TWI523970B - 成膜裝置（一） - Google Patents

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Description

成膜裝置(一)
本發明關於一種成膜裝置，其係於真空容器內旋轉載置有複數基板之旋轉台，來使該基板依序與被供應至複數相異處理區域之反應氣體接觸，而於該基板表面形成薄膜。
半導體製程中，對半導體晶圓(以下稱為「晶圓」)等基板進行成膜處理或蝕刻處理等真空處理之裝置的一例，已知有以下裝置。該裝置係沿著真空容器的圓周方向設置有晶圓的載置台，並於載置台上側設置有複數處理氣體供應部，而將複數晶圓載置於旋轉台來一邊公轉一邊進行真空處理的所謂小批次(mini-batch)式裝置。此裝置適合用於進行一種將第1反應氣體及第2反應氣體交互地供應至晶圓來層積原子層或分子層之稱為例如ALD(Atomic Layer Deposition)或MLD(Molecular Layer Deposition)等方法的情況。
此類裝置中，為了不使第1及第2反應氣體在晶圓上混合，便必須分離該等反應氣體。例如專利文獻1(韓國公開號10-2009-0012396號，以下相同)中記載了以下結構。該結構係於與晶座呈對向設置之簇射頭狀氣體噴射部分別設置有第1原料氣體用及第2原料氣體用的氣體供應區域(氣體供應孔)。再者，為了防止該等原料氣體相互混合，便從第1及第2原料氣體的氣體供應區域之間與氣體噴射部 中心來供應吹淨氣體。又，圍繞該晶座而設置之排氣溝部係藉由分隔壁而被區劃為2個，以從彼此相異的排氣溝部來分別將第1原料氣體與第2原料氣體排出。
又，專利文獻2(日本特表2008-516428號，以下相同)中記載了以下結構。該結構係於與基板保持部呈對向設置的處理室上部放射狀地設置有供應第1前驅物質用氣體之吸氣區域、將該氣體排出之排氣區域、供應第2前驅物質用氣體之吸氣區域、及將該氣體排出之排氣區域。本例中，係藉由具備有分別對應於第1及第2前驅物質用氣體的吸氣區域之排氣區域，來將第1及第2前驅物質用氣體分離。又，藉由在鄰接之前驅物質區域的排氣區域彼此之間進行吹淨氣體的吸氣，來謀求第1及第2前驅物質用氣體的分離。
然而如上所述般將基板載置於晶座等來使該晶座等旋轉之結構中，當晶座的旋轉速度為一定時，處理區域的面積愈大則處理時間愈長。因此當第1及第2反應氣體彼此之間的反應速度相異時，若分別的處理區域面積相同，則反應速度快的反應氣體便會充分地進行反應。然而反應速度慢的反應氣體便會有處理時間不足，而在反應不充分的狀態下被轉移到下一個處理區域之虞。ALD或MLD方法中，雖會交互地重複多次使第1反應氣體吸附在基板表面之反應，與利用第2反應氣體來將吸附的第1反應氣體氧化之反應，但氧化反應會較第1反應氣體的吸附反應費時。因此若在氧化反應未充分進行之狀態下，便開始執行下一 個第1反應氣體的吸附反應的話，結果便會產生所獲得薄膜的膜質降低之疑慮。
上述情事可藉由減小旋轉速度或增加反應氣體流量來使反應速度慢的氣體亦能充分進行反應而改善。然而上述方法從產能或反應氣體減量化的觀點來看並非良策。又上述專利文獻1、專利文獻2的結構中，亦未考慮利用反應速度相異的複數氣體，而在使基板高速旋轉之狀態下來形成膜質良好的薄膜。因此即便是藉由專利文獻1、專利文獻2的結構要解決後述本發明的課題實為困難。
又，該等專利文獻1、專利文獻2的裝置中，係從與晶座或基板保持部呈對向設置之氣體供應部來將原料氣體或前驅物質用氣體連同吹淨氣體一起朝下側的基板供應。此處，以吹淨氣體來將相異原料氣體等彼此之間分離時，該吹淨氣體與原料氣體會在基板表面混合，而使得原料氣體被吹淨氣體稀釋。因此高速旋轉晶座或基板保持部時，第1反應氣體的濃度便會降低，而產生無法使第1反應氣體確實地吸附在晶圓之疑慮。又，若第2反應氣體的濃度降低，則第1反應氣體的氧化便會無法充分進行而形成不純物多的薄膜，結果便會產生無法形成膜質良好的薄膜之疑慮。
專利文獻3(國際公開WO 2009/017322 A1，以下相同)的結構中，如同文獻的圖4所示，係從原料氣體簇射頭270a來供應第1反應氣體。然後，透過設置在與該原料氣體簇射頭270a呈對向的位置處且與原料氣體簇射頭270a相同面積之簇射頭270b來供應第2反應氣體。又，從挾置在簇 射頭270a與簇射頭270b中之大面積的對向區域270c來供應惰性氣體。如同文獻之圖3所示，該等氣體在隔板中係透過環繞全周而均等配置的複數開口236a、236b，而從圖5所示之排氣通道238a、238b被排氣；其中該隔板係圍繞載置有6片晶圓W並使其旋轉的旋轉台外周。藉由採用上述結構，便可在對向配置有簇射頭270a、270b之相同面積的處理空間中順利地進行第1、第2反應氣體的反應。
專利文獻4(美國專利6,932,871號，以下相同)的結構中，如同文獻之圖2所示，載置有6片基板的旋轉台802係在與基板呈對向配置之簇射頭下方旋轉而執行製程。又，用以進行處理之空間係被惰性氣體的氣幕204A、B、C、D、E、F而分割為面積大小相同的處理空間。
專利文獻5(美國公開專利2006/0073276A1，以下相同)的結構中，如同文獻之圖8所示，二種相異反應氣體係從對向配置之二個狹縫200、210而被導入至面積大小相同的處理區域中。該反應氣體係從圍繞該等相同面積的處理區域之排氣區域220、230而與裝置上方所設置之真空排氣機構相連通，並被排氣。
專利文獻6(美國公開專利2008/0193643A1，以下相同)中揭示了以4片分隔板72、74、68、70的位置來區劃真空處理室的內部空間之技術。第1發明實施例揭示了該等分隔板係通過旋轉中心而直線地對向配置之實施例。如第1發明之同文獻的圖2及圖4所示，第1反應氣體90係通過氣體導入管112、116而被導入至將真空處理室內分割為四 之空間76內部。然後，從第2反應氣體供應系統92來將氣體導入至與該空間76呈對向配置之相同面積的四個分割當中的其中一個空間80。又，呈對向配置且被挾置在面積相等的處理空間之空間82、84係成為導入有惰性氣體之空間。又如圖3A所示，該真空處理室內係經由朝上設置於旋轉中心上方之排氣通道42而藉由真空幫浦46被排氣。
另一方面，根據上述專利文獻6說明書的第2發明實施例之圖8，將真空處理室內部的處理空間加以分隔之壁體會從四個分割而移動至不均等的位置處。結果便會成為呈對向配置之空間80a、76a的面積較大，而空間82a、78a的面積較小之空間結構。
又根據專利文獻6之圖9，會成為呈對向配置之空間80b的面積較小，而空間76a的面積較大之空間結構。以上皆是移動分隔板來改變空間的面積之實施例。該結構中，為了分離被供應至複數製程空間的反應氣體來防止兩者混合，係以惰性氣體來充滿鄰接之分隔板所圍繞的空間內。
依據專利文獻6說明書的詳細說明中對應於該等圖式之段落0061~段落0064，係移動隔間68b、70b、72b、74b來構成適於製程的面積空間。然而，專利文獻6整體可說是具有以下特點。亦即，(1)真空處理室內的空間結構係以物理性的隔間來構成壁體，而使反應氣體、惰性氣體流入並充滿該壁體所圍繞的空間中之方式。(2)排氣方法為位在旋轉中心之上方排氣方式。(3)並無高速旋轉所需的防止反應氣體彼此之間發生反應之技術，而僅為可適用於低速 (20~30rpm)之技術。
因此即使根據上述專利文獻3~專利文獻6的技術，仍無法解決以下所述本發明的課題。亦即，即使根據上述專利文獻3~專利文獻6的技術，當提高旋轉台的旋轉速度時，仍無法抑制第1及第2反應氣體發生混合，且無法充分地進行第1反應氣體的吸附反應及第2反應氣體的氧化反應，而無法進行良好的成膜處理。
本發明提供一種成膜裝置，其能夠促進每一次旋轉的ALD成膜反應並增加每一次旋轉的膜厚。再者本發明提供一種成膜裝置，即使高速旋轉仍能夠維持該每一次旋轉的膜厚成長速度，而獲得對應於轉速的膜厚，且更進一步地能夠進行高品質成膜。
本發明之成膜裝置係於真空容器內旋轉載置有複數基板之旋轉台，來使該基板依序與被供應至複數相異處理區域之反應氣體相接觸，而於該基板表面形成薄膜。
該成膜裝置具備以下結構。亦即，設置有反應氣體供應部，其係對向於該旋轉中的基板附近而設置於該處理區域中，以朝向該基板方向供應反應氣體。又，設置有分離氣體供應部，其係將用以防止該相異反應氣體互相反應之分離氣體供應至該複數處理區域間所設置之分離區域內。再者，設置有排氣機構，其係分別於該複數處理區域外側處，而於對應於該旋轉台外圍方向的範圍中設置有排氣 口，以將被供應至該處理區域之反應氣體與被供應至該分離區域之分離氣體經由該處理區域而導向該排氣口，並與該排氣口連通來進行排氣。又，該複數處理區域係包含有進行使第1反應氣體吸附在基板表面的處理之第1處理區域。再者，該複數處理區域係包含有面積大於該第1處理區域，並進行使吸附在基板表面之該第1反應氣體與第2反應氣體發生反應而於該基板表面形成薄膜的處理之第2處理區域。
依據本發明，係將進行使基板表面的第1反應氣體與第2反應氣體發生反應而形成薄膜的處理之第2處理區域設定為較進行使第1反應氣體吸附在該基板表面的處理之第1處理區域要大。其結果，相較於第1及第2反應氣體的反應區域相等(兩者的處理面積相同)的情況，便能夠確保長時間的成膜處理時間。因此可使每一次旋轉的膜厚成長變厚，而在維持該每一次旋轉的成膜膜厚之情況下，藉由提高旋轉台的旋轉速度來確保高成膜速率，且可進行膜質良好的成膜處理。
本發明實施型態之成膜裝置係具備有如圖1(沿圖3的I-I’線之剖面圖)所示俯視形狀為接近圓形之扁平狀真空容器1。該成膜裝置更具備有設置於該真空容器1內，而於該真空容器1中心具有旋轉中心之旋轉台2。真空容器1的結構為頂板11可自容器本體12分離。頂板11雖會因內部的 減壓狀態並透過密封組件(例如O型環13)而被壓抵至容器本體12側以維持氣密狀態，但將頂板11自容器本體12分離時則藉由驅動機構(圖中未顯示)來頂升至上方。
旋轉台2係以中心部固定於圓筒狀核心部21，而該核心部21係固定於朝鉛直方向延伸之旋轉軸22上端。旋轉軸22係貫穿真空容器1的底面部14，其下端係裝設於使該旋轉軸22繞鉛直軸旋轉(本例中為順時針方向)之驅動部23。旋轉軸22及驅動部23係收納於上面具有開口的筒狀殼體20內。該殼體20係經由設置於其上面的凸緣部分而氣密地裝設於真空容器1的底面部14下面，以維持殼體20內部氣氛與外部氣氛的氣密狀態。
如圖2及圖3所示，旋轉台2的表面部沿著旋轉方向(圓周方向)設置有用以載置複數片(例如5片)基板(晶圓)的圓形凹部24。此外圖3為了方便，僅在1個凹部24描繪有晶圓W。此處圖4A及4B係將旋轉台2沿著同心圓裁切並橫向展開的展開圖，而凹部24如圖4A所示，其直徑為僅較晶圓的直徑略大(例如大4mm)。又，其深度係設定為與晶圓厚度同等大小。因此當晶圓落入至凹部24時，晶圓的表面便會與旋轉台2的表面(未載置有晶圓W的區域)對齊。當晶圓表面與旋轉台2表面之間的高度差過大時，會因該段差部分而使得氣體的吹淨效率變差，且氣體的滯留時間改變。其結果會造成氣體的濃度傾斜，因此從使膜厚的面內均勻性一致之觀點來看，較佳為使晶圓表面與旋轉台2表面的高度一致。所謂使晶圓表面與旋轉台2表面的高度 一致係指高度相同或兩面的差在5mm以內，但只要能對應於加工精密度等，兩面的高度差在趨近於零較佳。在凹部24的底面形成有供用以支撐晶圓內面並升降該晶圓之例如後述的3根升降銷16(參照圖7)貫穿之貫穿孔(未圖示)。
凹部24係用以定位晶圓以使晶圓不會因旋轉台2旋轉所伴隨的離心力而飛出。但基板載置區域(晶圓載置區域)不限於凹部，而亦可為例如於旋轉台2表面沿著晶圓的圓周方向併排地設置有複數個引導晶圓W周緣的引導組件之結構。或在旋轉台2側設置靜電夾具等夾具機構以吸附晶圓時，則藉由該吸附而載置有晶圓的區域便成為基板載置區域。
如圖2及圖3所示，真空容器1中，分別與旋轉台2之凹部24的通過區域呈對向之位置處係延伸有第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。第1反應氣體噴嘴31、第2反應氣體噴嘴32及2根分離氣體噴嘴41、42係於真空容器1的圓周方向(旋轉台2的旋轉方向)相隔地從中心部呈放射狀延伸。該等反應氣體噴嘴31、32及分離氣體噴嘴41、42被裝設在例如真空容器1的側周壁。又，反應氣體噴嘴31、32及分離氣體噴嘴41、42的基端部(氣體導入埠31a、32a、41a、42a)係貫穿該側周壁。氣體噴嘴31、32、41、42在圖式之例中，雖係從真空容器1的周壁部被導入至真空容器1內，但亦可從後述環狀突出部5導入。此時，亦可採用以下結構。亦即，於突出部5的外周面與頂板11的外表面設置有具開口的L 字型導管。然後，於真空容器1內將氣體噴嘴31(32、41、42)連接於L字型導管的一側開口。又，於真空容器1外部將氣體導入埠31a(32a、41a、42a)連接於L字型導管的另一側開口。
反應氣體噴嘴31、32係分別連接於第1反應氣體(BTBAS氣體；二(特丁胺基)矽烷)的氣體供應源及第2反應氣體(O3氣氣體；臭氧)的氣體供應源(皆未圖示)。分離氣體噴嘴41、42則皆連接於分離氣體(N2氣體；氮氣)的氣體供應源(圖中未顯示)。本例中，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係以該順序而配列於順時針方向。
反應氣體噴嘴31、32係於噴嘴長度方向間隔地配列有用以將反應氣體朝下側噴出之噴出孔33。本例中，各氣體噴嘴的噴出口的口徑為0.5mm，並沿著各噴嘴長度方向而間隔例如10mm所配列。反應氣體噴嘴31、32係分別相當於第1反應氣體供應部及第2反應氣體供應部，其下方區域則分別成為用以使BTBAS氣體吸附在晶圓之第1處理區域P1及用以使O3氣體吸附在晶圓之第2處理區域P2。如此一來，各氣體噴嘴31、32、41、42便構成了朝向該旋轉台2的旋轉中心配置，且直線狀地配列有複數氣體噴出孔(噴出口)之噴射部。
然後，該等反應氣體噴嘴31、32係分別自處理區域P1、P2頂部分離設置於該旋轉台2上的附近，來分別對旋轉台2上的晶圓W供應反應氣體之結構。此處，「反應氣 體噴嘴31、32係分別自處理區域P1、P2頂部分離設置於該旋轉台2上的附近」係指包含有以下結構。亦即，只要是在反應氣體噴嘴31、32上面與處理區域P1、P2頂部之間形成有供氣體流通的空間之結構即可。更具體來說，係包含有反應氣體噴嘴31、32上面與處理區域P1、P2頂部之間的間隔大於反應氣體噴嘴31、32下面與旋轉台2表面之間的間隔之結構。此外，亦包含有兩者的間隔大致相同之結構。再者，亦包含有反應氣體噴嘴31、32上面與處理區域P1、P2頂部之間的間隔小於反應氣體噴嘴31、32下面與旋轉台2表面之間的間隔之結構。
該分離氣體噴嘴41、42於長度方向間隔地穿設有朝下側噴出分離氣體之氣體噴出孔40。本例中，各氣體噴嘴的噴出口的口徑為0.5mm，並沿著各噴嘴長度方向而間隔例如10mm所配列。該等分離氣體噴嘴41、42係成為分離氣體供應部。分離氣體供應部係將用以防止第1反應氣體與第2反應氣體相互反應之分離氣體供應至該第1處理區域P1與第2處理區域P2之間所設置的分離區域D。
該分離區域D處之真空容器1的頂板11如圖2~圖4B所示，係設置有凸狀部4。凸狀部4係具有以旋轉台2的旋轉中心為中心且於圓周方向將沿著真空容器1內周壁附近所描繪之圓分割之結構。又，凸狀部4係具有俯視形狀為扇形並向下方突出之結構。分離氣體噴嘴41、42在本例中係被收納在該凸狀部4以該圓的圓周方向中央向該圓的半徑方向延伸所形成的溝部43內。亦即，從分離氣體噴嘴 41(42)中心軸至扇型凸狀部4兩緣(旋轉方向上游側的邊緣及下游側的邊緣)的距離係設定為相同長度。另外，溝部43在本實施形態中雖係將凸狀部4二等分的方式而形成，但其他實施形態中，例如從溝部43觀之，亦可以凸狀部4之旋轉台2的旋轉方向上游側較該旋轉方向下游側要寬廣之方式來形成溝部43。因此，分離氣體噴嘴41、42中之該圓周方向兩側係存在有該凸狀部4的下面(例如平坦的低頂面44(第1頂面))，而該頂面44的該圓周方向兩側則存在有較該頂面44更高的頂面45(第2頂面)。該凸狀部4的功能為與旋轉台2之間形成狹窄空間(分離空間)，以阻止第1反應氣體及第2反應氣體的侵入，並阻止該等反應氣體的混合。
亦即，以分離氣體噴嘴41為例，凸狀部4會阻止O3氣體從旋轉台2的旋轉方向上游側侵入。又，凸狀部4會阻止BTBAS氣體從旋轉方向下游側侵入。以下針對「阻止氣體的侵入」加以說明。分離氣體噴嘴41所噴出之分離氣體(N2氣體)會在第1頂面44與旋轉台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，藉此使得來自於該鄰接空間的氣體無法侵入的意思。然後，所謂「氣體無法侵入」並不僅指從鄰接空間完全無法進入至凸狀部4下側空間的情況。亦即，亦指雖然有少許侵入，但是仍可確保分別從兩側侵入之O3氣體及BTBAS氣體無法在凸狀部4內混合的情況。只要能獲得這樣的作用，便可以發揮分離區域D角色之分離第1處理區域P1之氣氛及第2處理區域P2之氣氛的作用。因此狹窄 空間的狹隘程度係設定為狹窄空間(凸狀部4的下方空間)與鄰接於該空間之區域(本例中為第2頂面45的下方空間)的壓力差為可確保「氣體無法侵入」作用之大小程度。其具體尺寸可謂係依凸狀部4的面積等而有所差異。又，吸附在晶圓的氣體當然能通過分離區域D內，所指的氣體的阻止侵入係指氣相中的氣體。
如此一來，本例中第1處理區域P1與第2處理區域P2便會藉由分離區域D而被相互區隔開來。具備有第1頂面44之凸狀部4的下側區域係成為分離區域，而凸狀部4的圓周方向兩側中具備有第2頂面45的區域則成為處理區域。本例中，第1處理區域P1係形成為分離氣體噴嘴41中鄰接於旋轉台2的旋轉方向下游側之區域。第2處理區域P2係形成為分離氣體噴嘴41中鄰接於旋轉台2的旋轉方向上游側之區域。
此處第1處理區域P1為使金屬吸附在晶圓W表面之區域，本例中係利用BTBAS氣體來吸附金屬(矽)。又，第2處理區域P2為使該金屬產生化學反應之區域。化學反應雖包含有例如金屬的氧化反應或氮化反應，但本例中係利用O3氣體來進行矽的氧化反應。此外，該等處理區域P1、P2亦可稱為供反應氣體擴散之擴散區域。
又，第2處理區域P2的面積係設定為較第1處理區域P1的面積要大。此係因為如上所述，在第1處理區域P1處係利用第1反應氣體來進行金屬(矽)的吸附，而在第2處理區域P2處係利用第2反應氣體來對第1處理區域P1所 形成之金屬進行化學反應。然後，該等第1反應氣體及第2反應氣體會有反應形態的差異，吸附反應的速度係較化學反應的速度要快的緣故。
第1反應氣體供應部的特徵為朝旋轉台2上的晶圓W表面噴出第1反應氣體，同時為一種氣體供應裝置，即具有直線配列的噴出孔之噴射部。
又，於配置有第1反應氣體供應部並以扇形的扇心為軸而變得寬廣之扇形第1處理區域P1中，當第1反應氣體到達晶圓W表面後便會立刻吸附在晶圓W表面。因此，可使該第1處理區域P1為面積較小的空間。相對於此，第2處理係以預先附著在晶圓W板表面之第1反應氣體的存在為前提之處理。具體實施例有氧化製程、氮化製程、High-K膜的成膜製程。該等反應的共通點為第2處理為一種晶圓W表面的各個反應相當費時之製程。因此於第2處理區域P2，於旋轉台2的旋轉方向前半部分處所供應之第2反應氣體會遍佈第2處理區域P2整體，故使得反應橫跨面積較大的區域P2全長來持續進行一事便非常重要。如此一來，在面積大於供應有第1反應氣體的第1處理區域，而供應有該2反應氣體的第2處理區域中，該晶圓W便會在該第2反應氣體中長時間地一邊進行表面反應一邊通過。
此處本發明者們發現隨著第2處理的進行，其結果所獲得的成膜膜厚便會愈厚，結果每一次旋轉的膜厚便會變厚，進而完成本發明。相反地，當第1及第2處理區域P1、P2的面積相等時，在第2處理區域P2處的成膜反應無法 充分進行之狀態下，晶圓W便會伴隨著旋轉台2的旋轉而進入至鄰接之分割區域D中，而於該分割區域D處，到達晶圓W表面之第2反應氣體會因分離氣體而被掃除。因此，便無法更進一步地進行成膜、氧化(氮化)製程。亦即會變成每旋轉一次之晶圓W上的成膜膜厚很薄而必須一點一點地累積成膜來爭取膜厚之狀況，而變得與習知的成膜裝置相同。
如上所述，本發明中藉由了解第1及第2反應氣體各自所能達成的功用與有助於反應的特性，而利用效率更高的面積比來加厚每一次旋轉的成膜厚度，便可增加每一次旋轉的成膜量。因此即使是加厚每一次旋轉的成膜膜厚並以120rpm~140rpm的高速來旋轉旋轉台2的情況，仍可維持該成膜膜厚。因此，便能製造出一種愈高速旋轉旋轉台2則成膜速率愈高之適於量產的成膜裝置。相對於此，習知的小批次旋轉式成膜裝置中，通常轉速會有20rpm~30rpm的界限，因此高於上述轉速的高速旋轉非常困難。
又，本發明者為了獲得本發明的效果，便將供應有分離氣體之分離區域D處的旋轉台2外周側與對應於其之真空容器側壁之間的間隙抑制為實質上氣體無法流動的程度。其結果，所供應之分離氣體便會在分離區域D處而在鄰接之處理區域內部橫渡旋轉方向，並朝向處理區域的旋轉台外圍方向所設置之排氣口形成氣體流動，而從與排氣口相連通之真空幫浦被真空排氣。
又，本發明之成膜裝置為一種即使在高速旋轉中仍可 維持用以防止複數相異反應氣體相互反應之分離氣體的分離區域D之結構。再者，藉由從旋轉台2的旋轉中心供應分離氣體，則分離氣體便會在分離區域D的旋轉中心方向處橫渡旋轉中心，而形成橫切真空容器之所謂的氣幕。然後，便成功地開發了即使在高速旋轉中仍可維持複數相異反應氣體的分離之技術。以下亦針對上述各點加以說明。
如上所述，進行第1反應氣體的吸附之第1處理區域P1中，即使面積不大仍可充分地進行吸附處理。另一方面，由於為了使化學反應充分進行而需要有較長的處理時間，因此便需使第2處理區域的面積大於第1處理區域P1，來爭取處理時間。又，當第1處理區域P1過大時，則價格較高的第1反應氣體反而會在該區域P1擴散而不會吸附，而使得被排氣的量變多，因此便必須增加氣體的供應量。從此觀點來看，第1處理區域P1的面積較小反而會較有利。
又，於第1及第2處理區域P1、P2，反應氣體噴嘴31、32較佳為分別設置在旋轉方向的中央部，或較該中央部要更靠近沿著沿該旋轉方向之前半部分(旋轉方向上游側)。此係為了使被供應至晶圓W之反應氣體的成分充分地吸附在晶圓W，或使已吸附在晶圓W之反應氣體的成分與新供應至晶圓W之反應氣體充分反應的緣故。本例中，第1反應氣體噴嘴31係設置於第1處理區域P1處之該旋轉方向的略中央部，而第2反應氣體噴嘴32係設置於第2處理區域P2處之該旋轉方向上游側。
另一方面，頂板11的下面沿著該核心部21外周係設 置有與較旋轉台2之核心部21要更靠外周側的部位呈對向之突出部5。該突出部5係接連著凸狀部4之該旋轉中心側的部位而形成，其下面如圖5所示係形成為較凸狀部4的下面(頂面44)稍低。如此這般將突出部5的下面形成為較凸狀部4的下面稍低的原因係為了在旋轉台2中心部處確保壓力平衡，且該中心部相較於旋轉台2周緣側而驅動餘隙(clearance)較少之故。圖2及圖3係顯示於較該頂面45要低且較分離氣體噴嘴41、42要高的位置處將頂板11水平地裁切。此外，突出部5與凸狀部4不限於一體成型，而亦可為分別的個體。
有關凸狀部4及分離氣體噴嘴41(42)之組裝構造的作法，不限於在作為凸狀部4之1片扇型板的中央形成溝部43並將分離氣體噴嘴41(42)配置在該溝部43內之構造。亦可使用2片扇型板，而於分離氣體噴嘴41(42)的兩側位置處藉由螺栓鎖固等來固定在頂板本體的下面之結構等。
真空容器1之頂板11的下面，亦即從旋轉台2的晶圓載置區域(凹部24)所見之頂面，如上所述，係於圓周方向存在有第1頂面44與較該頂面44要高之第2頂面45。圖1係顯示設置有高頂面45之區域的縱剖面，圖5係顯示設置有低頂面44之區域的縱剖面。扇形凸狀部4的周緣部(真空容器1的外緣側部位)如圖2及圖5所示，係形成有對向於旋轉台2的外端面而彎曲呈L形之彎曲部46。由於扇形凸狀部4係設置於頂板11側，並可自容器本體12卸下，因此該彎曲部46的外周面與容器本體12之間會存在有極 微小的間隙。設置該彎曲部46的目的亦與凸狀部4同樣地，係為了防止反應氣體從兩側侵入以防止兩反應氣體之混合。彎曲部46內周面與旋轉台2外端面之間的間隙係考慮旋轉台2的熱膨脹而設定為約10mm。另一方面，彎曲部46的外周面與容器本體12之間的間隙係設定為與相對於旋轉台2表面之頂面44的高度h1相同的尺寸。較佳為考慮熱膨脹等來將該等設定為適當範圍，以確保能夠達成防止兩反應氣體混合之目的。本例中，從旋轉台2的表面側區域可見到彎曲部46的內周面係構成真空容器1的側壁(內周壁)。
容器本體12的內周壁於分離區域D處如圖5所示，係接近該彎曲部46的外周面而形成為垂直面。另一方面，處理區域P1、P2處則如圖1所示，例如從對向於旋轉台2外端面之部位橫跨底面部14而成為縱剖面形狀係具有矩形缺角且向外側凹陷之構造。亦即該分離區域D處之旋轉台2與該真空容器內周壁之間的間隙SD係設定為較該處理區域P1、P2處之旋轉台2與該真空容器內周壁之間的間隙SP要更狭窄。此處於分離區域D處，如上所述，由於彎曲部46的內周面係構成真空容器1的內周壁，因此如圖5所示，該間隙SD便會相當於彎曲部46內周面與旋轉台2之間的間隙。又，將此凹陷部位稱為排氣區域6時，則該間隙SP如圖1及圖7所示，便會相當於排氣區域6內周面與旋轉台2之間的間隙。此外，當該分離區域D處之該間隙SD被設定為較該處理區域P1、P2處之該間隙SP要更狭窄 時，如圖6所示，則亦會包含有凸狀部4的一部分進入至排氣區域6側的情況。又本例中，分離區域D中，該彎曲部46的內周面係構成真空容器1的內周壁。然而，該彎曲部46並非一定需要。當未設置有彎曲部46時，則將分離區域D處之旋轉台2與真空容器1內周壁之間的間隙設定為較處理區域P1、P2處之旋轉台2與真空容器1內周壁之間的間隙要更狭窄。
該排氣區域6的底部如圖1及圖3所示，係設置有例如2個排氣口(第1排氣口61及第2排氣口62)。該等第1及第2排氣口61、62係分別透過排氣管63而連接至真空排氣機構(例如共通的真空幫浦64)。此外圖1中，元件符號65為壓力調整機構，可各別對應設置於排氣口61、62，或亦可共通化。
該第1排氣口61係於第1處理區域P1外側，而於旋轉台2外側處設置於對應於旋轉台2外圍方向的範圍中。該第1排氣口61係設置於例如第1反應氣體噴嘴31與相對於該反應氣體噴嘴31而鄰接於該旋轉方向下游側的分離區域D之間。又，該第2排氣口62係於第2處理區域P2，而於旋轉台2外側處設置於對應於旋轉台2外圍方向的範圍中。該第2排氣口62係設置於例如第2反應氣體噴嘴32與相對於該反應氣體噴嘴32而鄰接於該旋轉方向下游側的分離區域D之間。此係為了使分離區域D的分離作用能夠確實地作用，排氣口61、62從俯視方向來看時係設置於該分離區域D的該旋轉方向兩側，因此第1排氣口61與第2 排氣口62便會分別專門進行第1反應氣體與第2反應氣體的排氣。
此處如圖3所示，第1及第2排氣口61、62較佳為分別設置於處理區域處之旋轉方向下游側。第2反應氣體噴嘴32係設置於第2處理區域P2處之旋轉台2的旋轉方向上游側。其結果，該從反應氣體噴嘴32所供應之反應氣體便會在該處理區域P2內而從旋轉台2的旋轉方向上游側朝向下游側流通。如此一來，反應氣體便會遍佈於該處理區域P2內。藉此當晶圓W通過面積較大的第2處理區域P2內時，便能夠使該晶圓W表面充分地與第2反應氣體接觸來進行化學反應。
此外，第1處理區域P1係較第2處理區域P2要狭窄。因此，即使如本實施型態般將第1反應氣體噴嘴31置放在處理區域P1處之旋轉台2旋轉方向的略中央處，反應氣體仍可充分地遍佈於處理區域P1內，來充分進行金屬層的吸附反應。另外，亦可將該第1反應氣體噴嘴31設置在旋轉台2的旋轉方向上游側。
排氣口的設置數量不限於2個。例如可在包含有分離氣體噴嘴42的分離區域D與相對於該分離區域D而鄰接於該旋轉方向下游側的第2反應氣體噴嘴32之間再增設第3個或第4個以上的排氣口。本例雖係藉由將排氣口61、62設置於較旋轉台2要低的位置來將氣體從真空容器1內周壁與旋轉台2周緣間的間隙排除，但排氣口61、62不限於設置在真空容器1的底面部，而亦可設置在真空容器1 的側壁。又，將排氣口61、62設置在真空容器1的側壁時，亦可設置在較旋轉台2要高的位置。藉由以上述方式來設置排氣口61、62，則旋轉台2上的氣體便會流向旋轉台2外側，因此與從對向於旋轉台2之頂面來排氣的情況相比，對抑制微塵粒子被吹起的觀點來看較為有利。
如1及圖5所示，加熱機構(加熱器單元7)係設置於該旋轉台2與真空容器1的底面部14之間的空間。加熱器單元係透過旋轉台2來將旋轉台2上的晶圓加熱至製程條件所決定的溫度。於該旋轉台2周緣附近的下側係將加熱器單元7整圈圍繞地設置有覆蓋組件71。覆蓋組件71係為了將從旋轉台2的上方空間至排氣區域6的氣氛與設置有加熱器單元7的氣氛區隔開來而加以設置。如圖5所示，於分離區域D處，該覆蓋組件71係由塊狀組件71a、71b所形成。如此一來，於分離區域D處，塊狀組件71a、71b上面與旋轉台2下面之間的間隙便會縮小，從而可抑制氣體從外部侵入至旋轉台2下側。又，藉由如上述般將塊狀組件71b設置在彎曲部46下側，便可抑制分離氣體流至旋轉台2下側，故更佳。此外如圖5所示，亦可橫跨塊狀組件71a上面與加熱器單元7上面而載置有用以保持加熱器單元7之保護板7a。藉此，即便假使有BTBAS氣體或O3氣體流入至設置有加熱器單元7的空間，仍可保護加熱器單元7。該保護板7a較佳係由例如石英所製作。此外，其他的圖式中省略描繪出保護板7a。
較設置有加熱器單元7之空間要更接近旋轉中心部位 的底面部14，係接近旋轉台2下面的中心部附近及核心部21，而於其之間成為狭窄空間。又，貫穿該底面部14之旋轉軸22的貫穿孔處，其內周面與旋轉軸22之間的間隙亦非常狭窄，該等狭窄空間係連通至該殼體20內。然後，該殼體20係設置有用以將吹淨氣體(N2氣體)供應至該狹窄空間內並進行吹淨之吹淨氣體供應管72。又，真空容器1的底面部14於加熱器單元7下側位置之圓周方向的複數部位處，係設置有用以吹淨加熱器單元7的設置空間之吹淨氣體供應管73。
藉由如此地設置吹淨氣體供應管72、73，如圖7中以箭頭來表示吹淨氣體的流動般，便能夠以N2氣體來吹淨從殼體20內至加熱器單元7之設置空間的空間。該吹淨氣體係從旋轉台2與覆蓋組件71之間的間隙經由排氣區域6而被排氣至排氣口61、62。藉此可防止BTBAS氣體或O3氣體從上述第1處理區域P1與第2處理區域P2中的一者經由旋轉台2下方而進入另一者，故該吹淨氣體亦可達成分離氣體的功效。
又，分離氣體供應管51係連接於真空容器1之頂板11的中心部，以向頂板11與核心部21之間的空間52供應分離氣體(N2氣體)。被供應至該空間52之分離氣體係經由突出部5與旋轉台2之間的狹窄間隙50而沿著旋轉台2之晶圓載置區域側的表面朝向周緣被噴出。由於被該突出部5圍繞的空間充滿了分離氣體，因此可防止反應氣體(BTBAS氣體或O3氣體)在第1處理區域P1與第2處理區域P2之間 經由旋轉台2的中心部而發生混合。亦即，為了分離第1處理區域P1與第2處理區域P2的氣氛，該成膜裝置係藉由旋轉台2之旋轉中心部與真空容器1而被加以區劃。然後，可謂具有利用分離氣體來吹淨，且沿著該旋轉方向而形成有將分離氣體噴出至該旋轉台2表面的噴出口之中心部區域C。此外，此處所指的噴出口係相當於該突出部5與旋轉台2之間的狹窄間隙50。而該中心部區域C係相當於將分離氣體從旋轉台2的旋轉中心供應至真空容器內之旋轉中心供應用的分離氣體供應部。
如圖2、圖3及圖8所示，真空容器1的側壁更進一步地形成有面對第2處理區域P2而用以在外部之搬送臂10與旋轉台2之間進行基板(晶圓)的傳遞之搬送口15。該搬送口15係藉由搬送路徑上所設置的閘閥(圖中未顯示)而加以開閉。又，旋轉台2中的晶圓載置區域(凹部24)係在面臨該搬送口15的位置處來與搬送臂10之間進行晶圓W的傳遞。因此在旋轉台2下側對應於該傳遞位置之部位處，便設置有貫穿凹部24而將晶圓從內面頂升之傳遞用昇降銷16的昇降機構(圖中未顯示)。
又，本實施型態之成膜裝置係設置有用以進行裝置整體動作的控制之電腦構成的控制部100，該控制部100之記憶體內收納有用以使裝置運轉之程式。該程式係由為了執行後述裝置動作之步驟群所組成，而從硬碟、光碟、磁光碟、記憶卡、軟碟等記憶媒體被安裝在控制部100內。
此處有關成膜裝置各部位大小的一例，係舉以直徑 300mm的晶圓W作為被處理基板，並以BTBAS氣體作為第1反應氣體，而以O3氣體作為第2反應氣體的情況為例來加以說明。又，旋轉台2的轉速係設定為例如1rpm~500rpm左右。例如旋轉台的直徑為φ960mm。又，凸狀部4在自旋轉中心相距140mm而與突出部5交界的部位處，其圓周方向的長度(與旋轉台2為同心圓之圓弧長度)為例如146mm。於晶圓的載置區域(凹部24)的最外側部位處，凸狀部4之圓周方向的長度為例如502mm。此外，如圖4A所示，該外側部位中，從分離氣體噴嘴41(42)兩側至分別位於左右的凸狀部4之圓周方向的長度L為246mm。
然後，第1處理區域P1與第2處理區域P2的大小係藉由凸狀部4的配置來調整。例如第1處理區域P1在自旋轉中心相距140mm而與突出部5交界的部位處，其圓周方向的長度(與旋轉台2為同心圓之圓弧長度)為例如146mm。於晶圓的載置區域(凹部24)的最外側部位處，第1處理區域P1的圓周方向的長度為例如502mm。第2處理區域P2在自旋轉中心相距140mm而與突出部5交界的部位處，其圓周方向的長度(與旋轉台2為同心圓之圓弧長度)為例如438mm。在晶圓載置區域(凹部24)的最外側部位處，第2處理區域P2的圓周方向的長度為例如1506mm。
再者，如圖4A所示，凸狀部4下面(亦即頂面44)至旋轉台2表面的高度h1可為例如0.5mm~10mm，以約4mm為佳。該分離區域D處之旋轉台2與該真空容器內周壁之間的間隙SD愈狭窄愈好。然而考量到旋轉台2的旋轉餘隙 或加熱旋轉台2時的熱膨脹，則可為例如0.5mm~20mm，又以約10mm為佳。
又，如圖4A所示。處理區域P1、P2的頂面45至旋轉台2表面的高度h2可為例如15mm~100mm，又以約32mm為佳。再者，處理區域P1、P2處之反應氣體噴嘴31、32係分別自處理區域P1、P2的頂面45而分離設置於該旋轉台2上的附近。此時反應氣體噴嘴31、32上面至頂面45的高度h3為例如10mm~70mm。處理區域P1、P2處之反應氣體噴嘴31、32下面至旋轉台2的高度h4為例如0.2mm~10mm。此類反應氣體噴嘴31、32的前端係例如位在突出部5附近，而形成有向處理區域P1、P2的徑向整體噴出反應氣體之噴出孔33。
實際上，第1處理區域P1或第2處理區域P2的大小、或用以確保充分的分離功能之分離區域D的大小，會依反應氣體的種類或流量、旋轉台2轉速的使用範圍等製程條件而有所不同。因此，便配合該製程條件，而基於例如實驗等來設定以下的數值。此處設定的數值為：凸狀部4的大小、用來決定第1處理區域P1或第2處理區域P2之凸狀部4的設置部位、凸狀部4下面(第1頂面44)至旋轉台2表面的高度h1、處理區域P1、P2之旋轉台2表面至第2頂面45的高度h2、反應氣體噴嘴31、32上面至第2頂面45的高度h3、反應氣體噴嘴31、32下面至旋轉台2的高度h4、及該分離區域D處之旋轉台2與該真空容器內周壁之間的間隙SD。
又，亦可將第2處理區域P2之旋轉台2表面至第2頂面45的高度h2設定為較第1處理區域P1之旋轉台2表面至第2頂面45的高度h2要大。再者，針對反應氣體噴嘴31、32上面至第2頂面45的高度h3及反應氣體噴嘴31、32下面至旋轉台2的高度h4，亦可在第1處理區域P1與第2處理區域P2之間而設定為彼此相異的高度。
此外，分離氣體不限於N2氣體而可利用Ar氣體等惰性氣體，但不限於惰性氣體而亦可為氫氣等，只要是對成膜處理不會造成影響的氣體，關於氣體種類並未特別限制。
接下來說明上述實施形態的作用。首先打開未圖示之閘閥，並從外部利用搬送臂10並經由搬送口15來將晶圓傳遞至旋轉台2的凹部24內。該傳遞係藉由使凹部24停止在面臨搬送口15的位置處後，如圖8所示，透過凹部24底面的貫穿孔來使昇降銷16從真空容器1的底部側昇降而進行。間歇地旋轉旋轉台2來進行上述晶圓W的傳遞，以分別將晶圓W載置於旋轉台2的5個凹部24內。接著利用真空幫浦64來將真空容器1內真空抽氣至預先設定的壓力，並一邊順時針方向地旋轉旋轉台2，一邊利用加熱器單元7來加熱晶圓W。詳細而言，旋轉台2會被加熱器單元7預先加熱至例如300℃，而晶圓W係藉由載置於該旋轉台2而被加熱。藉由圖中未顯示的溫度感應器來確認晶圓W溫度已達設定溫度後，分別從第1反應氣體噴嘴31及第2反應氣體噴嘴32噴出BTBAS氣體及O3氣體，並從分離氣體噴嘴41、42噴出分離氣體(N2氣體)。
晶圓W會藉由旋轉台2的旋轉，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，故BTBAS氣體會吸附而形成有矽的分子層，接下來O3氣體會吸附並將矽層氧化而形成1層或複數層的氧化矽分子層。藉此可使氧化矽分子層依序層積而形成特定膜厚的矽氧化膜。
此時亦從分離氣體供應管51供應分離氣體(N2氣體)，藉此從中心部區域C，亦即從突出部5與旋轉台2的中心部之間而沿著旋轉台2表面來將N2氣體噴出。本例中，沿著設置有反應氣體噴嘴31、32之第2頂面45下側空間之容器本體12內周壁處，係如上所述地內周壁被裁切而變得寬廣，排氣口61、62係位於該寬廣空間的下方。其結果，第2頂面45下側空間的壓力會較第1頂面44下側的狹窄空間及該中心部區域C的各壓力要低。將從各部位噴出氣體時的氣體流動狀態概略顯示於圖9。
於第1處理區域P1，從第1反應氣體噴嘴31向下側被噴出之BTBAS氣體會碰撞到旋轉台2的表面(晶圓W的表面及未載置有晶圓W區域的表面雙方)並沿著其表面而朝向第1排氣口61流通。此時，BTBAS氣體會連同從鄰接於該旋轉方向上游側及下游側之扇型凸狀部4所噴出之N2氣體與從中心部區域C噴出之N2氣體，一起從旋轉台2周緣與真空容器1內周壁之間的間隙SP而經由排氣區域6被排氣至第1排氣口61。如此一來，被供應至第1處理區域P1之第1反應氣體與N2氣體便會經由第1處理區域P1而 透過第1排氣口61被排氣。
又，從第1反應氣體噴嘴31向下側被噴出而碰撞到旋轉台2表面並沿著其表面朝向旋轉方向下游側之BTBAS氣體，雖會因從中心部區域C噴出之N2氣體的流動與第1排氣口61的吸引作用而欲朝向該排氣口61，但一部分會朝向鄰接於下游側之分離區域D，而欲流入扇型凸狀部4下側。然而，由於此凸狀部4之頂面44的高度及圓周方向的長度係設定為包含有各氣體流量等運轉時的製程參數中可防止氣體侵入該頂面44下側之尺寸，因此亦如圖4B所顯示地，BTBAS氣體幾乎不會流入扇形凸狀部4下側，或即使有些許流入亦不會到達分離氣體供應噴嘴42附近，而是藉由分離氣體噴嘴42所噴出之N2氣體被推回至旋轉方向上游側(亦即第1處理區域P1側)。然後，連同中心部區域C所噴出之N2氣體而從旋轉台2周緣與真空容器1內周壁之間的間隙SP經由排氣區域6從第1排氣口61被排氣。如此一來，中心部區域C所噴出之N2氣體便會經由第1處理區域P1而從第1排氣口61被排氣。
又，於第2處理區域P2，從第2反應氣體噴嘴32向下側被噴出之O3氣體會沿著旋轉台2表面而朝向第2排氣口62流通。此時，O3氣體會連同從鄰接於該旋轉方向上游側及下游側之扇型凸狀部4所噴出之N2氣體與從中心部區域C噴出之N2氣體，一起流入至旋轉台2周緣與真空容器1內周壁之間的排氣區域6而藉由第2排氣口62被排氣。如此一來，被供應至第2處理區域P2之第2反應氣體與N2 氣體便會經由第2處理區域P2而透過第2排氣口62被排氣。
第2處理區域P2中，O3氣體亦幾乎不會流入扇形凸狀部4下側，或即使有些許流入亦不會到達分離氣體供應噴嘴41附近，而是藉由分離氣體噴嘴41所噴出之N2氣體被推回至旋轉方向上游側(亦即第2處理區域P2側)。然後，連同中心部區域C所噴出之N2氣體而從旋轉台2周緣與真空容器1內周壁之間的間隙經由排氣區域6被排氣至第2排氣口62。如此一來，中心部區域C所噴出之N2氣體便會經由第2處理區域P2而從第2排氣口62被排氣。
如此地，於各分離區域D中，阻止了在氣氛中流動之反應氣體(BTBAS氣體或O3氣體)的侵入。另一方面，吸附在晶圓的氣體分子仍會直接通過分離區域(亦即扇形凸狀部4的低頂面44下方)而有助於成膜。又，第1處理區域P1的BTBAS氣體(第2處理區域P2的O3氣體)雖會欲侵入至中心部區域C內，但如圖7及圖9所示，分離氣體會從該中心部區域C朝向旋轉台2周緣被噴出。因此，可藉由該分離氣體來阻止第1處理區域P1的BTBAS氣體(第2處理區域P2的O3氣體)侵入，或即使有些許侵入仍會被推回，從而能夠阻止第1處理區域P1的BTBAS氣體(第2處理區域P2的O3氣體)通過該中心部區域C而流入第2處理區域P2(第1處理區域P1)。
然後，於分離區域D，由於扇形凸狀部4的周緣部係向下方彎曲，且彎曲部46與旋轉台2外端面之間的間隙SD 係如上所述地變得狭窄而實質上阻止了氣體通過，因此，亦可阻止第1處理區域P1的BTBAS氣體(第2處理區域P2的O3氣體)經由旋轉台2外側而流入第2處理區域P2(第1處理區域P1)。從而能夠藉由兩個分離區域D來將第1處理區域P1的氣氛與第2處理區域P2的氣氛完全地分離，以使BTBAS氣體及O3氣體分別被排氣至第1排氣口61及第2排氣口62。其結果為，兩反應氣體(在本例中為BTBAS氣體及O3氣體)即使在氣氛中也不會在晶圓上相互混合。此外，在本例中，由於係藉由N2氣體來吹淨旋轉台2下側，因此完全沒有流入排氣空間6的氣體會通過旋轉台2下側(例如BTBAS氣體流入O3氣體的供應區域)之虞。
又，第1及第2反應氣體噴嘴31、32係分別自處理區域P1、P2頂部而分離設置於該基板附近。因此如圖4(b)所示，分離氣體噴嘴41、42所噴出之N2氣體便亦會朝反應氣體噴嘴31、32上側與分別的處理區域P1、P2的頂面45之間或朝反應氣體噴嘴31、32下側流通。此時，由於係從反應氣體噴嘴31、32分別噴出反應氣體，因此反應氣體噴嘴31、32上側的壓力會低於下側。因此，N2氣體便會藉由壓力較低的反應氣體噴嘴31、32上側與分別的處理區域P1、P2的頂面45之間而容易流通。藉此，即使N2氣體從分離區域D側流入至處理區域P1、P2側，而仍會難以流入至反應氣體噴嘴31、32下側。因此，從反應氣體噴嘴31所噴出之反應氣體便不會因N2氣體而被大幅稀釋，而可被供應至晶圓W表面。如此地在成膜處理結束後，以和搬入 動作相反的動作並利用搬送臂10來將各晶圓依序搬出。
此處說明處理參數的一例。利用直徑300mm之晶圓W來作為被處理基板時，旋轉台2的轉速為例如1rpm~500rpm，處理壓力為例如1067Pa(8Torr)，晶圓W的加熱溫度為例如350℃，BTBAS氣體及O3氣體的流量例如分別為100sccm及10000sccm，來自分離氣體噴嘴41、42的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應管51的N2氣體流量為例如5000sccm。又，針對1片晶圓之反應氣體的供應循環數，亦即晶圓分別通過處理區域P1、P2的次數係配合目標膜厚而改變，但為多數次(例如600次)。
根據上述實施形態，由於係將複數晶圓W配置在旋轉台2的旋轉方向，旋轉旋轉台2並依序通過第1處理區域P1與第2處理區域P2，即進行所謂的ALD(或MLD)處理，因此能夠高產能地進行成膜處理。然後，由於係於該旋轉方向中而於第1處理區域P1與第2處理區域P2之間設置有分離區域D來將分離氣體從該分離區域D朝向處理區域P1、P2噴出。因此於第1處理區域P1，第1反應氣體便會連同分離氣體一起經由旋轉台2周緣與真空容器內周壁之間的間隙SP而從第1排氣口61被排氣。而於第2處理區域P2，第2反應氣體便會連同分離氣體一起經由旋轉台2周緣與真空容器內周壁之間的間隙SP而從第2排氣口62被排氣。藉此可防止兩反應氣體混合，其結果便可進行良好的成膜處理。又，旋轉台2上完全不會產生反應生成物 或會被盡量地抑制，而可抑制微塵粒子的發生。此外本發明亦可適用在旋轉台2載置1片晶圓W之情況。
又，進行已吸附在晶圓W表面之矽的氧化反應處理之第2處理區域P2係設定為較進行使矽吸附在晶圓W表面處理之第1處理區域P1面積要大。因此，便能夠確保長時間較矽的吸附反應需花費更長時間之矽的氧化反應處理時間。因此即使提高旋轉台2的旋轉速度，仍可充分地進行矽的氧化反應。又，可形成不純物少且膜質良好的薄膜，並可進行良好的成膜處理。又，由於BTBAS氣體對晶圓W的吸附力很大，因此即使縮小第1處理區域P1的面積，BTBAS氣體仍會因與晶圓W的接觸而立即吸附在晶圓W表面。因此即使讓處理區域P1變大，仍無助於反應而只有增加被排氣之BTBAS氣體的量，且從BTBAS氣體減量化的觀點來看，縮小第1處理區域P1的面積亦為有效的。
再者，上述實施型態係設置凸狀部4而形成有分離區域D，因此可將第1處理區域P1與第2處理區域P2加以區隔開來，從而便能夠更加提高第1反應氣體與第2反應氣體的分離效果。
又再者，分離區域D處之旋轉台2與該真空容器內周壁之間的間隙SD係設定為較處理區域P1、P2處之旋轉台2與真空容器1內周壁之間的間隙SP要更狭窄。又，由於在處理區域P1、P2設置有排氣口61、62，因此該間隙SP的壓力會低於該間隙SD。因此從分離區域D所供應之分離氣體的大部分便會朝向處理區域P1、P2流通，而剩下極少 量的分離氣體則會朝向該間隙SD流動。此處分離氣體的大部分係指從分離氣體噴嘴41、42所供應之分離氣體的90%以上。藉此，來自分離區域D之分離氣體便會實質上朝向分離區域D兩側的處理區域P1、P2流通，而幾乎不會流通至旋轉台2外側。其結果，分離區域D所造成第1及第2反應氣體的分離作用便會增強。
又再者，面向第2處理區域P2來設置用以對真空容器內進行晶圓W的搬入及搬出之晶圓W的搬送口15。其結果，便會確實地將已進行金屬的氧化處理後之晶圓W搬出。
接著針對本發明第2實施型態依據圖10~圖13來加以說明。本實施型態係於該第2處理區域P2處而在沿該旋轉台2旋轉方向的後半部分(下游側)處設置有電漿產生機構200，其係利用電漿來進行第2處理區域P2內已成膜之晶圓W的表面改質。該電漿產生機構200如圖10~圖12所示，係具備有由沿著旋轉台2的半徑方向延伸配置之框體所構成的噴射部本體201，該噴射部本體201係配置於旋轉台2上的晶圓W附近。該噴射部本體201內係形成有在長度方向被分隔壁202所加以區劃之寬度相異的2個空間，其中一側為用以使該電漿產生用氣體電漿化(活性化)之氣體活性化用流道(氣體活性化室203)，而另一側則為用以將電漿產生用氣體供應至該氣體活性化室203之氣體導入用流道(氣體導入室204)。
圖10~圖12中，元件符號205為氣體導入噴嘴，206為氣體孔，207為氣體導入埠，208為接合部，209為氣體 供應埠。然後，電漿產生用氣體係從氣體導入噴嘴205的氣體孔206被供應至氣體導入室204內，並且該氣體係透過分隔壁202上部所形成之缺陷部211而流通至氣體活性化室203。於氣體活性化室203內，2根介電體所構成之例如陶瓷製的鞘管212係從該氣體活性化室203基端側朝向前端側而沿著分隔壁202延伸而出。該等鞘管212的管內貫通插設有棒狀電極213。該等電極213的基端側係被拉出至被噴射部本體201外部，而於真空容器1外部處透過匹配器214與高頻電源215相連接。於噴射部本體201底面處而在噴射部本體201的長度方向配列有氣體噴出孔221，其係用以將於該電極213間的區域(電漿產生部220)被電漿化且活性化後的電漿朝下側噴出。該噴射部本體201的前端側係以朝向旋轉台2的中心部延伸而出之狀態所配設。圖10中，元件符號231為用以將電漿產生用氣體導入至氣體導入噴嘴205之氣體導入通道，232為閥，233為流量調整部，234為儲存有該電漿產生用氣體之氣體源。電漿產生用氣體係使用氬(Ar)氣或氧(O2)氣及氮(N2)氣等。
本實施型態中亦同樣地將5片晶圓W載置於旋轉台2上，旋轉旋轉台2，並由各氣體噴嘴31、32、41、42分別朝晶圓W供應BTBAS氣體、O3氣體及N2氣體，並如上所述般將吹淨氣體供應至中心部區域C或旋轉台2下方的區域。然後供電給加熱器單元7，對電漿產生機構200供應電漿產生用氣體(例如Ar氣體)，並從高頻電源215對電漿產生部220(電極213)供應高頻電功率。此時，由於真空容器 1內為真空氛圍，因此流入至氣體活性化室203上部的電漿產生用氣體便會因上述高頻電功率而成為電漿化(活性化)狀態，並透過氣體噴出孔221朝晶圓W供應。如此一來，旋轉台2上的晶圓W便會在通過第2處理區域P2時，使得晶圓W表面直接曝露在配置於該晶圓W附近之電漿產生機構200所供應的電漿。
該電漿通過第2處理區域P2而到達形成有上述矽氧化膜之晶圓W時，殘留在該矽氧化膜內的碳成分或水分會氣化而被排出，或矽與氧之間的鍵結會變強。如上所述，藉由設置有電漿產生機構200則可將矽氧化膜改質，從而形成不純物少且鍵結強度強的矽氧化膜。此時，由於係藉由將電漿產生機構200設置在旋轉台2的旋轉方向下游側，而將電漿照射在已利用第2反應氣體而充分進行氧化反應之狀態下的薄膜，故可形成膜質更優良的矽氧化膜。
本例中，電漿產生用氣體雖係使用Ar氣體，但亦可取代該氣體，或連同該氣體一起使用O2氣體或N2氣體。使用該Ar氣體時，會在膜中形成SiO2鍵結，而獲得消除SiOH鍵結的效果，又，使用O2氣體時，可促進未反應部分被氧化，使得膜中的C(碳)減少，而獲得電性特性提高的效果。
又，上述例中，第2反應氣體噴嘴32與電漿產生機構200雖為個別設置之結構，但如圖13所示，亦可以該電漿產生機構200兼作為第2反應氣體噴嘴。本例中，係從第1反應氣體噴嘴31供應DCS(二氯矽烷)氣體來作為1反應氣體，而於第1處理區域P1處進行矽的吸附處理，接下來於 第2處理區域P2處，從電漿產生機構200供應電漿化後的NH3氣體來作為第2反應氣體。於第2處理區域P2中便會進行利用電漿化後的NH3氣體之矽的氮化反應，與藉由該氮化反應而獲得之氮化矽膜(SiN膜)的改質。又，亦可為從第1反應氣體噴嘴31供應TiCl4氣體來作為第1反應氣體，並從電漿產生機構200供應電漿化後的NH3氣體來作為第2反應氣體而形成TiN膜之結構。
接著針對本發明第3實施型態依據圖14A~圖16B來加以說明。本實施型態係於第1反應氣體噴嘴31及第2反應氣體噴嘴32設置有噴嘴覆蓋部34。該噴嘴覆蓋部34係具有沿著氣體噴嘴31、32的長邊方向延伸且縱剖面形狀呈ㄈ字型之基部35，而藉由該基部35來將氣體噴嘴31、32上方及側邊加以被覆。然後，從基部35的下端左右而於水平方向(即旋轉台2的旋轉方向上游側、下游側)突出有整流板36A、整流板36B。如圖15A、圖15B所示，整流板36A、36B係從旋轉台2中心部側愈朝向周緣部側則愈大，而形成為如同自基部35突出且俯視形狀為扇狀之結構。本例中，整流板36A、36B係相對於基部35而形成為左右對稱，圖15B中虛線所示之整流板36A、36B輪廓線的延長線所形成的角度(扇形的開合角度)為例如10度。此處θ係考慮供應有N2氣體之分離區域D圓周方向的大小或該處理區域P1、P2圓周方向的大小來適當地設計，而為例如5度以上且未達90度。
如圖15A、圖15B所示，噴嘴覆蓋部34係以整流板 36A、36B的前端側(寬度較狭窄側)為接近突出部5且後端側(寬度較寬側)為朝向旋轉台2外緣之型態所設置。又，噴嘴覆蓋部34係以自分離區域D分離且與第2頂面45之間介設有氣體的流通空間(間隙R)之型態方式所設置。圖16A、圖16B中以箭頭來顯示旋轉台2上之各氣體的流動，如該圖所示，間隙R係形成從分離區域D朝向處理區域P1、P2之N2氣體的流通道。
圖14A、圖14B中以h5所示之第1及第2處理區域P1中之間隙R的高度為例如10~70mm。又，圖中以h6所示之第1及第2處理區域P1、P2中之晶圓W表面至第2頂面45的高度為例如15mm~100mm，又以約32mm為佳。此處間隙R的高度h5及高度h6可依氣體種類或製程條件來適當地改變其大小。間隙R的高度h5及高度h6的大小係設定為能夠儘可能地將噴嘴覆蓋部34的分離氣體引導至間隙R以抑制其流入至處理區域P1、P2(整流效果)。為了獲得上述整流效果，例如h5較佳為大於旋轉台2與氣體噴嘴31、32下端的高度。又，第2處理區域P2之間隙R的高度亦可設定為較第1處理區域P1要大。此時例如第1處理區域P1之間隙R的高度係設定為例如10mm~100mm，第2處理區域P2之間隙R的高度係設定為例如15mm~150mm。
又，如圖14A、圖14B所示，噴嘴覆蓋部34之整流板36A、36B的下面係形成於與反應氣體噴嘴31、32的噴出口33下端大致相同高度位置處。該圖中以h7所示之整流 板36A、36B至旋轉台2表面(晶圓W表面)的高度為0.5mm~4mm。此外，該高度h7並未限制為0.5mm~4mm。高度h7只要設定為能如上述般將N2氣體引導至間隙R，來將處理區域P1、P2中的反應氣體濃度確保為足夠對晶圓W進行處理之濃度即可。高度h7可為例如0.2mm~10mm。噴嘴覆蓋部34的整流板36A、36B係具有能夠減少如後述般從分離區域D進入之N2氣體潛入至反應氣體噴嘴31、32下側的流量，與防止分別從反應氣體噴嘴31、32所供應之BTBAS氣體、O3氣體自旋轉台2揚起之功能。只要是能夠達成上述功能，則未限制於該等圖式中所示之位置處。
圖16A、圖16B中以實線的箭頭來顯示N2氣體在第1及第2反應氣體噴嘴31、32周邊處的流動。反應氣體噴嘴31、32下方的第1及第2處理區域P1、P2係噴出有BTBAS氣體及O3氣體，以虛線的箭頭來顯示其流動。所噴出之BTBAS氣體(O3氣體)會因整流板36A、36B而使得從整流板36A、36B下方向上方的揚起被限制。因此，整流板36A、36B下方區域的壓力便會高於整流板36A、36B上方區域。從旋轉方向上游側朝向反應氣體噴嘴31、32之N2氣體會因上述壓力差及突出至旋轉方向上游側之整流板36A而使得其流動被限制。於是，便能夠防止潛入至該處理區域P1、P2而朝向下游側。然後，該N2氣體會通過噴嘴覆蓋部34與頂面45之間所設置的間隙R而在該旋轉方向朝向反應氣體噴嘴31、32下游側。亦即該整流板36A、36B係配置在能夠使得從反應氣體噴嘴31、32上游側朝向下游側之N2 氣體的大部分在反應氣體噴嘴31、32下側迂迴而被導引至間隙R之位置處。於是流入至第1及第2處理區域P1、P2之N2氣體的量便會受到抑制。
又，相較於接受氣體的反應氣體31、32上游側(正面側)，下游側(背面側)的壓力為較低。因此，流入至第1處理區域P1之N2氣體便會朝該反應氣體噴嘴31下游側的位置而上昇。伴隨其則從反應氣體噴嘴31噴出而朝向旋轉方向下游側之BTBAS氣體便亦會自旋轉台2揚起。然而如圖16A所示，藉由旋轉方向下游側所設置之整流板36B，則該等BTBAS氣體及N2氣體的揚起便會受到抑制。BTBAS氣體及N2氣體會在該整流板36B與旋轉台2之間而朝向下游側。然後在處理區域P1下游側與通過上述反應氣體噴嘴31上側的間隙R而流至下游側之N2氣體匯流。
然後，該等BTBAS氣體及N2氣體會受到從位在處理區域P1下游側之分離氣體噴嘴朝向上游側之N2氣體的推擠，而被抑制進入至設置有該分離氣體噴嘴之凸狀部4下側。然後，與來自分離氣體噴嘴41、42之N2氣體與中心部區域C所噴出之N2氣體一起經由排氣區域6而從排氣口61被排氣。
根據上述實施型態，其係在載置有晶圓W之旋轉台2上所設置的第1及第2反應氣體噴嘴31、32上方設置有間隙R，而該間隙R則形成了從分離區域D之旋轉台2的旋轉方向上游側朝向下游側之N2氣體的流通道。再者，第1及第2反應氣體噴嘴31、32係設置有具備突出至該旋轉方 向上游側的整流板36A之噴嘴覆蓋部34。藉由該整流板36A則從設置有分離氣體噴嘴41、42的分離區域D朝向第1及第2處理區域P1、P2側流動之N2氣體的大部分便會經由該間隙R而朝該第1及第2處理域P1、P2下游側流動並流入至排氣口61、62。於是，便會被抑制流入至第1及第2反應噴嘴31、32下側。因此便可抑制第1及第2處理區域P1、P2中BTBAS氣體、O3氣體的濃度降低。其結果，即使是提高旋轉台2轉速的情況，仍可在第1處理區域P1中使BTBAS氣體的分子確實地吸附在晶圓，從而正常地進行成膜。又，由於可在第2處理區域P2中抑制O3氣體濃度降低，因此可充分地進行BTBAS氧化，從而形成不純物少的薄膜。因此即使提高旋轉台2的旋轉速度，仍可在晶圓W形成均勻性高的薄膜，且膜質亦提高，從而可進行良好的成膜處理。
該噴嘴覆蓋部34可設置於反應氣體噴嘴31、32其中一者，或設置於電漿產生機構200。又，噴嘴覆蓋部34的整流板36A、36B可僅設置於反應氣體噴嘴31、32的旋轉方向上游側或僅設置於下游側。又，反應氣體噴嘴31、32亦可不設置有基部35，而是設置有從反應氣體噴嘴31、32下端分別朝旋轉方向上游側及下游側突出之整流板。又，整流板的俯視形狀不限於扇形。
本發明適用的第1反應氣體除了上述例子以外，亦可舉例有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))、Ti(MPD)(THD)((甲基 戊二酮酸)(雙四甲基庚二酮酸)-鈦)、單胺基矽烷等。又，第2反應氣體在進行氧化處理時，除了O3氣體以外，亦可使用H2O2氣體等，而在進行氮化處理時，除NH3氣體了以外，亦可使用N2氣體等。又，本發明亦可適用於使用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)作為第1反應氣體，使用O3氣體或NH3氣體作為第2反應氣體，來形成High-K膜(高介電率層絕緣膜)之情況。再者本發明亦可適用於使用TMA(三甲基鋁)、Ti(MPD)(THD)((甲基戊二酮酸)(雙四甲基庚二酮酸)-鈦)作為第1反應氣體，使用O3氣體作為第2反應氣體，來形成氧化鋁(Al2O3)，氧化鈦(TiO)等金屬膜之情況。又，本發明中，第1處理區域P1不限1個於而亦可為2個以上，第2處理區域P2亦不限1個於而亦可為2個以上。又再者，可針對一個第1處理區域P1而具有複數第2處理區域P2，此時，其中一個第2處理區域P2的面積雖小於第1處理區域P1，但第2處理區域P2的總面積係大於第1處理區域P1之情況亦為本發明所包含之範圍。
再者，於該分離區域D的頂面44處，相對於該分離氣體噴嘴41、42，旋轉台2的旋轉方向上游側部位較佳為愈接近外緣的部位則該旋轉方向的寬度愈大。其理由為係因旋轉台2的旋轉而使得從上游側朝向分離區域D之氣體的流動愈接近外緣則愈快的緣故。從此觀點來看，如上所述般將凸狀部4構成為扇型實為良策。
又，本發明中，分離氣體供應部不限於將凸狀部4配 置在分離氣體噴嘴41、42兩側之上述結構，而亦可採用於凸狀部4內部朝旋轉台2的直徑方向延伸形成有分離氣體之流通室，並於該流通室底部沿著長度方向穿設有多個氣體噴出孔之結構。
再者，本發明中，亦可使用具有複數氣體噴出孔之簇射頭來作為反應氣體供應部，該複數氣體噴出孔係配置於以旋轉台2的旋轉中心為扇心之相互鄰接的扇形分離區域D彼此之間，而在當該旋轉台2所載置之基板通過時會覆蓋該基板。圖17係設置有簇射頭與隔板(將敘述於後)之範例。如圖17所示，係取代第1反應氣體噴嘴31而設置穿設有對旋轉台2所載置之晶圓W噴出BTBAS氣體的複數個氣體噴出孔Dh之簇射頭301。又，係取代第2反應氣體噴嘴32而設置穿設有對旋轉台2所載置之晶圓W噴出O3氣體的複數個氣體噴出孔Dh之簇射頭302。為了分別對簇射頭301、302供應BTBAS氣體及O3氣體，而設置有貫穿容器本體12之供應管31b、32b。BTBAS氣體係從供應管31b被供應至簇射頭301，藉此BTBAS氣體便會被噴出至旋轉台2所載置之晶圓W表面。O3氣體係從供應管32b被供應至簇射頭302，藉此O3氣體便會被噴出至旋轉台2所載置之晶圓W表面。
又再者，亦可以圍繞旋轉台2端部之型態來設置隔板，並於該隔板形成有開口之或狹縫。圖17所示之例中，係以圍繞旋轉台2端部之型態來加以設置隔板60A、60B，並於隔板60A、60B設置有開口60h。圖17之範例中，於該旋 轉台2外圍方向中，從該旋轉台2端部與該真空容器1側壁的間隙排出之氣體係經由該隔板60A、60B所設置之開口(或狹縫)60h而從旋轉台2外側所設置之排氣口61、62藉由該真空排氣機構來加以排氣。此時，係使該隔板60A、60B所設置之開口(或狹縫)60h開放十分地小，以使被供應至該分離區域D之分離氣體在實質上係經由該處理區域P1、P2方向而流向該排氣口61、62方向。
再者，本發明中，該第1反應氣體可為含有金屬之反應前驅體，該第2反應氣體可為會與該第1反應氣體反應來進行金屬氧化物的成膜之氧化氣體或進行金屬氮化物的成膜之含氮氣體。
將利用上述成膜裝置之基板處理裝置顯示於圖18。圖18中，元件符號101為收納例如25片晶圓而稱為晶圓匣盒的密閉型搬送容器，102為設置有基板搬送臂103之大氣搬送室。元件符號104、105為可將氣氛在大氣氣氛與真空氣氛間切換之裝載室(預備真空室)。元件符號106為設置有2座基板搬送臂107a、107b之真空搬送室，108、109為本發明之成膜裝置。將搬送容器101從外部搬送至具有載置台(未圖示)之搬入搬出埠並連接至大氣搬送室102後，藉由開閉機構(未圖示)來將蓋子打開，並利用搬送臂103將晶圓從該搬送容器101內取出。接下來，搬入至裝載室104(105)內並將該室內從大氣氣氛切換至真空氣氛後，利用基板搬送臂107a、107b來將晶圓取出，並搬入至成膜裝置108或109其中一者以實施上述成膜處理。如此地藉由具備複數個 (例如2個)例如5片處理用之本發明成膜裝置，便可高產能地實施進行所謂的ALD(MLD)。
(評估實驗1)
為了確認本發明的效果，便利用電腦來進行模擬。首先模擬設定上述圖1~圖8所示實施型態的成膜裝置。此時，旋轉台2的直徑為φ960mm；凸狀部4在與自旋轉中心相距140mm之突出部5的交界部位處的圓周方向長度係設定為例如146mm，而在晶圓載置區域的最外側部位處的圓周方向長度則設定為例如502mm。又，針對第1處理區域P1，與自旋轉中心相距140mm之突出部5的交界部位處的圓周方向長度係設定為146mm，而晶圓載置區域的最外側部位處的圓周方向長度則設定為502mm。針對第2處理區域P2，與自旋轉中心相距140mm之突出部5的交界部位處的圓周方向長度係設定為438mm，而晶圓載置區域的最外側部位處的圓周方向長度則設定為1506mm。再者，凸狀部4下面至旋轉台2表面的高度h1係設定為4mm，而分離區域D處之旋轉台2與該真空容器內周壁之間的間隙SD則設定為10mm。又再者，處理區域P1、P2的頂面45至旋轉台2表面的高度h2係設定為例如26mm。反應氣體噴嘴31、32上面至頂面45的高度h3係設定為11mm，而處理區域P1、P2處之反應氣體噴嘴31、32下面至旋轉台2的高度h4係設定為2mm。
又，使用BTBAS氣體來作為第1反應氣體，而使用O3氣體來作為第2反應氣體。該等氣體的供應流量為 BTBAS氣體：300sccm。由於O3氣體係供應自臭氧產生器，因此分別設定為O2氣體+O3氣體：10slm；O3產生量：200g/Nm2。再者，係使用N2氣體來作為分離氣體及吹淨氣體，該等氣體的總供應流量為89slm。其細項為分離氣體噴嘴41、42：各25slm，分離氣體供應管51：30slm，吹淨氣體供應管72：31m，其他：6slm。然後，處理條件係設定為處理壓力：1.33kPa(10Torr)，處理溫度：300℃，來模擬N2氣體的濃度分佈。
將該模擬結果顯示於圖19。實際的模擬結果係利用電腦繪圖來將N2氣體的濃度分佈(單位%)以濃淡顯示的方式而輸出至彩色畫面，但為了圖示的方便，圖19中僅顯示了概略的濃度分佈。因此該等圖式中實際上濃度並非突然高起，而是會在該等圖式中以等濃度線所區劃之區域間存在有大的濃度傾斜。該圖19中分別顯示區域A1：氮濃度95%以上，區域A2：氮濃度65%~95%，區域A3：氮濃度35%~65%，區域A4：氮濃度15%~35%，區域A5：氮濃度15%以下的區域。又，第1及第2反應氣體噴嘴31、32的附近區域係顯示各自相對於反應氣體的氮濃度。
其結果顯示雖然反應氣體噴嘴31、32附近的氮濃度很低，但分離區域D的氮濃度為95%以上，因此由該結果可發現藉由該分離區域D則第1及第2反應氣體的分離便可確實地進行。又，可發現在第1及第2反應區域P1、P2中，雖然反應氣體噴嘴31、32的附近的氮濃度很低，但愈接近旋轉台2的旋轉方向下游側則氮濃度愈高，而在鄰接於下 游側之分離區域D處的氮濃度為95%以上。由此可知氮氣體會連同反應氣體一起經由處理區域P1、P2而分別被排氣至排氣口61、62。又，第2處理區域P2中可發現氣體從該處理區域P2的旋轉方向上游側所設置之第2反應氣體噴嘴32朝向該處理區域P2的旋轉方向下游側所設置之排氣口62流動的樣態，而可確認反應氣體已遍佈面積大的第2處理區域P2整體一事。
(評估試驗2)
利用上述圖1~圖8所示實施型態的成膜裝置來實際進行成膜處理，並測量所形成之薄膜的膜厚。此時，成膜裝置的結構係與評估試驗1中設定的相同。又，成膜條件如下所述。
第1反應氣體(BTBAS氣體)：100sccm。
第2反應氣體(O3氣體)：10slm(約200g/Nm3)。
分離氣體及吹淨氣體：N2氣體(總供應流量73slm。其細項為分離氣體噴嘴41：14slm，分離氣體噴嘴42：18slm，分離氣體供應管51：30slm，吹淨氣體供應管72：5slm，其他：6slm)
處理壓力：1.06kPa(8Torr)
處理溫度：350℃
然後，分別將晶圓W載置於5個凹部24，在不旋轉旋轉台2之狀態下進行30分鐘處理後，分別針對5片晶圓W測量膜厚。將該結果顯示於圖20A、圖20B。此外，薄膜的初始膜厚為0.9nm。又，針對未設置有凸狀部4之結構亦 進行相同的處理。將該結果顯示於圖21A、圖21B。
該等圖20A、圖20B及圖21A、圖21B中分別顯示了晶圓W1~W5的膜厚，並以4階段的濃淡來簡單顯示膜厚分佈。膜厚最小的區域為A11，膜厚第2小的區域為A12，膜厚第3小的區域為A13，膜厚最大的區域為A14。由該結果可發現未設置有凸狀部4的結構中，被置放在BTBAS氣體的供應區域之晶圓W4的膜厚有局部增加現象，而推測可能是因為O3氣體繞進該BTBAS氣體的供應區域的緣故。相對於此，在設置有凸狀部4的結構中，未發現膜厚局部增加等異常成膜的現象，而可知利用N2氣體所造成BTBAS氣體與O3氣體的分離有被確實地進行。綜上可推論藉由使用本發明之成膜裝置，便可利用ALD法來進行良好的成膜處理。
本發明係根據2009年12月25日向日本專利局所申請之特願2009-295226號而主張優先權，並參照該申請的所有內容而援用於此。
h1~h7‧‧‧高度
A1~A5、A11~A14‧‧‧區域
C‧‧‧中心部區域
D‧‧‧分離區域
Dh‧‧‧氣體噴出孔
L‧‧‧長度
P1‧‧‧第1處理區域
P2‧‧‧第2處理區域
R、SP、SD‧‧‧間隙
W、W1~W5‧‧‧晶圓
1‧‧‧真空容器
2‧‧‧旋轉台
4‧‧‧凸狀部
5‧‧‧突出部
6‧‧‧排氣區域
7‧‧‧加熱器單元
11‧‧‧頂板
12‧‧‧容器本體
13‧‧‧O型環
14‧‧‧底面部
15‧‧‧搬送口
16‧‧‧升降銷
20‧‧‧殼體
21‧‧‧核心部
22‧‧‧旋轉軸
23‧‧‧驅動部
24‧‧‧凹部
31a、32a、41a、42a‧‧‧氣體導入埠
31b、32b‧‧‧供應管
31‧‧‧第1反應氣體噴嘴
32‧‧‧第2反應氣體噴嘴
33、40‧‧‧噴出孔
34‧‧‧噴嘴覆蓋部
35‧‧‧基部
36A、36B‧‧‧整流板
41、42‧‧‧分離氣體噴嘴
43‧‧‧溝部
44‧‧‧第1頂面
45‧‧‧第2頂面
46‧‧‧彎曲部
50‧‧‧間隙
51‧‧‧分離氣體供應管
52‧‧‧空間
60A、60B‧‧‧隔板
60h‧‧‧開口
61、62‧‧‧排氣口
63‧‧‧排氣管
64‧‧‧真空幫浦
65‧‧‧閘閥
71‧‧‧覆蓋組件
71a、71b‧‧‧塊狀組件
72、73‧‧‧吹淨氣體供應管
100‧‧‧控制部
200‧‧‧電漿產生機構
201‧‧‧噴射部本體
202‧‧‧分隔壁
203‧‧‧氣體活性化用流道(氣體活性化室203)
204‧‧‧氣體導入用流道(氣體導入室204)
205‧‧‧氣體導入噴嘴
206‧‧‧氣體孔
207‧‧‧氣體導入埠
208‧‧‧接合部
209‧‧‧氣體供應埠
211‧‧‧缺陷部
212‧‧‧鞘管
213‧‧‧棒狀電極
214‧‧‧匹配器
215‧‧‧高頻電源
220‧‧‧電漿產生部
221‧‧‧氣體噴出孔
231‧‧‧氣體導入通道
232‧‧‧閥
233‧‧‧流量調整部
234‧‧‧氣體源
301、302‧‧‧簇射頭
圖1係顯示本發明實施型態之成膜裝置的縱剖面之圖3的I-I’線剖面圖。
圖2係顯示上述成膜裝置內部的概略結構之立體圖。
圖3為上述成膜裝置的橫剖俯視圖。
圖4A、圖4B係顯示上述成膜裝置中的處理區域及分離區域之縱剖面圖。
圖5係顯示上述成膜裝置的一部分之縱剖面圖。
圖6係顯示上述成膜裝置的一部分之俯視圖。
圖7係顯示分離氣體或吹淨氣體的流動樣態之說明圖。
圖8為上述成膜裝置的部份剖面立體圖。
圖9係顯示第1反應氣體及第2反應氣體因分離氣體而被分離並排氣的樣態之說明圖。
圖10係顯示本發明其他範例的成膜裝置之橫剖俯視圖。
圖11係顯示該成膜裝置所使用之電漿產生機構之立體圖。
圖12係顯示該電漿產生機構之剖面圖。
圖13係顯示本發明再一其他範例的成膜裝置之橫剖俯視圖。
圖14A、圖14B係顯示本發明的再一其他範例之成膜裝置的一部分之剖面圖。
圖15A、圖15B係顯示該成膜裝置所使用之噴嘴覆蓋部的立體圖與俯視圖。
圖16A、圖16B為用以說明該噴嘴覆蓋部的作用之剖面圖。
圖17為本發明再一其他範例的成膜裝置之橫剖俯視圖。
圖18係顯示使用本發明成膜裝置之基板處理系統的一例之概略俯視圖。
圖19、圖20A、圖20B、圖21A、圖21B係顯示為了 確認本發明效果而進行評估實驗的結果之特性圖。
C‧‧‧中心部區域
SP‧‧‧間隙
1‧‧‧真空容器
2‧‧‧旋轉台
5‧‧‧突出部
6‧‧‧排氣區域
7‧‧‧加熱器單元
11‧‧‧頂板
12‧‧‧容器本體
13‧‧‧密封組件
14‧‧‧底面部
20‧‧‧殼體
21‧‧‧核心部
22‧‧‧旋轉軸
23‧‧‧驅動部
45‧‧‧第2頂面
50‧‧‧間隙
51‧‧‧分離氣體供應管
61‧‧‧排氣口
63‧‧‧排氣管
64‧‧‧真空幫浦
65‧‧‧壓力調整器
71‧‧‧覆蓋組件
72‧‧‧吹淨氣體供應管
100‧‧‧控制部

Claims (12)

  1. 一種成膜裝置，係於真空容器內旋轉載置有複數基板之旋轉台，來使該複數基板依序與被供應至複數處理區域之複數種反應氣體相接觸，而於該複數基板表面形成薄膜，其具備有：複數個反應氣體供應部，係對向於旋轉中的該複數基板附近而設置於該複數處理區域中，以朝向該複數基板的方向分別供應該複數種反應氣體；分離氣體供應部，係將用以防止被供應至該複數處理區域的該複數種反應氣體發生反應之分離氣體供應至該複數處理區域間所設置之分離區域內；及排氣機構，係分別於該複數處理區域外側處，而於對應於該旋轉台外圍方向的範圍中設置有排氣口，以將被供應至該複數處理區域之複數種反應氣體與被供應至該分離區域之分離氣體經由該處理區域而導向該排氣口，並與該排氣口連通來進行排氣；其中該複數處理區域包含有：第1處理區域，係進行使第1反應氣體吸附在該複數基板表面之處理；及第2處理區域，其面積係大於該第1處理區域，並進行使吸附在該複數基板表面之該第1反應氣體與第2反應氣體發生反應而於該複數基板表面形成薄膜之處理。
  2. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中於該第2處 理區域中，沿該旋轉台旋轉方向的前半部分設置有供應該第2反應氣體的反應氣體供應部。
  3. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中於該第2處理區域中，沿該旋轉台旋轉方向的後半部分設置有電漿產生部，其係利用電漿來進行於該第2處理區域內成膜後之該複數基板的表面改質。
  4. 如申請專利範圍第3項之成膜裝置，其中該電漿產生部係配置於該旋轉台所載置之該複數基板附近，而在該旋轉台所載置之該複數基板通過該第2處理區域時，直接將該複數基板表面曝露在該電漿產生部所產生之電漿。
  5. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其係設置有將分離氣體從該旋轉台的旋轉中心供應至該真空容器內之旋轉中心供應用的分離氣體供應部；從該旋轉中心所供應之分離氣體係經由該複數處理區域而從該排氣口被排氣。
  6. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中從該分離區域流入至該複數處理區域之分離氣體係分別經由自該處理區域的頂部分離設置之該複數個反應氣體供應部與該頂部之間而被排氣至該排氣口。
  7. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中該旋轉台與該真空容器側壁的間隙係於該分離區域的旋轉台外圍方向中，而於該分離區域外側處設定為較該複數處理區域的外側要更狭窄，以使從該分離區域所供應之分 離氣體的大部分透過該分離區域而朝向該複數處理區域流通。
  8. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其係面對該面積較大的第2處理區域而設置有用以進行朝該真空容器內之該複數基板的搬入及自該真空容器之該複數基板的搬出之搬送口。
  9. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中該複數個反應氣體供應部為具備有噴射部或複數氣體噴出孔之簇射頭；該噴射部係朝向該旋轉台的旋轉中心配置，並直線狀地配列有複數氣體噴出孔；該複數氣體噴出孔係配置於以該旋轉台的旋轉中心為扇心之扇形該分離區域彼此之間，而在當該旋轉台所載置之該複數基板通過時會覆蓋該複數基板。
  10. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中於該旋轉台外圍方向中，從該旋轉台端部與該真空容器側壁的間隙排出之氣體係經由圍繞該旋轉台端部之隔板所設置的開口或狹縫而以排氣機構來將其排氣，並使該開口或狹縫開放十分地小，以使被供應至該分離區域之分離氣體在實質上流往該複數處理區域方向後流向該排氣口方向。
  11. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中該第1反應氣體為含有金屬之反應前驅體，該第2反應氣體為會與該第1反應氣體反應來進行金屬氧化物的成膜之氧化氣體或進行金屬氮化物的成膜之含氮氣體。
  12. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中面積大於供應有該第1反應氣體的該第1處理區域之供應有該2反應氣體的第2處理區域中，該複數基板係一邊在該第2反應氣體中進行表面反應一邊通過。
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