停止在与该驱动齿轮部32相向的位置时，驱动齿轮部32接近该从动齿轮部31来构成磁齿轮。然后，通过使驱动齿轮部32例如按从旋转轴33侧看来逆时针的方向进行旋转，来使从动齿轮部31按顺时针方向进行旋转，由此载置台2进行自转。另外，在罩体6的凹陷部位61的内周侧的壁面，在隔着从动齿轮部31的通过区域来与驱动齿轮部32相向的位置处例如设置有由磁体构成的制动构件35。该制动构件35发挥以下作用：在使旋转台1进行旋转时使驱动齿轮部32后退并脱离从动齿轮部31，之后使从动齿轮部31停止旋转。
将前文所述的四个处理区域中的用于供给原料气体并使该原料气体吸附于晶圆W的区域称为第一处理区域，将用于供给反应气体并使该反应气体与晶圆W上的原料气体反应的区域称为第二处理区域。如在实施方式的概要一项中所说明的那样，沿着处理容器5的周向交替地设置有第一处理区域、第二处理区域。
在图2中的位于比处理容器5的中央靠右侧的位置的第一处理区域内，作为用于供给原料气体的原料气体供给部的原料气体喷嘴71贯穿处理容器5的侧壁并与旋转台1平行地配置在比后述的搬送机构CA的进入路径高的位置处。原料气体喷嘴71如图3所示那样沿着相对于将贯穿处理容器5的侧壁的部位与旋转台1的中心相连结的线横向地倾斜的线延伸。另外，原料气体喷嘴71在下表面侧以沿长度方向隔开间隔的方式形成有气体喷出孔72，气体喷出孔72的配置区域被设定为覆盖晶圆W的直径的长度。
原料气体喷嘴71的基端侧连接于包括原料气体供给源、气体供给控制设备组等的原料气体的供给***73。作为一例，如果设为要对晶圆W进行的成膜处理是氮化硅膜，则例如使用DCS(二氯硅烷)气体来作为原料气体。
在图2中的位于比处理容器5的中央靠左侧的位置的第二处理区域的上方，隔着构成处理容器5的顶部的一部分的电介质构件81设置有等离子体产生机构8。电介质构件81形成为与在处理容器5的顶部形成的开口部嵌合的形状，如图4所示那样形成为平面形状为扇型且周缘部竖起并朝向外部弯曲的凸缘部。
等离子体产生机构8具备卷绕成线圈状的天线82，在天线82的两端连接有高频电源83。另外，在天线82与电介质构件81之间***有法拉第屏蔽件84，该法拉第屏蔽件84是为了阻止在天线82中产生的电场和磁场中的电场成分趋向晶圆W而形成有狭缝的导电性的板。84a是电介质板。
图3示出比处理容器5的顶部靠下方侧的部位，在第二处理区域中，为了方便用虚线示出天线82的位置。
另外，在第二处理区域中，如图3所示，作为反应气体供给部的反应气体喷嘴85贯穿处理容器5的侧壁并与旋转台1平行地配置于在旋转台1的旋转方向上比电介质构件81靠上游侧的位置。反应气体喷嘴85沿着旋转台1的径向延伸，并且在下表面侧以沿长度方向隔开间隔的方式形成有气体喷出孔，设定气体喷出孔的配置区域，使得当沿着旋转台1的径向看时向晶圆W的整个通过区域供给反应气体。
反应气体喷嘴85的基端侧连接于包括反应气体供给源、气体供给控制设备组等的反应气体的供给***86。如果设为要进行成膜处理的是氮化硅膜，则例如使用氨气来作为反应气体。另外，除了从反应气体喷嘴85供给反应气体以外，也可以从反应气体喷嘴85供给等离子体点火用的氩气等稀有气体。
在处理容器5的底部的周缘部以包围旋转台1的方式形成有排气用的槽部62，在该槽部62中，在沿着旋转台1的旋转方向看来与各处理区域的下游端部对应的位置处形成有排气口63。在各排气口63处连接有排气管64(参照图2)的一端侧，在排气管64的另一端侧连接有作为真空排气机构65的例如真空泵。另外，如图3所示，在面向两个第一处理区域中的一个处理区域的处理容器5的侧壁形成有利用未图示的闸阀来进行开放和封闭的、用于搬入搬出晶圆W的搬入搬出口50，经由该搬入搬出口50并利用外部的输送机构CA来与各载置台2之间进行晶圆W的交接。
在使旋转台1静止的状态下，使升降销(未图示)从载置台2的下方侧上升，举起并接收搬送机构CA上的晶圆W，在搬送机构CA后退之后使升降销下降，由此进行晶圆W的交接。因此，在各载置台2上例如在周向的三个位置形成升降销的通过孔，与所述通过孔的排列相对应地在旋转台1和面向晶圆W的搬入搬出口50的处理区域内的处理容器5的底部形成贯通孔，升降销能够贯穿贯通孔和所述通过孔地进行升降。升降销的升降机构例如设置在罩体6内。
在此预先说明分离部4。分离部4具备如图5所示那样形成为随着从处理容器5的中央侧趋向外周侧而宽度方向的尺寸逐渐变大且平面形状为扇型的分离用板41。分离用板41的外端侧向下方侧弯曲为钩型，并延伸到比旋转台1的外周靠下方侧的位置，从而确保处理区域间的气体的分离功能。另外，分离用板41的内端侧被固定于支柱53，并且分离用板41的上表面被固定于处理容器5的顶部，分离用板41的下表面侧在宽度方向上互相分离地形成突出部。换句话说，分离用板41的下表面侧在宽度方向的中央部形成有槽部42。
分离气体喷嘴43以贯穿处理容器5的侧壁并与旋转台1平行且沿径向延伸的方式配置在该槽部42中。分离气体喷嘴43在下表面侧以沿长度方向隔开间隔的方式形成有气体喷出孔44，设置气体喷出孔44的配置区域，使得当沿着旋转台1的径向看时向晶圆W的整个通过区域供给分离气体。分离气体喷嘴43的基端侧未图示，但连接于包括分离气体供给源、气体供给控制设备组等的分离气体的供给***。作为分离气体，例如使用作为惰性气体的氮气等。
成膜装置如图2所示那样具备控制部100，控制部100具备用于控制后述的成膜装置的动作的程序。该程序意味着还包含写入了处理过程、处理参数的处理制程等。程序被保存于硬盘、压缩光盘、光盘、USB存储器、存储卡等存储介质来被控制部100下载。
接着，关于使用了上述成膜装置的成膜处理，以在晶圆W上形成氮化硅膜(siliconnitride film)的处理为例进行说明。利用与处理容器5相邻的真空搬送室内的搬送机构CA如图6所示那样将四片晶圆W经由搬入搬出口50依次搬送到载置台2。如前文所述那样借助未图示的升降销进行各晶圆W的交接，在将一片晶圆W搬送到载置台2之后，使旋转台1例如按顺时针旋转，来将后续的晶圆W交接到与该载置台2相邻的载置台2。在之后的说明中，从最初被交接到载置台2的晶圆W起依次对各晶圆W分配W1～W4的附图标记。在对四片晶圆进行单独说明时使用所分配的附图标记，在对四片晶圆进行概括说明时使用“W”。
另外，为了便于说明，当从面向搬入搬出口50的区域起将四个处理区域按顺时针依次设为处理区域S1、处理区域S2、处理区域S3、处理区域S4并分配附图标记时，处理区域S1、S3是第一处理区域(被供给原料气体的区域)，处理区域S2、S4是第二处理区域(被供给反应气体的区域)。
返回到图6，在将晶圆W1～W4载置到各载置台2之后，利用未图示的闸阀将搬入搬出口50封闭，将处理容器5内调整为规定的处理压力例如100Pa，并且如图7所示那样使各载置台2进行自转(使晶圆W1～W4进行自转)。直到此时为止利用加热部54将处理容器5内加热至规定的温度例如400℃。
然后，在第一处理区域S1、S3中，从原料气体喷嘴71(参照图2～图4)例如以900sccm的流量喷出作为原料气体的DCS气体。另外，在第二处理区域S2、S4中，从反应气体喷嘴85(参照图2、图3)喷出作为反应气体的氨气和作为等离子体点火用的气体的例如氩气的混合气体。作为流量的一例，氨气为300sccm，氩气为2000sccm。并且，在第二处理区域S2、S4中，通过向天线82供给高频电力来将氩气和氨气进行等离子体化。
另外，在分离部4中，还从图5所示的分离气体喷嘴43以规定的流量喷出作为分离气体的氮气，由此能够抑制彼此相邻的处理区域的气体之间混合。即，各处理区域关于环境气体是分离的。另外，还针对每个处理区域在沿着旋转台1的旋转方向看时的处理区域的下游端设置排气口63，因此被供给到各处理区域的气体在该处理区域流到下游侧，并与从分离部4流出的分离气体一起被排出。
在分别位于第一处理区域S1、S3的晶圆W4、W2的表面吸附DCS气体。此时，晶圆W1～W4各自利用前文所述的磁齿轮机构进行自转，因此在晶圆W4、W2上沿周向均匀性良好地吸附DCS气体。
向分别位于第二处理区域S2、S4的晶圆W3、W1的表面供给通过氨的等离子体化生成的活性种，但在该时间点之前尚未进行DCS气体的吸附，因此不会生成反应生成物。此外，也可以在旋转台1的下次旋转(间歇旋转)之后、即在已经吸附有DCS气体的晶圆W4、W2位于第二处理区域S2、S4之后进行第二处理区域S2、S4中的气体的供给以及等离子体的产生。
在第一处理区域S1、S3中例如进行了10秒从原料气体喷嘴71(参照图3)喷出DCS气体的处理之后，使旋转台1按顺时针旋转90度(参照图8)，使各晶圆W1～W4移动(公转)到与在此之前位于的处理区域相邻的(详细地说沿着旋转台1的旋转方向看时按顺时针相邻的)处理区域。图9示出的晶圆W1～W4的排列是旋转台1旋转后的状态，晶圆W1、W4、W3、W2分别位于处理区域S1～S4。
然后，各晶圆W1、W4、W3、W2一边进行自转一边在各处理区域S1～S4中被进行处理。晶圆W4、W2已吸附了作为原料气体的DCS气体，因此在第二处理区域S2、S4中，作为反应气体的氨气的活性种与晶圆W4、W2上的DCS气体反应并形成作为反应生成物的氮化硅层。
在第一处理区域S1、S3中，从原料气体喷嘴71喷出DCS气体，从而在分别位于该第一处理区域S1、S3的晶圆W1、W3上吸附DCS气体。
在第二处理区域S2、S4中，将氨气的活性种供给到晶圆W上以使其与DCS反应并生成反应生成物所需的时间例如是20秒。所需的时间是指使氨气的活性种充分地与DCS反应(将晶圆W的表面充分地氮化)来获得符合要求的膜质所需的时间。另一方面，使DCS气体吸附于晶圆W的表面所需的时间例如是10秒，比氨气的活性种进行反应所需的时间短。因而，在晶圆W1、W3分别位于第一处理区域S1、S3，并从原料气体喷嘴71喷出了所需要时间的DCS气体之后，使DCS气体的喷出停止，在第二处理区域S2、S4中的处理结束之前，晶圆W1、W3在第一处理区域S1、S3中等待。
另一方面，第二处理区域S2、S4中的反应限制了处理的进行，因此例如在对四片晶圆W1～W4结束一系列的成膜处理之前，继续供给氨气以及继续产生等离子体。
当在第二处理区域S2、S4中分别对晶圆W4、W2进行处理时、即经过根据反应所需的时间事先设定的设定时间时，旋转台1如图10所示那样按顺时针旋转90度，各晶圆W4、W3、W2、W1各自移动到下游侧的处理区域S3、S4、S1、S2。图11示出移动后的状态。然后，一边使各晶圆W4、W3、W2、W1同样地进行自转，一边在第一处理区域S1、S3中分别对晶圆W2、W4附着DCS气体，在第二处理区域S2、S4中分别对晶圆W1、W3进行利用了氨气的活性种的反应处理。
之后，如图12和图13所示，旋转台1按顺时针旋转90度。晶圆W4、W2一边进行自转，一边向第二处理区域S4、S2分别供给氨的活性种，与在第一处理区域S3、S1中已经吸附的DCS气体反应后将氮化硅层进行层叠。另外，在第一处理区域S1、S3中，晶圆W1、W3分别在已形成的氮化硅层上吸附DCS气体。然后，当经过设定时间时，旋转台1如图14所示那样进行旋转，并返回到图6的状态。
之后，同样地反复进行设定次数的以下动作：使旋转台1依次停止设定时间，按顺时针逐个隔90度间歇性地进行旋转。此外，如果设为旋转台1的最后的停止位置是图6的状态，则在第二处理区域S2、S4中进行处理时，为了消除原料气体的多余消耗，在第一处理区域S1、S3中不进行原料气体的喷出。当通过这样结束一系列的成膜处理而在各晶圆W上形成基于ALD的氮化硅膜时，以与前文所述的晶圆W的搬入的过程相反的过程来利用搬送机构CA从处理容器5搬出各晶圆W。
根据上述的实施方式，在处理容器5内沿着旋转台1的周向将第一处理区域和第二处理区域隔着分离部4等间隔地两两交替设置。然后，配置载置台2，使得在各处理区域中各自载置一片晶圆W，使旋转台1间歇性地进行旋转来使各晶圆W交替地位于第一处理区域和第二处理区域，通过ALD来形成氮化硅膜。因而，在旋转台1进行一次旋转的期间能够使吸附作为原料气体的DCS气体以及利用作为反应气体的氨气的活性种进行的反应的动作循环进行两次，因此具有生产率高的效果。
另外，在第一处理区域和第二处理区域各处理区域中，一边使晶圆W进行自转一边进行处理，因此晶圆W的周向的膜厚、与膜质有关的均匀性良好。另外，还配合需要比吸附DCS气体所需的时间长的时间的、由氨气的活性种进行的反应所需的时间来使旋转台1间歇性地进行旋转，因此能够充分地进行氮化处理，能够获得质量高的膜。然后，在进行了所需时间的DCS气体的喷出之后待机到用氨气进行的处理结束为止的期间，停止喷出DCS气体，因此有助于DCS气体的消耗量的削减。
(第一实施方式的变形例)
在上述的实施方式中构成为在四个处理区域中各自配置一片晶圆W，但也可以如图15所示那样构成为设置八个载置台2，在四个处理区域中各自载置两片晶圆W。在图15中，50a、50b是搬入口。并且，在旋转台1停止时被放置于各处理区域的晶圆W的个数既可以是三片也可以是四片以上。
另外，第一处理区域和第二处理区域各处理区域的个数并不限于两个，也可以是三个以上。
在上述的实施方式中将氨气进行等离子体化，但也可以不进行等离子体化就将氨气供给到晶圆W。
在上述的实施方式中，在喷出了设定时间的DCS气体之后停止喷出该DCS气体，直到用氨气进行的反应结束为止，但晶圆W位于第一处理区域，在经过规定时间之后使DCS气体喷出所需的时间，例如即使使DCS气体的吸附和用氨气进行的反应在同一定时结束，也能够抑制原料气体的消耗。此外，即使是在对晶圆W结束一系列的成膜处理之前任由DCS气体流通的情况也包含在本发明的范围内。
作为成膜处理，并不限于氮化硅膜的成膜处理，例如也可以是使用作为硅原料气体的例如双叔丁基氨基硅烷气体和作为反应气体的氧气或臭氧气体来形成硅氧化膜的处理。另外，也可以是将四氯化钛气体用作原料气体并且将氨气用作反应气体来形成氮化钛膜(titanium nitride film)的处理。
作为自转机构的从动齿轮部31、驱动齿轮部32中的一方也可以用未被磁化的磁性体来制作。另外，也可以构成为使从动齿轮部31进行水平旋转，以与该从动齿轮部31相向的方式在从动齿轮部31的下方侧配置驱动齿轮部32。另外，自转机构并不限于利用了磁的结构，也可以是以下结构：作为机械齿轮而设置从动齿轮部和驱动齿轮部，驱动齿轮部相对于从动齿轮部的移动路径前进或后退。或者自转机构也可以是按每个自转轴21设置旋转机构的结构。
(第二实施方式)
作为本发明的第二实施方式，一边参照图16～图18一边对使用了用于使载置台2进行自转的自转机构的另一例的成膜装置进行说明。在第一实施方式中，驱动齿轮部32配置在沿着旋转台1的周向的四个位置，但在第二实施方式中，驱动齿轮部沿着旋转台1的公转轨道遍及整周地设置。即，驱动齿轮部90具备圆环状的板状体91，该圆环状的板状体91被设置为面向从动齿轮部36的公转轨道并且在其中央部具备圆形的开口部91a，该驱动齿轮部90被配置为开口部91a的中心与旋转台1的旋转中心一致。在驱动齿轮部90的上表面，沿着从动齿轮部36的公转轨道遍及整周地交替配置由永磁体构成的作为磁极部的N极部(用斜线表示)92和S极部93。
在从动齿轮部36的下表面，沿自转方向，将由永磁体构成的磁极部即条状的N极部37(用斜线表示)和S极部38沿着该从动齿轮部36的周向交替地排列。驱动齿轮部90的N极部92和S极部93在与从动齿轮部36的下表面相向的面上排列。图17是使一个从动齿轮部36的磁极部与其下方的驱动齿轮部90的磁极部相对应地描绘出的图。
如图18所示，从动齿轮部36配置在罩体6的内侧(真空环境侧)，驱动齿轮部90配置在罩体6的外侧(大气侧)。即，动齿轮部36与驱动齿轮部90之间被罩体6、例如由作为磁力线通过的材料的铝或SUS构成的罩体6隔开。驱动齿轮部90构成为能够利用被设置为包围旋转支承体12的旋转轴13的保持台95上的环状的直接驱动电动机(DD电动机)94进行旋转。在图18中13a是轴承部。
在这种自转机构中，从动齿轮部36在由从动齿轮部36的磁极部与驱动齿轮部90的磁极部之间的吸引力和反作用力的综合作用决定的位置处停止。因而，当从动齿轮部36的公转速度(旋转台1的转速(rpm))与驱动齿轮部90的转速相同时，从动齿轮部36不进行自转，但在二者的转数有差异时，从动齿轮部36进行自转，其自转速度根据所述转速的差来决定。此外，在驱动齿轮部90的转速比旋转台1的转速大时，在图16中从动齿轮部36按顺时针旋转。
并且，在第一实施方式中没有图示在进行晶圆W的搬入搬出时使用的升降销，但在图18中图示了升降销。例如设置有三根升降销96，以避免升降机构97与轴承部22的移动路径发生干扰，该升降销96的前端部在罩体6内待机。在与外部的搬送机构CA之间进行晶圆W的交接时，升降销96以贯穿处理容器5的底板部、加热部54、旋转台1以及穿设于各载置台2的孔部的方式来保持晶圆W。升降销96与罩体6之间例如利用波纹管来维持气密性。在图16中用96a的附图标记来示出穿设于载置台2的孔部(贯通孔)。
(第三实施方式)
在上述的实施方式中使旋转台1间歇性地进行旋转来使各晶圆W交替地位于第一处理区域和第二处理区域。当将该运转模式称为间歇旋转模式时，本发明的第三实施方式构成为，除了准备间歇旋转模式以外，还准备了使旋转台1连续地旋转来进行成膜处理的连续旋转模式，且能够选择两种模式。
图19示出选择了连续旋转模式时的晶圆W的排列。在第一实施方式中，如图3、图6所示那样配置载置台2，使得在第一处理区域S1、S3以及第二处理区域S2、S4各处理区域中各载置一片晶圆W。另外，在图15的例子中，配置载置台2，使得在各处理区域S1～S4中各载置两片晶圆W。
与此相对地，在第三实施方式中，在各处理区域S1～S4中各自载置例如一片或两片(参照图19)晶圆W的状态下，配置载置台2以使晶圆W还位于各处理区域S1～S4之间、即四个分离部4。因而，在各处理区域S1～S4中各自载置两片晶圆W的情况下，配置12个载置台2。
图19示出在通过连续旋转模式对晶圆W进行处理时、即在各处理区域S1～S4中各自载置两片晶圆W时的瞬间的晶圆W的位置。在连续旋转模式下，在所有12个载置台2上载置作为要被处理的被处理晶圆的产品晶圆W。在该例子中，搬入搬出口50构成为能够使两片晶圆W一并通过，在外部的未图示的搬送机构上并排地保持两片晶圆W，并被同时交接到彼此相邻的两个载置台2。前文所述的升降销96的组设置在与两个载置台2的停止位置对应的位置处，并且搬送机构的前端部的晶圆保持构件构成为不会在平面上与升降销96发生干扰的形状。因而，通过搬送机构与升降销96的协同作用来在搬送机构与载置台2之间进行晶圆W的交接。
在连续旋转模式下，在所有载置台2上载置被处理晶圆W，在搬入搬出口50被封闭之后，使旋转台1进行旋转来使载置台2进行旋转(公转)，并且使载置台2进行自转并确立处理条件。即，如在第一实施方式中已述的那样，将处理容器5内设定为规定的压力，将晶圆W加热至规定的温度，并且向第一处理区域S1、S3供给作为原料气体的DCS气体，另外向第二处理区域S2、S4供给前文所述的混合气体来进行等离子体化。另外，还向分离部4供给分离气体。
各晶圆W交替并连续地通过第一处理区域S1(S3)和第二处理区域S2(S4)，反复进行DCS气体的吸附以及氮化硅层的形成，并将氮化硅层进行层叠，其中，该氮化硅层是被吸附的DCS气体与氨气的活性种反应而得到的反应生成物。连续旋转模式与间歇旋转模式的不同之处在于，在所有12个载置台2上载置被处理晶圆W以及使各载置台2连续地进行旋转。
接着，在选择了间歇旋转模式时，如图20所示那样以在第一处理区域S1、S3以及第二处理区域S2、S4各处理区域中各载置两片被处理晶圆W的方式将被处理晶圆W载置于载置台2。在该情况下，在位于分离部4的载置台2上不载置被处理晶圆W，但不使载置台2空着而是载置虚设晶圆DW(在图20中用斜线表示的晶圆)。其理由如下。向旋转台1与加热部54之间供给未图示的净化气体，如果在载置台2上没有载置晶圆W时直接供给净化气体，则净化气体经由形成于载置台2的升降销96所通过的孔部96a流入处理气体。因此，在载置台2上载置虚设晶圆DW。
在间歇旋转模式下，在使晶圆W在各处理区域S1～S4中静止的状态下进行处理，在连续旋转模式下，一边使晶圆W在各处理区域S1～S4中移动一边进行处理，因此与连续旋转模式相比，通过间歇旋转模式形成的氮化硅膜的膜质更良好。与此相对地，与间歇旋转模式的情况相比，在连续旋转模式下晶圆W的装载片数多达四片，而且通过连续旋转来进行处理，因此在获得相同的膜厚时，与间歇旋转模式相比在处理容器5内停留的时间变短即可。因而，与间歇旋转模式相比，连续旋转模式能够获得较高的生产能力。因此，具有在优选考虑高质量的膜的情况下选择间歇旋转模式、在优先考虑生产能力的情况下选择连续旋转模式等根据晶圆的批次来设定两种模式中的一方的优点。
在此，在图21中示出具备两台上述成膜装置的基板处理***。在图21中，301是载体载置台，302是大气搬送室，300是第一晶圆搬送机构，303、304是加载互锁室，305是真空搬送室，306是第二晶圆搬送机构。另外，在面向大气搬送室302的例如右侧的位置处设置有收纳了多片、至少四片虚设晶圆DW的保持棚架307。
当将例如收纳有多片晶圆W的FOUP即载体C搬入载体载置台301时，取下载体C的前表面的盖并利用第一晶圆搬送机构300取出晶圆W，经由加载互锁室303或304、第二晶圆搬送机构306将晶圆W搬入处理容器5内。第二晶圆搬送机构306构成为能够并排地保持例如两片晶圆W来一并地交接到处理容器5、加载互锁室303或304。
200是控制部，具备选择间歇旋转模式或连续旋转模式的运转模式选择部201。在选择了间歇旋转模式时，第一晶圆搬送机构300取出虚设晶圆DW并通过前文所述的路径搬入处理容器5内，并载置于图20示出的位置。
在以上的实施方式中使用的旋转台1具有使加热部54的热传导到晶圆W的作用，构成为被用于使载置台2进行公转的支承体12支承，但旋转台1也可以被固定。在该情况下，相当于旋转台1的板状体作为导热板发挥功能，但优选利用支柱支承中心部。在该情况下，使载置台2进行公转的旋转机构能够使用直接驱动电动机(DD电动机)，使得包围所述支柱的周围。另外，沿着被固定于支柱的导热板的周向来形成载置台2的自转轴21进行移动所需的空隙，因而，导热板成为被分离为中央部分和外侧的环状部分的结构。因而，本发明不一定将旋转台设为必要条件。
本发明并不限于基于ALD的成膜处理，也可以应用于向第一处理区域供给第一气体来通过CVD处理形成第一膜，接着向第二处理区域供给第二气体来通过CVD处理形成第二膜的情况。在该情况下，本发明能够用于将第一膜和第二膜交替地层叠多层来制造例如三维NAND电路。在该情况下，在作为第一气体而使用两种或三种以上的气体的情况下，这些气体相当于第一气体，在作为第二气体而使用两种或三种以上的气体的情况下，这些气体相当于第二气体。
此外，旋转台1的旋转并不限于沿一个方向间歇性地旋转，也可以交替地进行顺时针的旋转、逆时针的旋转。

Claims (10)

1.一种成膜装置，在形成真空环境的处理容器内进行多次向基板交替地供给作为处理气体的第一气体和第二气体的循环，从而在基板上形成薄膜，该成膜装置的特征在于，具备：
n个第一处理区域，所述n个第一处理区域沿着所述处理容器的周向隔开间隔地设置，各所述第一处理区域用于供给第一气体来对基板进行处理，其中，n为2以上的整数；
n个第二处理区域，各所述第二处理区域沿着所述周向设置在第一处理区域之间，用于供给第二气体来对基板进行处理；
分离部，其用于将所述第一处理区域与第二处理区域之间分离；
载置部，其构成为能够沿所述周向进行公转，并且沿所述周向配置多个所述载置部，各载置部用于载置基板；以及
控制部，其使所述载置部间歇性地进行公转，使得在停止公转的状态下，所述基板交替地位于所述第一处理区域和所述第二处理区域，
其中，所述载置部被配制成，在所述载置部的公转停止时，位于n个第一处理区域和n个第二处理区域的各处理区域中的基板的片数相同，
当将使所述载置部间歇性地进行公转以使所述基板在静止的状态下交替地位于第一处理区域和第二处理区域的运转模式称为间歇旋转模式时，
所述控制部构成为，能够选择连续旋转模式和所述间歇旋转模式中的一方，其中，该连续旋转模式是使所述载置部连续地进行公转以使所述基板连续地通过第一处理区域和第二处理区域的模式，
所述载置部的个数被设定为，在位于n个第一处理区域与n个第二处理区域的各处理区域中的基板的片数相同时，基板的载置部也位于所述分离部，
在选择了所述连续旋转模式时，在所有载置部上载置基板，
在所述载置部形成有用于升降销进行升降的贯通孔，该升降销用于在载置部与外部的基板搬送机构之间进行基板的交接，
在选择了所述间歇旋转模式时，所述控制部输出控制信号，使得在位于n个第一处理区域和n个第二处理区域的各处理区域中的基板的片数相同时位于所述分离部的载置部上载置虚设基板以堵塞该载置部的所述贯通孔。
2.根据权利要求1所述的成膜装置，其特征在于，
所述第一气体是吸附于所述基板的作为薄膜的原料的原料气体，所述第二气体是与该原料气体反应来生成反应生成物的反应气体。
3.根据权利要求1或2所述的成膜装置，其特征在于，
第一处理区域与第二处理区域中的所需的气体的供给时间互不相同，载置部与所需的气体的供给时间长的一方的时间相匹配地停止。
4.根据权利要求3所述的成膜装置，其特征在于，
所需的气体的供给时间短的处理区域中的气体的供给时间被设定为比所需的气体的供给时间长的处理区域中的气体的供给时间短。
5.根据权利要求1或2所述的成膜装置，其特征在于，
具备使所述载置部进行自转的自转机构，至少在对基板供给处理气体时，载置有该基板的载置部进行自转。
6.根据权利要求1或2所述的成膜装置，其特征在于，
还具备沿着所述处理容器的周向进行自转的旋转台，
多个所述载置部被配置在所述旋转台的上表面侧。
7.一种成膜方法，在形成真空环境的处理容器内进行多次向基板交替地供给作为处理气体的第一气体和第二气体的循环，从而在基板上形成薄膜，
在所述处理容器内沿着该处理容器的周向隔开间隔地设置有n个第一处理区域，并且沿所述周向以与第一处理区域之间夹着分离区域的方式设置有n个第二处理区域，其中，n为2以上的整数，
并且，设置有载置部，该载置部构成为能够沿所述周向进行公转，并且沿所述周向配置有2n×m个所述载置部，各载置部用于载置基板，其中，m为1以上的整数，
该成膜方法的特征在于，包括以下工序：
(1)将基板载置于各载置部；以及
(2)反复进行多次循环的工序，该循环包括以下工序：在使各载置部停止公转以使基板位于所述n个第一处理区域和所述n个第二处理区域中的各区域的状态下，向第一处理区域和第二处理区域分别供给第一气体和第二气体；接着使所述载置部进行公转，以使放置于所述第一处理区域和所述第二处理区域中的各区域的基板位于相邻的处理区域；以及之后在使所述载置部停止公转的状态下向第一处理区域和第二处理区域分别供给第一气体和第二气体，
在将使载置部间歇性地进行公转以使基板在静止的状态下交替地位于第一处理区域和第二处理区域的运转模式称为间歇旋转模式时，
在选择连续旋转模式和所述间歇旋转模式中的一方来进行基板的成膜处理之后，选择连续旋转模式和所述间歇旋转模式中的另一方来对后续的基板进行成膜处理，其中，该连续旋转模式是使所述载置部连续地进行公转以使所述基板连续地通过第一处理区域和第二处理区域的模式，
所述载置部的个数被设定为，在位于n个第一处理区域与n个第二处理区域的各处理区域中的基板的片数相同时，基板的载置部也位于所述分离区域，
在选择了所述连续旋转模式时，在所有载置部上载置基板，
在所述载置部形成有用于升降销进行升降的贯通孔，该升降销用于在载置部与外部的基板搬送机构之间进行基板的交接，
在选择了所述间歇旋转模式时，使得在位于n个第一处理区域和n个第二处理区域的各处理区域中的基板的片数相同时位于所述分离区域的载置部上载置虚设基板以堵塞该载置部的所述贯通孔。
8.根据权利要求7所述的成膜方法，其特征在于，
所述第一气体是吸附于基板的作为薄膜的原料的原料气体，所述第二气体是与该原料气体反应来生成反应生成物的反应气体。
9.根据权利要求7或8所述的成膜方法，其特征在于，
至少在对基板供给处理气体时，载置有该基板的载置部进行自转。
10.一种存储介质，存储有在成膜装置中使用的计算机程序，该成膜装置在形成真空环境的处理容器内进行多次向基板交替地供给作为处理气体的第一气体和第二气体的循环，从而在基板上形成薄膜，该存储介质的特征在于，
所述计算机程序被编入步骤组，使得执行根据权利要求7至9中的任一项所述的成膜方法。
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