專利名稱：成膜裝置及成膜方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在真空氣氛中利用反應(yīng)氣體在基板上形成氮化鈦膜的成膜裝置及成 膜方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體晶圓的多層配線構(gòu)造中，在下層側(cè)的配線層與上層側(cè)的配線層之間的層 間絕緣膜中形成有用于將這些配線層彼此連接起來的接觸孔(Co ntact hole)的接觸構(gòu)造 中，存在將鋁用作埋入在該接觸孔內(nèi)的金屬材料的情況。在接觸孔的內(nèi)壁面上，作為用于防 止鋁向?qū)娱g絕緣膜內(nèi)擴散的阻擋膜，形成有例如TiN(氮化鈦、氮化鈦)膜。在將該阻擋膜形成于接觸孔的內(nèi)壁面時，以往的CVD (Chemical Vapor Deposition)法的包覆性并不良好，因此，作為取而代之的成膜方法，研究了例如 ALD(Atomic Layer Deposition)法、MLD(Molecular Layer Deposition)法或者 SFD (Sequential Flow Deposition)法等。在利用這些成膜方法形成TiN膜的情況下，例如向半導(dǎo)體晶圓上交替供給 TiCl4 (氯化鈦)氣體和NH3 (氨)氣體，從而依次層疊TiN的分子層。該方法的埋入特性(包 覆率)也達到了 90%以上，能夠大幅度改良埋入特性，但由于成膜速度較慢，因此存在生產(chǎn) 率較差這樣的課題。另外，若將各次的TiCl4氣體的氣氛維持到11(14氣體的吸附飽和為止、 即進行飽和吸附的話，則無法控制膜表面的形態(tài)(面狀態(tài))。即，若加長在晶圓上的反應(yīng)氣 體的吸附時間(反應(yīng)氣體的供給時間)直到該反應(yīng)氣體的吸附量飽和為止，則在TiN膜的 情況下，例如在供給NH3氣體的期間里，在晶圓的表面進行所生成的TiN粒子的結(jié)晶化，從 而產(chǎn)生原子、分子的遷移(移動)，導(dǎo)致薄膜的表面形態(tài)惡化。另外，在CVD法中，無法避免 該結(jié)晶化的進行。因此，在形成面向下一代的電容器電極時，在例如采用TiN膜作為氧化鋯)、 TiO (氧化鈦)、Ta0(氧化鉭)等的阻擋膜的情況下，若該TiN膜的表面形狀粗糙，則在電容 器電極上會出現(xiàn)局部電荷集中。并且，為了抑制TiN的遷移而例如在低溫下進行成膜的情況下，既存在反應(yīng)氣體 的分解不充分的情況，也存在反應(yīng)氣體中的Cl (氯)等混入到薄膜中而無法得到如設(shè)定那 樣的電特性的情況。例如在美國專利公報7，153，542號、日本國專利3144664號公報、美國專利公報 6，869，641號等中對ALD法等有所記載，但并未對上述課題進行研究。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明即是鑒于這種情況而做成的，其實施方式的一個目的在于提供在真空容器 內(nèi)利用反應(yīng)氣體在基板上形成氮化鈦膜時，能夠迅速地形成該氮化鈦膜，并且能夠得到表 面形狀平滑的氮化鈦膜的成膜裝置、成膜方法及存儲有用于實施該方法的程序的能夠供計 算機讀取的存儲介質(zhì)。
根據(jù)本發(fā)明的一個技術(shù)方案，提供一種成膜裝置，該成膜裝置包括工作臺，其設(shè) 置在真空容器內(nèi)，其設(shè)有用于載置基板的基板載置區(qū)域；第一反應(yīng)氣體供給裝置和第二反 應(yīng)氣體供給裝置，其在上述真空容器的周向上互相分開地設(shè)置，用于分別向上述工作臺上 的基板供給含有Ti的第一反應(yīng)氣體和含有N的第二反應(yīng)氣體；分離區(qū)域，其設(shè)置在被供給 上述第一反應(yīng)氣體的第一處理區(qū)域與被供給上述第二反應(yīng)氣體的第二處理區(qū)域之間，用于 將兩種反應(yīng)氣體分開；旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，其使上述第一反應(yīng)氣體供給裝置和上述第二反應(yīng)氣體供 給裝置與上述工作臺在上述真空容器的周向上相對旋轉(zhuǎn)，從而使上述基板按上述第一處理 區(qū)域、上述第二處理區(qū)域這樣的順序位于上述第一處理區(qū)域和上述第二處理區(qū)域；真空排 氣裝置，其用于對上述真空容器進行真空排氣；控制部，其進行如下控制在上述基板上成 膜時，利用上述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)使上述第一反應(yīng)氣體供給裝置和上述第二反應(yīng)氣體供給裝置與上 述工作臺以IOOrpm以上的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)；在上述真空容器內(nèi)按順序向上述基板的表面供給上 述第一反應(yīng)氣體和上述第二反應(yīng)氣體而形成氮化鈦膜。還包括活化氣體噴射器，其用于向上述工作臺上的基板供給NH3氣體或H2氣體中 的至少一種氣體的等離子體，該活化氣體噴射器在上述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的作用下與上述第一反應(yīng) 氣體供給裝置和上述第二反應(yīng)氣體供給裝置一同相對于上述工作臺進行相對旋轉(zhuǎn)，也可以 采用在上述相對旋轉(zhuǎn)時在上述第二處理區(qū)域與上述第一處理區(qū)域之間向基板供給上述等 離子體的配置。上述分離區(qū)域也可以包括用于供給分離氣體的分離氣體供給裝置，還可以包括位 于該分離氣體供給裝置的上述周向兩側(cè)的頂面，在該頂面與上述工作臺之間形成供分離氣 體從該分離區(qū)域流到處理區(qū)域側(cè)的狹窄的空間。上述第一反應(yīng)氣體供給裝置和上述第二反應(yīng)氣體供給裝置也可以具有這樣的構(gòu) 造，即，自上述第一處理區(qū)域和上述第二處理區(qū)域中的各自的頂面分開地分別設(shè)置在基板 附近，用于朝向上述基板的方向分別供給上述第一反應(yīng)氣體和上述第二反應(yīng)氣體。根據(jù)本發(fā)明的一個技術(shù)方案，提供一種成膜方法，該成膜方法在真空容器內(nèi)按順 序向基板的表面供給含有Ti的第一反應(yīng)氣體和含有N的第二反應(yīng)氣體而形成氮化鈦膜，其 中，包括以下工序自第一反應(yīng)氣體供給裝置和第二反應(yīng)氣體供給裝置分別向工作臺的表 面供給上述第一反應(yīng)氣體和上述第二反應(yīng)氣體，該第一反應(yīng)氣體供給裝置和第二反應(yīng)氣體 供給裝置在上述真空容器的周向上互相分開地設(shè)置，該工作臺設(shè)有用于載置上述基板的基 板載置區(qū)域；在設(shè)于被供給上述第一反應(yīng)氣體的第一處理區(qū)域和被供給上述第二反應(yīng)氣體 的第二處理區(qū)域之間的分離區(qū)域內(nèi)將兩種反應(yīng)氣體分離；使上述第一反應(yīng)氣體供給裝置和 上述第二反應(yīng)氣體供給裝置與上述工作臺在上述真空容器的周向上以IOOrpm以上的轉(zhuǎn)速 相對旋轉(zhuǎn)，從而使上述基板按上述第一處理區(qū)域、上述第二處理區(qū)域這樣的順序位于上述 第一處理區(qū)域和上述第二處理區(qū)域；對上述真空容器進行真空排氣。還包括自活化氣體噴射器向上述工作臺上的基板供給NH3氣體或H2氣體中的至少 一種氣體的等離子體的工序，在上述使第一反應(yīng)氣體供給裝置和第二反應(yīng)氣體供給裝置與 上述工作臺相對旋轉(zhuǎn)的工序中，也可以使上述活化氣體噴射器與上述第一反應(yīng)氣體供給裝 置和上述第二反應(yīng)氣體供給裝置一同相對于上述工作臺相對旋轉(zhuǎn)，從而在上述相對旋轉(zhuǎn)時 在上述第二處理區(qū)域與上述第一處理區(qū)域之間向上述基板供給上述等離子體。在上述兩種氣體分離的工序中，可以自分離氣體供給裝置向上述分離區(qū)域供給分
5離氣體，也可以自上述分離氣體供給裝置向位于上述分離氣體供給裝置的上述周向兩側(cè) 的、供分離氣體從上述分離區(qū)域流到處理區(qū)域側(cè)而形成在上述工作臺與上述真空容器的頂 面之間的狹窄的空間供給分離氣體。在供給上述第一反應(yīng)氣體和上述第二反應(yīng)氣體的工序中，也可以從自上述第一處 理區(qū)域和上述第二處理區(qū)域中的各頂面分開地分別設(shè)置在上述基板附近的上述第一反應(yīng) 氣體供給裝置和上述第二反應(yīng)氣體供給裝置分別朝向上述基板的方向供給上述第一反應(yīng) 氣體和上述第二反應(yīng)氣體。根據(jù)本發(fā)明的一個技術(shù)方案，提供一種有形的能夠供計算機讀取的存儲介質(zhì)，該 存儲介質(zhì)存儲有在由計算機執(zhí)行時、使計算機執(zhí)行在真空容器內(nèi)按順序向基板的表面供給 含有Ti的第一反應(yīng)氣體和含有N的第二反應(yīng)氣體而形成氮化鈦膜的成膜裝置的處理，其 中，上述處理包括以下過程使上述計算機執(zhí)行自在上述真空容器的周向上互相分開地設(shè) 置的第一反應(yīng)氣體供給裝置和第二反應(yīng)氣體供給裝置，分別向設(shè)有用于載置上述基板的基 板載置區(qū)域的工作臺的表面供給上述第一反應(yīng)氣體和上述第二反應(yīng)氣體；使上述計算機執(zhí) 行在設(shè)于被供給上述第一反應(yīng)氣體的第一處理區(qū)域與被供給上述第二反應(yīng)氣體的第二處 理區(qū)域之間的分離區(qū)域中將兩種反應(yīng)氣體分離；使上述計算機執(zhí)行使上述第一反應(yīng)氣體供 給裝置和上述第二反應(yīng)氣體供給裝置與上述工作臺在上述真空容器的周向上以IOOrpm以 上的轉(zhuǎn)速相對旋轉(zhuǎn)，從而使上述基板按上述第一處理區(qū)域、上述第二處理區(qū)域這樣的順序 位于上述第一處理區(qū)域和上述第二處理區(qū)域；使上述計算機執(zhí)行對上述真空容器進行真空 排氣。


圖1是表示本發(fā)明的第一實施方式的成膜裝置的一個例子的縱剖視圖。圖2是表示第一實施方式的成膜裝置的內(nèi)部概略結(jié)構(gòu)的一個例子的立體圖。圖3是表示第一實施方式的成膜裝置的橫剖俯視圖。圖4A、4B是表示上述成膜裝置的處理區(qū)域和分離區(qū)域的一個例子的縱剖視圖。圖5A、5B是更詳細地表示上述成膜裝置的處理區(qū)域和分離區(qū)域的一個例子的縱 剖視圖。圖6是表示上述成膜裝置的一部分的縱剖視圖。圖7的A D是表示在上述成膜裝置中形成TiN膜時的作用的一個例子的示意圖。圖8是表示上述成膜裝置的真空容器內(nèi)的氣流的一個例子的概略圖。圖9A 9D是表示使用以往的ALD法形成TiN膜的情況下的作用的一個例子的示 意圖。圖10是表示本發(fā)明的第二實施方式的成膜裝置的一個例子的俯視圖。圖11是表示第二實施方式的成膜裝置的局部分解立體圖。圖12是表示第二實施方式的成膜裝置的局部放大剖視圖。圖13A 13D是表示第二實施方式的成膜裝置的作用的一個例子的示意圖。圖14A 14C是表示在本發(fā)明的實施例中得到的實驗結(jié)果的特性圖。圖15是表示在本發(fā)明的實施例中得到的實驗結(jié)果的特性圖。
具體實施例方式第一實施方式如圖1(圖3中的1-1’的剖視圖) 圖3所示，本發(fā)明的第一實施方式的成膜裝 置的一個例子包括平面(俯視)形狀為大致圓形的扁平的真空容器(或者腔室)1、及設(shè)置 在該真空容器ι內(nèi)且在該真空容器1的中心具有旋轉(zhuǎn)中心的旋轉(zhuǎn)臺2。真空容器1的頂板 11能夠相對于容器主體12裝卸。通過真空容器1內(nèi)被減壓，該頂板11夾著以環(huán)狀設(shè)置于 容器主體12上表面的周緣部的密封構(gòu)件、例如0型密封圈13向容器主體12側(cè)被吸引而維 持氣密狀態(tài)，在自容器主體12分離時，其被未圖示的驅(qū)動機構(gòu)向上方抬起。旋轉(zhuǎn)臺2的中心部被固定于圓筒形狀的芯部21，該芯部21固定在沿著鉛垂方向延 伸的旋轉(zhuǎn)軸22的上端。旋轉(zhuǎn)軸22貫穿真空容器1的底面部14，其下端安裝于驅(qū)動部23， 該驅(qū)動部23形成旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，該旋轉(zhuǎn)機構(gòu)使該旋轉(zhuǎn)軸22繞鉛垂軸線、在該例子中是順時針旋 轉(zhuǎn)。于是，如后所述，旋轉(zhuǎn)臺2利用該驅(qū)動部23能夠在形成薄膜的過程中例如以IOOrpm MOrpm繞鉛垂方向軸線旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)軸22和驅(qū)動部23被收納在上表面開口的筒狀的殼體 20內(nèi)。該殼體20的設(shè)置在其上表面的凸緣部分氣密地安裝于真空容器1的底面部14的下 表面，從而維持殼體20的內(nèi)部氣氛與外部氣氛之間的氣密狀態(tài)。如圖2及圖3所示，在旋轉(zhuǎn)臺2的表面部沿著旋轉(zhuǎn)方向(周向)R設(shè)有圓形的凹部 24，該凹部M用于載置多張、例如五張用于形成基板的半導(dǎo)體晶圓(以下稱作“晶圓”)W。 另外，為了方便起見，在圖3中僅在一個凹部M繪有晶圓W。在此，圖4A及圖4B是沿著同 心圓剖切旋轉(zhuǎn)臺2并將其橫向展開來表示的展開圖，如圖4A所示，凹部M的直徑比晶圓W 的直徑稍大，例如大4mm，其深度被設(shè)定為與晶圓W的厚度相等的尺寸。圖4B以箭頭表示 圖4A中的氣體流動。因而，在將晶圓W投入到凹部M時，晶圓W的表面與旋轉(zhuǎn)臺2的表面 (即未載置晶圓W的區(qū)域)對齊。在凹部M的底面形成有供例如三根升降銷貫穿的通孔 (均未圖示)，該升降銷用于支承晶圓W的背面而使該晶圓W升降。該凹部M用于將晶圓W定位，使其不會因隨著旋轉(zhuǎn)臺2的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力而飛 出，其是相當(dāng)于本實施方式中的基板載置區(qū)域的部位。如圖2及圖3所示，在真空容器1中，在分別與旋轉(zhuǎn)臺2中的凹部M的通過區(qū)域 相對的上方位置，第一反應(yīng)氣體噴嘴31和第二反應(yīng)氣體噴嘴32與兩根分離氣體噴嘴41、42 在真空容器1的周向(即旋轉(zhuǎn)臺2的旋轉(zhuǎn)方向R)上互相隔開間隔地自中心部呈放射狀延 伸。在該例子中，從后述的輸送口 15觀察，第二反應(yīng)氣體噴嘴32、分離氣體噴嘴41、第一反 應(yīng)氣體噴嘴31和分離氣體噴嘴42按照該順序順時針排列。這些反應(yīng)氣體噴嘴31、32和分 離氣體噴嘴41、42例如安裝在真空容器1的側(cè)周壁，作為其基端部的氣體導(dǎo)入件31a、32a、 41a、42a貫穿該側(cè)壁。這些氣體噴嘴31、32、41、42從真空容器1的周壁部導(dǎo)入到真空容器1內(nèi)。第一反應(yīng)氣體噴嘴31和第二反應(yīng)氣體噴嘴32分別經(jīng)由未圖示的流量調(diào)整閥等各 自連接于作為第一反應(yīng)氣體(處理氣體)的含有Ti(鈦)的反應(yīng)氣體例如TiCl4(氯化鈦) 氣體、及作為第二反應(yīng)氣體的含有N(氮)的反應(yīng)氣體例如NH3 (氨)氣體的供給源(均未 圖示)。另外，分離氣體噴嘴41、42均經(jīng)由流量調(diào)整閥等連接于積存有作為分離氣體(非活 性氣體)的隊(氮)氣體的氣體供給源(未圖示)。在反應(yīng)氣體噴嘴31、32的噴嘴長度方向上隔開例如2. 5mm間隔且朝向正下方地形成有例如口徑為0. 3mm的噴出孔，該噴出孔形成用于向例如圖4A中下方側(cè)噴出反應(yīng)氣體的 處理氣體供給口。另外，在分離氣體噴嘴41、42的長度方向上隔開例如IOmm左右的間隔且 朝向正下方地穿設(shè)有用于向下方側(cè)噴出分離氣體的、例如口徑為0. 5mm的噴出孔40。反應(yīng) 氣體噴嘴31、32分別形成第一反應(yīng)氣體供給部件(或者第一反應(yīng)氣體供給裝置)及第二反 應(yīng)氣體供給部件(或者第二反應(yīng)氣體供給裝置)，分離氣體噴嘴41、42形成分離氣體供給 部件(或者分離氣體供給裝置)。另外，反應(yīng)氣體噴嘴31、32的下方區(qū)域分別形成用于使 TiCl4氣體吸附于晶圓W的第一處理區(qū)域91和用于使NH3氣體吸附于晶圓W的第二處理區(qū) 域92。雖然在上述的圖1 圖3、圖4A及圖4B中省略圖示，但如圖5A所示，還設(shè)置有噴 嘴罩120，該噴嘴罩120自處理區(qū)域91、92中的頂面45分開地分別設(shè)置在晶圓W的附近，其 沿著噴嘴31、32的長度方向從上方側(cè)覆蓋這些噴嘴31、32且其下方側(cè)開口。噴嘴罩120的 位于旋轉(zhuǎn)臺2的旋轉(zhuǎn)方向R上的兩側(cè)面部的下端部向水平方向伸出而形成凸緣狀的整流構(gòu) 件121。該整流構(gòu)件121為了抑制分離氣體蔓延到處理區(qū)域91、92內(nèi)及反應(yīng)氣體揚起到噴 嘴31、32的上方側(cè)而設(shè)置，其具有隨著自旋轉(zhuǎn)臺2的中心側(cè)朝向外周側(cè)而沿旋轉(zhuǎn)方向R的 寬度尺寸變大的形狀。因此，像圖5B中以箭頭表示氣體流動那樣，自這些噴嘴31、32的上 游側(cè)朝向各處理區(qū)域91、92流動的分離氣體通過噴嘴罩120的上方區(qū)域分別被排出到排氣 口 61、62，各處理區(qū)域91、92中的反應(yīng)氣體的濃度能夠保持得較高。另外，圖5A及圖5B均 是沿著旋轉(zhuǎn)臺2的周向縱切裝置并將其展開的圖，在成膜裝置中，在比處理區(qū)域91、92及分 離區(qū)域D靠外方的區(qū)域內(nèi)設(shè)有排氣口 61、62，但為了表示各氣體的流動，方便起見將處理區(qū) 域91、92、分離區(qū)域D和排氣口 61、62表示在同一平面內(nèi)。另外，該整流構(gòu)件121既可以如 圖5A及圖5B所示那樣形成在旋轉(zhuǎn)臺2的旋轉(zhuǎn)方向R上的兩側(cè)面，也可以僅設(shè)置于上游側(cè) 和下游側(cè)中的一側(cè)。分離氣體噴嘴41、42用于形成將第一處理區(qū)域91和第二處理區(qū)域92分離的分離 區(qū)域D，如圖2、圖3、圖4A及圖4B所示，在該分離區(qū)域D中的真空容器1的頂板11上設(shè)有 凸?fàn)畈?，該凸?fàn)畈?是在周向上分割以旋轉(zhuǎn)臺2的旋轉(zhuǎn)中心為中心且沿著真空容器1的內(nèi) 周壁附近描畫的圓而成的，其平面形狀為扇形且向下方突出。分離氣體噴嘴41、42被收納 在槽部43內(nèi)，該槽部43形成為在上述圓的位于該凸?fàn)畈?內(nèi)部分的周向中央沿著該圓的 半徑方向延伸。即，從分離氣體噴嘴4K42)的中心軸線到凸?fàn)畈?的扇形兩緣(即旋轉(zhuǎn)臺 2的旋轉(zhuǎn)方向R的上游側(cè)的緣及下游側(cè)的緣)的距離被設(shè)定為相同的長度。另外，槽部43在本實施方式形成為將凸?fàn)畈? 二等分，但例如也可以如下那樣形 成槽部43，S卩，從槽部43觀察，凸?fàn)畈?的旋轉(zhuǎn)臺2的旋轉(zhuǎn)方向R的上游側(cè)寬于其上述旋轉(zhuǎn) 方向R的下游側(cè)。因而，在分離氣體噴嘴41、42的上述旋轉(zhuǎn)方向R的兩側(cè)存在上述凸?fàn)畈?的下表 面、例如平坦且較低的頂面44 (第一頂面)，在該頂面44的上述旋轉(zhuǎn)方向R的兩側(cè)存在比該 頂面44高的頂面45 (第二頂面)。該凸?fàn)畈?的作用在于，在其與旋轉(zhuǎn)臺2之間形成用于 阻止第一反應(yīng)氣體和第二反應(yīng)氣體進入而阻止這些反應(yīng)氣體混合的狹窄的空間、即分離空 間。S卩，以分離氣體噴嘴41為例，分離空間阻止NH3氣體從旋轉(zhuǎn)臺2的旋轉(zhuǎn)方向R的 上游側(cè)進入，并阻止TiCl4氣體從旋轉(zhuǎn)方向R的下游側(cè)進入。
在該例子中，將直徑300mm的晶圓W作為被處理基板，在這種情況下，凸?fàn)畈?在 自旋轉(zhuǎn)臺2的旋轉(zhuǎn)中心向外周側(cè)離開140mm的部位(即其與后述的突出部5的邊界部分)， 其周向的長度(即其與旋轉(zhuǎn)臺2的同心的圓的圓弧長度)例如為146mm，在載置有晶圓W的 基板載置區(qū)域(凹部的最外側(cè)部位，其周向的長度例如為502mm。另外，如圖4A所示， 在該外側(cè)部位自分離氣體噴嘴41 (42)的兩側(cè)分別位于左右的凸?fàn)畈?的周向長度L例如 為 246mm。另外，如圖4A所示，凸?fàn)畈?的下表面、即頂面44距旋轉(zhuǎn)臺2的表面的高度h被 設(shè)定為例如0. 5mm 4mm。因此，為了確保分離區(qū)域D的分離功能，與旋轉(zhuǎn)臺2的轉(zhuǎn)速的使 用范圍等相應(yīng)地例如根據(jù)實驗等設(shè)定凸?fàn)畈?的尺寸、凸?fàn)畈?的下表面(第一頂面44)與 旋轉(zhuǎn)臺2的表面之間的高度h。另外，分離氣體并不限定于氮(N2)氣體，也可以采用氬(Ar) 氣體等惰性氣體等。突出部5以與旋轉(zhuǎn)臺2中的比芯部21靠外周側(cè)的部位相對的方式、且沿著該芯部 21的外周地設(shè) 置在頂板11的下表面。該突出部5與凸?fàn)畈?的位于旋轉(zhuǎn)臺2的旋轉(zhuǎn)中心 側(cè)的部位連續(xù)地形成，其下表面形成為與凸?fàn)畈?的下表面(頂面44)相同的高度。圖2 及圖3表示在比上述頂面45低且比分離氣體噴嘴41、42高的位置將頂板11水平切斷。另 外，突出部5和凸?fàn)畈?并不必限定為一體，也可以獨立設(shè)置。真空容器1的頂板11的下表面、即從旋轉(zhuǎn)臺2的基板載置區(qū)域(凹部24)觀察的 頂面如上所述那樣在周向上存在第一頂面44和比該頂面44高的第二頂面45，但在圖1中 表示了設(shè)有高的頂面45的區(qū)域的縱截面，在圖6中表示了設(shè)有低的頂面44的區(qū)域的縱截 面。如圖2及圖6所示，扇形的凸?fàn)畈?的周緣部(即真空容器1的外緣側(cè)的部位)與旋 轉(zhuǎn)臺2的外端面相對地彎曲成L字形而形成彎曲部46。扇形的凸?fàn)畈?設(shè)置于頂板11側(cè) 并能夠自容器主體12拆卸，因此，在上述彎曲部46的外周面與容器主體12之間存在微小 的間隙。該彎曲部46也是與凸?fàn)畈?同樣地出于防止反應(yīng)氣體從兩側(cè)進入而防止兩種反 應(yīng)氣體混合的目的而設(shè)置的，彎曲部46的內(nèi)周面和旋轉(zhuǎn)臺2的外端面之間的間隙、及彎曲 部46的外周面和容器主體12之間的間隙被設(shè)定為與頂面44距旋轉(zhuǎn)臺2的表面的高度h 相同的尺寸。在該例子中，能夠從旋轉(zhuǎn)臺2的表面?zhèn)葏^(qū)域看到彎曲部46的內(nèi)周面構(gòu)成真空 容器1的內(nèi)周壁。容器主體12的內(nèi)周壁在分離區(qū)域D中如圖6所示那樣接近上述彎曲部46的外周 面而形成為垂直面，但在除分離區(qū)域D之外的部位，其如圖1所示那樣成為例如從與旋轉(zhuǎn)臺 2的外端面相對的部位直至底面部14而其縱截面形狀被切削為矩形并向外方側(cè)凹陷的構(gòu) 造。將該凹陷的部位中的與上述第一處理區(qū)域91和第二處理區(qū)域92連通的區(qū)域分別稱作 第一排氣區(qū)域El和第二排氣區(qū)域E2。如圖3所示，在這些第一排氣區(qū)域El和第二排氣區(qū) 域E2的底部分別形成有第一排氣口 61和第二排氣口 62。如圖1所示，這些排氣口 61、62 分別經(jīng)由排氣通路63連接于形成真空排氣部件(或者真空排氣裝置)的例如真空泵64。 另外，在圖1中，附圖標(biāo)記65是壓力調(diào)整部件(或者壓力調(diào)整裝置)，其設(shè)置在每個排氣通 路63中。如上所述，排氣口 61、62為了發(fā)揮分離區(qū)域D的分離作用，在俯視觀察時其設(shè)置在 上述分離區(qū)域D的上述旋轉(zhuǎn)方向R的兩側(cè)。詳細地講，從旋轉(zhuǎn)臺2的旋轉(zhuǎn)中心觀察，在第一 處理區(qū)域91和例如在旋轉(zhuǎn)方向R的下游側(cè)與該第一處理區(qū)域91鄰接的分離區(qū)域D之間形成有第一排氣口 61，從旋轉(zhuǎn)臺2的旋轉(zhuǎn)中心觀察，在第二處理區(qū)域92和例如在旋轉(zhuǎn)方向R 的下游側(cè)與該第二處理區(qū)域92鄰接的分離區(qū)域D之間形成有第二排氣口 62。這些排氣口 61、62配置為分別專門用于(各自)排出各反應(yīng)氣體(TiCl4氣體和NH3氣體)。在該例子 中，一個排氣口 61設(shè)置在第一反應(yīng)氣體噴嘴31和在上述旋轉(zhuǎn)方向R下游側(cè)與該第一反應(yīng) 氣體噴嘴31鄰接的分離區(qū)域D的靠第一反應(yīng)氣體噴嘴31—側(cè)的緣的延長線之間，而且，另 一個排氣口 62設(shè)置在第二反應(yīng)氣體噴嘴32和在上述旋轉(zhuǎn)方向R下游側(cè)與該第二反應(yīng)氣體 噴嘴32鄰接的分離區(qū)域D的靠第二反應(yīng)氣體噴嘴32 —側(cè)的緣的延長線之間。即，第一排 氣口 61設(shè)置在圖3中以單點劃線表示的直線Ll和直線L2之間，該直線Ll通過旋轉(zhuǎn)臺2 的中心和第一處理區(qū)域91，該直線L2通過旋轉(zhuǎn)臺2的中心和與上述第1處理區(qū)域91的下 游側(cè)鄰接的分離區(qū)域D的靠上游一側(cè)的緣，第二排氣口 62設(shè)置在圖3中以雙點劃線表示的 直線L3和直線L4之間，該直線L3通過旋轉(zhuǎn)臺2的中心和第二處理區(qū)域92，該直線L4通過 旋轉(zhuǎn)臺2的中心和與上述第二處理區(qū)域92的下游側(cè)鄰接的分離區(qū)域D的靠上游一側(cè)的緣。在該例子中，通過將排氣口 61、62設(shè)置在比旋轉(zhuǎn)臺2低的位置而從真空容器1的 內(nèi)周壁與旋轉(zhuǎn)臺2的周緣之間的間隙排氣，但并不限定于設(shè)置在真空容器1的底面部，也可 以將排氣口 61、62設(shè)置于真空容器1的側(cè)壁。如圖1所示，在上述旋轉(zhuǎn)臺2與真空容器1的底面部14之間的空間中設(shè)有形成加 熱部件(或者加熱裝置)的加熱器單元7，其隔著旋轉(zhuǎn)臺2將旋轉(zhuǎn)臺2上的晶圓W加熱到由 工藝制程程序確定的溫度。在上述旋轉(zhuǎn)臺2的周緣附近的下方側(cè)，為了劃分從旋轉(zhuǎn)臺2的 上方空間到排氣區(qū)域E的氣氛和放置有加熱器單元7的氣氛，以整周圍著加熱器單元7的 方式設(shè)有罩構(gòu)件71。該罩構(gòu)件71的上緣向外側(cè)彎曲而形成為凸緣形狀，減小該彎曲面與旋 轉(zhuǎn)臺2的下表面之間的間隙來抑制氣體從外方進入到罩構(gòu)件71內(nèi)。位于比配置有加熱器單元7的空間靠近旋轉(zhuǎn)中心的部位的底面部14在旋轉(zhuǎn)臺2 的下表面的中心部附近接近芯部21，兩者之間形成狹小的空間。另外，對于貫穿該底面部 14的旋轉(zhuǎn)軸22的通孔，其內(nèi)周面與旋轉(zhuǎn)軸22的間隙在旋轉(zhuǎn)臺2的下表面的中心部附近變 窄。這些狹小的空間連通到上述殼體20內(nèi)。而且，在殼體20內(nèi)設(shè)有吹掃氣供給管72，其用 于向上述狹小的空間內(nèi)供給用作吹掃氣體的N2氣體來進行吹掃。在真空容器1的底面部 14中，在加熱器單元7的下方側(cè)位置中的周向的多個部位設(shè)有用于吹掃加熱器單元7的配 置空間的吹掃氣供給管73。這樣，通過設(shè)置吹掃氣供給管72、73，從殼體20內(nèi)到加熱器單元7的配置空間的 空間被N2氣體吹掃，該吹掃氣自旋轉(zhuǎn)臺2與罩構(gòu)件71之間的間隙經(jīng)由排氣區(qū)域E被排出 到排氣口 61、62。由此，防止TiCl4氣體或NH3氣體從上述第一處理區(qū)域91和第二處理區(qū) 域92中的一個區(qū)域經(jīng)由旋轉(zhuǎn)臺2的下方蔓延到另一個區(qū)域中，因此，該吹掃氣也能夠起到 分離氣體的作用。另外，在真空容器1的頂板11的中心部連接有分離氣體供給管51，其能夠向頂板 11與芯部21之間的空間52中供給用作分離氣體的N2氣體。供給到該空間52中的分離氣 體經(jīng)由上述突出部5與旋轉(zhuǎn)臺2的狹小的間隙50沿著旋轉(zhuǎn)臺2的基板載置區(qū)域側(cè)的表面 朝向周緣被噴出。由于在由該突出部5圍成的空間中充滿了分離氣體，因此，能夠防止反應(yīng) 氣體(TiCl4氣體和NH3氣體)在第一處理區(qū)域91和第二處理區(qū)域92之間經(jīng)由旋轉(zhuǎn)臺2的 中心部混合。圖3所示，在真空容器1的側(cè)壁還形成有用于在外部的輸送臂10與旋轉(zhuǎn) 臺2之間交接晶圓W的輸送口 15。該輸送口 15能夠利用未圖示的閘閥打開或關(guān)閉。另外， 在用于形成旋轉(zhuǎn)臺2中的基板載置區(qū)域的凹部M與面向該輸送口 15的位置時進行其與輸 送臂10之間的晶圓W的交接，因此，在旋轉(zhuǎn)臺2的下方側(cè)的與該交接位置相對應(yīng)的部位設(shè) 有交接用的升降銷16的升降機構(gòu)(未圖示)，該升降銷用于貫穿凹部M而從背面抬起晶圓 I如上述圖1所示，該成膜裝置包括用于控制整個裝置的動作的、能夠由計算機形 成的控制部100。該控制部100具有CPU等處理器100A和存儲器等存儲部100B。存儲部 100B存儲由CPU執(zhí)行的處理程序和制程程序等各種數(shù)據(jù)，也可以形成在CPU執(zhí)行處理程序 的運算時所采用的工作存儲器。工作存儲器也可以由相對于存儲部100B獨立的存儲器等 形成。在該存儲部100B中，針對對晶圓W進行的每個處理的種類存儲有晶圓W的加熱溫度、 各反應(yīng)氣體的流量、真空容器1內(nèi)的壓力及旋轉(zhuǎn)臺2的轉(zhuǎn)速等制程程序(處理條件、處理參 數(shù)等)。在向晶圓W供給反應(yīng)氣體而進行薄膜的成膜處理時，為了迅速地形成薄膜，并像后 述的實施例那樣使薄膜的表面形態(tài)良好(即，使表面的面狀態(tài)平滑)，旋轉(zhuǎn)臺2的轉(zhuǎn)速根據(jù) 存儲在存儲部100B中的制程程序被設(shè)定為例如IOOrpm MOrpm。上述處理程序也可以自 硬盤、光盤、光磁盤、存儲卡、軟盤、半導(dǎo)體存儲裝置等有形的(tangible)且計算機能夠讀 取的存儲介質(zhì)85安裝于控制部100內(nèi)的存儲部100B。不言而喻，也可以是控制部100的存 儲部IOOB自身形成存儲有處理程序的能夠由計算機讀取的存儲介質(zhì)。在控制部100上能夠連接供操作人員輸入數(shù)據(jù)和指示的操作面板等輸入裝置(未 圖示)、用于顯示針對操作人員的信息、操作菜單和成膜裝置的狀態(tài)等狀態(tài)的顯示裝置(未 圖示)等。輸入裝置和顯示裝置也可以一體地設(shè)置于觸摸面板這樣的用戶界面部。根據(jù)需要，通過根據(jù)來自用戶界面部的指示等從存儲部IOOB調(diào)出任意的制程程 序和處理程序而使CPU執(zhí)行處理程序，能夠在控制部100的控制下使成膜裝置執(zhí)行目標(biāo) 功能而進行目標(biāo)處理。即，處理程序使計算機實現(xiàn)與成膜裝置的成膜處理相關(guān)的功能、或 者使計算機執(zhí)行與成膜裝置的成膜處理相關(guān)的過程，從而以使計算機作為執(zhí)行成膜裝置 的成膜處理的部件起作用的方式控制成膜裝置。另外，至少程序也能夠?qū)⒋鎯υ谟行蔚?(tangible)且計算機能夠讀取的存儲介質(zhì)中的狀態(tài)的程序安裝于控制部80來利用、或者 自控制部100的外部的裝置(未圖示)例如通過專用線路隨時傳送而在線利用。接著，參照圖7及圖8說明上述第一實施方式的成膜裝置的動作。首先，打開閘閥， 利用輸送臂10將晶圓W從外部經(jīng)由輸送口 15交接到旋轉(zhuǎn)臺2的凹部24內(nèi)。該交接通過 在凹部M停止在面向輸送口 15的位置時升降銷從真空容器1的底面?zhèn)韧ㄟ^凹部M底面 的通孔升降來進行。使旋轉(zhuǎn)臺2間斷地旋轉(zhuǎn)來進行這種方式的晶圓W的交接，將晶圓W分 別載置于旋轉(zhuǎn)臺2的例如5個凹部M內(nèi)。接著，關(guān)閉閘閥并使壓力調(diào)整部件65的開度為 全開，使真空容器1內(nèi)成為隔斷狀態(tài)，使旋轉(zhuǎn)臺2例如以IOOrpm的轉(zhuǎn)速順時針旋轉(zhuǎn)，并且， 利用加熱器單元7將晶圓W(即旋轉(zhuǎn)臺2)加熱到TiN(氮化鈦)的結(jié)晶化的溫度例如250°C 以上的溫度、在該例子中是加熱到400°C。接著，調(diào)整壓力調(diào)整部件65的開度，使得真空容器1內(nèi)的壓力值成為規(guī)定的值、例 如1066. 4Pa(8Torr)0另外，例如以IOOsccm自第一反應(yīng)氣體噴嘴31供給TiCl4氣體，并且 例如以5000SCCm自第二反應(yīng)氣體噴嘴32供給NH3氣體。另外，均以lOOOOsccm自分離氣
11體噴嘴41、42供給N2氣體，并且也以規(guī)定流量自分離氣體供給管51和吹掃氣供給管72、73 向真空容器1內(nèi)供給N2氣體。然后，在利用旋轉(zhuǎn)臺2的旋轉(zhuǎn)使晶圓W通過第一處理區(qū)域91時，如圖7的A所示， 在該晶圓W的表面吸附有TiCl4氣體。此時，使旋轉(zhuǎn)臺2如上所述那樣高速旋轉(zhuǎn)，并如上所 述那樣設(shè)定反應(yīng)氣體的流量、處理壓力，因此，晶圓W上的TiCl4W吸附膜151的膜厚tl比 例如將晶圓W靜置在TiCl4氣體的氣氛中直到TiCl4氣體的吸附量飽和為止時的飽和膜厚 to薄。在這樣使TiCl4氣體的吸附膜厚tl形成得薄于飽和膜厚to時，如上所述從旋轉(zhuǎn)臺 2的旋轉(zhuǎn)中心朝向外周側(cè)而以與旋轉(zhuǎn)臺2水平并接近晶圓W的方式設(shè)置第一反應(yīng)氣體噴嘴 31，并在該氣體噴嘴31的整個長度方向上等間隔地設(shè)置噴出孔33，并且，在各處理區(qū)域91、 92之間分別設(shè)置分離區(qū)域D而謀求真空容器1內(nèi)的氣流穩(wěn)定化，因此，TiCl4氣體被均勻地 供給到晶圓W上，吸附膜151的膜厚在晶圓W的整個面內(nèi)均勻。接著，在該晶圓W通過第二處理區(qū)域92時，如圖7的B所示，晶圓W表面的吸附膜 151被氮化，生成一層或多層TiN膜152的分子層。由于隨著結(jié)晶化而產(chǎn)生原子和分子的遷 移(移動)，因此該TiN膜152的結(jié)晶粒度(grain size)有變大趨勢(即欲進行粒生長)。 隨著該粒生長的進行，TiN膜152的表面形態(tài)惡化(即表面狀態(tài)變粗糙)。但是，由于如上 所述那樣使旋轉(zhuǎn)臺2高速旋轉(zhuǎn)，在表面形成有TiN膜152的晶圓W隨后馬上通過第一處理 區(qū)域91，接著迅速到達第二處理區(qū)域92。S卩，可以說包含TiCl4氣體吸附于晶圓W的表面 及該TiCl4氣體的氮化處理的循環(huán)之間的時間(即TiN膜152進行結(jié)晶化的時間)被設(shè)定 得極短。因此，如圖7的C及圖7的D所示，在下層側(cè)的TiN膜152進行結(jié)晶化之前在上層 側(cè)層疊TiN膜153，從而下層側(cè)的TiN膜152的原子和分子的移動被上層側(cè)的反應(yīng)生成物、 即TiN膜153阻礙，可以說下層側(cè)的TiN膜152的表面狀態(tài)(具體地講是粒生長)被上層 側(cè)的TiN膜153限制。另外，由于吸附膜151的膜厚tl如上所述那樣形成得較薄，因此， 即使在TiN膜152中TiN粒子發(fā)生結(jié)晶化，也能夠?qū)⑸L后的結(jié)晶粒度(即表面形態(tài)的惡 化程度)抑制得較小。因而，像后述的實施例中說明的那樣，與利用CVD(ChemiCal Vapor Deposition)法、循環(huán)之間的時間較長的以往的ALD(Atomic Layer Deposition)法等成膜 的情況相比，該下層側(cè)的TiN膜152的結(jié)晶粒度極小，且表面狀態(tài)平滑。另外，上層側(cè)的TiN膜153接著迅速地通過處理區(qū)域91、92，因此，該上層側(cè)的TiN 膜153的原子和分子的移動同樣被形成在更上層側(cè)的TiN膜限制。晶圓W這樣在第一處理 區(qū)域91和第二處理區(qū)域92中按照該順序交替地通過多次，從而，上述結(jié)晶粒度極小且表面 平滑的反應(yīng)生成物依次層疊而形成TiN膜的薄膜。由于如上所述那樣使旋轉(zhuǎn)臺2高速旋轉(zhuǎn)， 因此，該薄膜比例如以往的ALD法更迅速地形成。此時的成膜速度與各反應(yīng)氣體的供給量、 真空容器1內(nèi)的處理壓力等相應(yīng)地變化，列舉一個例子，例如為5. 47nm/min左右。此時，由于在分離區(qū)域D中供給有隊氣體，而且在中心部區(qū)域C中也供給有作為分 離氣體的隊氣體，因此，即使在如上所述那樣使旋轉(zhuǎn)臺2高速旋轉(zhuǎn)的情況下，也能夠像圖8 中以箭頭表示的氣體流動那樣以TiCl4氣體和NH3氣體不會混合的方式排出各氣體。另外， 在分離區(qū)域D中，由于彎曲部46與旋轉(zhuǎn)臺2的外端面之間的間隙如上所述那樣變窄，因此， TiCl4氣體和NH3氣體即使經(jīng)由旋轉(zhuǎn)臺2的外側(cè)也不會混合。因而，第一處理區(qū)域91的氣氛 和第二處理區(qū)域92的氣氛被完全分離，TiCl4氣體被排出到排氣口 61力氏氣體被排出到排 氣口 62。結(jié)果，TiCl4氣體和NH3氣體無論在氣氛中還是在晶圓W上都不會混合。另外，由于利用N2氣體吹掃旋轉(zhuǎn)臺2的下方側(cè)，因此，流入到排氣區(qū)域E的氣體也不會通過旋轉(zhuǎn)臺2 的下方側(cè)，例如TiCl4氣體不會流入到NH3氣體的供給區(qū)域中。在這樣完成成膜處理時，停 止供給氣體而對真空容器1內(nèi)進行真空排氣，之后，使旋轉(zhuǎn)臺2停止旋轉(zhuǎn)，利用與搬入晶圓 W時相反的動作借助輸送臂10將各晶圓W按順序搬出到真空容器1之外。在此，對處理參數(shù)的一個例子進行記載，來自真空容器1中心部的分離氣體供給 管51的N2氣體流量例如為5000sCCm。另外，相對于一張晶圓W的反應(yīng)氣體供給循環(huán)數(shù)、 即晶圓W分別通過處理區(qū)域91、92的次數(shù)與目標(biāo)膜厚相應(yīng)地改變，該次數(shù)為很多次、例如為 600 次。采用上述實施方式，在真空容器1內(nèi)的旋轉(zhuǎn)臺2上載置晶圓W，對該晶圓W供給反 應(yīng)氣體而在真空氣氛下形成氮化鈦膜的過程中，在進行薄膜的成膜處理時，使旋轉(zhuǎn)臺2和 各氣體噴嘴31、32、41、42以IOOrpm以上的轉(zhuǎn)速沿著真空容器1的周向相對旋轉(zhuǎn)。因此，能 夠高速地進行反應(yīng)氣體的供給循環(huán)(或者反應(yīng)生成物的成膜循環(huán))，從而能夠迅速地形成 薄膜，能夠提高生產(chǎn)率。另外，由于反應(yīng)氣體的供給循環(huán)期間的時間極短，因此，由在基板 的表面生成的反應(yīng)生成物的結(jié)晶化導(dǎo)致粒徑粗大化之前，在上層側(cè)層疊下一個反應(yīng)生成物 的層，可以說能夠利用上層側(cè)的反應(yīng)生成物限制下層側(cè)的反應(yīng)生成物的原子和分子的遷移 (移動)，因此，其結(jié)果能夠抑制使表面形狀惡化的遷移。因而，與利用以往的CVD法、循環(huán) 期間的時間較長的ALD形成的薄膜相比，能夠得到表面形狀平滑的薄膜。因此，在將該TiN膜用作下一代電容器電極、例如氧化鋯)、Ti0(氧化鈦)、 TaO(氧化鉭)等的阻擋膜的情況下，能夠抑制該電極的電荷集中而獲得良好的電特性。另 外，在半導(dǎo)體裝置的多層構(gòu)造中，在上層側(cè)的配線層與下層側(cè)的配線層之間的層間絕緣膜 中的用于埋入將這些配線層彼此連接起來的鋁等金屬層的接觸孔等的凹部中，將該TiN膜 用作用于防止金屬層向?qū)娱g絕緣膜擴散的阻擋膜時，即使在該接觸孔的長寬比大到50左 右的情況下，也同樣能夠迅速地得到表面平滑且包覆性較高的薄膜。另外，由于吸附在晶圓W上的吸附膜151的膜厚t 1小于飽和膜厚t0，因此，即使 TiN粒子發(fā)生了結(jié)晶化，也能夠?qū)⑸L的晶粒的粒度抑制得極小。即，在本實施方式中，通過 使旋轉(zhuǎn)臺2高速旋轉(zhuǎn)，可以說能夠?qū)⑽侥?51的膜厚tl抑制得較薄(減小結(jié)晶粒度)。另一方面，在將旋轉(zhuǎn)臺2的轉(zhuǎn)速設(shè)定為低速、例如30rpm以下來進行TiN膜152的 成膜處理的情況下，如圖9A所示，例如吸附膜151的膜厚t2與飽和膜厚t0大致相等，薄膜 的表面形態(tài)惡化。即，如圖9B所示，在對形成有該吸附膜151的晶圓W供給NH3氣體而生成 TiN膜152時，由形成TiCl4的吸附膜151和該吸附膜151的氮化構(gòu)成的處理循環(huán)期間的時 間較長，因此，如圖9C所示，直到在TiN膜152的上層形成下一層的TiN膜153為止的期間 里，由于在該TiN膜152中TiN粒子進行結(jié)晶化導(dǎo)致原子和分子發(fā)生遷移(移動)，表面形 態(tài)惡化。此時，吸附膜151的膜厚t2大于上述膜厚tl，因此，存在因結(jié)晶化而生長的粒子的 尺寸(表面狀態(tài)的惡化)也與該膜厚t2相應(yīng)地變大的情況。因此，在向該表面狀態(tài)粗糙的TiN膜152的表面供給TiCl4氣體時，如圖9D所示， 上層側(cè)的吸附膜151仿效下層側(cè)的TiN膜152的表面而形成，因此，該吸附膜151的表面也 成為與TiN膜152同樣粗糙的狀態(tài)。之后，在向該上層側(cè)的吸附膜151供給NH3氣體時，上 層側(cè)的TiN膜153也同樣進行結(jié)晶化，因此表面更加粗糙。通過這樣依次層疊的TiN膜分 別進行結(jié)晶化，導(dǎo)致得到的薄膜表面成為凹凸極大的狀態(tài)。因而，在這樣將旋轉(zhuǎn)臺2的轉(zhuǎn)速設(shè)定為低速來進行成膜處理的情況下，極難控制表面形態(tài)。另外，在將旋轉(zhuǎn)臺2的轉(zhuǎn)速設(shè)定 得較慢時，成膜速度也會變慢。由以上可知，在本實施方式中，通過將旋轉(zhuǎn)臺2的轉(zhuǎn)速設(shè)定為高速來形成TiN膜， 能夠迅速地形成表面形態(tài)良好的TiN膜。在此，在本實施方式的成膜裝置中，與旋轉(zhuǎn)臺2上 的晶圓W相對地設(shè)置各反應(yīng)氣體噴嘴31、32，因此，通過例如增大反應(yīng)氣體的流量、或者通 過將處理壓力設(shè)定得較高，也可以使吸附在晶圓W上的反應(yīng)氣體的吸附量飽和。在這種情 況下，由于旋轉(zhuǎn)臺2高速旋轉(zhuǎn)，因此，也能夠在TiN膜152進行結(jié)晶化之前形成連續(xù)的上層 側(cè)的TiN膜153，從而能夠得到表面形態(tài)良好的薄膜。另外，由于能夠獲得各反應(yīng)循環(huán)中的 膜厚，因此，能夠進一步提高生產(chǎn)率。這樣，即使在增加反應(yīng)氣體的供給量、或者提高處理壓 力的情況下，各反應(yīng)氣體也同樣能夠各自排出。作為上述第一反應(yīng)氣體，除上述例子之外，也可以采用含有Ti的氣體、例如 TDMAT(四(二甲氨基)鈦)氣體等，作為第二反應(yīng)氣體，也可以使順3氣體自由基化來使用。 另外，在旋轉(zhuǎn)臺2的轉(zhuǎn)速過高時，例如薄膜的包覆性降低，因此，例如也可以在MOrpm以下。 即，在后述的實施例中進行形成TiN膜的實驗時，即使旋轉(zhuǎn)臺2的轉(zhuǎn)速為240rpm，也會形成 良好的包覆性，因此，可以說只要轉(zhuǎn)速至少在MOrpm以下，就能夠得到良好的包覆性。第二實施方式在上述第一實施方式中，重復(fù)多次包括形成TiCl4氣體的吸附膜151、通過該吸附 膜151氮化來形成TiN膜152的成膜循環(huán)來進行成膜，例如在TiN膜152中含有雜質(zhì)等的 情況下，也可以在成膜循環(huán)的期間內(nèi)對TiN膜152進行等離子處理。下面，作為第二實施 方式，參照圖10 圖12說明這樣進行等離子處理的情況下的成膜裝置的一個例子。在圖 10 圖12中對與圖1 圖6相同的部分標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記，并省略其說明。在該例子中，如圖10所示，例如在比輸送口 15靠旋轉(zhuǎn)臺2的旋轉(zhuǎn)方向R的上游側(cè) 設(shè)有上述第二反應(yīng)氣體噴嘴32。在第二反應(yīng)氣體噴嘴32與該第二反應(yīng)氣體噴嘴32中的沿 旋轉(zhuǎn)臺2的旋轉(zhuǎn)方向R的下游側(cè)的分離區(qū)域D之間還設(shè)有用于對晶圓W進行等離子處理的 活化氣體噴射器220。該活化氣體噴射器220包括自旋轉(zhuǎn)臺2的外周側(cè)朝向旋轉(zhuǎn)中心側(cè)地 與該旋轉(zhuǎn)臺2平行延伸的氣體導(dǎo)入噴嘴34和一對鞘管(未圖示)、以及在整個長度方向上 從上方側(cè)覆蓋配置有這些氣體導(dǎo)入噴嘴34和一對鞘管的區(qū)域地設(shè)置的、與上述噴嘴罩120 同樣結(jié)構(gòu)的例如由石英構(gòu)成的罩體221。圖11中的附圖標(biāo)記222是被設(shè)定為與上述整流構(gòu) 件121相同尺寸的氣流限制面222，圖12中的附圖標(biāo)記223是為了自真空容器1的頂板11 懸掛罩體221而沿著該罩體221的長度方向設(shè)置的支承體。另外，圖10中的附圖標(biāo)記37 是連接于鞘管的基端部(即真空容器1的內(nèi)壁側(cè))的保護管。在真空容器1的外部設(shè)有圖10所示的高頻電源180，其能夠借助匹配器181對埋 設(shè)在鞘管內(nèi)的未圖示的電極供給例如13. 56MHz、例如1500W以下的高頻電力。氣體導(dǎo)入噴 嘴34將等離子體產(chǎn)生用的處理氣體、例如NH3氣體和吐氣體中的至少一種從真空容器1的 外部，經(jīng)由沿著長度方向形成在側(cè)方側(cè)的多個部位的氣孔341朝向鞘管水平地噴出。在該第二實施方式中進行成膜處理的情況下，自各氣體噴嘴31、32、41、42向真空 容器1內(nèi)供給各氣體，并自氣體導(dǎo)入噴嘴34將等離子體生成用的處理氣體、例如NH3氣體 以規(guī)定的流量、例如5000sCCm供給到真空容器1中。另外，自未圖示的高頻電源對上述電 極供給規(guī)定值的電力、例如400W的高頻電力。
在活化氣體噴射器220中，自氣體導(dǎo)入噴嘴34朝向上述鞘管噴出的NH3氣體利用 供給到這些鞘管之間的高頻被活化而成為離子等活性種，該活性種(等離子體)朝向下方 被噴出。如圖13A及圖1 所示，在表面形成吸附膜151、接著該吸附膜151被氮化而形成 TiN膜152的晶圓W到達活化氣體噴射器220下方區(qū)域時，如圖13C所示那樣暴露在等離子 體中，例如在表面的TiN膜152中含有Cl(氯)等雜質(zhì)的情況下，該雜質(zhì)從膜中被排出。并 且，如圖13D所示，之后，與上述第一實施方式同樣地在該TiN膜152的上層側(cè)迅速地層疊 下一層TiN膜153，從而限制下層側(cè)的TiN膜152中的原子和分子的移動。通過這樣將生成 吸附膜151、通過該吸附膜151氮化而生成TiN膜152、利用等離子體減少(或者除去)雜 質(zhì)按照該順序重復(fù)多次，能夠迅速地形成雜質(zhì)極少且表面平滑的薄膜。采用該第二實施方式，除了上述第一實施方式的效果之外還具有以下效果。S卩，由 于能夠通過對晶圓W進行等離子處理來降低薄膜中的雜質(zhì)的量，因此，能夠提高電特性。另 外，由于每次在真空容器1的內(nèi)部進行成膜循環(huán)時都進行改性處理，可以說在旋轉(zhuǎn)臺2的周 向上在晶圓W通過各處理區(qū)域91、92的路徑的途中以不干涉成膜處理的方式進行改性處 理，因此，與例如在完成形成薄膜之后進行改性處理相比能夠在短時間內(nèi)進行改性處理。另外，在上述例子中，使旋轉(zhuǎn)臺2相對于氣體供給系統(tǒng)(即噴嘴31、32、41、42)旋 轉(zhuǎn)，但也可以使氣體供給系統(tǒng)在周向上相對于旋轉(zhuǎn)臺2旋轉(zhuǎn)。接著，對為了確認上述實施方式的成膜裝置和成膜方法的效果而進行的實驗進行 說明。實施例1首先，如下所示那樣對旋轉(zhuǎn)臺2的轉(zhuǎn)速進行各種變更來形成TiN膜，使用SEM(電 子顯微鏡)觀察得到的TiN膜的表面。另外，在各實驗例中使其他的成膜條件、例如反應(yīng)氣 體的供給量和處理壓力等為相同的條件，因此省略說明。另外，晶圓W的加熱溫度為250°C 以上，例如為400°C。旋轉(zhuǎn)臺2的轉(zhuǎn)速rpm比較例1 :30實施例1 :100或者MO實驗結(jié)果如圖14A 圖14C中得到的實驗結(jié)果的SEM照片所示，在比較例1中，如圖14A所 示，能夠確認表面狀態(tài)粗糙，接近于使用以往的CVD法、SFD法來進行成膜的面狀態(tài)。如上 所述，由于TiN膜在250°C以上結(jié)晶化，因此，在該實驗中的加熱溫度并不妨礙TiN粒子結(jié)晶 化的情況下，這樣由TiN粒子的結(jié)晶化引起的凹凸會出現(xiàn)在膜表面。另一方面，如實施例1所示，能夠確認在將旋轉(zhuǎn)臺2的轉(zhuǎn)速提高至IOOrpm的情況 下，如圖14B所示，提高了 TiN膜的表面形態(tài)，在進一步設(shè)為MOrpm的情況下，如圖14C所 示，表面極其平滑。因而，能夠確認通過使旋轉(zhuǎn)臺2高速旋轉(zhuǎn)，如上所述成膜循環(huán)之間的時 間縮短，能夠利用上層側(cè)的TiN膜抑制下層側(cè)的TiN膜的結(jié)晶化。實驗例2接著，使用AFM(原子間力顯微鏡)對在與實施例1相同的條件下形成的各樣品測 定TiN膜的表面粗糙度。另外，測定長度為lOnm。其結(jié)果，如圖15所示，能夠確認在旋轉(zhuǎn)臺2的轉(zhuǎn)速為30rpm的情況下，表面粗糙度
15為2nm左右，在其轉(zhuǎn)速為IOOrpm以上的情況下，表面粗糙度為0. 5nm左右的較小的值。在上述實施方式的各例子中，在真空容器內(nèi)利用含有Ti的第一反應(yīng)氣體和含有N 的第二反應(yīng)氣體在基板的表面形成氮化鈦膜時，使用于載置基板的工作臺與用于分別向工 作臺上的基板供給上述兩種反應(yīng)氣體的第一反應(yīng)氣體供給部件和第二反應(yīng)氣體供給部件 在真空容器的周向上以IOOrpm以上的轉(zhuǎn)速相對旋轉(zhuǎn)，交替地供給兩種反應(yīng)氣體。因此，能 夠高速地進行上述兩種反應(yīng)氣體的供給循環(huán)，從而能夠迅速地形成氮化鈦膜。另外，由于能 夠使兩種反應(yīng)氣體的供給循環(huán)期間的時間極短，因此，在產(chǎn)生由生成于基板表面的反應(yīng)生 成物的結(jié)晶化引起的粒徑粗大化之前，在上層側(cè)層疊下一反應(yīng)生成物的層，可以說能夠利 用上層側(cè)的反應(yīng)生成物限制下層側(cè)的反應(yīng)生成物中的原子和分子的遷移(移動)。結(jié)果，能 夠得到表面形態(tài)良好(表面形狀平滑)的氮化鈦膜。以上，說明了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但本發(fā)明并不限定于該特定的實施方式，能 夠在權(quán)利要求書中記載的本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)進行各種變形、變更。本申請以2009年12月25日在日本特許廳提出申請的特愿2009-295351為基礎(chǔ)， 要求該申請的優(yōu)先權(quán)，該申請的全部內(nèi)容以引用的方式納入本申請。
權(quán)利要求
1.一種成膜裝置，其中， 該成膜裝置包括工作臺，其設(shè)置在真空容器內(nèi)，其設(shè)有用于載置基板的基板載置區(qū)域； 第一反應(yīng)氣體供給裝置和第二反應(yīng)氣體供給裝置，該第一反應(yīng)氣體供給裝置和第二反 應(yīng)氣體供給裝置在上述真空容器的周向上互相分開地設(shè)置，用于分別向上述工作臺上的基 板供給含有Ti的第一反應(yīng)氣體和含有N的第二反應(yīng)氣體；分離區(qū)域，其設(shè)置在被供給上述第一反應(yīng)氣體的第一處理區(qū)域和被供給上述第二反應(yīng) 氣體的第二處理區(qū)域之間，用于將兩種反應(yīng)氣體分離；旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，其使上述第一反應(yīng)氣體供給裝置和上述第二反應(yīng)氣體供給裝置與上述工作 臺在上述真空容器的周向上相對旋轉(zhuǎn)，從而使上述基板按上述第一處理區(qū)域、上述第二處 理區(qū)域這樣的順序位于上述第一處理區(qū)域和上述第二處理區(qū)域； 真空排氣裝置，其用于對上述真空容器進行真空排氣；控制部，在對上述基板進行成膜時，其進行如下控制利用上述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)使上述第一反 應(yīng)氣體供給裝置和上述第二反應(yīng)氣體供給裝置與上述工作臺以IOOrpm以上的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)；在上述真空容器內(nèi)按順序向上述基板的表面供給上述第一反應(yīng)氣體和上述第二反應(yīng) 氣體而形成氮化鈦膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成膜裝置，其中，該成膜裝置還包括活化氣體噴射器，其用于向上述工作臺上的基板供給NH3氣體或H2 氣體中的至少一種氣體的等離子體；上述活化氣體噴射器在上述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的作用下與上述第一反應(yīng)氣體供給裝置和上述 第二反應(yīng)氣體供給裝置一同相對于上述工作臺進行相對旋轉(zhuǎn)，在上述相對旋轉(zhuǎn)時，在上述 第二處理區(qū)域與上述第一處理區(qū)域之間向上述基板供給上述等離子體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成膜裝置，其中，上述分離區(qū)域包括用于供給分離氣體的分離氣體供給裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的成膜裝置，其中，上述分離區(qū)域包括上述分離氣體供給裝置和頂面，該頂面用于在其與上述工作臺之間 形成位于上述分離氣體供給裝置的上述周向兩側(cè)的、用于供分離氣體從該分離區(qū)域流到處 理區(qū)域側(cè)的狹窄的空間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成膜裝置，其中，上述第一反應(yīng)氣體供給裝置和上述第二反應(yīng)氣體供給裝置自上述第一處理區(qū)域和上 述第二處理區(qū)域中的各頂面分開地分別設(shè)置在上述基板附近，分別朝向上述基板的方向供 給上述第一反應(yīng)氣體和上述第二反應(yīng)氣體。
6.一種成膜方法，該成膜方法在真空容器內(nèi)按順序向基板的表面供給含有Ti的第一 反應(yīng)氣體和含有N的第二反應(yīng)氣體而形成氮化鈦膜，其中，包括以下工序自第一反應(yīng)氣體供給裝置和第二反應(yīng)氣體供給裝置分別向工作臺的表面分別供給上 述第一反應(yīng)氣體和上述第二反應(yīng)氣體，該第一反應(yīng)氣體供給裝置和第二反應(yīng)氣體供給裝置 在上述真空容器的周向上互相分開地設(shè)置，該工作臺設(shè)有用于載置上述基板的基板載置區(qū) 域；在設(shè)于被供給上述第一反應(yīng)氣體的第一處理區(qū)域與被供給上述第二反應(yīng)氣體的第二 處理區(qū)域之間的分離區(qū)域中將兩種反應(yīng)氣體分離；使上述第一反應(yīng)氣體供給裝置和上述第二反應(yīng)氣體供給裝置與上述工作臺在上述真 空容器的周向上以IOOrpm以上的轉(zhuǎn)速相對旋轉(zhuǎn)，從而使上述基板按上述第一處理區(qū)域、上 述第二處理區(qū)域這樣的順序位于上述第一處理區(qū)域和上述第二處理區(qū)域；對上述真空容器內(nèi)進行真空排氣。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的成膜方法，其中，還包括自活化氣體噴射器向上述工作臺上的基板供給NH3氣體或H2氣體中的至少一種 氣體的等離子體的工序；在上述使第一反應(yīng)氣體供給裝置和第二反應(yīng)氣體供給裝置與上述工作臺相對旋轉(zhuǎn)的 工序中，使上述活化氣體噴射器與上述第一反應(yīng)氣體供給裝置和上述第二反應(yīng)氣體供給裝 置一同相對于上述工作臺進行相對旋轉(zhuǎn)，從而在上述相對旋轉(zhuǎn)時在上述第二處理區(qū)域與上 述第一處理區(qū)域之間向上述基板供給上述等離子體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的成膜方法，其中，在將上述兩種氣體分離的工序中，自分離氣體供給裝置向上述分離區(qū)域供給分離氣體。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的成膜方法，其中，上述分離氣體自上述分離氣體供給裝置供給至位于上述分離氣體供給裝置的上述周 向兩側(cè)的、供分離氣體從上述分離區(qū)域流到處理區(qū)域側(cè)而形成在上述工作臺與上述真空容 器的頂面之間的狹窄的空間。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的成膜方法，其中，在供給上述第一反應(yīng)氣體和上述第二反應(yīng)氣體的工序中，從自上述第一處理區(qū)域和上 述第二處理區(qū)域中的各頂面分開地分別設(shè)置在上述基板附近的上述第一反應(yīng)氣體供給裝 置和上述第二反應(yīng)氣體供給裝置分別朝向上述基板的方向供給上述第一反應(yīng)氣體和上述 第二反應(yīng)氣體。
全文摘要
本發(fā)明提供成膜裝置及成膜方法。該成膜裝置在進行氮化鈦膜的成膜處理時，通過使旋轉(zhuǎn)臺與各氣體噴嘴以100rpm以上的轉(zhuǎn)速相對旋轉(zhuǎn)，使反應(yīng)氣體的供給循環(huán)或反應(yīng)生成物的成膜循環(huán)高速化來形成薄膜。在產(chǎn)生因生成于基板表面的反應(yīng)生成物的結(jié)晶化而引起的粒徑粗大化之前，在上層側(cè)層疊下一反應(yīng)生成物的層而形成平滑的表面。
文檔編號C30B25/14GK102108496SQ20101062181
公開日2011年6月29日 申請日期2010年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月25日
發(fā)明者加藤壽, 尾谷宗之, 成島健索, 熊谷武司, 織戶康一, 菊地宏之, 西森崇 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社