TWI418650B - 成膜裝置 - Google Patents

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Description

成膜裝置
本發明係關於一種藉由反覆地進行將會相互反應之至少2種反應氣體依序供給至基板表面的循環，而層積反應生成物以形成薄膜的成膜裝置。
作為半導體製程中的薄膜堆積技術，已知有所謂的原子層堆積(ALD)或分子層堆積(MLD)。前述薄膜堆積技術係在真空環境下使得第1反應氣體吸附於半導體晶圓(以下稱作晶圓)表面，其次，使得第2反應氣體吸附該晶圓表面，而於該晶圓表面上藉由第1及第2反應氣體之間的反應來形成一層以上的原子層或分子層。接著，複數次地反覆進行如前述般氣體之交互吸附而於晶圓上堆積成膜。該技術之優點在於能藉由氣體之交互供給的次數來高精度地控制膜厚，且堆積出的膜於晶圓上具有優良的均勻性。因此，該堆積方法被認為是能作為對應半導體元件更加微細化的薄膜堆積技術。
前述成膜方法可適用在例如形成閘極絕緣體所使用的介電體膜。形成矽氧化膜(SiO2膜)以作為閘極絕緣體之情況，第1反應氣體(原料氣體)係使用例如二(特丁胺基)矽烷(以下稱作「BTBAS」)氣體等，第2反應氣體(氧化氣體)係使用臭氧氣體等。
為了實施前述成膜方法，考慮使用一種具有真空容 器以及設置於該真空容器上部中央處之氣體淋氣頭的枚葉式成膜裝置。前述成膜裝置係從上部中央供給反應氣體，並從處理容器底部將未反應之反應氣體以及反應副生成物排出。使用前述真空容器之情況，由於藉由沖洗氣體來進行氣體置換需花費較長時間，循環次數也有可能會高達例如數百次，而會讓處理時間變得冗長。因此，期望有能實現高產能的成膜裝置及成膜方法。
因前述背景，而提出一種具有真空容器以及沿著迴轉方向來保持有複數片基板之迴轉台的成膜裝置。
以下揭示之專利文獻1係揭露了一種將處理室作成扁平狀圓筒的堆積裝置。該處理室係分割成2個半圓區域。各區域係具有於各區域上部處包圍該區域般設置的排氣埠。又，處理室係於2個區域之間沿著處理室之直徑而具有導入分離氣體的氣體導入口。藉由該等結構，將相異反應氣體各自供給至各區域，並藉由各自的排氣埠從上方進行排氣，同時讓迴轉台進行迴轉，使得載置於迴轉台的晶圓會交互地通過2個區域。接著，供給有分離氣體的分離區域則具有高度較供給有原料氣體之區域更低的頂部。
專利文獻2係揭露一種處理室，該處理室具有：晶圓支撐組件(迴轉台)，係能支撐複數個晶圓並進行水平迴轉；第1及第2氣體噴出噴嘴，係面向晶圓支撐組件並沿著晶圓支撐組件之迴轉方向以等角度間隔設置；以及沖洗噴嘴，係設置於第1及第2氣體噴出噴嘴之間 處。氣體噴出噴嘴係朝晶圓支撐組件之半徑方向延伸。晶圓表面較晶圓支撐組件之表面高出該晶圓的厚度，而氣體噴出噴嘴與晶圓支撐組件上之晶圓之間的間隔約為0.1mm以上。真空排氣裝置係連接至晶圓支撐組件外端部與處理室內壁之間的某個部位處。依前述結構之處理容器，沖洗氣體噴嘴會噴出沖洗氣體而形成氣幕，以防止第1反應氣體與第2反應氣體相互混合。
專利文獻3係揭露一種藉由複數個分隔壁而分割出複數個處理區域的處理室。在分隔壁下方係相對該分隔壁以間隔微小間隙的方式設置有圓形迴轉載置台(載置有複數個晶圓)。
專利文獻4係揭露一種處理室，該處理室具有：4個扇形氣體供給板，係具有90度之頂角並以90度角之間隔方式設置；排氣口，係設置於2個相鄰之氣體供給板之間處而針對處理容器內部進行排氣；以及載置台，係面向氣體供給板並支撐有複數個晶圓。4個氣體供給板會各自噴出砷化氫(AsH3)氣體、氫氣(H2)、三甲基鎵(TMG)氣體、以及H2氣體。
專利文獻5係揭露一種處理室，該處理室具有：圓板，係藉由分隔壁而分割成4個區域，且於4個區域處各自設置有載置台；4個噴射管，係連結呈十字型；以及2個排氣口，係各自設置於4個載置台附近。該處理室中，4個載置台各自搭載有4個晶圓，4個噴射管則在各自噴出原料氣體、沖洗氣體、原料氣體以及其他之 沖洗氣體，同時於圓板上方以十字型之中央部作為中心進行迴轉。將噴射器單元水平地旋轉以使得噴射管依序地轉移至4個載置區域處，且從迴轉台周邊進行真空排氣。
再者，專利文獻6(專利文獻7、8)係揭露一種讓複數種氣體交互地吸附於目標物(晶圓)而適用於原子層CVD的成膜裝置。該裝置係從上方將原料氣體與沖洗氣體供給至載置台，同時讓保持有晶圓的載置台進行迴轉。該文獻之段落0023、0024、0025記載有：從處理室中心朝半徑方向延伸形成的分隔壁、以及形成於分隔壁底部之用以供給原料氣體或沖洗氣體的氣體噴出孔。又，從氣體噴出孔噴出非活性氣體(沖洗氣體)而形成氣幕。關於氣體之排氣，於該文獻之段落0058中則記載有：原料氣體會通過排氣通道30a而進行排氣，沖洗氣體則通過排氣通道30b而進行排氣。
專利文獻9係揭露有於處理容器32之外周部設置有加熱機構94的電漿處理裝置。
專利文獻1：美國專利公報第7,153,542號：圖6(a)、(b)
專利文獻2：日本專利特開2001-254181號公報：圖1及圖2
專利文獻3：日本專利第3144664號公報：圖1、圖2、請求項1
專利文獻4：日本專利特開平4-287912號公報
專利文獻5：美國專利公報第6,634,314號
專利文獻6：日本專利特開2007-247066號公報：段落0023~0025、0058、圖12及圖18
專利文獻7：美國專利公開公報第2007-218701號
專利文獻8：美國專利公開公報第2007-218702號
專利文獻9：日本專利特開2004-343017號公報：段落0021~0025、圖1~圖4
但是，專利文獻1所記載之裝置中，由於反應氣體與分離氣體係朝下方供給，並從設置於處理室上部的排氣埠處朝上方進行排氣，故因為氣體的向上氣流使得處理室內的微粒被揚起而落於晶圓上，會有造成晶圓受污染之虞。
又，專利文獻2所記載的技術中，氣幕無法完全地防止該等反應氣體相互混合，且因為氣體會隨著晶圓支撐組件之迴轉而朝迴轉方向流動，導致一側之反應氣體會流動通過氣幕並與另一側之反應氣體相互混合。又，於迴轉中的晶圓支撐組件中心處附近，由於離心力對於氣體之影響較小，因此從第1(第2)氣體出口噴嘴所噴出的第1(第2)反應氣體有可能會通過晶圓支撐組件中心部而接觸至第2(第1)反應氣體。當反應氣體於處理室內相互混合時，便無法如期待般地進行MLD(或ALD)模式的薄膜堆積。
專利文獻3所記載之裝置，於處理室中，導入至其中一個處理區域內的處理氣體有可能會通過分隔壁下 方的間隙而朝相鄰接的處理區域擴散，而與導入至該相鄰接處理區域的其他處理氣體相互混合。再者，處理氣體會在排氣處理室內相互混合，故晶圓有可能會同時曝露於2種處理氣體中。因此，無法藉由該處理室來適當地進行MLD(ALD)模式的薄膜堆積。
專利文獻4所揭露內容，並未提供任何能防止2種原料氣體(AsH3、TMG)相互混合的實際對策。由於不具有任何對策，會有2種反應氣體於載置台中心附近處、抑或通過H2氣體供給板而相互混合的情況。再者，由於排氣口係設置於相鄰接之2個氣體供給板之間處，朝上方排出氣體會使得微粒會從載置台表面揚起而導致晶圓污染。
專利文獻5所揭露之處理室中，當一個噴射管通過4個區域中的一個區域後，無法於短時間內將該區域沖洗乾淨。又，4個區域中的一個區域內之反應氣體，可能會輕易地流入鄰接區域。因此，欲進行MLD(ALD)模式之薄膜堆積係有困難的。
依專利文獻6所揭露之技術，原料氣體會從位在沖洗氣體分隔室兩側的原料氣體分隔室流進沖洗氣體分隔室，而於沖洗氣體分隔室內相互混合。其結果，會於沖洗氣體分隔室內產生反應生成物，而有微粒掉落至晶圓上的可能性。
本發明之綜合目的係提供一種能解決前述問題之新穎而改良後之有用的成膜裝置。
本發明更具體之目的係提供一種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出多數層之反應生成物層以形成薄膜的成膜裝置，且能獲得高產能，並防止複數種反應氣體於基板上相互混合。
為了達成前述目的，本發明一實施樣態提供一種成膜裝置，係於真空容器內，實施依序地將會相互反應之至少2種反應氣體供給至基板的循環而於該基板上形成反應生成物層以堆積成膜，並具有：迴轉台，係可自由旋轉地設置於該容器內；基板載置區域，係設置於該迴轉台之一側面處，用以載置該基板；第1反應氣體供給部，係能將第1反應氣體供給至該一側面之結構；第2反應氣體供給部，係沿著該迴轉台之迴轉方向遠離該第1反應氣體供給部而設置，且能將第2反應氣體供給至該一側面之結構；分離區域，係沿著該迴轉方向，位於供給有該第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處理區域之間處，而用以分離該第1處理區域與該第2處理區域；加熱器，係設置於該迴轉台下方側，並藉由輻射熱來加熱該迴轉台；外側壁組件，係於該真空容器底部處，於設置有該加熱器的區域處以包圍該迴轉台之徑向外側的方式所設置；空間形成組件，係至少設置於該迴轉台之迴轉方向上相互鄰接的分離區域之間處，從該外側壁組件延伸而與該迴轉台之 間形成有第1狹窄空間；以及第1沖洗氣體供給部，係供給沖洗氣體使其經由該第1狹窄空間而從該迴轉台下方側流向該迴轉台之徑向外側區域。
依本發明，供給至處理區域之反應氣體即使經由迴轉台與真空容器之間的間隙而侵入至真空容器底部的空間，反應氣體仍無法逆流(與沖洗氣體氣流方向相反)而幾乎無法侵入至設置有加熱器的空間內。其結果，可抑制反應生成物附著於加熱器表面，在延長維修間隔的同時亦可抑制真空容器內部之微粒的產生。
參考圖式來說明本發明之實施例。
本發明之一實施例的成膜裝置如圖1(沿圖3中I-I線的剖面圖)所示，係具備有平面形狀呈約略圓形的扁平真空容器1、以及設置於該真空容器1內且於該真空容器1之中心處具有迴轉中心的迴轉台7。真空容器1之頂板11係可從容器本體12處分離之結構。頂板11係由於內部之減壓狀態並透過封止組件(例如O型環13)而朝容器本體12側推壓，藉此氣密地密封該真空容器1。另一方面，需將頂板11從容器本體12處分離時，則藉由圖中未顯示的驅動機構來將其朝上方抬起。
迴轉台7係以中心部而被固定在圓筒形狀軸心部71，該軸心部71則被固定在沿鉛直方向延伸的迴轉軸72上端處。迴轉軸72係貫穿容器本體12底面部14， 且其下端部係安裝在能將該迴轉軸72繞鉛直軸旋轉(本範例係順時針旋轉)的驅動部73上。迴轉軸72以及驅動部73係收納在於上方面具有開口的筒狀殼體70內。該殼體70係藉由設置於其上方面的凸緣部份70a而氣密地安裝在真空容器1之底面部14的下方面，藉此，能隔離殼體70內部氣氛與外部氣氛。
如圖2及3所示，迴轉台7上方面係形成有能收納各晶圓W的複數(圖示範例為5個)個圓形凹部74。但是，圖3僅繪出1片晶圓W。凹部74係等間隔地設置在迴轉台7上。圖4A係沿著第1反應氣體噴嘴31延伸至第2反應氣體噴嘴32之圓弧的投影剖面圖。如圖4A所示，凹部74係具有較晶圓W直徑稍大(例如稍大4mm)的直徑、以及與晶圓W厚度相等的深度。因此，當晶圓W載置於凹部74時，晶圓W表面與迴轉台7表面(除了凹部74之外的區域)為相同高度。假如，晶圓W與該區域之間具有較大段差時，該段差會造成氣流紊亂，而影響到晶圓W上之膜厚均勻性。因此，前述2個表面需為相同高度。所謂「相同高度」，於此處係指該高度差在約略5mm以下，但其差距，應在加工精度之許可範圍內盡可能地接近於零。凹部74之底部係形成有3個貫通孔(圖中未顯示)，3個昇降銷16(參考圖10)可通過該等貫通孔以進行昇降。昇降銷16係支撐晶圓W內面，藉以昇降晶圓W。
凹部74係將晶圓W定位以防止晶圓W因為迴轉 台7於迴轉時所產生的離心力而飛出的晶圓W收納區域。但是，晶圓W收納區域並不限定為凹部74，亦可藉由於迴轉台7上以特定角度間隔設置導引組件以固定晶圓W端部的方式來達成。例如，晶圓W收納區域亦可藉由靜電夾具的方式來達成。此時，藉由該吸附而載置有晶圓W的區域即為基板載置部。
參考圖2及圖3，迴轉台7上方係包含有第1反應氣體噴嘴31、第2反應氣體噴嘴32以及分離氣體噴嘴41、42，且該等噴嘴係以特定角度間隔沿半徑方向延伸形成。藉由該結構，凹部74可通過噴嘴31、32、41以及42下方。圖示範例係以第2反應氣體噴嘴32、分離氣體噴嘴41、第1反應氣體噴嘴31以及分離氣體噴嘴42之順序沿順時針方向設置。該等氣體噴嘴31、32、41、42係貫穿容器本體12之周壁部，而其端部(氣體導入埠31a、32a、41a、42a)則安裝在該壁之外周壁處，藉此加以支撐。圖示範例中，氣體噴嘴31、32、41、42係從容器1之周壁部處導入容器1內，但是亦可從環狀突出部5(後述)處導入。此時，於突出部5外周面處與頂板11外表面處設置有具開口的L型導管，容器1內之L型導管的一側開口係連接至氣體噴嘴31(32、41、42)，而容器1外部之L型導管的另側開口則連接至氣體導入埠31a(32a、41a、42a)。
雖然圖中並未顯示，但反應氣體噴嘴31係連接至第1反應氣體(二(特丁胺基)矽烷；BTBAS)的氣體供給 源，而反應氣體噴嘴32則連接至第2反應氣體(臭氧；O3)的氣體供給源。
反應氣體噴嘴31、32係沿噴嘴之長度方向而間隔排列地設置有朝下方側噴出反應氣體用的噴出孔33。本實施形態中，噴出孔33具有約0.5mm的孔徑，且沿著反應氣體噴嘴31、32之長度方向以約10mm之間隔排列設置。反應氣體噴嘴31、32係各自為第1反應氣體供給機構以及第2反應氣體供給部。又，反應氣體噴嘴31之下方區域係使得BTBAS氣體吸附至晶圓用的第1處理區域P1，反應氣體噴嘴32之下方區域則係使得O3氣體吸附至晶圓用的第2處理區域P2。
另一方面，分離氣體噴嘴41、42係連接至氮氣(N2)之氣體供給源(圖中未顯示)。分離氣體噴嘴41、42係具有朝下方側噴出分離氣體用的噴出孔40。噴出孔40係沿長度方向以特定間隔設置。本實施形態中，噴出孔40係具有約0.5mm的孔徑，且沿著分離氣體噴嘴41、42之長度方向以約10mm間隔排列設置。
分離氣體噴嘴41、42被設置在用以分離第1處理區域P1與第2處理區域P2之結構的分離區域D處。各分離區域D中，真空容器1之頂板11如圖2~圖4所示係設置有凸狀部4。凸狀部4具有扇形之俯視形狀，其頂部位在容器1中心處，其圓弧則沿著容器本體12之內周壁附近處設置。又，凸狀部4具有將該凸狀部4分割為二般地沿著半徑方向延伸的溝部43。溝部 43係收納有分離氣體噴嘴41(42)。分離氣體噴嘴41(42)之中心軸與扇形凸狀部4之一側周緣之間的距離，以及分離氣體噴嘴41(42)之中心軸與扇形凸狀部4之另側周緣之間的距離係幾乎相等。另外，本實施例中，溝部43係將凸狀部4二等分般地而形成的，但於其他實施例中，例如，使得凸狀部4中於迴轉台7之迴轉方向上游側較寬廣的方式來形成溝部43亦可。
依前述結構，如圖4A所示，分離氣體噴嘴41(42)之兩側有著平坦之較低頂面44(第1頂面)，較低頂面44兩側則具有較高頂面45(第2頂面)。凸狀部4(頂面44)形成了分離空間，該分離空間係用以阻止第1及第2反應氣體侵入至凸狀部4與迴轉台7之間處而相互混合的狹窄空間。
參考圖4B，能阻止沿著迴轉台7之迴轉方向而從反應氣體噴嘴32流向凸狀部4的O3氣體侵入至該空間內，又，能阻止沿著迴轉台7之迴轉方向的相反方向而從反應氣體噴嘴31流向凸狀部4的BTBAS氣體侵入該空間內。所謂「阻止氣體侵入」係指從分離氣體噴嘴41所噴出的分離氣體(N2氣體)會於第1頂面44與迴轉台7表面之間處進行擴散，且於本範例中會噴出至鄰接於該第1頂面44的第2頂面45之下方側空間，藉以使得來自第2頂面45之下方側空間的氣體無法侵入。接著，所謂「氣體無法侵入」並非限定在完全無法從第2頂面45之下方側空間處進入凸狀部4之下方側空間的 情況，亦有即使反應氣體有部份侵入，但是該反應氣體無法繼續朝向分離氣體噴嘴41前進，藉此使其不會相互混合的意思。即，只要能獲得前述作用，分離區域D便可分離第1處理區域P1與第2處理區域P2。又，吸附於晶圓的氣體當然能通過分離區域D內。因此，阻止氣體侵入係指氣相中的氣體。
參考圖1、圖2以及圖3，頂板11之下方面係設置有使得其內周緣會面向軸心部71之外周面的環狀突出部5。突出部5係於較軸心部71外側之區域處面向迴轉台7。又，突出部5與凸狀部4係形成一體，且凸狀部4之下方面與突出部5之下方面係形成為同一平面。即，突出部5之下方面距迴轉台7的高度係與凸狀部4之下方面(頂面44)的高度相等。該高度係後述之高度h。但是，突出部5與凸狀部4亦可無需一定要形成一體，亦可為各別之個體。另外，圖2以及圖3係顯示將凸狀部4留在容器1內而將頂板11拆下時之該容器1內部結構。
本實施例中，分離區域D係於凸狀部4(扇形板)處形成有溝部43，並將分離氣體噴嘴41(42)設置於溝部43內的結構。但是，亦可於分離氣體噴嘴41(42)兩側設置有2個扇形板，並將藉由螺絲來將前述2個扇形板安裝在頂板11下方面的結構。
本實施例中，分離氣體噴嘴41(42)具有朝向正下方之例如孔徑為0.5mm的噴出孔，且沿著噴嘴之長度方 向以10mm間隔排列設置。又，關於反應氣體噴嘴31、32亦具有朝向正下方之例如孔徑為0.5mm的噴出孔，且沿著噴嘴之長度方向以例如10mm之間隔排列設置。
本實施例中，於容器1內針對直徑約300mm的晶圓W進行處理之情況，凸狀部4沿著離迴轉台7之迴轉中心140mm遠的圓弧係具有例如140mm之周緣方向長度、以及沿著對應於迴轉台7之凹部74最外部的外側圓弧係具有例如502mm之周緣方向長度。又，沿著外側圓弧而從凸狀部4之一側壁處至最接近之溝部43側壁處的周緣方向長度約為246mm。
又，從迴轉台7表面所測得之凸狀部4之下方面(即頂面44)的高度h(參考圖4A)可為例如約0.5mm至約10mm，以約4mm者較佳。又，迴轉台7之轉速係設定為例如1rpm~500rpm。為了確保分離區域D之分離功能，可對應於處理容器1內之壓力與迴轉台7之轉速等，藉由例如實驗來設定凸狀部4的大小、以及凸狀部4下方面(第1頂面44)與迴轉台7表面之間的高度h。另外，本實施例係使用N2氣體作為分離氣體，只要分離氣體不會影響氧化矽成膜，亦可為He或Ar氣體等非活性氣體或氫氣等。
圖5係圖3中V-V線的剖面圖，此處係顯示有凸狀部4、以及與凸狀部4形成一體的突出部5。參考圖5，凸狀部4係具有於其外緣部彎曲呈L狀的彎曲部46。由於凸狀部4係安裝在頂板11上而可與頂板11一同地 從容器本體12處分離，因此彎曲部46與迴轉台7之間以及彎曲部46與容器本體12之間具有微小間隙，但是彎曲部46會概略地占據而填滿迴轉台7與容器本體12之間的空間，故可防止來自反應氣體噴嘴31a之第1反應氣體(BTBAS)與來自反應氣體噴嘴32a之第2反應氣體(臭氧)透過該間隙而相互混合。彎曲部46與容器本體12之間的間隙、以及彎曲部46與迴轉台7之間的微小間隙係與前述高度h(從迴轉台7至凸狀部4頂面44的高度)為幾乎相同尺寸。圖示範例中，彎曲部46面向迴轉台7外周面的側壁係構成了分離區域D之內周壁。
再次參考圖1(沿圖3所示I-I線的剖面圖)，容器本體12係在對向於迴轉台7外周面的容器本體12內周部設置有凹陷部。以下，將該凹陷部稱作排氣區域6。排氣區域6下方係設置有排氣口61(關於其他之排氣口62請參考圖3)，該等係經由其他之排氣口62亦可使用的排氣管63而連接至真空泵64。又，排氣管63設置有壓力調整器65。亦可對應於各排氣口61、62設置有複數個壓力調整器65。
再次參考圖3，從上方觀之，排氣口61係設置在第1反應氣體噴嘴31、以及相對於第1反應氣體噴嘴31而位在迴轉台7之順時針迴轉方向的下游側的凸狀部4之間處。藉由前述結構，排氣口61可實質地專門針對來自第1反應氣體噴嘴31的BTBAS氣體進行排氣。另一方面，從上方觀之，排氣口62係設置在第2反應氣體噴嘴32、 以及相對於第2反應氣體噴嘴32而位在迴轉台7之順時針迴轉方向下游側的凸狀部4之間處。藉由前述結構，排氣口62可實質地專門針對來自第2反應氣體噴嘴32的O3氣體進行排氣。因此，前述結構之排氣口61、62能補助分離區域D來防止BTBAS氣體與O3氣體相互混合。
本實施形態中，容器本體12係設置有2個排氣口，但是於其他實施形態中，亦可設置有3個排氣口。例如，亦可在第2反應氣體噴嘴32、以及相對於第2反應氣體噴嘴32而位在迴轉台7之順時針迴轉方向上游側的分離區域D之間追加設置排氣口。又，更可於任一處追加設置排氣口。圖示範例中，排氣口61、62係設置在較迴轉台7更低位置處，藉此從真空容器1內周壁與迴轉台7周緣之間的間隙進行排氣，但是其亦可設置於容器本體12之側壁處。又，將排氣口61、62設置在容器本體12側壁處之情況，排氣口61、62亦可位在較迴轉台7更高位置處。此時，氣體會沿著迴轉台7表面流動，並流入位在較迴轉台7表面更高位置處的排氣口61、62。因此，就不會揚起容器1內之微粒的觀點，相較於將排氣口設置在例如頂板11處之情況，前述結構係有利的。
參考圖5，容器1之頂板11的中心部處係連接有分離氣體供給管51，藉此，能將分離氣體(N2氣體)供給至頂板11與軸心部71之間的空間52。供給至該空間52的分離氣體會經由突出部5與迴轉台7之間的狹窄間隙50，而沿著迴轉台7表面流動，並到達排氣區域6。由 於該空間53與間隙50充滿了分離氣體，故反應氣體(BTBAS，O3)不會透過迴轉台7之中心部而相互混合。即，本實施形態之成膜裝置係設置有中心區域C，中心區域C係用以分離第1處理區域P1與第2處理區域P2而由迴轉台7之迴轉中心部與容器1所劃分形成，並具有能將分離氣體朝迴轉台7上方面噴出之噴出口。另外，圖示範例中，噴出口係相當於突出部5與迴轉台7之間的狹窄間隙50。
另一方面，如圖5、圖6以及圖9等所示，迴轉台7與真空容器1之底面部14之間的空間係設置有多數個碳線加熱器23。藉由碳線加熱器23並經由迴轉台7來將迴轉台7上的晶圓W加熱至製程配方所決定的溫度。碳線加熱器23係包含有由例如金屬不純物較少之例如10微米左右的細長高純度碳素材(Carbon)所組成的纖維束，而以複數個纖維束所編織形成的繩狀體(圖中未顯示)。該繩狀體係被密封在由陶瓷所構成之例如外徑為十幾毫米之石英(例如透明石英)管的密封體中。藉由將電流供給碳線加熱器23來讓碳線加熱器23發熱。於真空容器1之真空氣氛內，便可藉由來自碳線加熱器23的輻射熱而從下面側加熱迴轉台7。
如圖6、圖7所示，碳線加熱器23係設置在表面研磨成鏡面狀的例如不鏽鋼製反射板24上。從碳線加熱器23朝向下方側所放射出的輻射熱能藉由反射板24使其朝向迴轉台7側反射，而可有效率地進行加熱。反 射板24係例如較迴轉台7略小的扁平圓盤，如圖1、圖5所示，係設置於迴轉台7下方且與該台7幾乎呈平行。
如圖6、圖7所示，細長管狀的各碳線加熱器23係形成有例如十幾cm~幾十cm左右長度的圓弧形狀。藉由將複數個該等圓弧狀加熱器23組合設置，使得碳線加熱器23係以迴轉軸72為中心而排列成複數個同心圓般地設置在反射板24上。如此，藉由對向於迴轉台7下方面整體區域而分散設置碳線加熱器23，能均勻地加熱迴轉台7整體。此處，碳線加熱器23之排列設置方法並非限定為如圖6、圖7所示範例之同心圓狀配置。例如，亦可將碳線加熱器23設置成以迴轉軸72為中心而從反射板24中央側朝向周緣側擴展開來的渦卷狀結構，抑或將形成為直線狀的碳線加熱器23設置成以迴轉軸72為中心的放射狀結構。
如圖8所示，各碳線加熱器23從側面觀之係幾乎與反射板24呈平行般地，從該反射板24上方面處以設置為懸空狀態。各碳線加熱器23之兩端係朝下方側彎曲，並貫穿反射板24而固定支撐在真空容器1之底面部14處。底面部14係設置有連接埠231，碳線加熱器23之兩端部係連接至該連接埠231。連接埠231係貫穿底面部14而牽引延伸至真空容器1外部。連接埠231係經由供電線232而連接至供電部233。
供電部233係根據來自後述控制部100的指示來調 整供電時機與供電量，藉以進行加熱時機與加熱溫度之調整。圖式中，反射板24上係設置有溫度計234。根據溫度計234之指示來調整供給設置為複數個之各碳線加熱器23的供電量，藉以進行例如於迴轉台7面內之均勻加熱控制。另外，於圖8以外的各圖式中，係省略繪出貫穿反射板24而朝下方延伸的碳線加熱器23以及連接埠231。
如前述，於迴轉台7下方設置有碳線加熱器23的本實施例之成膜裝置中，如使用圖1以及圖3之說明般，於迴轉台7外端面之外側下方區域處，真空容器1之內周面係朝外側凹陷形成有排氣區域6。供給至各處理區域P1、P2的反應氣體會經由該排氣區域6而朝向排氣口61、62進行排氣。當流通於各排氣區域6之反應氣體侵入至迴轉台7下方側時，會有該等氣體相互混合而於碳線加熱器23上形成反應生成物之虞。前述反應性生成物會有導致加熱器23之加熱效率下降，抑或有產生微粒而造成晶圓之微粒污染之虞。於是，本實施例之成膜裝置可藉由抑制反應氣體侵入至迴轉台7下方的方式，來抑制前述問題的發生。
如圖5與圖6所示，在迴轉台7周緣附近的下方側係設置有外側壁組件21。外側壁組件21係形成扁平圓管形狀，以區分從迴轉台7上方空間至排氣區域6為止的氣氛、以及設置有碳線加熱器23處的氣氛。外側壁組件21係設置而包圍碳線加熱器23之設置區域(即， 反射板24外側之全周部)。再者，於外側壁組件21之上端部係設置有外徑長度與迴轉台7直徑幾乎相同的圓環狀板材(遮蔽組件22)。
遮蔽組件22係相對迴轉台7而平行設置，以使得該組件22之外端面位置與迴轉台7之外端面位置於上下方向幾乎形成一致的結構。如圖5所示，從側邊觀之，迴轉台7下方面與碳線加熱器23之間係形成介設有遮蔽組件22的狀態。接著，如圖12所示，從遮蔽組件22上方面至迴轉台7下方面的高度h1係例如2mm至4mm的範圍(例如3mm)。
如圖5以及圖6所示，外側壁組件21之內側區域處，反射板24上方設置有碳線加熱器23的區域之上方側整體係覆蓋有遮蔽組件22。另一方面，外側壁組件21之外側區域處，遮蔽組件22係從外壁組件21而朝外側延伸形成為凸緣狀。遮蔽組件22係由例如透明石英等組件所形成，且能讓從碳線加熱器23所放射出的輻射熱穿透，而不會妨礙到碳線加熱器23所進行之迴轉台7的加熱。
從真空容器1之底面部14設置有筒狀組件27，該筒狀組件27係於構成迴轉台7之迴轉軸一部份的軸心部71周圍處，而從底面部14朝上方突出之結構。調整圓環狀遮蔽組件22之內徑尺寸，以使得遮蔽組件22之內端面(內端緣)與筒狀組件27之側周面之間能形成有間隙。
前述結構中，2片略呈圓板狀組件的迴轉台7與遮蔽組件22係幾乎呈平行設置的狀態。藉此，於組件7、22之間便形成有高度為h1的扁平狹窄空間(第1狹窄空間)。藉此，能抑制經由迴轉台7側邊而流向排氣區域6的反應氣體侵入至迴轉台7下方側的空間內。
於真空容器1之底面部14處，沖洗氣體供給管25係設置在反射板24下方側位置之周方向的複數部位處。沖洗氣體供給管25係相當於用以針對設置有反射板24與碳線加熱器23之空間內部進行沖洗的第1沖洗氣體供給機構。該空間係如前述般地，經由遮蔽組件22內端面(內端緣)與筒狀組件27側周面之間所形成的間隙而與前述狹窄空間形成連通，因此，供給至該空間的沖洗氣體會流入狹窄空間內。
前述筒狀組件27之上端面係接近至迴轉台7下方面的中心部附近(即軸心部71)，並於其間形成狹窄空間。又，關於藉由筒狀組件27所包圍之迴轉軸72的貫通孔，其內周面與迴轉軸72之間的間隙亦相當狹窄。該等狹窄空間係連通至該殼體70內。接著，該殼體70係設置有供給管26。供給管26係相當於用以將沖洗氣體(N2氣體)供給至狹窄空間內以進行沖洗的第2沖洗氣體供給機構。即，從筒狀組件27內側亦會將沖洗氣體供給至前述狹窄空間。
又，如圖2、圖3以及圖10所示，容器本體12之側壁形成有搬送口15。晶圓W係經由該搬送口15並藉 由外部之搬送手臂10而搬運至真空容器1內部(抑或搬運至外部)。該搬送口15係設置有閘閥(圖中未顯示)，藉以開閉搬送口15。迴轉台7之晶圓收納區域(凹部74)排列於搬送口15處而閘閥開啟時，晶圓W係藉由搬送手臂10來搬送至真空容器1內，並從搬送手臂10上放置到凹部74處。設置有昇降銷16(圖10)來用以使得晶圓W能從搬送手臂10下降至凹部74處，抑或用以從凹部74處抬起，昇降銷16係藉由昇降機構(圖中未顯示)，並穿過迴轉台7之凹部74所形成的貫通孔以進行昇降。
又，本實施例之成膜裝置係設置有用以進行裝置整體之動作控制的控制部100。該控制部100係具有例如電腦所構成之製程控制器100a、使用者介面部100b以及記憶體裝置100c。使用者介面部100b係具有可顯示成膜裝置之動作狀況的顯示器、可讓成膜裝置之操作者選擇製程配方抑或讓製程管理者改變製程配方參數用的鍵盤或觸控面板(圖中未顯示)等。
記憶體裝置100c係記憶有讓製程控制器100a實施各種製程用的控制程式、製程配方、以及各種製程中的參數等。又，該等程式係具有能進行例如後述動作的步驟群。該等控制程式與製程配方係根據來自使用者介面部100b的指示，而由製程控制器100a所讀出並加以實施。又，該等程式係收納於電腦可讀式記憶媒體100d中，亦可經由其對應之輸出入裝置(圖中未顯示)而安裝 至記憶體裝置100c中。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，程式亦可經由通訊迴路而下載至記憶體裝置100c中。
其次，說明本實施形態之成膜裝置的動作。第一，將迴轉台7迴轉以使得凹部74排列於搬送口15處，開啟閘閥(圖中未顯示)。第二，藉由搬送手臂10並經由搬送口15來將晶圓W搬運至容器1內。在昇降銷16接過晶圓W，且搬送手臂10從容器1退出後，以昇降機構(圖中未顯示)進行驅動並藉由昇降銷16來讓晶圓W下降至凹部74處。將前述一連串之動作反覆地進行5次，以將5片晶圓W載置於迴轉台7處。接著，藉由真空泵64來將真空容器1內部抽真空達預先所設定的壓力。開始旋轉迴轉台7(從上方觀之呈順時針旋轉)。迴轉台7係藉由來自碳線加熱器23之輻射熱而預先加熱至特定溫度(例如300℃)，晶圓W係因為載置於該迴轉台7上而受熱加溫。加熱晶圓W，並藉由溫度感測器(圖中未顯示)來確認其維持在特定溫度之後，經由第1反應氣體噴嘴31來將第1反應氣體(BTBAS)供給至第1處理區域，並經由第2反應氣體噴嘴32來將第2反應氣體(O3)供給至第2處理區域P2。除此之外，亦供給分離氣體(N2)。
晶圓W會隨著迴轉台7之旋轉，而交互地通過設置有第1反應氣體噴嘴31的第1處理區域P1以及設置 有第2反應氣體噴嘴32的第2處理區域P2。藉此，BTBAS氣體會吸附於晶圓W，其次O3氣體亦會吸附於晶圓W，而BTBAS分子便會受到氧化而形成1層或複數層氧化矽分子層。如前述般，依序層積氧化矽分子層以形成特定膜厚的矽氧化膜。
又，前述成膜動作中，從分離氣體供給管51處亦供給有分離氣體(N2氣體)，藉以從中心區域C(即，從突出部5與迴轉台7之間的間隙50)沿迴轉台7表面噴出N2氣體。本實施例中，第2頂面45之下方空間，即設置有反應氣體噴嘴31(32)的空間係具有較中心區域C以及較第1頂面44與迴轉台7之間的狹窄空間更低之壓力。此乃因為鄰接於頂面45之下方空間設置有排氣區域6，且該空間係經由排氣區域6而直接受到排氣。又，為了能藉由高度h來維持設置有反應氣體噴嘴31(32)的空間、抑或第1(第2)處理區域P1(P2)與狹窄空間之間的壓力差而形成狹窄空間。
其次，參考圖11來說明從氣體噴嘴31、32、41、42供給至容器1內部的氣體流動樣態。圖11係流動樣態之模式圖。如圖所示，從第2反應氣體噴嘴32所噴出的O3氣體之一部份會撞擊至迴轉台7表面(及晶圓W表面)，並沿著該表面朝向迴轉台7之迴轉方向的相反方向流動。其次，該O3氣體會被來自迴轉台7之迴轉方向上游側而來的N2氣體推回，並改變方向流向迴轉台7周緣與真空容器1內周壁的方向。最後，O3氣體會 流入排氣區域6，並經由排氣口62從容器1內排出。
從第2反應氣體噴嘴32所噴出之O3氣體的其他部份則會撞擊至迴轉台7表面(及晶圓W表面)，並沿著該表面朝向迴轉台7之迴轉方向的相同方向流動。該部份之O3氣體主要會因為從中心區域C流出的N2氣體以及排氣口62的吸力而流向排氣區域6。另一方面，該部份之O3氣體的少量部份會朝向迴轉台7之迴轉方向下游側(相對於第2反應氣體噴嘴32)的分離區域D流動，而有可能會進入至頂面44與迴轉台7之間的間隙處。但是，該間隙之高度h係設定為在所欲進行之成膜條件下，足以阻止其流入該間隙的高度，因此能阻止O3氣體侵入該間隙。假如，即使有少量O3氣體流入該間隙，該O3氣體亦無法深入至分離區域D深處。流入間隙處的少量O3氣體會被從分離氣體噴嘴41所噴出的分離氣體推回。因此，如圖11所示，沿著迴轉方向流通於迴轉台7上方面之實質上的所有O3氣體皆會流向排氣區域6並經由排氣口62排出。
同樣地，能防止從第1反應氣體噴嘴31所噴出並朝向迴轉台7之迴轉方向的相反方向而沿著迴轉台7表面流動的一部份之BTBAS氣體，流入迴轉方向上游側(相對於第1反應氣體噴嘴31)之凸狀部4頂面44與迴轉台7之間的間隙內。假如，即使有少量BTBAS氣體流入，亦會被從分離氣體噴嘴41所噴出的N2氣體推回。被推回之BTBAS氣體會與來自分離氣體噴嘴41 的N2氣體及從中心區域C噴出之N2氣體一同地流向迴轉台7外周緣與容器1內周壁，並經由排氣區域6從排氣口61排出。
從第1反應氣體噴嘴31朝下方側噴出，並沿著迴轉台7之迴轉方向的相同方向流經迴轉台7表面(以及晶圓W表面)的其他部份之BTBAS氣體則無法流入迴轉方向下游側(相對於第1反應氣體噴嘴31)之凸狀部4頂面44與迴轉台7之間處。假如，即使有少量BTBAS氣體流入，亦會被從分離氣體噴嘴42噴出之N2氣體推回。被推回之BTBAS氣體會與來自分離區域D之分離氣體噴嘴42的N2氣體及從中心區域C噴出的N2氣體一同地流向排氣區域6，並藉由排氣口61排出。
如前述，分離區域D能防止BTBAS氣體或O3氣體流入分離區域D，或可充分地減少流入分離區域D的BTBAS氣體或O3氣體之量，抑或，能將BTBAS氣體或O3氣體推回。吸附於晶圓W的BTBAS分子與O3分子則可通過分離區域D，而用以堆積成膜。
又，如圖7以及圖12所示，由於會從中心區域C朝向迴轉台7之外周緣噴出分離氣體，因此第1處理區域P1之BTBAS氣體(第2處理區域P2之O3氣體)無法流入中心區域C。假如，即使第1處理區域P1中少量之BTBAS(第2處理區域P2之O3氣體)流入中心區域C，該BTBAS氣體(O3氣體)仍會被N2氣體推回，故可阻止第1處理區域P1之BTBAS氣體(第2處理區域P2 之O3氣體)通過中心區域C而流入第2處理區域P2(第1處理區域P1)。
又，亦能阻止第1處理區域P1之BTBAS氣體(第2處理區域P2之O3氣體)通過迴轉台7與容器本體12內周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，彎曲部46係從凸狀部4處朝向下方而形成，使得彎曲部46與迴轉台7之間的間隙、以及彎曲部46與容器本體12內周壁之間的間隙係與高度h(凸狀部4之頂面44至迴轉台7)幾乎相同，故可避免2個處理區域之間實質上的連通。因此，BTBAS氣體會從排氣口61處進行排氣，O3氣體會從排氣口62處進行排氣，該等2個反應氣體不會相互混合。又，迴轉台7下方的空間係藉由從沖洗氣體供給管25、26所供給的N2氣體來進行沖洗。因此，BTBAS氣體便無法通過迴轉台7下方而流入處理區域P2。
完成前述成膜處理後，以搬入動作之相反動作並藉由搬送手臂10來依序將各晶圓搬出。
適用於本實施例之成膜裝置的製程參數係揭露如下。
‧迴轉台7之迴轉速度：1-500rpm(晶圓W直徑為300mm之情況)
‧容器1之壓力：1067Pa(8Torr)
‧晶圓溫度：300℃~350℃
‧BTBAS氣體流量：100sccm
‧O3氣體流量：10000sccm
‧來自分離氣體噴嘴41、42之N2氣體流量：20000sccm
‧來自分離氣體供給管51之N2氣體流量：5000sccm
‧從沖洗氣體供給管25供給至碳線加熱器23設置空間的N2氣體流量：1000sccm
‧從沖洗氣體供給管25供給至殼體70內的N2氣體流量：1000sccm
‧迴轉台7之迴轉次數：600轉(與所需膜厚有關)
依本實施例之成膜裝置，則成膜裝置係具有包含位在供給有BTBAS氣體之第1處理區域以及供給有O3氣體之第2處理區域之間處的較低頂面44之分離區域D，因此能防止BTBAS氣體(O3氣體)流入第2處理區域P2(第1處理區域P1)而與O3氣體(BTBAS氣體)相互混合。因此，將載置有晶圓W之迴轉台7進行迴轉，晶圓W便會通過第1處理區域P1、分離區域D、第2處理區域P2以及分離區域D，藉此能確實地實施MLD(ALD)模式之氧化矽膜堆積。又，為了可更確實地防止BTBAS氣體(O3氣體)流入第2處理區域P2(第1處理區域P1)而與O3氣體(BTBAS氣體)相互混合，因此，分離區域D更包含有噴出N2氣體的分離氣體噴嘴41、42。再者，該實施形態之成膜裝置的真空容器1由於具有具備噴出N2氣體之噴出孔的中心區域C，故能防止BTBAS氣體(O3氣體)通過中心區域C流入第2處 理區域P2(第1處理區域P1)而與O3氣體(BTBAS氣體)相互混合。又再者，由於BTBAS氣體與O3氣體不會相互混合，故迴轉台7上幾乎不會產生氧化矽堆積，藉此，便能減少微粒之問題。
另外，本實施例之成膜裝置中，迴轉台7係具有5個凹部74，而能在一次製程中針對對應5個凹部74所載置之5片晶圓W進行處理，但是亦可僅於5個凹部74之其中一處載置1片晶圓W，亦可在迴轉台7處僅形成一個凹部74。
又，迴轉台設置有排氣口之結構，或將晶圓載置台固定並迴轉反應氣體噴嘴之情況時，排氣口與反應氣體噴嘴之間的相對位置關係會無時不刻地變化，故排氣氣流亦會變化而成為不安定狀態，因此，會有第1反應氣體以及第2反應氣體相互混合之顧慮、以及成膜均勻性偏低之顧慮。相對地，前述實施例中，反應氣體噴嘴31(32)與排氣口61(62)之間的位置關係為固定，因此排氣氣流亦為固定，而不會有前述顧慮，可穩定地實施成膜處理。
此處，與迴轉台7之間形成有狹窄空間之組件的結構範例，並非限定於如前述實施例所示，遮蔽組件22係朝向外側壁組件21之內側延伸形成，而覆蓋在設置有碳線加熱器23的區域上方側整體之情況。例如，如圖13所示般，僅設置有從外壁組件21朝向外側延伸而形成凸緣狀的遮蔽組件22，且凸緣狀遮蔽組件22與迴 轉台7底面之間處形成有第1狹窄空間之情況，亦可抑制反應氣體侵入至迴轉台7下方空間。
又，如圖14所示，亦可不設置有從外側壁組件21朝向內側、抑或朝向外側延伸形成之遮蔽組件22，而係將該外側壁組件21設置於迴轉台7之徑向外側位置，且將其上端部延伸至面向迴轉台7外端面的位置處，使得外側壁組件21內周面與迴轉台7外端面之間處形成抑制反應氣體侵入用的第1狹窄空間。本範例中，朝向上方延伸之外側壁組件21的上端部係相當為與迴轉台7之間形成狹窄空間用的組件。
又再者，如圖15所示，亦可在設置有碳線加熱器23之區域且包圍迴轉台7之徑向外側位置處設置有外側壁組件21，且包圍該區域之該徑向內側位置處再設置有內側壁組件211，設置遮蔽組件22以覆蓋住該等組件21、211之間的空間，來形成收納加熱器23之密閉空間。此時，較佳地，真空容器1之底面部14係設置有連接至例如真空泵64之沖洗氣體的排氣管281，相對於外部空間(即，設置有迴轉台7之區域側之真空容器1內的壓力)，能讓該密閉空間內的壓力維持於正壓狀態。本範例中，於排氣管281側設置有例如由壓力計282與壓力調整閥283所組成的壓力調整機構，可藉由控制部100來獨立地針對該密閉空間之壓力與外部空間之壓力進行控制。
另外，加熱迴轉台7之加熱器並非限定為碳線加熱 器23，亦可為例如燈加熱器。又，前述範例中，於迴轉台7之圓周方向整體處設置有形成狹窄空間(第1狹窄空間)之組件(例如遮蔽組件22)的結構，以使得反應氣體不會流入例如分離區域D的結構，因此該區域並不一定要設置有形成該狹窄空間的組件。換言之，形成狹窄空間之組件係至少需要設置在相當於沿迴轉台7之迴轉方向上相互鄰接之分離區域D之間處的區域。
本發明實施形態之成膜裝置所使用的反應氣體可使用：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〕、TEMHF〔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〕、單胺基矽烷等。
由於越接近迴轉台7之外周緣處離心力則越大，例如，越接近迴轉台7之外周緣部份，則BTBAS氣體朝向分離區域D之速度便越大。因此，在接近迴轉台7之外周緣部份，BTBAS氣體流入頂面44與迴轉台7之間的間隙之可能性越高。於是，當凸狀部4之寬度(沿迴轉方向之長度)越朝外周緣則越寬廣時，可使得BTBAS氣體不容易侵入該間隙。從該觀點來看，本實施形態如前述般地，凸狀部4係具有扇形之俯視形狀較佳。
以下，再次以範例來說明凸狀部4(或頂面44)之尺 寸。參考圖16A以及16B，於分離氣體噴嘴41(42)兩側形成狹窄空間的頂面44，在對應於晶圓中心WO所經過路徑之圓弧長度為L時，可為晶圓W直徑之約1/10~約1/1之長度，以約1/6以上者較佳。具體來說，晶圓W係具有300mm直徑之情況，該長度L約為50mm以上者較佳。當該長度L較短時，為了有效地防止反應氣體流入狹窄空間，則必須要降低頂面44與迴轉台7之間的狹窄空間之高度h。但是，當長度L過短而使得高度h極低之情況，迴轉台7有可能會撞擊至頂面44，而產生微粒導致晶圓污染，或使得晶圓破損。因此，為了避免迴轉台7撞擊至頂面44，則必須要有能抑制迴轉台7之震動，抑或能讓迴轉台7穩定迴轉的對策。另一方面，當長度L縮短而將狹窄空間之高度h維持在較高之情況，為了抑制反應氣體流入頂面44與迴轉台7之間的狹窄空間，則不得不降低迴轉台7之迴轉速度，就製造產能之觀點來看反而不利。由前述考量，沿著晶圓中心WO之路徑所對應圓弧的頂面44之長度L約為50mm以上者較佳。但是，凸狀部4或頂面44之尺寸並不限定於前述尺寸，可根據所使用之製程參數或晶圓尺寸來作調整。又，狹窄空間只要是具有能形成從分離區域D朝向處理區域P1(P2)之分離氣體氣流的高度之範圍內，如前述說明可知，該狹窄空間之高度h除了對應於所使用之製程參數與晶圓尺寸之外，亦可對應於例如頂面44之面積來進行調整。
又，前述實施例中，凸狀部4所設置之溝部43處配置有分離氣體噴嘴41(42)，且分離氣體噴嘴41(42)兩側配置有較低頂面44。但是，於其他實施例中，如圖17所示，亦可於凸狀部4之內部沿著迴轉台7之直徑方向延伸形成有流道47，而沿著該流道47之長度方向形成有複數個氣體噴出孔40，並從該等氣體噴出孔40處噴出分離氣體(N2氣體)的方式來取代分離氣體噴嘴41。
分離區域D之頂面44並非限定為平坦面，亦可如圖18A所示般彎曲呈凹面狀，亦可為如圖18B所示之凸面形狀，又，亦可為如圖18C所示般的波浪狀結構。
又，凸狀部4亦可為中空，並將分離氣體導入至該中空內部的結構。此時，亦可如圖19A、19B、19C所示般來排列設置有複數個氣體噴出孔40。
參考圖19A，複數個氣體噴出孔40係各自具有傾斜之槽縫形狀。該等傾斜槽縫(複數個氣體噴出孔40)係與沿著迴轉台7之半徑方向上相互鄰接之槽縫而有部份重疊之結構。圖19B中，複數個氣體噴出孔40係各自為圓形。該等圓形之孔(複數個氣體噴出孔40)係沿著朝向迴轉台7之半徑方向延伸的彎曲線(以整體觀之)而排列設置。圖19C中，複數個氣體噴出孔40係各自具有圓弧狀之槽縫形狀。該等圓弧狀槽縫(複數個氣體噴出孔40)係沿著迴轉台7之半徑方向以特定間隔排列設置。
又，本實施例中，凸狀部4係具有略扇形之俯視形狀，但是於其他實施例中，亦可具有如圖20A所示般的長方形或正方形之俯視形狀。又，如圖20B所示，凸狀部4之上方面亦可為扇形(以整體觀之)，且具有彎曲呈凹狀之側面4Sc。再者，如圖20C所示，凸狀部4之上方面亦可為扇形(以整體觀之)，且具有彎曲呈凸狀之側面4Sv。又再者，如圖20D所示，亦可為凸狀部4於迴轉台7(圖1)之迴轉方向上游側部份具有凹狀側面4Sc，且凸狀部4於迴轉台7(圖1)之迴轉方向下游側部份具有平面狀側面4Sf的結構。另外，從圖20A至圖20D，虛線係顯示於凸狀部4所形成的溝部43(圖4A、4B)。該等情況，收納於溝部43之分離氣體噴嘴41(42)(圖2)係從容器1之中央部(例如從突出部5(圖1))延伸形成。
處理區域P1、P2以及分離區域D於其他實施形態中係可設置如圖21所示。參考圖21，供給有第2反應氣體(例如O3氣體)之第2反應氣體噴嘴32係位於搬送口15之迴轉台7迴轉方向上游側的方式，而設置於搬送口15與分離氣體供給噴嘴42之間。藉由前述設置，從各噴嘴以及中心區域C噴出之氣體係概略地如圖中箭頭所示般地流動，故亦可防止兩反應氣體之相互混合。因此，藉由前述設置，亦可達成適當之MLD(ALD)模式的堆積。
又，如前述般，亦可將2片扇形板置於分離氣體噴嘴41(42)兩側之方式，以螺絲將其安裝在頂板11下方 面，藉以構成分離區域D。圖22係顯示前述結構之俯視圖。此時，為了有效地發揮分離區域D之分離作用，應考慮分離氣體與反應氣體之噴出比例來決定凸狀部4與分離氣體噴嘴41(42)之間的距離以及凸狀部4的尺寸。
前述實施例中，第1處理區域P1以及第2處理區域P2係相當於具有較分離區域D之頂面44更高頂面45的區域。但是，第1處理區域P1以及第2處理區域P2中至少任一者，亦可具有於反應氣體供給噴嘴31(32)兩側處面向迴轉台7而較頂面45更低之其他頂面。其係用以防止氣體流入該頂面與迴轉台7之間的間隙。該頂面係較頂面45更低，亦可約與分離區域D之頂面44相同。圖23係顯示前述結構之一範例。如圖所示，扇狀凸狀部30係設置在供給有O3氣體之第2處理區域P2，且反應氣體噴嘴32係設置在該凸狀部30所形成之溝部(圖中未顯示)處。換言之，該第2處理區域P2係使用氣體噴嘴來供給反應氣體，但具有與分離區域D同樣之結構。另外，凸狀部30亦可具有與圖19A至圖19C中一範例所示中空凸狀部同樣的結構。
又，只要是在分離氣體噴嘴41(42)兩側設置有用以形成狹窄空間之較低頂面(第1頂面)44，於其他實施例，亦可於反應氣體噴嘴31、32兩處設置有較前述頂面(即，較頂面45更低)且與分離區域D之頂面44約略相同的較低頂面，並延伸到達頂面44處。換言之，如 圖24所示，亦可於頂板11下方面安裝有其他凸狀部400來取代凸狀部4。凸狀部400係具有略呈圓盤狀之形狀，面向迴轉台7上方面之概略整體，而具有各自收納氣體噴嘴31、32、41、42且朝半徑方向延伸的4個槽孔400a，且，凸狀部400下方相對迴轉台7而具有狹窄空間。該狹窄空間之高度可與前述高度h相同。使用凸狀部400時，從反應氣體噴嘴31(32)噴出之反應氣體會於凸狀部400下方(或於狹窄空間處)朝向反應氣體噴嘴31(32)兩側擴散，而從分離氣體噴嘴41(42)噴出之分離氣體會於凸狀部400下方(或於狹窄空間處)朝向分離氣體噴嘴41(42)兩側擴散。前述反應氣體與分離氣體會在狹窄空間中匯流，並通過排氣口61(62)進行排氣。此時，從反應氣體噴嘴31噴出之反應氣體亦不會跟從反應氣體噴嘴32噴出之反應氣體相互混合，故可實施適當之ALD(或MLD)模式的堆積。
另外，亦可將圖19A至圖19C中任一者所示之中空凸狀部4相互組合來構成凸狀部400，無需使用到氣體噴嘴31、32、41、42及槽縫400a，而從對應之中空凸狀部4的噴出孔33處各自將反應氣體及分離氣體噴出。
前述實施例中，迴轉該迴轉台7之迴轉軸72係位於容器1之中央部。又，軸心部71與頂板11之間的空間52係藉由分離氣體進行沖洗，以防止反應氣體經由中央部而相互混合。但是，於其他實施例中，容器1亦可具有 如圖25般的結構。參考圖25，容器本體12之底部14係具有中央開口，此處係氣密地安裝有收納殼體80。又，頂板11係具有中央凹部80a。支柱81係載置於收納殼體80底面，支柱81之上端部係延伸到達中央凹部80a之底面。支柱81係可防止從第1反應氣體噴嘴31噴出之第1反應氣體(BTBAS)與從第2反應氣體噴嘴32噴出之第2反應氣體(O3)經由容器1中央部而相互混合。
又，迴轉套筒82係呈同軸狀地包圍支柱81而設置。迴轉套筒82係藉由安裝在支柱81外側面之軸承86、88以及安裝在收納殼體80內側面之軸承87來加以支撐。再者，迴轉套筒82之外側面係安裝有齒輪部85。又，環狀迴轉台7之內周面係安裝在迴轉套筒82之外側面。驅動部83係收納於收納殼體80，從驅動部83延伸而出的軸上係安裝有齒輪84。齒輪84與齒輪部85相互囓合。藉由前述結構，以驅動部83來讓迴轉套筒82(進而讓迴轉台7)進行迴轉。
沖洗氣體供給管28係連接至收納殼體80底部，並將沖洗氣體供給至收納殼體80。藉此，能讓收納殼體80內部空間維持在較容器1內部空間更高的壓力，以防止反應氣體流入收納殼體80內。因此，於收納殼體80內不會發生成膜反應，故可降低維修的頻率。又，沖洗氣體供給管75係各自連接至導管75a(從容器1上方外側面至凹部80a內壁)，並朝向迴轉套筒82之上端部供給沖洗氣體。由於該沖洗氣體，使得BTBAS氣體與O3氣體無法經 由凹部80a內壁與迴轉套筒82外側面之間的空間而相互混合。圖21係顯示有2個沖洗氣體供給管75與導管75a，但是，關於供給管75與導管75a之個數，應以能確實地阻止BTBAS氣體與O3氣體於凹部80a內壁與迴轉套筒82外側面之間的空間處附近相互混合的方式來加以決定。
如圖25所示範例中，凹部80a側面與迴轉套筒82上端部之間的空間係相當於噴出分離氣體的噴出孔，接著，藉由該分離氣體噴出孔、迴轉套筒82以及支柱81來構成位於真空容器1中心部的中心區域。
本發明並不限定於使用2種反應氣體，亦可適用於將3種以上反應氣體依序供給至基板上之情況。該情況下，例如係以第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反應氣體噴嘴以及分離氣體噴嘴之順序，沿著真空容器1之圓周方向設置有各氣體噴嘴，而包含有各分離氣體噴嘴之分離區域係可如前述實施例之結構。
本發明實施形態之成膜裝置係可安裝至基板處理裝置，其一範例係如圖26之概略圖所示。基板處理裝置係包含有：大氣搬送室102，係設置有搬送手臂103；加載互鎖室(準備室)105，係可於真空與大氣壓之間進行氣氛切換；搬送室106，係設置有2個搬送手臂107a、107b；以及本發明實施形態之成膜裝置108、109。又，該處理裝置係包含有載置例如FOUP等晶圓匣101的匣 台座(圖中未顯示)。將晶圓匣101搬運至一處之匣台座，並連接至匣台座與大氣搬送室102之間的搬出入埠。其次，藉由開閉機構(圖中未顯示)來將晶圓匣(FOUP)101的蓋體打開，藉由搬送手臂103從晶圓匣101將晶圓取出。其次，將晶圓搬送至加載互鎖室104(105)。加載互鎖室104(105)完成排氣後，藉由搬送手臂107a(107b)來將加載互鎖室104(105)內的晶圓經由真空搬送室106搬送至成膜裝置108，109。成膜裝置108、109係藉由前述方法來將膜堆積至晶圓上。基板處理裝置係具有可同時收納5片晶圓的2個成膜裝置108、109，故能以高產能地進行ALD(或MLD)模式之成膜。
本發明並不限定於前述具體揭露之實施例，在不脫離本發明之範圍內，亦可進行各種變形例、改良例。
本專利申請係根據2008年12月2日於日本提出之專利申請第2008-307825號而主張其優先權，並引用其全部內容。
1‧‧‧真空容器
4‧‧‧凸狀部
4Sc、4Sv、4Sf‧‧‧側面
5‧‧‧突出部
6‧‧‧排氣區域
7‧‧‧迴轉台
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
21‧‧‧外側壁組件
22‧‧‧遮蔽組件
23‧‧‧碳線加熱器
24‧‧‧反射板
25‧‧‧沖洗氣體供給管
26‧‧‧沖洗氣體供給管
27‧‧‧筒狀組件
31、32‧‧‧反應氣體噴嘴
31a、32a‧‧‧氣體導入埠
33‧‧‧噴出孔
40‧‧‧噴出孔
41、42‧‧‧分離氣體噴嘴
41a、42a‧‧‧氣體導入埠
43‧‧‧溝部
44‧‧‧第1頂面
45‧‧‧第2頂面
46‧‧‧彎曲部
47‧‧‧流道
50‧‧‧狹窄間隙
51‧‧‧分離氣體供給管
52‧‧‧空間
61、62‧‧‧排氣口
63‧‧‧排氣管
64‧‧‧真空泵
65‧‧‧壓力調整器
70‧‧‧殼體
70a‧‧‧凸緣部份
71‧‧‧軸心部
72‧‧‧迴轉軸
73‧‧‧驅動部
74‧‧‧沖洗氣體供給管
75‧‧‧沖洗氣體供給管
75a‧‧‧導管
80‧‧‧殼體
80a‧‧‧凹部
81‧‧‧支柱
82‧‧‧迴轉套筒
83‧‧‧驅動部
84‧‧‧齒輪
85‧‧‧齒輪部
86、87、88‧‧‧軸承
100‧‧‧控制部
101‧‧‧晶圓匣
102‧‧‧大氣搬送室
103‧‧‧搬送手臂
104、105‧‧‧加載互鎖室
106‧‧‧真空搬送室
107a、107b‧‧‧搬送手臂
108、109‧‧‧成膜裝置
211‧‧‧內側壁組件
281‧‧‧排氣管
282‧‧‧壓力計
283‧‧‧壓力調整閥
231‧‧‧連接埠
232‧‧‧供電線
233‧‧‧供電部
234‧‧‧溫度計
400‧‧‧凸狀部
400a‧‧‧槽孔
C‧‧‧中心區域
圖1係本發明實施形態之成膜裝置的縱剖面。
圖2係成膜裝置內部之概略結構的立體圖。
圖3係成膜裝置之橫剖俯視圖。
圖4A、4B係成膜裝置之分離區域的縱剖面圖。
圖5係成膜裝置之處理區域及分離區域的縱剖面 圖。
圖6係成膜裝置底部之概略結構的立體圖。
圖7係成膜裝置之碳線加熱器的設置狀態俯視圖。
圖8係碳線加熱器之安裝狀態的縱剖面圖。
圖9係成膜裝置之部份剖切立體圖。
圖10係成膜裝置之部份剖切立體圖。
圖11係藉由分離氣體來分離第1反應氣體及第2反應氣體而進行排氣之樣態的俯視圖。
圖12係分離氣體或沖洗氣體之流動樣態的剖面圖。
圖13係成膜裝置底部之其他結構的縱剖面圖。
圖14係成膜裝置底部之又一其他結構的縱剖面圖。
圖15係成膜裝置底部之再一其他結構的縱剖面圖。
圖16A及16B係用以說明分離區域所使用之凸狀部之尺寸範例的簡略圖。
圖17係分離區域之其他範例的縱剖面圖。
圖18A乃至18C係分離區域所使用之凸狀部之其他範例的縱剖面圖。
圖19A乃至19C係分離氣體供給機構之氣體噴出孔之其他範例的俯視圖。
圖20A乃至20D係凸狀部之變形例的俯視圖。
圖21係關於分離區域之其他範例的成膜裝置之橫 剖俯視圖。
圖22係關於分離區域之又一其他範例的成膜裝置之橫剖俯視圖。
圖23係關於分離區域之再一其他範例的成膜裝置內部之立體圖。
圖24係關於分離區域之其他範例的成膜裝置之橫剖俯視圖。
圖25係其他實施例之成膜裝置的縱剖面圖。
圖26係使用本發明成膜裝置之基板處理系統之一範例的概略俯視圖。
5‧‧‧突出部
6‧‧‧排氣區域
7‧‧‧迴轉台
11‧‧‧頂板
12‧‧‧容器本體
13‧‧‧O型環
14‧‧‧底面部
21‧‧‧外側壁組件
22‧‧‧遮蔽組件
23‧‧‧碳線加熱器
24‧‧‧反射板
25‧‧‧沖洗氣體供給管
26‧‧‧沖洗氣體供給管
27‧‧‧筒狀組件
45‧‧‧第2頂面
50‧‧‧狹窄間隙
51‧‧‧分離氣體供給管
61‧‧‧排氣口
63‧‧‧排氣管
64‧‧‧真空泵
65‧‧‧壓力調整器
70‧‧‧殼體
70a‧‧‧凸緣部份
71‧‧‧軸心部
72‧‧‧迴轉軸
73‧‧‧驅動部
100‧‧‧控制部
C‧‧‧中心區域

Claims (10)

  1. 一種成膜裝置，係於真空容器內，實施依序地將會相互反應之至少2種反應氣體供給至基板的循環而於該基板上形成反應生成物層以堆積成膜，並具有：迴轉台，係可自由旋轉地設置於該容器內；基板載置區域，係設置於該迴轉台之一側面處，用以載置該基板；第1反應氣體供給部，係能將第1反應氣體供給至該一側面之結構；第2反應氣體供給部，係沿著該迴轉台之迴轉方向遠離該第1反應氣體供給部而設置，且能將第2反應氣體供給至該一側面之結構；分離區域，係沿著該迴轉方向，位於供給有該第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處理區域之間處，而用以分離該第1處理區域與該第2處理區域；加熱器，係設置於該迴轉台下方側，並藉由輻射熱來加熱該迴轉台；外側壁組件，係於該真空容器底部處，於設置有該加熱器的區域處以包圍該迴轉台之徑向外側的方式所設置；空間形成組件，係至少設置於該迴轉台之迴轉方向上相互鄰接的分離區域之間處，從該外側壁組件延 伸而與該迴轉台之間形成有第1狹隘空間；以及第1沖洗氣體供給部，係供給沖洗氣體使其經由該第1狹隘空間而從該迴轉台下方側流向該迴轉台之徑向外側區域。
  2. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中該空間形成組件係朝向該外側壁組件的內側及/或朝向外側延伸形成。
  3. 如申請專利範圍第2項之成膜裝置，其中該空間形成組件係由石英所形成，且延伸至該迴轉台中央區域並覆蓋於該加熱器之上方面。
  4. 如申請專利範圍第2項之成膜裝置，其中該迴轉台係具有從迴轉中心朝向下方側延伸的迴轉軸；於該迴轉軸周圍則設置有經由與形成於該空間形成組件內端緣之間的間隙而從該真空容器底面朝上方突出的筒狀組件；該沖洗氣體供給部係將沖洗氣體供給至由該外側壁組件、該空間形成組件與該筒狀組件所劃分形成的空間，以使得沖洗氣體經由該間隙而流入該第1狹隘空間。
  5. 如申請專利範圍第4項之成膜裝置，其更具有從該筒狀組件內側朝向該第1狹隘空間供給沖洗氣體的第2沖洗氣體供給部。
  6. 如申請專利範圍第2項之成膜裝置，其更具有於設置有該加熱器之區域處包圍該迴轉台之徑向內側 的內側壁組件；該空間形成組件係由石英所形成；該空間形成組件係藉由覆蓋該外側壁組件與該內側壁組件之間的空間來形成收納該加熱器的氣密的封閉空間；設置有壓力調整部以使得該氣密空間內的壓力能相對外部壓力而保持在正壓之狀態。
  7. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中該加熱器係包含有將由高純度碳素材所編織而成之繩狀電阻發熱體密封於石英管內的碳線加熱器；該碳線加熱器係從該迴轉台之迴轉中心側朝向周緣側呈複數個圓形般所設置。
  8. 如申請專利範圍第7項之成膜裝置，其中該碳線加熱器下方係設置有能將該碳線加熱器朝下方側放射出的輻射熱朝向迴轉台反射的反射板。
  9. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其更具有：分離氣體供給部，係將分離氣體供給至該分離區域；頂面，係位於該分離氣體供給部之該迴轉方向兩側，而與該迴轉台之間處形成有用以讓分離氣體從該分離區域流向處理區域側的第2狹隘空間；以及排氣口，係使得該反應氣體與擴散至該分離區域兩側的分離氣體一同地進行排氣。
  10. 如申請專利範圍第9項之成膜裝置，其具有中心部 區域，該中心部區域係位於該真空容器內的中心部位置，形成有將分離氣體噴出至該迴轉台之基板載置面側的噴出孔，而用以將該第1處理區域與該第2處理區域之氣氛分離。
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