成膜裝置和成膜方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及向基板供給處理氣體并獲得薄膜的成膜裝置和成膜方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 作為在半導(dǎo)體晶圓（以下稱作"晶圓"）等基板上形成硅氧化物（Si02)等的薄膜的 方法，例如公知有進行ALD (Atomic Layer Deposition:原子層沉積）的成膜裝置。作為該 成膜裝置的一例，有在其內(nèi)部被設(shè)為真空氣氛的處理容器內(nèi)設(shè)有用于載置例如晶圓的旋轉(zhuǎn) 臺的裝置。在旋轉(zhuǎn)臺上配置有用于噴出例如成為硅氧化膜的原料的原料氣體的氣體噴嘴和 用于噴出使該原料氣體氧化的氧化氣體的氣體噴嘴。而且，通過旋轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)，晶圓公轉(zhuǎn)， 晶圓交替反復(fù)通過供給有原料氣體的吸附區(qū)域和供給有氧化氣體的氧化區(qū)域，形成所述硅 氧化膜。
[0003] 在所述ALD中，為了控制晶圓的面內(nèi)的膜厚分布，需要控制被吸附于晶圓的原料 氣體的分布，因而，在上述成膜裝置中，適當(dāng)?shù)剡M行設(shè)于原料氣體的氣體噴嘴的噴出口的數(shù) 量和位置的調(diào)整。而且，也適當(dāng)?shù)剡M行氣體噴嘴的形狀的選擇、為了劃分吸附區(qū)域與氧化區(qū) 域而供給的分離氣體的供給量的調(diào)整、原料氣體中的載氣的濃度的調(diào)整等。
[0004] 可是，對于晶圓的周緣部與中央部，利用在成膜處理后進行的蝕刻處理，有時能夠 調(diào)整各自的蝕刻速率。在該情況下，在蝕刻后能夠在周緣部和中央部使膜厚一致，因此特別 是在晶圓的周向上，要求能夠獲得均勻性較高的膜厚。但是，利用上述公轉(zhuǎn)，晶圓的各部分 在距旋轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)中心預(yù)定的距離的相同的軌道上反復(fù)移動。因而，吸附區(qū)域中的原料氣 體的分布的不均勻有可能在晶圓上表現(xiàn)為沿著該旋轉(zhuǎn)臺的周向觀察時的膜厚的不均勻，在 上述噴出口的調(diào)整等中，有可能無法充分地消除該膜厚的不均勻。
[0005] 公知有如此使晶圓公轉(zhuǎn)的成膜裝置，為了提高上述周向上的膜厚的均勻性，設(shè)有 在旋轉(zhuǎn)臺以預(yù)定的方向停止時使放在旋轉(zhuǎn)臺上的晶圓自該旋轉(zhuǎn)臺浮起并改變方向、再次重 新放在旋轉(zhuǎn)臺上的機構(gòu)。但是，根據(jù)該成膜裝置，由于每次改變晶圓的方向時都使旋轉(zhuǎn)臺停 止，因此有可能生產(chǎn)率降低。
[0006]另外，公知有使晶圓公轉(zhuǎn)的其他成膜裝置，但是在該成膜裝置中，記載有在旋轉(zhuǎn)臺 旋轉(zhuǎn)中載置于該旋轉(zhuǎn)臺的晶圓自轉(zhuǎn)的主旨。但是，未記載該晶圓的自轉(zhuǎn)被設(shè)定為何種轉(zhuǎn)速。 若未適當(dāng)?shù)卦O(shè)定晶圓的自轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速，則晶圓的自轉(zhuǎn)會與公轉(zhuǎn)同步。即，晶圓在通過所述吸附 區(qū)域時以相同的方向通過，有可能無法充分地提高所述晶圓的周向上的膜厚的均勻性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 發(fā)明要解決的問題
[0008] 本發(fā)明提供一種在使載置于旋轉(zhuǎn)臺的基板公轉(zhuǎn)并進行成膜時能夠提高基板的面 內(nèi)的周向上的膜厚的均勻性的技術(shù)。
[0009] 用于解決問題的方案
[0010] 本發(fā)明的成膜裝置用于向基板供給處理氣體并獲得薄膜，其中，該成膜裝置包 括：
[0011] 旋轉(zhuǎn)臺，其配置在真空容器內(nèi)，用于在設(shè)于其一面?zhèn)鹊妮d置區(qū)域載置基板并使該 基板公轉(zhuǎn)；
[0012] 旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，其以所述基板自轉(zhuǎn)的方式使所述載置區(qū)域旋轉(zhuǎn)；
[0013] 處理氣體供給機構(gòu)，其用于向所述旋轉(zhuǎn)臺的一面?zhèn)鹊奶幚須怏w供給區(qū)域供給所述 處理氣體，并在通過所述公轉(zhuǎn)而反復(fù)多次通過該處理氣體供給區(qū)域的基板上進行成膜；以 及
[0014] 控制部，其為了在基板每次位于所述處理氣體供給區(qū)域時改變該基板的方向而根 據(jù)包括所述旋轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)速在內(nèi)的參數(shù)計算所述基板的自轉(zhuǎn)速度，并輸出控制信號以使基板 以計算出的自轉(zhuǎn)速度自轉(zhuǎn)。
[0015] 本發(fā)明的成膜方法用于向基板供給處理氣體并獲得薄膜，其中，該成膜方法包括 以下工序：
[0016] 在設(shè)于配置在真空容器內(nèi)的旋轉(zhuǎn)臺的一面?zhèn)鹊妮d置區(qū)域載置基板并使基板公 轉(zhuǎn)；
[0017] 利用旋轉(zhuǎn)機構(gòu)以所述基板自轉(zhuǎn)的方式使載置區(qū)域旋轉(zhuǎn)；
[0018] 利用處理氣體供給機構(gòu)向所述旋轉(zhuǎn)臺的一面?zhèn)鹊奶幚須怏w供給區(qū)域供給所述處 理氣體，并在反復(fù)多次通過該處理氣體供給區(qū)域的基板上進行成膜；
[0019] 為了在基板每次位于所述處理氣體供給區(qū)域時改變該基板的方向而根據(jù)包括所 述旋轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)速在內(nèi)的參數(shù)計算所述基板的自轉(zhuǎn)速度；以及
[0020] 使基板以計算出的自轉(zhuǎn)速度自轉(zhuǎn)。
【附圖說明】
[0021] 添加的附圖作為本說明書的一部分而編入并表示本申請的實施方式，與上述一般 說明和后述的實施方式的詳細(xì)內(nèi)容一起說明本申請的概念。
[0022] 圖1是本發(fā)明的成膜裝置的縱剖側(cè)視圖。
[0023] 圖2是所述成膜裝置的橫剖俯視圖。
[0024] 圖3是表示所述成膜裝置的內(nèi)部的立體圖。
[0025] 圖4是所述成膜裝置的旋轉(zhuǎn)臺的表面?zhèn)攘Ⅲw圖。
[0026] 圖5是所述旋轉(zhuǎn)臺的背面?zhèn)攘Ⅲw圖。
[0027] 圖6是構(gòu)成被設(shè)于所述成膜裝置的控制部的控制部的框圖。
[0028] 圖7~圖10是表示成膜處理時的晶圓的位置和方向的說明圖。
[0029] 圖11是表示所述成膜處理時的所述旋轉(zhuǎn)臺上的氣體的流動的說明圖。
[0030] 圖12是表示設(shè)于所述旋轉(zhuǎn)臺的晶圓保持件的結(jié)構(gòu)例的縱剖側(cè)視圖。
[0031] 圖13是表示所述成膜裝置的真空容器的結(jié)構(gòu)例的縱剖側(cè)視圖。
[0032] 圖14是本發(fā)明的另一實施方式的成膜裝置的縱剖側(cè)視圖。
[0033] 圖15是所述成膜裝置的旋轉(zhuǎn)臺的表面?zhèn)攘Ⅲw圖。
[0034] 圖16~圖18是表示載置于旋轉(zhuǎn)臺的晶圓的自轉(zhuǎn)的示意圖。
[0035] 圖19是表示又一成膜裝置的旋轉(zhuǎn)臺的結(jié)構(gòu)的表面?zhèn)攘Ⅲw圖。
[0036] 圖20和圖21是表不評價試驗中的晶圓的|旲厚分布的不意圖。
[0037] 圖22和圖23是表示評價試驗中的晶圓的膜厚分布的圖表。
[0038] 圖24和圖25是表不評價試驗中的晶圓的|旲厚分布的不意圖。
[0039] 圖26和圖27是表示評價試驗中的晶圓的膜厚分布的圖表。
[0040] 圖28和圖29是表不評價試驗中的晶圓的|旲厚分布的不意圖。
[0041] 圖30是表示評價試驗中的晶圓的膜厚分布的圖表。
【具體實施方式】
[0042] 以下，參照添加附圖詳細(xì)說明本申請的各種實施方式。在下述詳細(xì)說明中，為了能 夠充分地理解本申請而提供了許多具體的詳細(xì)內(nèi)容。但是，即使沒有這樣的詳細(xì)說明、本領(lǐng) 域技術(shù)人員也能夠獲得本申請是不言自明的。在其他例子中，為了避免難以理解各種實施 方式，未詳細(xì)示出公知的方法、步驟、系統(tǒng)、構(gòu)成元件。
[0043] 作為本發(fā)明的真空處理裝置的一實施方式，說明在作為基板的晶圓W上進行ALD 的成膜裝置1。該成膜裝置1使BTBAS (雙叔丁基氨基硅烷）氣體作為原料氣體吸附于晶 圓W，該原料氣體是含Si (硅）的處理氣體，該成膜裝置1供給作為使吸附了的BTBAS氣體 氧化的氧化氣體的臭氧（〇3)氣體并形成Si0 2(氧化硅）的分子層，為了將該分子層改性而 暴露于自等離子體產(chǎn)生用氣體產(chǎn)生的等離子體。多次重復(fù)進行該一系列的處理，形成Si0 2 膜。
[0044] 圖1、圖2是成膜裝置1的縱剖側(cè)視圖、橫剖俯視圖。成膜裝置1包括大致圓形狀的 扁平的真空容器（處理容器）11和設(shè)于真空容器11內(nèi)的圓板狀的水平的旋轉(zhuǎn)臺（基座）2。 真空容器11由頂板12和形成真空容器11的側(cè)壁及底部的容器主體13構(gòu)成。
[0045] 設(shè)有自旋轉(zhuǎn)臺2的中心部向鉛垂下方延伸的中心軸21。中心軸21與以堵塞已形 成于容器主體13的底部的開口部14的方式設(shè)置的公轉(zhuǎn)用旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部22相連接。旋轉(zhuǎn)臺 2借助中心軸21和公轉(zhuǎn)用旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部22支承在真空容器11內(nèi)，并且俯視順時針旋轉(zhuǎn)。圖 1中的附圖標(biāo)記15是用于向中心軸21與容器主體13之間的間隙噴出N 2(氮）氣的氣體供 給管，具有在晶圓W的處理中噴出N2氣體并防止原料氣體和氧化氣體從旋轉(zhuǎn)臺2的表面繞 到背面的作用。
[0046] 另外，在真空容器11的頂板12的下表面上形成有以與旋轉(zhuǎn)臺2的中心部相對的 方式突出的俯視圓形的中心區(qū)域形成部C和以從中心區(qū)域形成部C朝向旋轉(zhuǎn)臺2的外側(cè)擴 展的方式形成的俯視扇狀的突出部17、17。即，這些中心區(qū)域形成部C和突出部17、17構(gòu)成 了比其外側(cè)區(qū)域低的頂面。中心區(qū)域形成部C與旋轉(zhuǎn)臺2的中心部之間的間隙構(gòu)成了隊氣 體的流路18。在晶圓W的處理中，從連接于頂板12的氣體供給管向流路18供給N 2氣體， 并從該流路18朝向旋轉(zhuǎn)臺2的外側(cè)整周噴出。該隊氣體防止原料氣體和氧化氣體在旋轉(zhuǎn) 臺2的中心部上相接觸。
[0047] 圖3是表示容器主體13的內(nèi)部的底面的立體圖。在容器主體13上，在旋轉(zhuǎn)臺2 的下方沿著該旋轉(zhuǎn)臺2的周向形成有扁平的環(huán)狀的凹部31。而且，在該凹部31的底面上 開口有沿著凹部31的周向的環(huán)狀的狹縫32,該狹縫32形成為沿厚度方向貫穿容器主體13 的底部。而且，在凹部31的底面上，呈7個環(huán)狀配置有用于對載置于旋轉(zhuǎn)臺2的晶圓W進 行加熱的加熱器33。另外，在圖3中，為了避免復(fù)雜化，切掉加熱器33的一部分進行表示。
[0048] 加熱器33沿著以旋轉(zhuǎn)臺2的旋轉(zhuǎn)中心為中心的同心圓配置，7個加熱器33中的4 個設(shè)于狹縫32的內(nèi)側(cè)，其他3個設(shè)于狹縫32的外側(cè)。另外，以覆蓋各個加熱器33的上方、 并堵塞凹部31的上側(cè)的方式設(shè)有屏蔽件34 (參照圖1)。在屏蔽件34上，以與狹縫32重疊 的方式設(shè)有環(huán)狀的狹縫37,后述的旋轉(zhuǎn)軸26和支柱41貫穿該狹縫37。另外，在容器主體 13的底面上，在凹部31的外側(cè)開口有用于對真空容器11內(nèi)進行排氣的排氣口 35、36。在 排氣口 35、36連接有由真空栗等構(gòu)成的未圖示的排氣機構(gòu)。
[0049] 接著，關(guān)于旋轉(zhuǎn)臺2,也參照分別表示其表面?zhèn)?、背面?zhèn)鹊膱D4、圖5來進行說明。在 旋轉(zhuǎn)臺2的表面?zhèn)龋ㄒ幻鎮(zhèn)龋?，沿著該旋轉(zhuǎn)臺2的旋轉(zhuǎn)方向形成有5個圓形的凹部，在各個 凹部內(nèi)設(shè)有圓形的晶圓保持件24。在晶圓保持件24的表面上形成有凹部25,在凹部25內(nèi) 水平收納有晶圓W。因而，凹部25的底面構(gòu)成用于載置晶圓的載置區(qū)域。在該例子中，凹部 25的側(cè)壁的高度與晶圓W的厚度相同，例如構(gòu)成為1mm。
[0050] 從在旋轉(zhuǎn)臺2的背面的周向上相互分開的位置朝向鉛垂下方延伸出例如3個支柱 41，如圖1所示，各個支柱41的下端經(jīng)由狹縫32貫穿容器主體13的底部，并與設(shè)于容器主 體13的下方的作為連接部的支承環(huán)42相連接。該支承環(huán)42沿著旋轉(zhuǎn)臺2的旋轉(zhuǎn)方向形 成，并以利用支柱41懸掛于容器主體13的方式水平設(shè)置，且與旋轉(zhuǎn)臺2 -起旋轉(zhuǎn)。
[0051] 另外，從晶圓保持件24的下方中心部向鉛垂下方延伸出作為自轉(zhuǎn)用旋轉(zhuǎn)軸的旋 轉(zhuǎn)軸26。旋轉(zhuǎn)軸26的下端貫穿旋轉(zhuǎn)臺2,如圖1所示經(jīng)由所述狹縫32貫穿容器主體13的 底部，進而貫穿支承環(huán)42和設(shè)于該支承環(huán)42的下側(cè)的磁密封單元20并連接于自轉(zhuǎn)用旋轉(zhuǎn) 驅(qū)動部27。磁密封單元20由以旋轉(zhuǎn)軸26能夠相對于支承環(huán)42旋轉(zhuǎn)的方式支承旋轉(zhuǎn)軸26 的軸承和用于對旋轉(zhuǎn)軸26的周圍的間隙進行密封的磁密封件（磁性流體密封件）構(gòu)成。
[0052] 所