成膜裝置和成膜方法制造方法及圖紙

本發明專利技術提供一種活化氣體注入裝置、成膜裝置和成膜方法。該活化氣體注入裝置被劃分成氣體活化室、氣體導入室，包括：將這些空間互相連通的流路形成構件；用于將處理氣體導入到氣體導入室的氣體導入件；在氣體活化室內互相并列延伸地設置、施加用于使處理氣體活化的電力的一對電極，為了將被活化的氣體噴出到氣體活化室內而沿著電極的長度方向設置的氣體噴出口。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及通過將互相反應的至少兩種反應氣體按順序供給到基板的表面上并且多次執行該供給循環，層疊多層反應生成物的層而形成薄膜的技術。
技術介紹
作為半導體制造工藝的成膜方法,公知有如下工藝:在真空氣氛下使第I反應氣體吸附在作為基板的半導體晶圓(以下稱為晶圓)等的表面上之后，供給第2反應氣體，通過兩個氣體的反應形成I層或多層的原子層、分子層，通過多次進行該循環而層疊這些層，在基板上進行成膜。該工藝例如被稱為ALD (Atomic Layer Deposition)和MLD (MolecularLayer Deposition)等(以下稱為ALD方式),能根據循環次數高精度控制膜厚,并且膜質的面內均勻性也良好，因此是能應對半導體器件的薄膜化的有效方法。作為實施這樣的成膜方法的裝置采用在真空容器的上部中央具有氣體簇射頭(air shower head)的單片式成膜裝置,對從基板的中央部上方側供給反應氣體而從處理容器的底部排出未反應的反應氣體和反應副生成物的方法進行了研究。不過，上述成膜方法由吹掃氣體進行氣體置換需要花費很長的時間，而且循環次數例如也有數百次，因此存在處理時間長這樣的問題，期望有能以高生產率進行處理的裝置、方法。從這樣的背景出發在專利文獻I 專利文獻8中提出了將多個基板沿旋轉方向配置在真空容器內的旋轉臺上來進行成膜處理的裝置。不過，作為優選ALD方式的成膜方法的例子，例如能列舉出柵極氧化膜等所采用的高電介質膜，例如氮化硅膜(SiN膜)和氧化硅膜(SiO2膜)等的成膜。作為一個例子，在例如形成氮化硅膜的情況下，作為第I反應氣體例如采用二氯硅烷(以下稱為“DCS”)氣體等，作為第2反應氣體例如采用氨氣等。利用了這樣的反應氣體的成膜以往通過將晶圓例如加熱到700°C 800°C的溫度而供給成膜所需的能量，但隨著半導體裝置的進一步高集成化、微細化，需要在成膜時減少對晶圓施加的熱過程。因此，例如在專利文獻9中記載有如下技術:在例如將數十張 一百幾十張晶圓呈架狀保持在保持件上而搬入到圓筒型的反應管內、并將反應氣體供給到該反應管內來進行晶圓成膜的縱型的成批式的成膜裝置中，例如將作為一種反應氣體的氨氣等離子化后供給到反應容器內來進行成膜。利用通過等離子化而生成的反應性高的反應氣體的活性種(例如NH3基)來進行成膜，與以往的方法相比能降低施加在晶圓上的熱能。設置在專利文獻9所述的成膜裝置的等離子體發生部為將施加有高頻電力的平行平板型的電極沿著反應管 的壁部的高度方向設置的構成，通過平行平板間而被等離子化后的被活化的反應氣體從反應管的壁部被供給到呈架狀保持在該反應管內的晶圓上?？墒?，通過等離子化而活化的反應氣體(包含NH3基等活性種的反應氣體)的失活速度非?？欤虼舜嬖谌缦聠栴}:反應氣體中的活性種的濃度在反應氣體從反應管的壁部剛被供給之后就到達的晶圓的周緣部以及反應氣體晚于該周緣部而到達的晶圓的中央部有很大的不同，在這些部位之間膜質的面內均勻性降低。并且在本專利技術人所研究的旋轉臺型的成膜裝置中，以從處理容器的壁部朝著旋轉臺的中央部而沿徑向延伸的方式設置反應氣體噴嘴，反應氣體在該噴嘴內流過，經由設在該噴嘴的側壁面上的多個氣體供給孔朝著在噴嘴的下方通過的晶圓噴出。此時如專利文獻9所述的技術那樣，采用將等離子體發生部設置在處理容器的壁部即噴嘴基端側、使反應氣體等離子化之后而供給到噴嘴內的構成時，反應氣體的活性種例如只與固體表面接觸就失活，因此與噴嘴的壁面接觸而流過狹窄的噴嘴內時，反應氣體的活性就急劇地喪失。基于這樣的理由，將專利文獻9所述的技術應用于本專利技術人所開發的旋轉臺型的成膜裝置時，存在比以往的縱型熱處理裝置更降低膜質的面內均勻性的問題。作為對晶圓照射等離子體的技術，公知有如下方法:如圖1所示，使反應氣體A和反應氣體B反應而在處理容器500內的載置臺501上所載置的晶圓W上成膜之后，將在等離子體發生室502產生的氧基供給到薄膜而對該薄膜進行改性。附圖標記503是自由基輸送通路，附圖標記504是氣體供給部，附圖標記505是反應氣體A的供給源，附圖標記506是反應氣體B的供給源，附圖標記507是氣體供給通路，附圖標記508是加熱器，附圖標記509是真空泵。作為薄膜例如能舉出SiO2膜，這種情況下，氧基起到除去SiO2膜中的N、OH基、H等雜質的作用。不過，供給到晶圓W上的等離子體是所謂的遠程等離子體，因此自由基在輸送中途失活，被供給到晶圓W上的自由基的濃度低，因此無法進行充分的改性。因而，無法從SiO2膜排出上述雜質，所以Si和O的比率不接近于1:2，或者難以形成S1-O-Si的3維結構，結果無法得到品質優良的SiO2膜。另外，雖考慮到為了促進等離子體中的臭氧的分解而使晶圓的溫度形成為高溫，但在這種情況下，變得無法應對低溫工藝。專利文獻1:美國專利公報7，153, 542號:圖6A、圖6B專利文獻2:日本特開2001-254181號公報:圖1、圖2專利文獻3:日本專利3144664號公報:圖1、圖2，權利要求1專利文獻4:日本特開平4-287912號公報專利文獻5:美國專利公報6，634，314號專利文獻6:日本特開2007-247066號公報:段落0023 0025,0058,圖12和圖20專利文獻7:美國專利公開公報2007 / 218701號專利文獻8:美國專利公開公報2007 / 218702號專利文獻9:日本特開2004-343017號公報:第0021段落 第0025段落，圖1 圖
技術實現思路
本專利技術是鑒于這樣的情況而做成的，提供一種能供給被均勻活化的處理氣體的活化氣體注入裝置、具有該注入裝置的。 本專利技術的第I技術方案提供一種活化氣體注入裝置，其包括:流路形成構件，其由分隔壁劃分成氣體活化用流路和氣體導入用流路；氣體導入件，用于將處理氣體導入到上述氣體導入用流路中；一對電極，其沿著上述分隔壁互相平行地延伸設置在上述氣體活化用流路內，施加有用于使處理氣體活化的電力；連通孔，其沿著電極的長度方向設置在上述分隔壁上，用于將上述氣體導入用流路內的處理氣體供給到上述氣體活化用流路中；以及氣體噴出口，為了噴出在上述氣體活化用流路中被活化的氣體而沿著上述電極的長度方向設置在上述氣體活化用流路上。本專利技術的第2技術方案提供一種活化氣體注入裝置，其包括:流路形成構件，其由分隔壁劃分成氣體活化用流路和氣體導入用流路；氣體導入件，用于將處理氣體導入到上述氣體導入用流路中；加熱器，其沿著上述分隔壁延伸地設置在上述氣體活化用流路內，用于加熱氣體活化用流路內的處理氣體而使處理氣體活化；連通孔，其沿著加熱器的長度方向設置在上述分隔壁上，用于將上述氣體導入用流路內的處理氣體供給到上述氣體活化用流路中；以及氣體噴出口，為了噴出在上述氣體活化用流路中被活化的氣體而沿著上述加熱器的長度方向設置在上述氣體活化用流路上。本專利技術的第3技術方案提供一種成膜裝置，其包括:旋轉臺，設置在真空容器內；基板載置區域，其是為了將基板載置在該旋轉臺上而設置的；以及前文所述的任一個活化氣體注入裝置，為了將被活化的氣體供給到載置在該基板載置區域的基板上來進行成膜，該活化氣體注入裝置設置成與上述旋轉臺上的基板載置區域側相對且與該旋轉臺的移動路徑交叉。本專利技術的第4技本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種成膜裝置，其通過在真空容器內將互相反應的至少兩種反應氣體按順序供給到基板的表面上并且執行該供給循環，從而層疊反應生成物的層而形成薄膜，該成膜裝置包括：工作臺，其設置在上述真空容器內，用于載置基板；第1反應氣體供給部件，用于將第1反應氣體供給到該工作臺上的基板上；第2反應氣體供給部件，用于將第2反應氣體供給到該工作臺上的基板上；活化部件，其為了進行上述基板上的反應生成物的改性而將被活化的處理氣體供給到上述基板上；以及旋轉機構，用于使上述第1反應氣體供給部件、第2反應氣體供給部件以及活化部件與上述工作臺之間相對旋轉，上述第1反應氣體供給部件、第2反應氣體供給部件和活化部件沿著工作臺的周向配置，使得通過上述相對旋轉，基板按順序處于第1反應氣體供給區域、第2反應氣體供給區域和被活化了的處理氣體的供給區域。

【技術特征摘要】
2008.08.29 JP 2008-222740;2009.03.13 JP 2009-06161.一種成膜裝置，其通過在真空容器內將互相反應的至少兩種反應氣體按順序供給到基板的表面上并且執行該供給循環，從而層疊反應生成物的層而形成薄膜，該成膜裝置包括: 工作臺，其設置在上述真空容器內，用于載置基板； 第I反應氣體供給部件，用于將第I反應氣體供給到該工作臺上的基板上； 第2反應氣體供給部件，用于將第2反應氣體供給到該工作臺上的基板上； 活化部件，其為了進行上述基板上的反應生成物的改性而將被活化的處理氣體供給到上述基板上； 以及旋轉機構，用于使上述第I反應氣體供給部件、第2反應氣體供給部件以及活化部件與上述工作臺之間相對旋轉， 上述第I反應氣體供給部件、第2反應氣體供給部件和活化部件沿著工作臺的周向配置，使得通過上述相對旋轉，基板按順序處于第I反應氣體供給區域、第2反應氣體供給區域和被活化了的處理氣體的供給區域。2.根據權利要求1所述的成膜裝置， 其包括:分離區域，其在上述相對旋轉的方向上位于上述第I反應氣體供給區域和第2反應氣體供給區域之間，用于分離上述第I反應氣體供給區域和第2反應氣體供給區域的氣氛； 以及排氣口，用于使上述反應氣體與擴散到上述分離區域的兩側的分離氣體排出， 上述分離區域包括: 分離氣體供給部件，用于供給分離氣體； 頂面，其位于該分離氣體供給部件的上述旋轉方向兩側，用于在頂面與工作臺之間形成用于分離氣體從該分離區域流動到處理區域側的狹窄的空間。3.根據權利要求1所述的成膜裝置， 上述活化部件具有活化氣體注入裝置，該活化氣體注入裝置從上述基板的工作臺中心側的內緣部向工作臺外方側的外緣部延伸，在其長度方向上形成有氣體噴出口。4.根據權利要求1所述的成膜裝置，其中 上述活化部件包括: 流路形成構件，其由分隔壁劃分成氣體活化用流路和氣體導入用流路； 氣體導入件，用于將處理氣體導入到上述氣體導入用流路中； 一對電極，其沿著上述分隔壁互相平行地延伸設置在上述氣體活化用流路內，施加有用于使處理氣體活化的電力； 連通孔，其沿著電極的長度方向設置在上述分隔壁上，用于將上述氣體導入用流路內的處理氣體供給到上述氣體活化用流路中； 以及氣體噴出口，其為了噴出在上述氣體活化用流路中被活化的氣體而沿著上述電極的長度方向設置在上述氣體活化用流路上。5.根據權利要求4所述的成膜裝置，其中， 上述一對電極分別由陶瓷覆蓋。6.根據權利要求4所述成膜裝置，其中， 具有氣體導入噴嘴，該氣體導入噴嘴沿著上述分隔壁設置在上述氣體導入用流路內，沿長度方向穿設有氣孔，并且上述氣體導入件形成在該氣體導入噴嘴的基端側。7.根據權利要求1所述的成膜裝置，其中 上述活化部件包括: 流路形成構件，其由分隔壁劃分成氣體活化用流路和氣體導入用流路； 氣體導入件，用于將處理氣體導入到上述氣體導入用流路中； 加熱器，其...

【專利技術屬性】
技術研發人員：加藤壽，竹內靖，牛窪繁博，菊地宏之，
申請(專利權)人：東京毅力科創株式會社，
類型：發明
國別省市：