TWI515323B - 成膜裝置、成膜裝置之清潔方法及電腦可讀取記憶媒體 - Google Patents

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Description

成膜裝置、成膜裝置之清潔方法及電腦可讀取記憶媒體
本發明係關於一種用於半導體裝置等製造之成膜裝置、成膜裝置之清潔方法及記憶有使成膜裝置實施該清潔方法的程式之電腦可讀取記憶媒體。
用於半導體裝置等製造之成膜裝置中，不只是基板，於載置有基板之載置台的上面亦堆積有薄膜。當重複堆積製程，而使堆積在載置台之薄膜的厚度到達一定程度時，薄膜會剝落而產生微粒。因此，會進行藉由供給特定的清潔氣體以去除堆積在載置台的薄膜之清潔步驟(例如，參照日本特開2000-167383號公報及特開2002-313727號公報)。
載置台之清潔所使用之清潔氣體係一種亦可使用於例如氧化矽膜或氮化矽膜的蝕刻之氣體，即使是針對例如利用不鏽鋼或鋁所製作之反應室的內面亦具有腐蝕性。因此，會有必須以耐腐蝕性高的材料來製作反應室，或將內面塗佈，而導致反應室的製造成本增加之問題。
本發明鑑於上述情事，係提供一種使反應室的內面不會過度曝露於清潔氣體，並可去除載置台上的堆積物 之成膜裝置、成膜裝置之清潔方法及記憶有使成膜裝置實施該清潔方法的程式之電腦可讀取記憶媒體。
本發明之第1樣態係提供一種成膜裝置，其具有：載置台，係可迴轉地設置於容器內；基板載置區域，係設置於該載置台的一面並載置有基板；原料氣體供給系統，係針對該載置台的該一面供給原料氣體；清潔用構造體；以及排氣口，係設置於該容器處以將該原料氣體排氣；該清潔用構造體包含有：第1凹狀組件，係於該載置台上方形成朝向該一面開口之逆凹狀空間；第2凹狀組件，係覆蓋該第1凹狀組件以在其與該第1凹狀組件之間形成氣體流道；清潔氣體供給部，係用以將清潔氣體供給至該逆凹狀空間；以及排氣管，係與該氣體流道連通並朝該容器的外部延伸。
本發明之第2樣態係提供一種成膜裝置之清潔方法，其具有：迴轉步驟，係將可迴轉地設置於成膜裝置的容器內，並於一面包含載置有基板的基板載置部之載置台迴轉之步驟；清潔氣體供給步驟，係對設置於該載置台上方，並藉由朝向該載置台的該一面而具有開口之第1凹狀組件所形成的逆凹狀空間供給清潔氣體之步驟；以及排氣步驟，係透過形成於該第1凹狀組件與覆蓋該第1凹狀組件之第2凹狀組件之間的氣體流道來將該清潔氣體排出之步驟。
本發明之第3樣態係提供一種電腦可讀取記憶媒體，其係記憶有使第1樣態之成膜裝置實施成膜裝置之 清潔方法的程式，該方法具有：迴轉步驟，係將可迴轉地設置於成膜裝置的容器內，並於一面包含載置有基板的基板載置部之載置台迴轉之步驟；清潔氣體供給步驟，係對設置於該載置台上方，並藉由朝向該載置台的該一面而具有開口之第1凹狀組件所形成的逆凹狀空間供給清潔氣體之步驟；以及排氣步驟，係透過形成於該第1凹狀組件與覆蓋該第1凹狀組件的第2凹狀組件之間的氣體流道來將該清潔氣體排出之步驟。
本發明係提供一種使反應容器的內面不會過度曝露於清潔氣體，並可去除載置台上的堆積物之成膜裝置、成膜裝置之清潔方法及記憶有使成膜裝置實施該清潔方法的程式之電腦可讀取記憶媒體。
以下，參考所添附之圖式來說明本發明實施形態之成膜裝置。
本發明實施形態之成膜裝置300係具備：扁平狀真空容器1，其平面形狀如圖1(沿圖3之B-B線之剖面圖)所示係略呈圓形；迴轉台2，係設置於該真空容器1內，且其迴轉中心係位於該真空容器1的中心處。真空容器1係能自容器本體12處將頂板11分離的結構。頂板11係透過例如O型環等的密封組件13而裝設於容器本體12，以維持真空容器1的氣密狀態。另一方面，欲使頂板11自容器本體12處分離時，則藉由圖中未顯示的驅 動機構來將頂板11朝上方抬起。頂板11及容器本體12可利用例如鋁(Al)來製作。
迴轉台2在本實施形態中，係利用厚度約20mm的碳板所製作，而形成為直徑約960mm的圓板形狀。又，迴轉台2的上面、內面及側面亦可以SiC塗佈。參照圖1，迴轉台2於中央處具有圓形開口部，而在開口部的周圍藉由圓筒形核心部21將迴轉台2從上下挾持並持定。核心部21係固定於朝鉛直方向延伸之迴轉軸22上端。迴轉軸22係貫穿容器本體12的底面部14，其下端係裝設於使該迴轉軸22繞鉛直軸周圍迴轉之驅動部23。藉由該結構，可使迴轉台2以其中心為軸而迴轉。又，迴轉軸22及驅動部23係收納於上面具有開口之筒狀殼體20內。該殼體20係透過設置於其上面之凸緣部20a而氣密地裝設於真空容器1的底面部14下面，藉以將殼體20的內部氣氛自外部氣氛隔離。
如圖2及圖3所示，迴轉台2的上面處分別形成有用以載置晶圓W之複數個(圖式之範例中為5個)圓形凹部狀載置部24。但圖3中只顯示1片晶圓W。載置部24相互之間係以約72°的角度間隔設置於迴轉台2上。
參照圖4(a)，圖4(a)係顯示載置部24與被載置於載置部24之晶圓W的剖面。如該圖所示，載置部24之直徑僅較晶圓W之直徑稍大(例如大4mm)，又其深度係與晶圓W之厚度相等。因此將晶圓W置入載置部24時，晶圓W的表面會與除了載置部24以外的迴轉台 2區域表面齊高。假設，當晶圓W與該區域之間具有較大段差時，該段差會導致氣體的流動產生亂流，而使得晶圓W上的膜厚均勻性受到影響。因此，兩表面為相同高度。「相同高度」在此處係指高度差約為5mm以下的意思，但可在加工精確度容許的範圍內而儘可能接近於零。
如圖2、圖3及圖9所示，容器本體12的側壁處形成有搬送口15。晶圓W係經由搬送口15並藉由搬送臂10而朝真空容器1中(圖9)，或從真空容器1朝外被搬送。該搬送口15設置有閘閥(未圖示)，藉以開閉搬送口15。
參照圖2及圖3，迴轉台2上方處設置有第1反應氣體供給噴嘴31、第2反應氣體供給噴嘴32及分離氣體供給噴嘴41、42，該等噴嘴係以特定的角度間隔於半徑方向延伸。藉由該結構，載置部24可通過噴嘴31、32、41及42的下方。圖式之例中，第2反應氣體供給噴嘴32、分離氣體供給噴嘴41、第1反應氣體供給噴嘴31及分離氣體供給噴嘴42係以該順序而順時針方向地設置。該等氣體供給噴嘴31、32、41、42係貫穿容器本體12的周壁部，並藉由將端部(氣體導入埠31a、32a、41a、42a)裝設於容器本體12的外周壁而被加以支撐。氣體供給噴嘴31、32、41、42在圖式之例中，係從真空容器1的周壁部被導入至真空容器1內，但亦可從環狀突出部5(將敘述於後)來導入。該情況下，可在 突出部5的外周面與頂板11的外表面設置具有開口之L形導管，並於真空容器1內將氣體供給噴嘴31(32、41、42)連接至L形導管的一側開口，而於真空容器1的外部將氣體導入埠31a(32a，41a，42a)連接至L形導管的另一側開口。
雖未加以圖示，但反應氣體供給噴嘴31係連接至二(特丁胺基)矽烷(BTBAS；第1反應氣體)的氣體供給源，反應氣體供給噴嘴32係連接至臭氧(O3；第2反應氣體)的氣體供給源。
於反應氣體供給噴嘴31、32係於噴嘴的長度方向間隔地排列設置有用以朝下方側噴出反應氣體之噴出孔33。本實施形態中，噴出孔33的口徑約為0.5mm，而沿著反應氣體供給噴嘴31、32的長度方向以約10mm的間隔排列設置。又，反應氣體供給噴嘴31的下方區域為用以使BTBAS氣體吸附在晶圓之第1處理區域P1，反應氣體供給噴嘴32的下方區域為用以使O3氣體吸附在晶圓之第2處理區域P2。
另一方面，分離氣體供給噴嘴41、42係連接至氮氣(N2)的氣體供給源(未圖示)。分離氣體供給噴嘴41、42係具有用以朝下方側噴出分離氣體之噴出孔40。噴出孔40係在長度方向以特定的間隔排列設置。本實施樣態中，噴出孔40的口徑約為0.5mm，並沿著分離氣體供給噴嘴41、42的長度方向以約10mm的間隔排列設置。
分離氣體供給噴嘴41、42係設置於以將第1處理區域P1與第2處理區域P2分離之方式所構成的分離區域D。各分離區域D中，如圖2~圖4所示，係設置有凸狀部4。凸狀部4的上面形狀為扇形，其頂部係位於真空容器1的中心，而圓弧則位於沿著容器本體12的內周壁附近。又，凸狀部4具有如同將凸狀部4劃分為二而朝半徑方向延伸的溝部43。溝部43收納有分離氣體供給噴嘴41(42)。分離氣體供給噴嘴41(42)的中心軸與扇形凸狀部4其中一邊之間的距離係與分離氣體供給噴嘴41(42)的中心軸與扇形凸狀部4另一邊之間的距離幾乎相同。此外，在本實施例中雖係以將凸狀部4劃分為二等分之方式來形成溝部43，但在其他的實施例中，亦可以例如凸狀部4中之迴轉台2的迴轉方向上游側較為寬廣之方式來形成溝部43。
依上述結構，如圖4(a)所示，分離氣體供給噴嘴41(42)兩側具有平坦的低頂面44(第1頂面)，低頂面44兩側則具有高頂面45(第2頂面)。凸狀部4(頂面44)形成有用以阻止第1及第2反應氣體侵入凸狀部4與迴轉台2之間並阻止該等反應氣體發生混合的狹窄空間(分離空間)。
參照圖4(b)，沿著迴轉台2的迴轉方向從反應氣體供給噴嘴32流向凸狀部4的O3氣體會被阻止侵入該空間，又，沿著迴轉台2迴轉方向的相反方向而從反應氣體供給噴嘴31流向凸狀部4的BTBAS氣體會被阻止侵 入該空間。所謂「阻止氣體侵入」係指分離氣體供給噴嘴41所噴出之分離氣體(N2氣體)會在第1頂面44與迴轉台2的表面之間擴散，本例中係向鄰接於該第1頂面44之第2頂面45的下側空間噴出，藉以使來自第2頂面45下側空間的氣體無法侵入的意思。然後，所謂「氣體無法侵入」並不僅指完全無法從第2頂面45的下側空間進入至凸狀部4的下側空間的情況，而亦指即使有一部分反應氣體侵入，但該反應氣體卻無法朝向分離氣體供給噴嘴41再更加前進，故不會發生相互混合的意思。亦即，只要能得到這樣的作用，分離區域D便可發揮分離第1處理區域P1及第2處理區域P2的功用。又，已吸附在晶圓之氣體當然可通過分離區域D內。因此，所指的阻止氣體侵入係指氣相中的氣體。
再參照圖1，真空容器1內之高頂面45裝設有清潔噴嘴60。頂板11之頂部形成有開口11a，清潔噴嘴60之排氣管60a係通過開口11a而向外部突出。因此從真空容器1(頂板11)的俯視圖之圖5(a)中可見到排氣管60a。排氣管60a係與例如後述之排氣管63合流連接於真空幫浦64。
以下，參照圖5(b)加以說明清潔噴嘴60，圖5(b)係相當於沿圖5(a)之I-I線之剖面圖。如圖5(b)所示，排氣管60a係透過O型環等密封組件R而氣密地固定於頂板11之開口11a。排氣管60a下端部連接有外罩(hood)組件60b。外罩組件60b如圖5(b)所示，為逆凹 狀的形狀並朝向迴轉台2開口。又，外罩組件60b如圖2及圖3所示，係大致上沿著迴轉台2的半徑，而從突出部5(將敘述於後)延伸至迴轉台2的外周端。換言之，外罩組件60b係具有從突出部5延伸至迴轉台2外周端之中空直方體的6面當中，去除了面向迴轉台2的面所得之形狀。又，外罩組件60b係可由例如石英玻璃或氧化鋁所製作。
如圖5(b)所示，外罩組件60b內側處設置有內罩組件60c，並在外罩組件60b與內罩組件60c之間形成有空間。內罩組件60c係與外罩組件60b同樣地具有逆凹狀的形狀，而朝向迴轉台2開口。又，內罩組件60c係大致沿著迴轉台2的半徑方向延伸，其長度與外罩組件60b差不多相等，或可較外罩組件60b稍短。又，內罩組件60c係可由例如石英玻璃所製作。
內罩組件60c與迴轉台2的上面所大致圍繞之逆凹狀空間設置有氣體噴嘴60d、60e。氣體噴嘴60d、60e係與迴轉台2的上面平行，並沿著內罩組件60c的長邊方向延伸。氣體噴嘴60d、60e可由例如石英玻璃所製作。又，氣體噴嘴60d沿著長邊方向形成有朝氣體噴嘴60e的方向開口之複數個孔60f，而氣體噴嘴60e則沿著長邊方向形成有朝氣體噴嘴60d的方向開口之複數個孔60g。孔60f、60g的內徑可為例如約0.5mm，其間隔可為例如約10mm。
又，氣體噴嘴60d、60e如圖2及圖3所示，係與 反應氣體供給噴嘴31、32同樣地貫穿容器本體12的周壁部，並藉由將端部(氣體導入埠)裝設於外周壁而被加以支撐。又，氣體噴嘴60d、60e之氣體導入埠係與特定的氣體供給部(未圖示)相連接。氣體供給部具有用以儲存特定的清潔氣體之氣缸等，以向氣體噴嘴60d、60e供給清潔氣體。又，位於氣體供給部與氣體噴嘴60d、60e之間的配管係設置有例如質流控制器(MFC)等流量控制器，藉以將經流量控制之清潔氣體供給至氣體噴嘴60d、60e。
又，清潔氣體(例如氟化氫氣體)不只是本身即具有反應性(蝕刻性或腐蝕性)的氣體，而亦包含藉由與不具反應性之其他氣體化合來產生具有反應性之氣體的氣體。
本實施形態係構成有氣體供給部、配管及流量控制器等，以從氣體噴嘴60d供給氟氣(F2)，從氣體噴嘴60e供給氫氣(H2)。
關於清潔噴嘴60的作用，連同本發明實施形態中利用清潔噴嘴60之清潔方法將敘述於後。
參照圖1、圖2及圖3，頂板11下面設置有內周圍係面向核心部21的外周面之方式所設置的環狀突出部5。突出部5在較核心部21要外側的區域係對向於迴轉台2。又，突出部5與凸狀部4為一體成型，且凸狀部4的下面與突出部5的下面形成一平面。亦即，突出部5下面自迴轉台2起的高度係與凸狀部4下面(頂面44) 的高度相同。該高度將於後文以高度h加以敘述。但突出部5與凸狀部4可為非一體成型，而亦可為分別的個體。此外，圖2及圖3係顯示凸狀部4仍留在容器1內而將頂板11取下時的真空容器1內部結構。
本實施例中，分離區域D係藉由於成為凸狀部4之扇形板處形成溝部43並將分離氣體供給噴嘴41(42)設置於溝部43而形成。然而，亦可將該等2個扇形板以螺絲裝設於頂板11的下面以使2個扇形板被配置在分離氣體供給噴嘴41(42)的兩側。
本實施例中，於真空容器1內處理直徑約300mm的晶圓W時，凸狀部4之沿著自迴轉台之迴轉中心相距140mm的內側圓弧li(圖3)之圓周方向長度為例如140mm，而沿著對應於迴轉台2的載置部24最外部之外側圓弧lo(圖3)的圓周方向長度為例如502mm。又，沿著外側圓弧lo從凸狀部4的一邊側壁至溝部43附近的側壁之圓周方向長度約為246mm。
又，凸狀部4的下面，即頂面44自迴轉台2表面所測得的高度h(圖4(a))可為例如約0.5mm至約10mm，較佳地約為4mm。又，迴轉台2的轉速係設定為例如1rpm~500rpm。為了確保分離區域D的分離功能，可配合處理容器1內的壓力或迴轉台2的轉速等，而例如經由實驗等來設定凸狀部4的大小或凸狀部4的下面(第1頂面44)與迴轉台2表面的高度h。此外，分離氣體在本實施樣態中係利用N2氣體，但只要分離氣 體不會對氧化矽的成膜造成影響，亦可利用He或Ar氣體等惰性氣體或氫氣等。
圖6係顯示沿著圖3之A-A線的半剖面圖，此處顯示凸狀部4以及與凸狀部4一體成型之突出部5。參照圖6，凸狀部4係具有於其外緣處彎曲呈L形之彎曲部46。由於凸狀部4係裝設於頂板11，並可連同頂板11一起自容器本體12分離，因此雖然彎曲部46與迴轉台2之間及彎曲部46與容器本體12之間存在有極微小的間隙，但彎曲部46大致填補了迴轉台2與容器本體12之間的空間，故可防止來自反應氣體供給噴嘴31a的第1反應氣體(BTBAS)與來自反應氣體供給噴嘴32a的第2反應氣體(臭氧)通過該間隙而發生混合。彎曲部46與容器本體12之間的間隙及彎曲部46與迴轉台2之間的微小間隙，係與從上述迴轉台至凸狀部4的頂面44之高度h為幾乎相同的大小。圖式之例中，彎曲部46的面向迴轉台2外周面之側壁則構成了分離區域D的內周壁。
再參照沿著圖3所示之B-B線之剖面圖(圖1)，容器本體12在對向於迴轉台2外周面之容器本體12的內周部具有凹部。於後文中將該凹部稱為排氣區域6。排氣區域6下方設置有排氣口61(其他的排氣口62則參照圖3)，該等排氣口係透過其他的排氣口62亦可使用之排氣管63而連接至真空幫浦64。又，排氣管63設置有壓力調整器65。亦可將複數個壓力調整器65設置在 相對應的排氣口61、62。
再參照圖3，從上方所見，排氣口61係設置於第1反應氣體供給噴嘴31與相對於第1反應氣體供給噴嘴31而位於迴轉台2的順時針迴轉方向下游處之凸狀部4之間。藉由該結構，排氣口61可實質地將來自第1反應氣體供給噴嘴31的BTBAS氣體專門排氣。另一方面，從上方觀之，排氣口62係設置於第2反應氣體供給噴嘴32與相對於第2反應氣體供給噴嘴32而位於迴轉台2的順時針迴轉方向下游之凸狀部4之間。藉由該結構，排氣口62可實質地將來自第2反應氣體供給噴嘴32的O3氣體專門排氣。因此，依上述方式構成的排氣口61、62可幫助分離區域D防止BTBAS氣體與O3氣體發生混合。
本實施形態係於容器本體12設置2個排氣口，但其他實施形態亦可設置3個排氣口。例如，亦可於第2反應氣體供給噴嘴32與位於相對於第2反應氣體供給噴嘴32之迴轉台2順時針迴轉方向上游處的分離區域D之間增設排氣口。又，亦可將再增設的排氣口設置在任意位置。圖式之例係藉由將排氣口61、62設置於較迴轉台2要低的位置，以從真空容器1內周壁與迴轉台2周緣之間的間隙來排氣，但亦可設置於容器本體12的側壁。又，將排氣口61、62設置於容器本體12的側壁處時，可將排氣口61、62設置在較迴轉台2要高的位置。此時，氣體係沿著迴轉台2的表面流動，而流入 位於較迴轉台2的表面要高位置之排氣口61、62。因此，真空容器1內的微粒不會被吹起，這一點與將排氣口設置於例如頂板11的情況相比則較為有利。
如圖1、圖2及圖7所示，迴轉台2與容器本體12的底部14之間的空間設置有作為加熱部之環狀加熱器單元7，藉以透過迴轉台2來將迴轉台2上的晶圓W加熱至製程配方所決定的溫度。又，覆蓋組件71係於迴轉台2下方之迴轉台2外圍附近以圍繞加熱器單元7之方式設置，故加熱器單元7所設置之空間便從加熱器單元7的外側區域被加以區劃。覆蓋組件71於上端具有凸緣部71a，凸緣部71a係為了防止氣體流入覆蓋組件71內，而於迴轉台2下面與凸緣部之間以維持有微小間隙之方式設置。
再參照圖1，底部14於環狀加熱器單元7的內側具有***部。***部上面係接近迴轉台2與核心部21，且***部上面與迴轉台2之間及***部上面與核心部21內面之間殘留有微小間隙。又，底部14係具有貫穿有迴轉軸22之中心孔。該中心孔內徑只稍微較迴轉軸22的直徑要大，且透過凸緣部20a殘留有與殼體20連通之間隙。吹淨氣體供給管72係連接至凸緣部20a的上部。又，由於係將收納有加熱器單元7的區域加以吹淨，因此複數個吹淨氣體供給管73係以特定的角度間隔而連接於加熱器單元7下方的區域。
藉由此種結構，N2吹淨氣體會通過迴轉軸22與底 部14之中心孔之間的間隙、核心部21與底部14之***部之間的間隙及底部14之***部與迴轉台2內面之間的間隙，而從吹淨氣體供給管72流向加熱器單元空間。又，N2氣體會從吹淨氣體供給管73流向加熱器單元7的下方空間。然後，該等N2吹淨氣體會通過覆蓋組件71之凸緣部71a與迴轉台2內面之間的間隙流入至排氣口61。在圖8中以箭頭來顯示此種N2吹淨氣體的流動。N2吹淨氣體係具有防止第1(第2)反應氣體在迴轉台2的下方空間回流，並防止與第2(第1)反應氣體發生混合之分離氣體的功用。
參照圖8，分離氣體供給管51係連接於真空容器1之頂板11的中心部，藉以將分離氣體(N2氣體)供給至頂板11與核心部21之間的空間52。被供給至該空間52的分離氣體係通過突出部5與迴轉台2的狹窄間隙50，並沿著迴轉台2表面流動，而到達排氣區域6。由於該空間52與間隙50充滿了分離氣體，因此反應氣體(BTBAS、O3)不會經由迴轉台2的中心部而發生混合。亦即，本實施形態之成膜裝置300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，並設置有以具有朝迴轉台2上面噴出分離氣體之噴出口的方式所構成之中心區域C。此外，圖式之例中，噴出口係相當於突出部5與迴轉台2的狹窄間隙50。
又，該實施形態之成膜裝置300係設置有用以進行 裝置整體作動的控制之控制部100。該控制部100具有例如電腦所構成的製程控制器100a、使用者界面部100b與記憶體裝置100c。使用者界面部100b具有顯示成膜裝置300的作動狀況之顯示器或成膜裝置之操作者用來選擇製程配方、製程管理者用來變更製程配方的參數之鍵盤或觸控式螢幕(未圖示)等。
記憶體裝置100c記憶有使製程控制器100a實施各種製程的控制程式、製程配方及各種製程參數等。又，該等程式係具有用以實施例如後述作動之步驟群。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，該等程式亦可收納於電腦可讀取記憶媒體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。電腦可讀取記憶媒體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。
接下來，詳細說明本實施形態之成膜裝置300的作動(成膜方法)。首先，迴轉迴轉台2並打開閘閥(未圖示)以使載置部24對齊於搬送口15。接下來，藉由搬送臂10並透過搬送口15來將晶圓W運送至真空容器1。利用升降銷16來收取晶圓W，且搬送臂10自真空容器1退出後，藉由利用升降機構(未圖示)所驅動之升降銷16來將晶圓W下降至載置部24。重複進行5次上述一連串的作動來將5片晶圓W載置在迴轉台2。接著，利用 真空幫浦64及壓力調整器65來將真空容器1內維持在預先設定的壓力。從上方觀之，迴轉台2係順時針方向地開始迴轉。迴轉台2係藉由加熱器單元7而被預先加熱至特定的溫度(例如300℃)，由於晶圓W係被載置於該迴轉台2，因此晶圓W亦會被加熱。利用溫度感測器(未圖示)來確認晶圓W被加熱並維持在特定的溫度後，第1反應氣體(BTBAS)係經由第1反應氣體供給噴嘴31而被供給至第1處理區域P1，第2反應氣體(O3)係經由第2反應氣體供給噴嘴32而被供給至第2處理區域P2。接著，供給分離氣體(N2)。
晶圓W通過第1反應氣體供給噴嘴31下方之第1處理區域P1時，BTBAS分子會吸附在晶圓W表面，通過第2反應氣體供給噴嘴32下方之第2處理區域P2時，O3分子會吸附在晶圓W表面，而使得BTBAS分子被O3氧化。因此，晶圓W係藉由迴轉台2的迴轉，通過區域P1、P2兩者一次，則晶圓W表面便會形成氧化矽之1層分子層。接下來，使晶圓W交互地多次通過區域P1、P2，以在晶圓W表面堆積特定膜厚的氧化矽膜。堆積特定膜厚的氧化矽膜後，停止BTBAS氣體與臭氧氣體，並停止迴轉迴轉台2。然後，以和搬入動作相反的動作，利用搬送臂10依序將晶圓W從真空容器1搬出。
又，上述之成膜動作中，分離氣體供給管51亦供給分離氣體(N2氣體)，藉此從中心區域C，亦即，從突 出部5與迴轉台2之間的間隙50沿著迴轉台2表面噴出N2氣體。該實施形態中，設置有反應氣體供給噴嘴31(32)的空間(第2頂面45下方空間)的壓力係較中心區域C及第1頂面44與迴轉台2之間的狹窄空間要低。此係因為鄰接於頂面45下方的空間而設置有排氣區域6，其空間則透過排氣區域6而直接被排氣的緣故。又，另一因素為因狹窄空間係藉由高度h來維持反應氣體供給噴嘴31(32)所設置的空間或第1(第2)處理區域P1(P2)與狹窄空間之間的壓力差。
接下來，參照圖10詳細說明氣體從氣體供給噴嘴31、32、41、42被供給至真空容器1內的流動樣態。圖10係概略顯示流動的樣態之示意圖。但圖10中省略了清潔氣體噴嘴60。如圖所示，第2反應氣體供給噴嘴32所噴出之O3氣體的一部分會碰撞到迴轉台2表面(及晶圓W表面)，而沿著其表面向迴轉台2迴轉方向的反方向流動。接下來，該O3氣體會被從迴轉台2迴轉方向上游側流來的N2氣體推回，而朝迴轉台2周緣與真空容器1內周壁的方向改變方向。最後，O3氣體會流入排氣區域6，並通過排氣口62而從真空容器1被排氣。
第2反應氣體供給噴嘴32所噴出之O3氣體的其他部分會碰撞到迴轉台2表面(及晶圓W表面)，而沿著其表面流向與迴轉台2迴轉方向相同的方向。該部分的O3氣體主要係藉由透過從中心區域C流來之N2氣體與 排氣口62的吸引力，而朝排氣區域6流動。另一方面，該部分之少部分的O3氣體，會朝相對於第2反應氣體供給噴嘴32而位於迴轉台2迴轉方向下游側之分離區域D流動，而有進入頂面44與迴轉台2間的間隙之可能性。然而，由於該間隙的高度h係特意設定成可在成膜條件下阻止流入該間隙程度的高度，故可阻止O3氣體進入該間隙。即使有少量O3氣體流入該間隙，該O3氣體並不會流至分離區域D的深處。流入間隙的少量O3氣體會被分離氣體供給噴嘴41所噴出之分離氣體推回。因此，如圖10所示，在迴轉台2上面沿著迴轉方向流動之所有的O3氣體會實質地流向排氣區域6而被排氣口62排氣。
同樣地，從第1反應氣體供給噴嘴31被噴出並沿著迴轉台2表面向迴轉台2迴轉方向的反方向流動之一部份的BTBAS氣體，會被防止流入相對於第1反應氣體供給噴嘴31而位於迴轉方向上游側之凸狀部4的頂面44與迴轉台2之間的間隙。即使有少量的BTBAS氣體流入仍會被分離氣體供給噴嘴41所噴出之N2氣體推回。被推回之BTBAS氣體係連同來自分離氣體供給噴嘴41之N2氣體與從中心區域C被噴出之N2氣體，一起朝迴轉台2外周緣與真空容器1內周壁流動，並透過排氣區域6而通過排氣口61被排氣。
從第1反應氣體供給噴嘴31向下側噴出，並沿著迴轉台2表面(及晶圓W表面)朝與迴轉台2迴轉方向的 相同方向流動之其他部分的BTBAS氣體，無法流入相對於第1反應氣體供給噴嘴31而位於迴轉方向下游側之凸狀部4的頂面44與迴轉台2之間。即使有少量的BTBAS氣體流入，仍會被分離氣體供給噴嘴42所噴出之N2氣體推回。被推回之BTBAS氣體係連同來自分離區域D之分離氣體供給噴嘴42的N2氣體與從中心區域C所噴出之N2氣體，一起流向排氣區域6而從排氣口61被排氣。
如上所述，分離區域D可防止BTBAS氣體或O3氣體流入至分離區域D、大量地減少流入至分離區域D之BTBAS氣體或O3氣體的量，或將BTBAS氣體或O3氣體推回。已吸附於晶圓W之BTBAS分子與O3分子可被容許通過分離區域D，而有助於薄膜的堆積。
又，如圖8及圖10所示，分離氣體係從中心區域C朝迴轉台2的外周緣被噴出，因此第1處理區域P1的BTBAS氣體(第2處理區域P2的O3氣體)便無法流入中心區域C。即使有第1處理區域P1的少量BTBAS(第2處理區域P2的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的BTBAS氣體(第2處理區域P2的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，第1處理區域P1的BTBAS氣體(第2處理區域P2的O3氣體)亦會被阻止通過迴轉台2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)。由於此係因為彎曲部46係從凸狀部4朝下方形成，且彎曲部46與迴轉台2的間隙，及彎曲部46與容器本體12內周壁之間的間隙係與凸狀部4的頂面44自迴轉台2起的高度h差不多同樣地小，故可實質地避免2個處理區域之間相連通。因此，BTBAS氣體會從排氣口61被排氣，O3氣體會從排氣口62被排氣，故該等2種反應氣體便不會發生混合。又，迴轉台2下方的空間係利用吹淨氣體供給管72、73所供給的N2氣體來吹淨。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。
以下揭示本實施型態成膜裝置300較佳的製程參數。
‧迴轉台2的迴轉速度：1~500rpm(晶圓W的直徑為300mm時)
‧真空容器1的壓力：1067Pa(8Torr)
‧晶圓溫度：350℃
‧BTBAS氣體的流量：100sccm
‧O3氣體的流量：10000sccm
‧來自分離氣體供給噴嘴41、42的N2氣體流量：20000sccm
‧來自分離氣體供給管51的N2氣體流量：5000sccm
‧迴轉台2的迴轉數：600轉(配合所需要的膜厚)
依本實施形態之成膜裝置300，由於成膜裝置300 係在供給有BTBAS氣體的第1處理區域與供給有O3氣體的第2處理區域之間，具有包含有低頂面44之分離區域D，因此可防止BTBAS氣體(O3氣體)流入第2處理區域P2(第1處理區域P1)，並防止與O3氣體(BTBAS氣體)混合。因此，藉由迴轉載置有晶圓W之迴轉台2，並使晶圓W通過第1處理區域P1、分離區域D、第2處理區域P2及分離區域D，來確實地進行氧化矽膜之分子層成膜。又，為了更確實地防止BTBAS氣體(O3氣體)與流入第2處理區域P2(第1處理區域P1)而與O3氣體(BTBAS氣體)發生混合，分離區域D可更進一步地包含有噴出N2氣體之分離氣體供給噴嘴41、42。再者，本實施形態成膜裝置300的真空容器1由於係具備具有噴出N2氣體之噴出孔的中心區域C，因此可防止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)發生混合。
如上所述，本發明實施形態之成膜裝置300中，反應氣體幾乎不會在氣相中混合，因此可盡量降少薄膜堆積在真空容器1的內壁面等。然而，當通過第1處理區域P1時，會吸附第1反應氣體(例如BTBAS氣體)的氣體分子等，當通過第2處理區域P2時，則會吸附第2反應氣體(例如O3氣體)的氣體分子等，而有該等反應氣體的反應生成物(上例中為氧化矽)堆積在迴轉台2的可能性。雖然堆積在迴轉台2之反應生成物質的厚度超 過特定厚度時會剝離而產生微粒，但本發明實施形態之成膜裝置300由於係設置有清潔噴嘴60，故可去除所堆積之反應生成物質。以下，針對利用清潔噴嘴60來去除堆積在迴轉台2上的氧化矽之清潔方法加以說明。又，該清潔方法可在成膜裝置300之每一道成膜步驟時進行，亦可在進行特定次數的成膜步驟之後進行。又，該清潔方法係藉由實行被收納於記憶體裝置100c，且包含有使成膜裝置300的各零件或組件適當地動作以實施清潔方法的步驟群之清潔用程式(在製程控制器100a中)，而在成膜裝置300中被實施。
首先，從分離氣體供給噴嘴41及42供給N2氣體，並藉由真空幫浦64及壓力調整器65來將真空容器1內維持在特定的壓力。該壓力可為例如133.3Pa至50kPa。
接下來，迴轉迴轉台2。轉速可考慮迴轉台2上之氧化矽的厚度，該氧化矽之去除率(蝕刻率)及清潔氣體的濃度等來設定，例如可為10rpm以下。又，依所使用之清潔氣體，亦可將迴轉台2加熱至特定溫度。
接著，一邊透過清潔噴嘴60的排氣管60a來將清潔噴嘴60的內側空間排氣，一邊針對該空間而從氣體供給部(未圖示)透過氣體噴嘴60d來供給F2氣體、透過氣體噴嘴60e來供給H2氣體。該等氣體會於內罩組件60c的內側空間(逆凹狀空間)處而在氣相中反應，來產生氟酸(HF)。藉由所產生之HF來將堆積於迴轉台2的上面之氧化矽分解並去除。又，HF與氧化矽的反應生 成物或未反應的HF、H2及F2之氣體，會透過外罩組件60b與內罩組件60c之間的空間(氣體流道)與排氣管60a而被排氣。又，該氣體流道中，即使是非常少量，N2氣體仍會因透過排氣管60a之排氣而從外罩組件60b外側流入。因此，HF或F2等具反應性之氣體幾乎不會向真空容器1內擴散。又，若將真空容器1內的壓力設定為較高，則可抑制清潔氣體向清潔噴嘴60外側流出這一點來說為有利的。換言之，較佳係調整透過排氣管60a之排氣，來使清潔噴嘴60內的壓力較真空容器1內的壓力要低。
清潔氣體的供給經過特定時間(清潔時間)後，停止從氣體噴嘴60d、60e供給氣體，並進行真空容器1內之吹淨。該吹淨可藉由在特定時間從分離氣體供給噴嘴41、42持續地供給N2氣體而進行。吹淨結束後，停止迴轉迴轉台2，並停止供給N2氣體而結束清潔。
如上所述，本發明實施形態之成膜裝置300中，由於接近迴轉台2的上面而設置有清潔噴嘴60，以從該清潔噴嘴60朝迴轉台2的上面供給清潔氣體，故可去除迴轉台2上的堆積物。亦即，不需分解真空容器1即可去除迴轉台2上的堆積物，故可降低處理時間(TAT；Turn around time)。再者，清潔噴嘴60係將氣體噴嘴60d、60e所供給之清潔氣體在到達迴轉台2的上面後，從內罩組件60c所區劃之空間(氣體噴嘴60d、60e所延伸之空間)的兩側處所具有開口之氣體流道而加以排氣 之結構，故不會擴散至真空容器1內。因此，藉由清潔氣體，可避免例如鋁之金屬所製作之真空容器1的內面被腐蝕之問題。假設，若無清潔噴嘴60，則清潔氣體會擴散至真空容器1內整體，而必須要有保護真空容器1的內面整體以防止清潔氣體的侵蝕之措施，但只要有清潔噴嘴60即可不需有該種措施，故可降低維護保養成本。再者，可使清潔氣體停留在藉由內罩組件60c所區劃之空間，故可使清潔氣體的濃度提高。因此，可提高清潔的效率，透過縮短清潔所需時間，而有益於製造產能的提高。
接下來，針對清潔噴嘴60的結構再加以說明。外罩組件60b的開口端部與迴轉台2的上面之間之間隙G1(圖5(b))的高度較佳為例如約1mm以上、約4mm以下。其係因為當較約4mm要高時，氣體噴嘴60d、60e所噴出之清潔氣體不會從氣體流道被排氣，卻會容易透過間隙G1而擴散至真空容器1內，當較約1mm要低時，則外罩組件60b會與迴轉台2的上面相互接觸而產生微粒。
再者，外罩組件60b與內罩組件60c之間的間隔，亦即，形成於該等之間之空間(氣體流道)的寬度較佳為例如約5mm至約10mm。又，內罩組件60c與迴轉台2的上面之間之間隙G2(圖5(b))的高度可為例如約2mm~約5mm。又，為了使清潔氣體容易流入氣體流道，間隙G2與間隙G1的關係為間隙G2的高度≧間隙G1的 高度較佳。
此外，本實施形態成膜裝置300的迴轉台2係具有5個載置部24，而可一次處理載置於相對應之5個載置部24的5片晶圓W，但可將1片晶圓W載置在5個載置部24中的其中一個，或只在迴轉台2形成一個載置部24。
再者，不限於氧化矽膜的分子層成膜，而亦可藉由成膜裝置300來進行氮化矽膜的分子層成膜。用以進行氮化矽膜的分子層成膜之氮化氣體可利用氨氣(NH3)或聯胺(N2H2)等。
又，用以進行氧化矽膜或氮化矽膜的分子層成膜之原料氣體不限於BTBAS，可利用二氯矽烷(DCS)、六氯二矽甲烷(HCD)、三(二甲胺基)矽烷(3DMAS)、四乙氧基矽烷(TEOS)等。
再者，本發明實施形態之成膜裝置及成膜方法不限於氧化矽膜或氮化矽膜，而亦可進行使用三甲基鋁(TMA)與O3或氧電漿之氧化鋁(Al2O3)的分子層成膜、利用四(乙基甲基胺基酸)鋯(TEMAZ)與O3或氧電漿之氧化鋯(ZrO2)的分子層成膜、利用四(乙基甲基胺基酸)鉿(TEMAHf)與O3或氧電漿之氧化鉿(HfO2)的分子層成膜、利用二(四甲基庚二酮酸)鍶(Sr(THD)2)與O3或氧電漿之氧化鍶(SrO)的分子層成膜、或利用(甲基-戊二酮酸)(雙四甲基庚二酮酸)鈦(Ti(MPD)(THD))與O3或氧電漿之氧化鈦(TiO)的分子層成膜等。
距迴轉台2外周緣愈近則離心力的作用愈強，因此，例如在靠近迴轉台2外周緣的部分，則BTBAS氣體會以很快的速度朝向分離區域D。因此，在靠近迴轉台2外周緣的部分，BTBAS氣體流入頂面44與迴轉台2間之間隙的可能性很高。因此，若使凸狀部4的寬度愈向外周緣(沿著迴轉方向的長度)則愈寬，便可使BTBAS氣體較難以進入該間隙。從上述觀點來看，本實施形態如以上所述地，凸狀部4的俯視方向較佳地為扇形。
以下，再次例示凸狀部4(或頂面44)的尺寸。參照圖11(a)及11(b)，於分離氣體供給噴嘴41(42)兩側形成有狹窄空間之凸狀部4(頂面44)對應於晶圓中心WO通過路徑之圓弧長度L可為晶圓W直徑的約1/10~約1/1的長度，較佳地為約1/6以上。具體來說，當晶圓W直徑為300mm時，該長度L較佳地為約50mm以上。該長度L較短時，為了有效地防止反應氣體流入狹窄空間，因此必須使頂面44與迴轉台2間之狹窄空間的高度h較低。然而，當長度L過短、高度h極端地低時，迴轉台2會衝撞到頂面44，而有微粒產生而污染到晶圓或晶圓破損的可能性。因此，為避免迴轉台2衝撞頂面44，而必須要有抑制迴轉台2的振動，或穩定地迴轉迴轉台2的對策。另一方面，縮短長度L但使狹窄空間的高度h仍維持較大時，為了防止反應氣體流入頂面44與迴轉台2間的狹窄空間，因此必需降低迴轉台2 的迴轉速度，但在產能這一點上反而較為不利。從該等考量來看，沿著對應於晶圓中心WO通過路徑之圓弧的頂面44之長度L較佳地為約50mm以上。然而，凸狀部4或頂面44的尺寸可不限定於上述尺寸，而可配合所使用的製程參數或晶圓尺寸來調整。又，只要狹窄空間的高度為分離氣體能自分離區域D流向處理區域P1(P2)程度的高度，從上述說明即可明瞭，狹窄空間的高度h亦可配合所使用之製程參數或晶圓尺寸加上例如頂面44的面積來調整。
又，上述實施形態中，設置於凸狀部4之溝部43係設置有分離氣體供給噴嘴41(42)，且分離氣體供給噴嘴41(42)兩側設置有低頂面44。然而，在其他的實施形態中，亦可取代分離氣體供給噴嘴41，而如圖12所示地在凸狀部4內部形成朝迴轉台2的直徑方向延伸之流道47，沿著該流道47的長度方向形成複數個氣體噴出孔40，並從該等氣體噴出孔40將分離氣體(N2氣體)噴出。
分離區域D的頂面44可不限於平坦面，而可如圖13(a)所示地彎曲呈凹面狀、如圖13(b)所示地為凸面形狀、又亦可如圖13(c)所示地為波浪狀。
又，凸狀部4可為中空，而亦可為將分離氣體導入中空內之結構。此時，亦可將複數個氣體噴出孔33如圖14(a)至圖14(c)所示般地排列。
參照圖14(a)，複數個氣體噴出孔33係分別為傾斜 槽縫的形狀。該等傾斜槽縫(複數氣體噴出孔33)係沿著迴轉台2半徑方向而與鄰接的槽縫部分地重疊。圖14(b)中，複數個氣體噴出孔33係分別為圓形。該等圓形孔(複數氣體噴出孔33)係沿著整體上沿著迴轉台2的半徑方向延伸之蛇行線而設置。圖14(c)中，複數個氣體噴出孔33係分別為圓弧狀槽縫的形狀。該等圓弧狀槽縫(複數氣體噴出孔33)係以特定的間隔設置於迴轉台2的半徑方向。
又，本實施形態之凸狀部4的上面形狀為接近扇形，但其他實施形態中，亦可為圖15(a)所示之上面形狀為長方形或正方形。又，如圖15(b)所示，凸狀部4亦可為其上面整體地為扇形但側面4Sc係凹狀地彎曲。另外，如圖15(c)所示，凸狀部4亦可為其上面整體地為扇形但側面4Sv係凸狀地彎曲。再者，如圖15(d)所示，凸狀部4之迴轉台2(圖1)迴轉方向上游側部分的側面4Sc為凹狀，但凸狀部4之迴轉台2(圖1)迴轉方向下游側部分的側面4Sf為平面狀亦可。此外，圖15(a)至圖15(d)中的虛線係表示形成於凸狀部4之溝部43(圖4(a)、圖4(b))。該等情況下，收納於溝部43之分離氣體供給噴嘴41(42)(圖2)係自真空容器1的中央部，例如突出部5(圖1)開始延伸。
用以加熱晶圓之加熱器單元7亦可取代電阻發熱體而為加熱燈。又，加熱器單元7可非設置在迴轉台2下側而是設置在迴轉台2上側，或上下兩側皆設置亦 可。
在其他實施形態中，亦可將處理區域P1、P2及分離區域D如圖16所示般地設置。參照圖16，供給第2反應氣體(例如O3氣體)之第2反應氣體供給噴嘴32係設置於較搬送口15要更接近迴轉台2迴轉方向的上游側，且為搬送口15與分離氣體供給噴嘴42之間。即使是此種設置，從各噴嘴及中心區域C所噴出之氣體會大致地如同圖中以箭頭表示般地流動，而防止了兩反應氣體的混合。因此，此種設置亦可實現適當的分子層成膜。
又，如以上所述，亦可以於頂板11下面以螺絲將2片扇形板裝設於分離氣體供給噴嘴41(42)兩側之方式來構成分離區域D。圖17為顯示此種結構之平面圖。此時，為了有效地發揮分離區域D的分離作用，而可在考量分離氣體或反應氣體的噴出率後再決定凸狀部4與分離氣體供給噴嘴41(42)之間的距離或凸狀部4的尺寸。
上述實施形態中，第1處理區域P1及第2處理區域P2係相當於具有較分離區域D的頂面44要高之頂面45的區域。然而，第1處理區域P1及第2處理區域P2中的至少其中一者亦可具有於反應氣體供給噴嘴31(32)兩側處對向於迴轉台2，且較頂面45要低之其他的頂面。其係為了防止氣體流入該頂面與迴轉台2之間的間隙。該頂面可較頂面45要低，或亦可與分離區域D的頂面44差不多低。圖18係顯示此種結構的一例。 如圖所示，扇狀凸狀部30係設置於供給有O3氣體之第2處理區域P2，反應氣體供給噴嘴32係設置於凸狀部30所形成之溝部(未圖示)。換言之，該第2處理區域P2雖係被用於用以使氣體供給噴嘴供給反應氣體，但與分離區域D為相同的結構。此外，凸狀部30亦可與顯示於圖14(a)至圖14(c)中的一例之中空凸狀部為相同的結構。
上述實施例中，用以迴轉迴轉台2之迴轉軸22係位於真空容器1的中央部。又，核心部21與頂板11間的空間52可防止反應氣體通過中央部而發生混合，故以分離氣體來加以吹淨。然而，在其他實施形態中亦可如圖19所示地來構成真空容器1。參照圖19，容器本體12的底部14係具有中央開口，此處氣密地裝設有收納殼80。又，頂板11具有中央凹部80a。支柱81係載置於收納殼80的底面，且支柱81的上端部係到達中央凹部80a的底面。支柱81可防止第1反應氣體供給噴嘴31所噴出之第1反應氣體(BTBAS)與第2反應氣體供給噴嘴32所噴出之第2反應氣體(O3)通過真空容器1的中央部而相互混合。
又，迴轉套筒82係同軸地圍繞支柱81。迴轉套筒82係藉由裝設於支柱81外面之軸承部86、88與裝設於收納殼80內側面之軸承部87而被加以支承。再者，迴轉套筒82的外面裝設有齒輪部85。又，環狀迴轉台2的內周面係裝設於迴轉套筒82的外面。驅動部83係 收納於收納殼80，並於從驅動部83延伸之軸上裝設有齒輪84。齒輪84係與齒輪部85相嚙合。藉由此種結構，迴轉套筒82及迴轉台2可藉由驅動部83而迴轉。
吹淨氣體供給管74係連接於收納殼80的底部，並向收納殼80供給吹淨氣體。藉此，可將收納殼80內部空間的壓力維持為較真空容器1內部空間要高的壓力，以防止反應氣體流入收納殼80內。因此，收納殼80內便不會發生成膜作用，並可減少維修保養的頻率。 又，吹淨氣體供給管75係分別連接於從真空容器1上方的外面連通至凹部80a內壁之導管75a，以向迴轉套筒82的上端部供給吹淨氣體。由於該吹淨氣體，BTBAS氣體與O3氣體便無法通過凹部80a內壁與迴轉套筒82外面之間的空間而發生混合。圖19中顯示了2個吹淨氣體供給管75與導管75a，但供給管75與導管75a的數量只要能確實地防止BTBAS氣體與O3氣體在凹部80a內壁與迴轉套筒82外面之間的空間附近發生混合來加以決定即可。
如圖19所示，本發明其他實施形態之成膜裝置，凹部80a側面與迴轉套筒82上端部之間的空間係相當於用以噴出分離氣體之噴出孔，然後藉由該分離氣體噴出孔、迴轉套筒82及支柱81而構成位於真空容器1的中心部位之中心區域。
又，參照圖19，高頂面45與迴轉台2之間設置有清潔噴嘴60。該清潔噴嘴60係具有與上述相同的結 構。因此，圖19所示之本發明其他實施形態的成膜裝置具有與本發明實施形態之成膜裝置300相同的效果。
又，本發明實施形態之成膜裝置300不限於利用2種反應氣體，而亦適用於將3種以上的反應氣體依序供給至基板上的情況。該情況下，亦可以例如第1反應氣體供給噴嘴、分離氣體供給噴嘴、第2反應氣體供給噴嘴、分離氣體供給噴嘴、第3反應氣體供給噴嘴及分離氣體供給噴嘴的順序來將各氣體供給噴嘴設置在真空真空容器1的圓周方向，並如以上所述之實施形態來構成包含有各分離氣體供給噴嘴的分離區域。
本發明實施形態之成膜裝置300(圖1等)及其他實施形態之成膜裝置(例如圖19)中的清潔噴嘴60不限於上述，可做各種變化。例如，清潔噴嘴60的裝設位置不限於圖式之位置，只要是不會妨礙來自反應氣體供給噴嘴31、32之氣體流動的位置的話，可任意決定。又，圖式之例中，清潔噴嘴60係具有1個排氣管60a，但亦可具有2個以上排氣管60a。又，排氣管60a可非為圓筒狀，而亦可為狹縫狀。又，當改變排氣管60a的數量及形狀時，而毋須贅言係配合其而將清潔噴嘴60氣密地裝設於真空容器1。又，當然可將外罩組件60b直接裝設於頂板11之高頂面45。
分別形成於氣體噴嘴60d、60e之孔60f、60g的開口方向不限於上述方向，例如亦可為迴轉台2的上面方向。又，外罩組件60b與內罩組件60c在本實施形態中， 其剖面為ㄈ字型，但在其他實施形態中，其剖面可為朝迴轉台2的上面開口之U字狀、V字狀或C字狀。
又，利用本實施形態之成膜裝置300來進行成膜時，雖非一定要供給清潔氣體，但亦可取代清潔氣體而從氣體噴嘴60d、60e來供給例如N2氣體或惰性氣體，並透過氣體流道(外罩組件60b與內罩組件60c之間的空間)與排氣管60a來將N2氣體排氣。依上述方式，可確實防止反應氣體(例如BTBAS與O3)發生混合。
毋須贅言地，清潔噴嘴60之氣體噴嘴60d、60e所供給之清潔氣體可配合利用本實施形態之成膜裝置300所堆積之薄膜來適當選擇。例如，將成膜裝置300使用於氮化矽膜之成膜時，清潔氣體可利用H2氣體及F2氣體的組合或ClF3。又，在去除氧化矽膜時可利用ClF3，再者，在去除氧化矽膜時可利用HF氣體。又，ClF3或HF等，利用一種氣體時，可從2個氣體噴嘴60d、60e同時供給氣體，抑或從任一者來供給氣體。又，清潔噴嘴60可只具有1根氣體噴嘴。該結構適於在以例如ClF3或HF作為清潔氣體之情況。
再者，清潔氣體亦可使用氯(Cl2)氣體及/或氟(F2)氣體。此時，可從氣體噴嘴60d、60e的其中一者來供給Cl2氣體，而從另一者來供給F2氣體。又，可從氣體噴嘴60d、60e兩者或任一者只供給Cl2氣體，抑或從氣體噴嘴60d、60e兩者或任一者只供給F2氣體。再者，清潔噴嘴60只具有1根氣體噴嘴時，亦可從該氣體噴嘴 來供給Cl2氣體及F2氣體之其中一者。又再者，可從氣體噴嘴60d、60e兩者或任一者來供給Cl2氣體與F2氣體之混合氣體，在清潔噴嘴60只具有1根氣體噴嘴時，亦可只從1根氣體噴嘴來供給氣體。
又，清潔氣體亦可為NF3。但當直接供給NF3時反應性很低，而無法充分的去除迴轉台2上的堆積物，故必須利用電漿來活性化。以下說明上述可能之清潔噴嘴60的結構。圖20係用以說明清潔噴嘴的變形例之圖式，係顯示清潔噴嘴60所設置之電漿發生器600的立體圖。亦即，由圖20所示之電漿發生器600與設置於其外側之外罩組件60b，來構成變形例之清潔噴嘴60。
如圖20所示，電漿發生器600係具有：朝外罩組件60b的長邊方向延伸之外框601、將外框601內分隔為第1室與第2室之分隔壁606、在藉由分隔壁60所分隔之第1室中於外框601的長邊方向延伸且相互平行之2個電極604、605、以及在藉由分隔壁606所分隔之第2室中於外框601的長邊方向延伸之氣體噴嘴602。
外框601係具有與內罩組件60c(圖5(b))相同的凹狀組件以及在本例中將該凹狀組件的開口覆蓋之覆蓋組件。
氣體噴嘴602係與氣體噴嘴60d、60e同樣地，貫穿容器本體12的側周壁而被導入，並於基端(氣體導入埠)處連接至NF3供給源(未圖示)。又，氣體噴嘴602設置有朝向分隔壁606開口之複數個孔603，來自NF3供 給源的NF3係經由該等孔603而被供給至第2室。
分隔壁606於其上部處形成有特定長度的槽縫S。藉此，從氣體噴嘴602供給至第2室之NF3氣體會朝向第1室慢慢地流出。
第1室所設置之2個電極604、605係透過裝設於容器本體12的側周壁之電流導入端子(未圖示)而連接有高頻電源(未圖示)，從該電源在2個電極之間施加高頻電功率。高頻電功率的頻率可為例如915MHz、2.45GHz或8.3GHz。藉由向電極604、605施加具有此種頻率之高頻電功率，會在電極604、605之間的空間產生高頻電場。然後，藉由該高頻電場，從氣體噴嘴602通過槽縫S而到達電極604、605之間之NF3氣體會被活性化，而在電極604、605之間的空間產生電漿。又，第1室之2個電極604、605下方形成有槽縫G，電漿中的活性分子種會經由槽縫G而被供給至迴轉台2的上面(圖5(b)參照)。藉由上述方式所供給之活性分子種，可分解並去除迴轉台2上的堆積物。又，未反應之活性分子種(特別是壽命較長者)或堆積物被分解而產生之產生物等，會從電漿發生器600與設置於其外側之外罩組件60b之間的空間(氣體流道)及排氣管60a被排氣。再者，外部的N2氣體等亦會從外罩組件60b與迴轉台2之間的間隙G1被吸入氣體流道。故活性分子種幾乎不會擴散至真空容器1內。
又，電漿發生器600不限於NF3氣體，可配合欲去 除之堆積物，而將例如C2F6氣體或C3F6氣體供給至電漿發生器600的氣體噴嘴602。又，作為清潔氣體，可將氯氣(Cl2)、氟氣(F2)或該等之混合氣體供給至氣體噴嘴602。
又，圖式之例中，電漿發生器600內部係被分隔為第1室與第2室，但亦可再增設分隔壁606，而在第1室旁(排列順序為第3室、第1室及第2室)設置第3室。然後，第3室亦設置有氣體噴嘴602，可從該氣體噴嘴602來將清潔氣體供給至第3室。依上述方式，例如，將Cl2氣體供給至第2室的氣體噴嘴602，將F2氣體供給至第3室的氣體噴嘴602，則Cl2氣體及F2氣體會在第1室發生混合，而被在第1室內之電極604、605之間的空間所產生之電漿活性化，以將活性分子種經由槽縫G供給至迴轉台2的上面。
又，雖係以將清潔噴嘴60(包含具有電漿發生器600之裝置，以下相同)設置於MLD裝置(成膜裝置300)為範例而加以說明，但未限定於MLD裝置。例如，可在具有：具有可迴轉地設置於維持於氣密之容器內，並於一面載置有基板之基板載置部之載置台；針對載置台的一面供給原料氣體之原料氣體供給系統；以及形成於容器處以將原料氣體排氣之排氣口的成膜裝置處設置有清潔噴嘴60。然後，只要將清潔氣體供給至設置於成膜裝置之容器內之載置台上方並朝向該載置台上面開口之第1凹狀組件所區劃之逆凹狀空間、迴轉載置 台、並經由第1凹狀組件與設置於該第1凹狀組件上方之第2凹狀組件之間所區劃之氣體流道來將清潔氣體排氣，即可發揮清潔噴嘴60所具有的效果。
本發明實施形態之成膜裝置300(包含變形例)可被組合至基板處理裝置，於圖21中概略地顯示其中一例。基板處理裝置係包含設置有搬送臂103之大氣搬送室102、可將氣氛在真空與大氣壓間切換之裝載室(準備室)105、設置有2個搬送臂107a、107b之搬送室106、以及本發明實施形態之成膜裝置108、109。又，該處理裝置係包含載置有例如FOUP等晶圓匣盒101的晶圓匣盒站台(未圖示)。晶圓匣盒101係被運送至其中一個晶圓匣盒站台，並連接至晶圓匣盒站台與大氣搬送室102之間的搬入出埠。接下來，藉由開閉機構(未圖示)來打開晶圓匣盒(FOUP)101的蓋子，並利用搬送臂103來將晶圓從晶圓匣盒101取出。接下來，將晶圓搬送至裝載室104(105)。裝載室104(105)被排氣後，利用搬送臂107a(107b)將裝載室104(105)內的晶圓通過搬送室106來搬送至成膜裝置108、109。於成膜裝置108、109中，則利用上述方法在晶圓上堆積薄膜。由於基板處理裝置主要具有可同時處理5片晶圓之2個成膜裝置108、109，因此可高產能地進行ALD(或MLD)模式的成膜。
本發明並不限於具體揭示的實施形態及變形例，在不超出本發明的範疇下可做各種變形例、改良例。
本發明係根據2008年11月19日及2009年11月5日向日本專利局所分別申請之特願2008-295640號及特願2009-253593號而主張優先權，並援用其所有內容於此。
h‧‧‧高度
li‧‧‧內側圓弧
lo‧‧‧外側圓弧
C‧‧‧中心區域
D‧‧‧分離區域
G‧‧‧槽縫
G1、G2‧‧‧間隙
L‧‧‧長度
P1‧‧‧第1處理區域
P2‧‧‧第2處理區域
R‧‧‧密封組件
S‧‧‧槽縫
W‧‧‧晶圓
WO‧‧‧晶圓中心
1‧‧‧真空容器
2‧‧‧迴轉台
4‧‧‧凸狀部
4Sc、4Sv、4Sf‧‧‧側面
5‧‧‧突出部
6‧‧‧排氣區域
7‧‧‧加熱器單元
10‧‧‧搬送臂
11‧‧‧頂板
11a‧‧‧開口
12‧‧‧容器本體
13‧‧‧密封組件
14‧‧‧底面部
15‧‧‧搬送口
16‧‧‧升降銷
20‧‧‧殼體
20a‧‧‧凸緣部
21‧‧‧核心部
22‧‧‧迴轉軸
23‧‧‧驅動部
24‧‧‧載置部
30‧‧‧凸狀部
31a、32a、41a、42a‧‧‧氣體導入埠
31‧‧‧第1反應氣體供給噴嘴
32‧‧‧第2反應氣體供給噴嘴
33、40‧‧‧噴出孔
41、42‧‧‧分離氣體供給噴嘴
43‧‧‧溝部
44‧‧‧低頂面(第1頂面)
45‧‧‧高頂面(第2頂面)
46‧‧‧彎曲部
47‧‧‧流道
50‧‧‧間隙
51‧‧‧分離氣體供給管
52‧‧‧空間
60‧‧‧清潔噴嘴
60a‧‧‧排氣管
60b‧‧‧外罩組件
60c‧‧‧內罩組件
60d、60e‧‧‧氣體噴嘴
60f、60g‧‧‧孔
61、62‧‧‧排氣口
63‧‧‧排氣管
64‧‧‧真空幫浦
65‧‧‧壓力調整器
71‧‧‧覆蓋組件
71a‧‧‧凸緣部
72、73、74、75‧‧‧吹淨氣體供給管
75a‧‧‧導管
80‧‧‧收納殼
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‧‧‧軸承部
100‧‧‧控制部
100a‧‧‧製程控制器
100b‧‧‧使用者界面部
100c‧‧‧記憶體裝置
100d‧‧‧電腦可讀取記憶媒體
101‧‧‧晶圓匣盒
102‧‧‧大氣搬送室
103‧‧‧搬送臂
104、105‧‧‧裝載室
106‧‧‧搬送室
107a、107b‧‧‧搬送臂
108、109‧‧‧成膜裝置
300‧‧‧成膜裝置
600‧‧‧電漿發生器
601‧‧‧外框
602‧‧‧氣體噴嘴
603‧‧‧孔
604、605‧‧‧電極
606‧‧‧分隔壁
圖1係顯示本發明實施形態之成膜裝置的概略結構圖。
圖2係顯示圖1之成膜裝置的容器本體內部之立體圖。
圖3係顯示圖1之成膜裝置的容器本體內部之俯視圖。
圖4(a)、4(b)係顯示圖1之成膜裝置的氣體供給噴嘴、載置台及凸狀部的位置關係之圖式。
圖5(a)、5(b)係用以說明圖1之成膜裝置所設置的清潔噴嘴結構之圖式。
圖6係圖1之成膜裝置的部份剖面圖。
圖7係圖1之成膜裝置的部份剖面立體圖。
圖8係顯示圖1之成膜裝置中的吹淨氣體流向之部份剖面圖。
圖9係顯示在圖1之成膜裝置的容器本體內進行存取之搬送臂的立體圖。
圖10係顯示在圖1之成膜裝置的容器本體內流動之氣體的流動樣態之俯視圖。
圖11(a)、11(b)係用以說明圖1之成膜裝置內的凸狀部形狀之圖式。
圖12係顯示圖1之成膜裝置的氣體供給噴嘴變形例之圖式。
圖13(a)、13(b)、13(c)係顯示圖1之成膜裝置內的凸狀部變形例之圖式。
圖14(a)、14(b)、14(c)係顯示圖1之成膜裝置內的凸狀部與氣體供給噴嘴變形例之圖式。
圖15(a)、15(b)、15(c)、15(d)係顯示圖1之成膜裝置內的凸狀部其他變形例之圖式。
圖16係顯示圖1之成膜裝置中的氣體供給噴嘴設置位置變形例之圖式。
圖17係顯示圖1之成膜裝置內的凸狀部另一其他變形例之圖式。
圖18係顯示於圖1之成膜裝置中，針對反應氣體供給噴嘴設置有突出部之範例的圖式。
圖19係顯示本發明其他實施形態之成膜裝置的概略結構圖。
圖20係用以說明圖5所示之清潔噴嘴變形例之圖式。
圖21係顯示包含有圖1或圖19的成膜裝置之基板處理裝置的概略結構圖。
C‧‧‧中心區域
1‧‧‧真空容器
2‧‧‧迴轉台
4‧‧‧凸狀部
5‧‧‧突出部
6‧‧‧排氣區域
7‧‧‧加熱器單元
11‧‧‧頂板
11a‧‧‧開口
12‧‧‧容器本體
13‧‧‧密封組件
14‧‧‧底面部
20‧‧‧殼體
20a‧‧‧凸緣部
21‧‧‧核心部
22‧‧‧迴轉軸
23‧‧‧驅動部
44‧‧‧低頂面(第1頂面)
45‧‧‧高頂面(第2頂面)
46‧‧‧彎曲部
51‧‧‧分離氣體供給管
60‧‧‧清潔噴嘴
61、62‧‧‧排氣口
63‧‧‧排氣管
64‧‧‧真空幫浦
65‧‧‧壓力調整器
71‧‧‧覆蓋組件
71a‧‧‧凸緣部
72、73‧‧‧吹淨氣體供給管
100‧‧‧控制部
300‧‧‧成膜裝置

Claims (15)

  1. 一種成膜裝置，係具有：載置台，係可迴轉地設置於容器內；基板載置區域，係設置於該載置台的一面並載置有基板；原料氣體供給系統，係針對該載置台的該一面供給原料氣體；清潔用構造體；以及排氣口，係設置於該容器處以將該原料氣體排氣；該清潔用構造體包含有：第1凹狀組件，係於該載置台上方形成朝向該一面開口之逆凹狀空間；第2凹狀組件，係覆蓋該第1凹狀組件以在其與該第1凹狀組件之間形成氣體流道；清潔氣體供給部，係用以將清潔氣體供給至該逆凹狀空間；以及排氣管，係與該氣體流道連通並朝該容器的外部延伸。
  2. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，係於該容器內實施將至少2種會互相反應的反應氣體依序供給至基板的循環，以在該基板上生成反應生成物的層來堆積薄膜，其中該原料氣體供給系統包含有：第1反應氣體供給部，係將第1反應氣體供給 至該一面；以及第2反應氣體供給部，係沿著該載置台的迴轉方向而與該第1反應氣體供給部相隔有距離，並將第2反應氣體供給至該一面；並設置有：分離區域，係沿著該迴轉方向而位於供給有該第1反應氣體之第1處理區域與供給有該第2反應氣體之第2處理區域之間，以分離該第1處理區域與該第2處理區域；以及中央區域，係為了分離該第1處理區域與該第2處理區域，而具有位於該容器的中央部並沿著該一面噴出第1分離氣體之噴出孔；該分離區域包含有：分離氣體供給部，係用以供給第2分離氣體；以及頂面，係相對於該載置台的該一面，形成有可使該第2分離氣體相對於該迴轉方向從該分離區域流至該處理區域側的狹窄空間。
  3. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中該清潔氣體供給部於該逆凹狀空間包含有沿著該載置台的該一面延伸之第1氣體噴嘴。
  4. 如申請專利範圍第3項之成膜裝置，其中該清潔氣體供給部於該逆凹狀空間更進一步地包含有沿著該載置台的該一面延伸之第2氣體噴嘴。
  5. 如申請專利範圍第3項之成膜裝置，其中該第1氣 體噴嘴所供給之清潔氣體為氟化氫氣體。
  6. 如申請專利範圍第4項之成膜裝置，其中該第1氣體噴嘴所供給之清潔氣體為氫氣，該第2氣體噴嘴所供給之清潔氣體為氟氣。
  7. 如申請專利範圍第4項之成膜裝置，其中該第1氣體噴嘴所供給之清潔氣體為氯氣，該第2氣體噴嘴所供給之清潔氣體為氟氣。
  8. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中於該逆凹狀空間更進一步地具有沿著該載置台的該一面延伸之2個電極，以及用以將高頻電功率供給至該2個電極間之高頻電源。
  9. 一種成膜裝置之清潔方法，係具有：迴轉步驟，係將可迴轉地設置於成膜裝置的容器內，並於一面包含載置有基板的基板載置部之載置台迴轉之步驟；清潔氣體供給步驟，係對設置於該載置台上方，並藉由朝向該載置台的該一面而具有開口之第1凹狀組件所形成的逆凹狀空間供給清潔氣體之步驟；以及排氣步驟，係透過形成於該第1凹狀組件與覆蓋該第1凹狀組件之第2凹狀組件之間的氣體流道來將該清潔氣體排出之步驟。
  10. 如申請專利範圍第9項之清潔方法，其中該清潔氣體供給步驟包含有於該逆凹狀空間，從沿著該載置 台的該一面延伸之第1氣體噴嘴來供給清潔氣體之步驟。
  11. 如申請專利範圍第10項之清潔方法，其中該清潔氣體供給步驟更進一步地包含有於該逆凹狀空間，從沿著該載置台的該一面延伸之第2氣體噴嘴來供給清潔氣體之步驟。
  12. 如申請專利範圍第10項之清潔方法，其中該第1氣體噴嘴所供給之清潔氣體為氟化氫氣體。
  13. 如申請專利範圍第11項之清潔方法，其中該第1氣體噴嘴所供給之清潔氣體為氫氣，該第2氣體噴嘴所供給之清潔氣體為氟氣。
  14. 如申請專利範圍第11項之清潔方法，其中該第1氣體噴嘴所供給之清潔氣體為氯氣，該第2氣體噴嘴所供給之清潔氣體為氟氣。
  15. 如申請專利範圍第9項之清潔方法，其更進一步地包含有於該逆凹狀空間中將高頻電功率供給至沿著該載置台的該一面延伸之2個電極間之步驟。
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