專利名稱：基板處理裝置和成膜裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基板處理裝置和成膜裝置。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體裝置的多層布線結(jié)構(gòu)中，在用于將上述布線層彼此連接的接觸孔形成在下層側(cè)的布線層與上層側(cè)的布線層之間的層間絕緣膜上的接觸結(jié)構(gòu)中，作為埋入到該接觸孔內(nèi)的金屬材料，有時使用鋁、鎢、銅。在該接觸孔的內(nèi)壁面上，作為用于防止上述鋁、鎢、銅向?qū)娱g絕緣膜內(nèi)擴散的阻擋膜，例如，形成有TiN (titanium nitride、氮化鈦)膜。在將這樣的阻擋膜形成在接觸孔的內(nèi)壁面上時，例如，研究了 ALD (Atomic LayerDeposition :原子層沉積)法、MLD (Molecular Layer Deposition :分子層沉積)法。在上 述成膜手法中，在形成TiN膜的情況下，例如將TiCl4 (四氯化鈦)氣體供給到半導(dǎo)體晶圓(以下，記載為晶圓)上，并使Ti分子吸附在晶圓上，接著，例如將NH3 (氨)氣體供給到晶圓上，將上述Ti分子氮化而形成TiN的分子層。通過交替供給上述反應(yīng)氣體，依次層疊上述TiN的分子層。作為進行這樣的處理的裝置，研究了使用如下裝置，該裝置具有設(shè)在處理容器內(nèi)的用于載置晶圓的旋轉(zhuǎn)臺、向旋轉(zhuǎn)臺上供給上述各反應(yīng)氣體的處理區(qū)域和在旋轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)方向上設(shè)在處理區(qū)域之間且被供給分離氣體的分離區(qū)域。在該裝置中，利用旋轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)使晶圓依次通過被供給上述各氣體的處理區(qū)域。晶圓在旋轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)過程中被加熱，處理區(qū)域中的各氣體從晶圓接收熱能而被活化，如上所述進行分子的吸附、氮化。但是，在該裝置中，有時各反應(yīng)氣體因在處理容器內(nèi)擴散而無法接收充分的熱能，或各反應(yīng)氣體的濃度被分離氣體稀釋。由此，由于無法充分地進行上述氮化、或者Ti分子不吸附，從而有可能無法獲得所期望的膜質(zhì)。在日本特開2011 - 100956中，記載有具有覆蓋氣體噴嘴的上側(cè)以及側(cè)面并且從氣體噴嘴的下端向旋轉(zhuǎn)臺的上游側(cè)以及下游側(cè)突出的整流構(gòu)件的成膜裝置。但是，未記載有向旋轉(zhuǎn)方向上游側(cè)看來從氣體噴嘴到上述整流構(gòu)件的覆蓋氣體噴嘴的側(cè)面的壁面的距離。若該距離較小，則因反應(yīng)氣體在氣體噴嘴的下方的壓力的上升而導(dǎo)致反應(yīng)氣體向旋轉(zhuǎn)方向上游側(cè)流動，與分離氣體一起向整流構(gòu)件的上方上升，并向旋轉(zhuǎn)方向上游側(cè)流動。因而，需要能夠提高處理區(qū)域中的反應(yīng)氣體的濃度而可靠地對基板進行處理的裝置。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個技術(shù)方案提供一種基板處理裝置，其中，該基板處理裝置具有處理容器；多個處理區(qū)域，其設(shè)在上述處理容器內(nèi)，用于分別被供給反應(yīng)氣體而對基板進行氣體處理；旋轉(zhuǎn)臺，其設(shè)在上述處理容器內(nèi)，以使載置在該旋轉(zhuǎn)臺的上表面?zhèn)鹊妮d置區(qū)域上的基板依次通過上述多個處理區(qū)域的方式旋轉(zhuǎn)；反應(yīng)氣體供給用的氣體噴嘴，其設(shè)在上述多個處理區(qū)域中的至少一個處理區(qū)域中，以與上述載置區(qū)域的移動方向相交叉的方式延伸，并且沿其長度方向形成有噴出口 ；分離區(qū)域，其被供給用于使上述多個處理區(qū)域的氣氛氣體分離的分離氣體，且在上述旋轉(zhuǎn)方向上位于上述多個處理區(qū)域之間；排氣口，其用于對上述處理容器內(nèi)進行排氣；罩構(gòu)件，其用于使反應(yīng)氣體滯留在氣體噴嘴的周圍，其包括側(cè)壁部和上壁部，該側(cè)壁部相對于上述氣體噴嘴分別設(shè)在上述旋轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)方向上游側(cè)以及旋轉(zhuǎn)方向下游側(cè)，該上壁部設(shè)在氣體噴嘴的上側(cè)，使從上述旋轉(zhuǎn)方向上游側(cè)流動的分離氣體在該上壁部的上方區(qū)域向下游側(cè)流通。在上述罩構(gòu)件上從上述旋轉(zhuǎn)方向上游側(cè)的側(cè)壁部的下部起設(shè)有引導(dǎo)面，該引導(dǎo)面用于將從旋轉(zhuǎn)方向上游側(cè)流動的分離氣體向上述罩構(gòu)件的上方引導(dǎo)，氣體噴嘴與旋轉(zhuǎn)方向上游側(cè)的側(cè)壁部之間的間隔是8mm以上。


圖1是本發(fā)明的成膜裝置的縱剖視圖。圖2是表示上述成膜裝置的內(nèi)部的概略結(jié)構(gòu)的立體圖。圖3是上述成膜裝置的俯視圖。圖4是滯留空間形成構(gòu)件的表面?zhèn)攘Ⅲw圖。圖5是滯留空間形成構(gòu)件的背面?zhèn)攘Ⅲw圖。圖6是滯留空間形成構(gòu)件的A — A向視縱剖側(cè)視圖。圖7是表示上述成膜裝置的氣體的流動的說明圖。圖8是表示上述滯留空間形成構(gòu)件的周圍的氣體的流動的說明圖。圖9是具有其他滯留空間形成構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)臺的俯視圖。圖10是上述滯留空間形成構(gòu)件的B — B向視縱剖側(cè)視圖。圖11是又一其他的滯留空間形成構(gòu)件的立體圖。圖12是上述滯留空間形成構(gòu)件的縱剖立體圖。
圖13是上述滯留空間形成構(gòu)件的縱剖側(cè)視圖。圖14是上述滯留空間形成構(gòu)件的縱剖側(cè)視圖。圖15是表示上述滯留空間形成構(gòu)件的變形例的縱剖側(cè)視圖。圖16是表示上述滯留空間形成構(gòu)件的其他變形例的縱剖側(cè)視圖。圖17是表示上述滯留空間形成構(gòu)件的又一其他變形例的縱剖側(cè)視圖。圖18是表示評價試驗的結(jié)果的曲線圖。圖19是評價試驗中的晶圓表面的電阻值的分布圖。圖20是評價試驗中的晶圓表面的電阻值的分布圖。
具體實施例方式以下，參照

本發(fā)明的實施方式。說明作為本發(fā)明的基板處理裝置的實施方式的成膜裝置I。該成膜裝置I用于對作為基板的半導(dǎo)體晶圓W進行ALD (Atomic Layer Deposition)以及MLD (MolecularLayer Deposition).,圖1是成膜裝置I的縱剖側(cè)視圖，圖2是成膜裝置I的概略立體圖，圖3是成膜裝置I的橫剖俯視圖。成膜裝置I具有大致圓形狀的扁平的真空容器(處理容器)11和水平地設(shè)在真空容器11內(nèi)的圓形的旋轉(zhuǎn)臺2。真空容器11的周圍是大氣氣氛，在處理晶圓W時，真空容器11內(nèi)成為真空氣氛。真空容器11由頂板12和容器主體13構(gòu)成，該容器主體13構(gòu)成真空容器11的側(cè)壁以及底部。圖1中的附圖標記Ila是用于將真空容器11內(nèi)保持成氣密的密封構(gòu)件，附圖標記13a是用于封堵容器主體13的中央部的罩。旋轉(zhuǎn)臺2與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)14相連接，并利用旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)14繞其中心軸線在周向上旋轉(zhuǎn)。在旋轉(zhuǎn)臺2的表面?zhèn)?一面?zhèn)?沿上述旋轉(zhuǎn)方向形成有5個作為基板載置區(qū)域的凹部21，在該凹部21上載置有作為基板的晶圓W。而且，利用旋轉(zhuǎn)臺2的旋轉(zhuǎn)使凹部21的晶圓W繞上述中心軸線公轉(zhuǎn)。圖中附圖標記15是晶圓W的輸送口。圖3中的附圖標記16是用于自由開閉輸送口 15的開閉器(在圖2中省略)。在各凹部21的底面上，沿旋轉(zhuǎn)臺2的厚度方向形成有未圖示的3個孔，自由升降的未圖示的升降銷經(jīng)由該孔相對于旋轉(zhuǎn)臺2的表面突出或沒入，從而在晶圓W的輸送機構(gòu)3A與凹部21之間進行晶圓W的交接。在旋轉(zhuǎn)臺2上，從該旋轉(zhuǎn)臺2的外周向中心延伸的棒狀的第I反應(yīng)氣體噴嘴31、分離氣體噴嘴32、第2反應(yīng)氣體噴嘴33以及分離氣體噴嘴34以該順序沿周向配置。在上述氣體噴嘴31 34的下方，沿噴嘴長度方向形成有多個噴出口 35，分別沿旋轉(zhuǎn)臺2的徑向供 給氣體。在進行成膜處理時，第I反應(yīng)氣體噴嘴31噴出TiCl4氣體，第2反應(yīng)氣體噴嘴33噴出NH3氣體。分離氣體噴嘴32、34噴出N2 (氮)氣體。另外，在第2反應(yīng)氣體噴嘴33的周圍設(shè)有滯留空間形成構(gòu)件5，在后述中詳細說明該構(gòu)件以及滯留空間。真空容器11的頂板12具有向下方突出的扇形的兩個突狀部36，突狀部36在周向上隔開間隔地形成。上述分離氣體噴嘴32、34分別以嵌入到突狀部36內(nèi)并且在周向上分割該突狀部36的方式設(shè)置。上述第I反應(yīng)氣體噴嘴31以及第2反應(yīng)氣體噴嘴33設(shè)為與各突狀部36分開。將第I反應(yīng)氣體噴嘴31的下方的氣體供給區(qū)域作為第I處理區(qū)域Pl。另外，將第2反應(yīng)氣體噴嘴33的周圍的滯留空間內(nèi)作為第2處理區(qū)域P2。突狀部36、36的下方構(gòu)成為分離區(qū)域D、D0在進行成膜處理時，從分離氣體噴嘴32、34供給至上述分離區(qū)域D內(nèi)的N2氣體在該分離區(qū)域D內(nèi)沿周向擴散而防止TiCl4氣體和NH3氣體在旋轉(zhuǎn)臺2上混合，并向排氣口 37、37沖走。在真空容器11的底面中，從處理區(qū)域P1、P2和分離區(qū)域D之間起在靠近旋轉(zhuǎn)臺2的徑向外側(cè)的位置處開設(shè)有上述排氣口 37，該分離區(qū)域D從旋轉(zhuǎn)臺2的旋轉(zhuǎn)方向看來與該處理區(qū)域P1、P2相鄰。另外，在進行該成膜處理時，向旋轉(zhuǎn)臺2的中心部區(qū)域38供給N2氣體。在頂板12中，經(jīng)由以圓形向下方突出的突狀部39的下方而向旋轉(zhuǎn)臺2的徑向外側(cè)供給該N2氣體，從而防止TiCl4氣體與NH3氣體在上述中心部區(qū)域38混合。突狀部36、36的內(nèi)周與突狀部39的外周相連接。另外，雖省略了圖示，但是在罩13a內(nèi)以及旋轉(zhuǎn)臺2的背面?zhèn)纫补┙oN2氣體,能夠吹掃反應(yīng)氣體。在真空容器11的底部、即旋轉(zhuǎn)臺2的下方，在與旋轉(zhuǎn)臺2分開的位置處設(shè)有加熱器41。旋轉(zhuǎn)臺2利用加熱器41向旋轉(zhuǎn)臺2輻射的輻射熱升溫，對載置在凹部21上的晶圓W進行加熱。圖中的附圖標記42是用于防止在加熱器41表面成膜的屏蔽件。接著，說明滯留空間形成構(gòu)件(罩構(gòu)件)5。圖4是滯留空間形成構(gòu)件5的上側(cè)立體圖，圖5是滯留空間形成構(gòu)件5的下側(cè)立體圖。另外，圖6表示圖3的A — A向視截面。也參照上述各圖繼續(xù)說明。滯留空間形成構(gòu)件5包圍第2反應(yīng)氣體噴嘴33的周圍，具有形成NH3氣體的滯留空間51的作用。該滯留空間51具有如下的作用使從第2反應(yīng)氣體噴嘴33供給的NH3氣體滯留在該第2反應(yīng)氣體噴嘴33的周圍，提高第2反應(yīng)氣體噴嘴33的周圍的NH3氣體的濃度，可靠地進行利用NH3氣體進行的氮化處理。
滯留空間形成構(gòu)件5構(gòu)成為俯視扇形，形成為從旋轉(zhuǎn)臺2的中央部側(cè)向外周側(cè)擴寬。而且，利用未圖示的固定件以從旋轉(zhuǎn)臺2懸浮的狀態(tài)固定在真空容器11內(nèi)。滯留空間形成構(gòu)件5具有覆蓋第2反應(yīng)氣體噴嘴33的上側(cè)的上壁部52、覆蓋上述反應(yīng)氣體噴嘴33的旋轉(zhuǎn)方向上游側(cè)的側(cè)面的上游側(cè)壁部53、覆蓋反應(yīng)氣體噴嘴33的旋轉(zhuǎn)方向下游側(cè)的側(cè)部的下游側(cè)壁部54、設(shè)在旋轉(zhuǎn)臺2的外周側(cè)的外周側(cè)壁部55和設(shè)在旋轉(zhuǎn)臺2的中央側(cè)的中央側(cè)壁部56，上述滯留空間51是被包圍在上述壁部內(nèi)而形成的。滯留空間51是俯視扇形狀。在外周側(cè)壁部55上設(shè)有供將反應(yīng)氣體噴嘴33插入到滯留空間51內(nèi)的缺口 55a。如圖6所示，第2反應(yīng)氣體噴嘴33設(shè)為與上壁部52分開，NH3氣體能夠在上壁部52與第2反應(yīng)氣體噴嘴33之間流通。圖6中以hi表示的上述上壁部52與第2反應(yīng)氣體噴嘴33之間的間隔例如是Imm 20mm,在該例子中被設(shè)定為2mm。另外，為了在滯留空間51內(nèi)滯留充分的濃度的氣體，圖6中以h2表示的上壁部52與旋轉(zhuǎn)臺2之間的間隔例如被設(shè)定為12mm 30mm。上壁部52在其上側(cè)具有水平的水平面52a。水平面52a形成為與真空容器11的頂板12分開，頂板12與水平面52a之間構(gòu)成為N2氣體的流通空間57。
上游側(cè)壁部53具有鉛垂面53a和與該鉛垂面53a連續(xù)并隨著朝向旋轉(zhuǎn)方向下游側(cè)而逐漸上升的傾斜面53b，傾斜面53b的下游側(cè)與上述水平面52a相連續(xù)。鉛垂面53a以及傾斜面53b形成為使從旋轉(zhuǎn)方向上游側(cè)流動的N2氣體上升并向上述水平面52a上引導(dǎo)該N2氣體的引導(dǎo)面。另外，為了防止N2氣體向滯留空間51流入，提高滯留空間51的冊13氣體的濃度，將從旋轉(zhuǎn)臺2至上游側(cè)壁部53的高度h3設(shè)定為Imm 5mm。另外，從第2反應(yīng)氣體噴嘴33噴出的NH3氣體與旋轉(zhuǎn)臺2碰撞，向旋轉(zhuǎn)方向上游側(cè)以及下游側(cè)擴散。此時，若第2反應(yīng)氣體噴嘴33與上游側(cè)壁部53之間的距離較小，則向旋轉(zhuǎn)方向上游側(cè)流動的NH3氣體從上游側(cè)壁部53與旋轉(zhuǎn)臺2之間的間隙向滯留空間51的外側(cè)漏出，與N2氣體一起被上游側(cè)壁部53向流通空間57引導(dǎo)。S卩，滯留空間51的NH3氣體濃度降低。因此，為了防止這樣的滯留空間51的NH3氣體濃度降低，需要適當?shù)卦O(shè)定第2反應(yīng)氣體噴嘴33與上游側(cè)壁部53的內(nèi)側(cè)的側(cè)壁53c之間的距離LI。如上所述，由于滯留空間51形成為扇形，因此圖6中的距離LI在反應(yīng)氣體噴嘴33的長度方向上的各位置上不同，越靠近旋轉(zhuǎn)臺2的中心側(cè)越小，但是在該反應(yīng)氣體噴嘴33的長度方向上的各位置上，將LI設(shè)定為8mm以上。另外，如上所述，圖6是圖3中以點劃線表示的A — A截面，圖3所示的沿第2反應(yīng)氣體噴嘴33的側(cè)壁的點Tl與上游側(cè)壁部53的內(nèi)壁的點T2之間的點劃線的長度例如是341. 55mm。為了防止在排出剩余的NH3氣體的同時降低滯留空間51中的NH3氣體的濃度，將圖6中以h4表示的從旋轉(zhuǎn)臺2至下游側(cè)壁部54的高度例如設(shè)定為Imm 5mm。另外，圖3所示的第2反應(yīng)氣體噴嘴33的側(cè)壁的點T3與下游側(cè)壁部54的內(nèi)壁的點T4之間的距離例如是 30. 34mm。接著，說明該成膜裝置I的作用。晶圓輸送機構(gòu)3A以保持有晶圓W的狀態(tài)從輸送口 15進入真空容器11內(nèi)，未圖示的升降銷自面對輸送口 15的位置處的凹部21的孔向旋轉(zhuǎn)臺2上突出并頂起晶圓W，從而在凹部21與晶圓輸送機構(gòu)3A之間交接晶圓W。當將晶圓W載置在各凹部21內(nèi)時，利用分別與排氣口 37、37相連接的真空泵進行排氣，對真空容器11內(nèi)進行排氣，真空容器11內(nèi)成為規(guī)定的壓力的真空氣氛。然后，如圖7中箭頭43所示，旋轉(zhuǎn)臺2在俯視時沿順時針旋轉(zhuǎn)，并且使加熱器41升溫，利用輻射熱將旋轉(zhuǎn)臺2的晶圓W加熱至例如350°C。接著，從各氣體噴嘴31 34供給氣體，晶圓W交替地通過第I反應(yīng)氣體噴嘴31的下方的第I處理區(qū)域Pl與第2反應(yīng)氣體噴嘴33的下方的第2處理區(qū)域P2。在圖7中，以實線的箭頭表示反應(yīng)氣體的流動，以虛線的箭頭表示分離氣體的流動。在第I處理區(qū)域Pl內(nèi)向晶圓W供給TiCl4氣體，并使該TiCl4氣體的分子吸附在晶圓W上，接著，在滯留空間51(第2處理區(qū)域P2)內(nèi)供給NH3氣體，使晶圓W表面的Ti分子氮化。由此，在晶圓W上形成一層或多層的TiN的分子層，通過旋轉(zhuǎn)臺2繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，依次層疊TiN的分子層。另外，從分離氣體噴嘴32、34向上述分離區(qū)域D供給的N2氣體在該分離區(qū)域D內(nèi)沿周向擴散，防止TiCl4氣體與NH3氣體在旋轉(zhuǎn)臺2上混合。另外，在進行該成膜處理時，向旋轉(zhuǎn)臺2的中心部區(qū)域38供給N2氣體。在頂板12中，經(jīng)由以圓形向下方突出的突狀部39的下方向旋轉(zhuǎn)臺2的徑向外側(cè)供給該N2氣體，防止TiCl4氣體與NH3氣體在旋轉(zhuǎn)臺2的表面
側(cè)中央部混合。另外，雖省略了圖示，但在罩13a內(nèi)以及旋轉(zhuǎn)臺2的背面?zhèn)纫补┙oN2氣體，能夠吹掃反應(yīng)氣體。在圖8中，以箭頭表示滯留空間形成構(gòu)件5的周圍的氣體的流動。與圖7同樣，實線的箭頭表示作為反應(yīng)氣體的NH3氣體的流動,虛線的箭頭表示N2氣體的流動。從旋轉(zhuǎn)方向上游側(cè)向滯留空間形成構(gòu)件5流動的N2氣體向滯留空間形成構(gòu)件5的上游側(cè)壁部53的傾斜面53b上升，并被向滯留空間形成構(gòu)件5上的流通空間57引導(dǎo)。由于利用開設(shè)在該流通空間57的旋轉(zhuǎn)方向下游側(cè)的排氣口 37進行排氣，因此上述N2氣體在流通空間57內(nèi)向上述下游側(cè)流動并流入上述排氣口 37內(nèi)，從而被從真空容器11內(nèi)去除。在滯留空間51中，從反應(yīng)氣體噴嘴33噴出的NH3氣體與旋轉(zhuǎn)臺2碰撞，向旋轉(zhuǎn)方向上游側(cè)以及下游側(cè)擴散。此時，利用滯留空間形成構(gòu)件5的各壁部抑制NH3氣體的擴散，提高反應(yīng)氣體噴嘴33的周圍的滯留空間51中的NH3氣體的濃度。由于滯留空間51是較窄的封閉空間，因此所噴出的NH3氣體一邊與形成滯留空間51的壁部以及旋轉(zhuǎn)臺2碰撞一邊成為流動的湍流。而且，如上所述，由于較大地設(shè)定了反應(yīng)氣體噴嘴33與上述上游側(cè)壁部53的側(cè)壁53c之間的間隔，因此能夠抑制因向旋轉(zhuǎn)方向上游側(cè)流動的NH3氣體導(dǎo)致上述間隔中的NH3氣體的分壓過度地升高的情況，結(jié)果，能夠抑制該NH3氣體向滯留空間51的外側(cè)流出并向上游側(cè)壁部53的表面蔓延的情況。然后，滯留在滯留空間51內(nèi)的NH3氣體被晶圓W以及旋轉(zhuǎn)臺2加熱并被活化，并被吸附到晶圓W表面的Ti分子上，形成TiN膜。由于從反應(yīng)氣體噴嘴33流向旋轉(zhuǎn)方向上游側(cè)的剩余的NH3氣體借助上述排氣口 37被排出，因此該剩余的NH3氣體被向旋轉(zhuǎn)方向下游側(cè)拉回，從反應(yīng)氣體噴嘴33與滯留空間形成構(gòu)件5之間的間隙進一步向上述下游側(cè)流動，通過下游側(cè)壁部52與旋轉(zhuǎn)臺2之間的間隙向滯留空間51的外部流出。然后，借助上述排氣口 37進行排氣而被去除。對于從反應(yīng)氣體噴嘴33流向旋轉(zhuǎn)方向下游側(cè)的剩余的NH3氣體，也同樣通過下游側(cè)壁部52與旋轉(zhuǎn)臺2之間的間隙而被從排氣口 37去除。如上所述，由于在滯留空間51內(nèi)NH3氣體成為湍流，因此從NH3氣體被反應(yīng)氣體噴嘴33噴出至被排出為止的時間增長。這樣的NH3氣體的流動也有助于提高滯留空間51的NH3氣體的濃度以及分壓。當旋轉(zhuǎn)臺2旋轉(zhuǎn)規(guī)定的次數(shù)而形成有預(yù)定的膜厚的TiN膜時，各氣體的供給停止，加熱器41的輸出降低，晶圓W的溫度降低。然后，升降銷頂起凹部21內(nèi)的晶圓W，上述晶圓輸送機構(gòu)3A接收被頂起的晶圓W，向真空容器11外輸出。采用該成膜裝置1，通過設(shè)置滯留空間形成構(gòu)件5，能夠抑制來自第2反應(yīng)氣體噴嘴33的周圍的NH3氣體的擴散，并且能夠抑制N2氣體向反應(yīng)氣體噴嘴33的周圍流入而稀釋NH3氣體的情況。另外，能夠加長反應(yīng)氣體噴嘴33的周圍、即晶圓W表面上的NH3氣體的滯留時間。由此，能夠提高該第2反應(yīng)氣體噴嘴33的周圍的NH3氣體的分壓以及濃度，并且能夠充分地加熱上述NH3氣體而使該NH3氣體活化，從而能夠提高在晶圓W上的反應(yīng)性。因而，能夠更加可靠地進行氮化處理，能夠謀求形成在晶圓W上的TiN膜的膜質(zhì)的提高。在上述的例子中，在第2反應(yīng)氣體噴嘴33的周圍設(shè)有滯留空間形成構(gòu)件5，但是也可以在第I反應(yīng)氣體噴嘴31的周圍以及第2反應(yīng)氣體噴嘴33的周圍設(shè)置滯留空間形成構(gòu)件5，也可以僅在第I反應(yīng)氣體噴嘴31的周圍設(shè)置滯留空間形成構(gòu)件5。在第I反應(yīng)氣體噴嘴31的周圍設(shè)有滯留空間形成構(gòu)件5的情況下，由于能夠在第I反應(yīng)氣體噴嘴31的周圍提高TiCl4氣體的分壓以及濃度，并且能夠充分地加熱TiCl4分子，因此能夠可靠地進行TiCl4分子向晶圓W的吸附。
另外，成膜裝置I并不限于形成TiN膜。在分別從第I反應(yīng)氣體噴嘴31、第2反應(yīng)氣體噴嘴33噴出例如雙叔丁基氨基硅烷(BTBAS)氣體、臭氧(O3)氣體而在晶圓W上形成氧化硅膜的情況下，也能夠應(yīng)用滯留空間形成構(gòu)件5來更加可靠地進行BTBAS氣體的分子向晶圓W的吸附以及利用O3氣體進行的氧化。接著，說明滯留空間形成構(gòu)件的其他實施方式。圖9是設(shè)有滯留空間形成構(gòu)件6的旋轉(zhuǎn)臺2的俯視圖，圖10是圖9的B — B向視縱剖側(cè)視圖。關(guān)于滯留空間形成構(gòu)件6，說明其與滯留空間形成構(gòu)件5的不同點。由滯留空間形成構(gòu)件6形成的滯留空間61由具有較高的頂部的第I區(qū)域62和具有較低的頂部的第2區(qū)域63構(gòu)成。第I區(qū)域62以及第2區(qū)域63分別形成為扇形，第I區(qū)域62位于旋轉(zhuǎn)方向下游側(cè)，第2區(qū)域63位于旋轉(zhuǎn)方向上游側(cè)。第2反應(yīng)氣體噴嘴33設(shè)在第I區(qū)域62內(nèi)，并沿第I區(qū)域62與第2區(qū)域63之間的交界延伸。為了使NH3氣體能夠在第I區(qū)域62與第2區(qū)域63之間流通，第2區(qū)域63的頂部與第2反應(yīng)氣體噴嘴33的側(cè)部分開，圖10所示的上述頂部與噴嘴的側(cè)部之間的距離L2在該例子中被設(shè)定為2. 5mm。第2反應(yīng)氣體噴嘴33與上游側(cè)壁部53的側(cè)壁53c間的距離L I被設(shè)定為與滯留空間形成構(gòu)件5相同。另外，關(guān)于滯留空間形成構(gòu)件5的上述的其他各尺寸，在滯留空間形成構(gòu)件6中也被設(shè)定為與滯留空間形成構(gòu)件5相同。另外，由于第I區(qū)域62的頂部與第2區(qū)域63的頂部的高度這樣不同，從而在上壁部53的上表面中形成有臺階64。流入流通空間57內(nèi)的N2氣體跨越該臺階64向旋轉(zhuǎn)方向下游側(cè)流動并被排出。在滯留空間形成構(gòu)件6的周圍，N2氣體以及NH3氣體與在上述滯留空間形成構(gòu)件5的周圍同樣地流動，但由于第2區(qū)域63的頂部構(gòu)成得較低，從而能夠進一步提高NH3氣體的分壓以及濃度。因而，該滯留空間形成構(gòu)件6能夠更加可靠地進行利用NH3氣體進行的氮化處理。以與上述的滯留空間形成構(gòu)件的不同點為中心說明又一其他滯留空間形成構(gòu)件的構(gòu)成例。圖11是滯留空間形成構(gòu)件7的立體圖，圖12是滯留空間形成構(gòu)件7的縱剖立體圖，圖13是滯留空間形成構(gòu)件7的縱剖側(cè)視圖。該滯留空間形成構(gòu)件7中的上游側(cè)壁部53、下游側(cè)壁部54、外周側(cè)壁部55以及中央側(cè)壁部56構(gòu)成為鉛垂的板狀，從上述各壁部53 56的各自的下部向水平方向外側(cè)突出有整流板71。從外周側(cè)壁部55向旋轉(zhuǎn)臺2外側(cè)突出的整流板71的頂端部向下方側(cè)彎曲，構(gòu)成為豎板72。如圖12所示，豎板72覆蓋旋轉(zhuǎn)臺2的外側(cè)，具有進一步提高滯留空間51的NH3氣體的濃度的作用。另外，也可以在上述的滯留空間形成構(gòu)件5、6上設(shè)置這樣的豎板72。這樣，在以包圍滯留空間形成構(gòu)件7的方式設(shè)置的整流板71中，將從上游側(cè)壁部53向旋轉(zhuǎn)方向上游側(cè)突出的部分設(shè)為整流板73。另外，將從下游側(cè)壁部54向旋轉(zhuǎn)方向下游側(cè)突出的部分設(shè)為整流板74。如圖13所示，上述整流板73的表面73a構(gòu)成為使從旋轉(zhuǎn)方向上游側(cè)流動的N2氣體上升并向流通空間57引導(dǎo)的引導(dǎo)面。圖13所示的整流板73的長度L3例如是5_ 100mm。整流板74具有提高下方的NH3氣體濃度而促進反應(yīng)的作用。在該滯留空間形成構(gòu)件7中，第2反應(yīng)氣體噴嘴33與上游側(cè)壁部53之間的間隔LI也與滯留空間形成構(gòu)件5同樣地構(gòu)成。即使使用這樣的滯留空間形成構(gòu)件7，也能夠獲得與滯留空間形成構(gòu)件5相同的效果。·但是，在上述的各例子中，在滯留空間51中，在旋轉(zhuǎn)方向下游側(cè)配置有反應(yīng)氣體噴嘴33，但是只要將上述的氣體噴嘴與上游側(cè)壁部之間的間隔LI設(shè)定在上述的范圍內(nèi)，就不限于如此配置反應(yīng)氣體噴嘴。即，如圖14所示，在滯留空間51中，也可以在旋轉(zhuǎn)方向上游側(cè)配置反應(yīng)氣體噴嘴，也可以以在旋轉(zhuǎn)方向上等分滯留空間51的方式配置反應(yīng)氣體噴嘴。另外，例如，如圖15所示，也可以使滯留空間51的旋轉(zhuǎn)方向上的長度比整流板73的旋轉(zhuǎn)方向上的長度短。另外，即使在以這樣具有整流板71的方式構(gòu)成了滯留空間形成構(gòu)件的情況下，如圖16所示，也與滯留空間形成構(gòu)件6同樣能夠利用從旋轉(zhuǎn)臺2起的頂部的高度彼此不同的區(qū)域62、63構(gòu)成滯留空間61。另外，滯留空間51并不限于形成為俯視扇形，例如，也可以如圖17所示，構(gòu)成為俯視多邊形狀。另外，在上述的例子中，表示了將各滯留空間形成構(gòu)件應(yīng)用于成膜裝置上的應(yīng)用例，但是并不限于應(yīng)用于成膜裝置。例如，也能夠應(yīng)用于在一個處理區(qū)域內(nèi)向晶圓W供給反應(yīng)氣體而在晶圓W上進行成膜、在另一個處理區(qū)域內(nèi)供給非活性氣體而對形成在晶圓W上的膜進行退火(anneal)處理的裝置，也能夠應(yīng)用于在一個處理區(qū)域內(nèi)這樣進行成膜、在另一個處理區(qū)域內(nèi)供給氧化用氣體并且使該氧化用氣體等離子化而進行膜的氧化的裝置，也能夠應(yīng)用于通過在各處理區(qū)域內(nèi)向晶圓W供給氣體而對形成在晶圓W上的膜進行蝕刻處理的裝置。(評價試驗I)說明所進行的與本發(fā)明相關(guān)的評價試驗。通過模擬，在具有上述滯留空間形成構(gòu)件5的成膜裝置I中使來自分離氣體噴嘴32、34的N2氣體的流量變化，測量了滯留空間51內(nèi)的處理區(qū)域P2中的規(guī)定的位置的電阻值ohm / sq (square)。顯示為該電阻值越大，則表示N2氣體向滯留空間51內(nèi)的進入量越多。分別將上述N2氣體的流量設(shè)定為5000sccm、8000sccm、lOOOOsccm。將該實驗作為評價試驗I 一 I。另外，通過模擬，以除了未設(shè)有滯留空間形成構(gòu)件5之外均與評價試驗I一I相同的條件測量了電阻值。將該實驗作為評價試驗 I — 2。圖18的曲線圖是表示評價試驗I 一 1、1 一 2的結(jié)果的曲線圖。曲線圖的橫軸是上述N2氣體的流量，縱軸是上述電阻值。無論N2氣體流量的設(shè)定流量如何，評價試驗I 一I顯示了比評價試驗I 一 2低的電阻值。另外，在評價試驗I 一 2中，隨著N2氣體的流量增力口，電阻值逐漸上升。但是，在評價試驗I 一 I中，即使改變N2氣體的流量，電阻值的變動量也較小。即，在評價試驗I 一 I中，能夠抑制N2氣體向處理區(qū)域P 2內(nèi)流入。因而，根據(jù)該評價試驗1，顯示了上述滯留空間形成構(gòu)件5的效果。(評價試驗2)通過模擬，對在上述第2反應(yīng)氣體噴嘴33的周圍設(shè)有滯留空間形成構(gòu)件5的成膜裝置I進行設(shè)定，測量了處理區(qū)域P2內(nèi)的晶圓W的電阻值。在晶圓W的面內(nèi)隔開間隔地設(shè)定了多個該電阻值的測量部位。將該試驗作為評價試驗2 — I。另外，通過模擬，以除了未設(shè)有滯留空間形成構(gòu)件5之外其他均與評價試驗2 -1相同的條件進行了測量晶圓W的面內(nèi)的電阻值的試驗。將該試驗作為評價試驗2 — 2。
評價試驗2 — I中的各測量部位的電阻值的平均值是229. Oohm / sq,評價試驗2-2中的各測量部位的電阻值的平均值是259. Oohm / sq。這樣，由于在評價試驗2 — I中電阻值比評價試驗2 — 2中的電阻值低，因此顯示了隊氣體向處理區(qū)域P2內(nèi)的流入被抑制。另外，圖19是基于在評價試驗2 — I中測量的電阻值、并利用等高線表示晶圓W面內(nèi)的電阻值的分布的圖，圖20是基于在評價試驗2 - 2中測量的電阻值、并利用等高線表示晶圓W面內(nèi)的電阻值的分布的圖。被實線的等高線包圍的區(qū)域表示電阻值比較高的區(qū)域，被虛線的等高線包圍的區(qū)域表示電阻值比較低的區(qū)域。另外，以點劃線的等高線表示上述區(qū)域的交界。在評價試驗2 — 2中，與評價試驗2 — I相比，等高線的間隔變密，電阻值在晶圓W面內(nèi)的分布的偏差增大。因而，根據(jù)該評價試驗2顯示了通過設(shè)置滯留空間形成構(gòu)件而能夠抑制N2氣體向晶圓W表面的供給、以及由此能夠抑制晶圓W表面的氣體的分布的偏差。即，通過設(shè)置滯留空間形成構(gòu)件，能夠均勻性較高地向晶圓W面內(nèi)供給高濃度的反應(yīng)氣體，能夠可靠且均勻性較高地進行利用該反應(yīng)氣體進行的處理。采用本公開的一個技術(shù)方案，能夠提供一種能夠提高處理區(qū)域內(nèi)的反應(yīng)氣體的濃度以及分壓而能夠可靠地進行利用上述反應(yīng)氣體對基板進行處理的技術(shù)。采用本公開的一個技術(shù)方案，設(shè)有使反應(yīng)氣體滯留在氣體噴嘴的周圍的罩構(gòu)件，并將該罩構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)方向上游側(cè)的側(cè)壁部與氣體噴嘴之間的間隔設(shè)定得較寬。由此，能夠一邊抑制向罩構(gòu)件內(nèi)供給的反應(yīng)氣體從旋轉(zhuǎn)方向上游側(cè)蔓延到罩構(gòu)件的上方，一邊使反應(yīng)氣體滯留在氣體噴嘴的周圍。作為其結(jié)果，能夠抑制處理區(qū)域中的反應(yīng)氣體的濃度以及分壓降低，因此能夠可靠地對基板進行處理，并且，能夠防止在進行成膜時形成在基板上的膜質(zhì)的降低。以上，利用實施例說明了基板處理裝置以及成膜裝置，但是本發(fā)明并不限于上述實施例，在不脫離本發(fā)明的范圍內(nèi)，能夠?qū)ι鲜鰧嵤├┘痈鞣N變形、改良以及置換。本申請基于2011年9月12日提出申請的、日本國申請2011 — 198360主張優(yōu)先權(quán)，在此，引用該優(yōu)先權(quán)申請的內(nèi)容作為構(gòu)成本說明書的部分內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種基板處理裝置，其特征在于，該基板處理裝置具有處理容器；多個處理區(qū)域，其設(shè)在上述處理容器內(nèi)，用于分別被供給反應(yīng)氣體而對基板進行氣體處理；旋轉(zhuǎn)臺，其設(shè)在上述處理容器內(nèi)，以使載置在該旋轉(zhuǎn)臺的上表面?zhèn)鹊妮d置區(qū)域上的基板依次通過上述多個處理區(qū)域的方式旋轉(zhuǎn)；反應(yīng)氣體供給用的氣體噴嘴，其設(shè)在上述多個處理區(qū)域中的至少一個處理區(qū)域中，以與上述載置區(qū)域的移動方向相交叉的方式延伸，并且沿其長度方向形成有噴出口 ；分離區(qū)域，其被供給用于使上述多個處理區(qū)域的氣氛氣體分離的分離氣體，且在上述旋轉(zhuǎn)方向上位于上述多個處理區(qū)域之間；排氣口，其用于對上述處理容器內(nèi)進行排氣；罩構(gòu)件，其用于使反應(yīng)氣體滯留在氣體噴嘴的周圍，其包括側(cè)壁部和上壁部，該側(cè)壁部相對于上述氣體噴嘴分別設(shè)在上述旋轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)方向上游側(cè)以及旋轉(zhuǎn)方向下游側(cè)，該上壁部設(shè)在氣體噴嘴的上側(cè)，使從上述旋轉(zhuǎn)方向上游側(cè)流動的分離氣體在該上壁部的上方區(qū)域向下游側(cè)流通，在上述罩構(gòu)件上從上述旋轉(zhuǎn)方向上游側(cè)的側(cè)壁部的下部起設(shè)有引導(dǎo)面，該引導(dǎo)面用于將從旋轉(zhuǎn)方向上游側(cè)流動的分離氣體向上述罩構(gòu)件的上方引導(dǎo)，氣體噴嘴與旋轉(zhuǎn)方向上游側(cè)的側(cè)壁部之間的間隔是8mm以上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基板處理裝置，其特征在于，上述罩構(gòu)件以形成第I區(qū)域和第2區(qū)域的方式設(shè)在上述氣體噴嘴的周圍，該第I區(qū)域是上述氣體噴嘴所處的區(qū)域，該第2區(qū)域位于該第I區(qū)域的旋轉(zhuǎn)方向上游側(cè)且頂面的高度形成得比第I區(qū)域的頂面的高度低。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基板處理裝置，其特征在于，上述引導(dǎo)面形成為朝向旋轉(zhuǎn)方向上游側(cè)下傾的傾斜面。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基板處理裝置，其特征在于，上述傾斜面構(gòu)成上述罩構(gòu)件上的旋轉(zhuǎn)方向上游側(cè)的側(cè)壁部的表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基板處理裝置，其特征在于，旋轉(zhuǎn)方向上游側(cè)的側(cè)壁部具有向旋轉(zhuǎn)方向上游側(cè)突出的整流板，該整流板的表面構(gòu)成上述引導(dǎo)面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基板處理裝置，其特征在于，在氣體噴嘴與上壁部之間設(shè)有用于供反應(yīng)氣體流通的空間。
7.一種成膜裝置，其特征在于，該成膜裝置具有處理容器；多個處理區(qū)域，其設(shè)在上述處理容器內(nèi)，用于分別被供給反應(yīng)氣體而在基板上層疊反應(yīng)生成物的層而形成薄膜；旋轉(zhuǎn)臺，其設(shè)在上述處理容器內(nèi)，以使載置在該旋轉(zhuǎn)臺的上表面?zhèn)鹊妮d置區(qū)域上的基板依次通過上述多個處理區(qū)域的方式旋轉(zhuǎn)；反應(yīng)氣體供給用的氣體噴嘴，其設(shè)在上述多個處理區(qū)域中的至少一個處理區(qū)域中，以與上述載置區(qū)域的移動方向相交叉的方式延伸，并且沿其長度方向形成有噴出口 ；分離區(qū)域，其被供給用于使上述多個處理區(qū)域的氣氛氣體分離的分離氣體，且在上述旋轉(zhuǎn)方向上位于上述多個處理區(qū)域之間；排氣口，其用于對上述處理容器內(nèi)進行排氣；罩構(gòu)件，其用于使反應(yīng)氣體滯留在氣體噴嘴的周圍，其包括側(cè)壁部和上壁部，該側(cè)壁部相對于上述氣體噴嘴分別設(shè)在上述旋轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)方向上游側(cè)以及旋轉(zhuǎn)方向下游側(cè)，該上壁部設(shè)在氣體噴嘴的上側(cè)，使從上述旋轉(zhuǎn)方向上游側(cè)流動的分離氣體在該上壁部的上方區(qū)域向下游側(cè)流通，在上述罩構(gòu)件上從上述旋轉(zhuǎn)方向上游側(cè)的側(cè)壁部的下部起設(shè)有引導(dǎo)面，該引導(dǎo)面用于 將從旋轉(zhuǎn)方向上游側(cè)流動的分離氣體向上述罩構(gòu)件的上方引導(dǎo)，氣體噴嘴與旋轉(zhuǎn)方向上游側(cè)的側(cè)壁部之間的間隔是8mm以上。
全文摘要
本發(fā)明提供基板處理裝置和成膜裝置。基板處理裝置具有處理容器；用于對基板進行氣體處理的多個處理區(qū)域；旋轉(zhuǎn)臺，其將基板載置在其上表面?zhèn)炔⑹够逡来瓮ㄟ^多個處理區(qū)域；反應(yīng)氣體供給用的氣體噴嘴；分離區(qū)域；排氣口；罩構(gòu)件，其用于使反應(yīng)氣體滯留在氣體噴嘴的周圍，其包括側(cè)壁部和上壁部，在上述罩構(gòu)件上，從旋轉(zhuǎn)方向上游側(cè)的側(cè)壁部的下部起設(shè)有引導(dǎo)面，該引導(dǎo)面用于將從旋轉(zhuǎn)方向上游側(cè)流動的分離氣體向上述罩構(gòu)件的上方引導(dǎo)，氣體噴嘴與旋轉(zhuǎn)方向上游側(cè)的側(cè)壁部之間的間隔是8mm以上。
文檔編號C23C16/455GK102994981SQ20121033726
公開日2013年3月27日 申請日期2012年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月12日
發(fā)明者榎本忠, 立花光博, 古屋治彥, 大下健太郎 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社