專利名稱：成膜方法和成膜裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過將相互反應(yīng)的至少兩種反應(yīng)氣體交替地供給到基板上而在基板表面上進(jìn)行成膜的成膜方法和成膜裝置。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體器件的電路圖案的進(jìn)一步的微細(xì)化，要求構(gòu)成半導(dǎo)體器件的各種膜進(jìn)一步薄膜化以及均勻化。作為應(yīng)對這種要求的成膜方法，公知有所謂的分子層成膜(MLD)法(也稱為原子層成膜(ALD)法)(例如專利文獻(xiàn)I )，該分子層成膜法將第I反應(yīng)氣體供給到基板上而使第I反應(yīng)氣體吸附于基板的表面，接著將第2反應(yīng)氣體供給到基板上，使第2反應(yīng)氣體與吸附于基板的表面的第I反應(yīng)氣體反應(yīng)，從而將由上述的反應(yīng)氣體的反應(yīng)生成物構(gòu)成的膜堆積在基板上。作為實(shí)施MLD法的成膜裝置，公知有所謂的旋轉(zhuǎn)臺式的成膜裝置。例如本發(fā)明的發(fā)明人提出的MLD裝置包括旋轉(zhuǎn)臺，其用于載置基板；第I反應(yīng)氣體供給部，其用于向旋轉(zhuǎn)臺供給第I反應(yīng)氣體；第2反應(yīng)氣體供給部，其用于向旋轉(zhuǎn)臺供給第2反應(yīng)氣體；分離區(qū)域，其設(shè)在第I反應(yīng)氣體供給部與第2反應(yīng)氣體供給部之間，用于將第I反應(yīng)氣體和第2反應(yīng)氣體分離。在分離區(qū)域內(nèi)設(shè)有頂面，其比被供給第I反應(yīng)氣體的區(qū)域及被供給第2反應(yīng)氣體的區(qū)域低；分離氣體供給部，其用于供給分離氣體(專利文獻(xiàn)2)。在這種MLD裝置中，通過使旋轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)，使第I反應(yīng)氣體吸附于旋轉(zhuǎn)臺上的基板的表面，使第2反應(yīng)氣體與吸附于基板的表面的第I反應(yīng)氣體反應(yīng)，從而在基板的表面上生成反應(yīng)生成物，使反應(yīng)生成物的膜堆積在基板的表面上。特別是由于能夠利用分離區(qū)域充分地分離第I反應(yīng)氣體和第2反應(yīng)氣體，因此通過使旋轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)速比較快，能夠謀求提高生產(chǎn)率。但是，在現(xiàn)有技術(shù)中，很難一邊維持成膜速度一邊堆積膜厚分布優(yōu)異、膜質(zhì)優(yōu)異的薄膜。專利文獻(xiàn)I :日本特開2001 - 254181號公報(bào)專利文獻(xiàn)2 :日本專利第4661990號說明書

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供能夠一邊維持成膜速度一邊堆積膜厚分布優(yōu)異、膜質(zhì)優(yōu)異的薄膜的成膜方法和成膜裝置。本發(fā)明的第I技術(shù)方案提供一種成膜方法，其包括以下步驟將基板輸入到真空容器內(nèi)，將上述基板載置在能旋轉(zhuǎn)地設(shè)在上述真空容器內(nèi)的旋轉(zhuǎn)臺上；使上述旋轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)；吸附步驟，自第I反應(yīng)氣體供給部向上述基板供給第I反應(yīng)氣體，使上述第I反應(yīng)氣體吸附于上述基板；形成步驟，自第2反應(yīng)氣體供給部向上述基板供給與上述第I反應(yīng)氣體反應(yīng)的第2反應(yīng)氣體，使上述第2反應(yīng)氣體與吸附于上述基板的上述第I反應(yīng)氣體反應(yīng)，在上述基板上形成反應(yīng)生成物；向等離子體產(chǎn)生部供給含氫氣體，在上述旋轉(zhuǎn)臺的上方生成等離子體，該等離子體產(chǎn)生部在上述旋轉(zhuǎn)臺的周向上與上述第I反應(yīng)氣體供給部及上述第2反應(yīng)氣體供給部分開地設(shè)置。本發(fā)明的第2技術(shù)方案提供一種成膜裝置，其包括旋轉(zhuǎn)臺，其具有用于載置基板的基板載置部，能旋轉(zhuǎn)地設(shè)在真空容器內(nèi)；第I反應(yīng)氣體供給部，其用于向載置在上述基板載置部的上述基板供給第I反應(yīng)氣體，使該第I反應(yīng)氣體吸附于上述基板；第2反應(yīng)氣體供給部，其在上述旋轉(zhuǎn)臺的周向上與上述第I反應(yīng)氣體供給部分開地設(shè)置，用于向上述基板供給第2反應(yīng)氣體，使上述第2反應(yīng)氣體與吸附于上述基板的上述第I反應(yīng)氣體反應(yīng)，在上述基板上形成反應(yīng)生成物；等離子體生成部，其在上述旋轉(zhuǎn)臺的周向上與上述第I反應(yīng)氣體供給部及上述第2反應(yīng)氣體供給部分開地設(shè)置，用于在上述旋轉(zhuǎn)臺的上方生成等離子體；氣體供給管，其用于向上述等離子體生成部供給含氫氣體。參照附圖閱讀以下的詳細(xì)說明，能夠清楚本發(fā)明的其他特征。



圖I是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的成膜裝置的概略剖視圖。圖2是表示圖I的成膜裝置的真空容器內(nèi)的結(jié)構(gòu)的概略立體圖。圖3是表示圖I的成膜裝置的真空容器內(nèi)的結(jié)構(gòu)的概略俯視圖。圖4是沿能旋轉(zhuǎn)地設(shè)在圖I的成膜裝置的真空容器內(nèi)的旋轉(zhuǎn)臺的同心圓剖切該真空容器的概略剖視圖。圖5是圖I的成膜裝置的另一概略剖視圖。圖6是表示設(shè)于圖I的成膜裝置的等離子體產(chǎn)生源的概略剖視圖。圖7A是表示設(shè)于圖I的成膜裝置的等離子體產(chǎn)生源的另一概略剖視圖。圖7B是表示設(shè)于圖I的成膜裝置的等離子體產(chǎn)生源的概略俯視圖。圖8A是表示為了對本發(fā)明的實(shí)施方式的成膜方法的效果進(jìn)行研究而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的曲線圖，是表示成膜速度的NH3氣體流量依賴性的曲線圖。圖SB是表示為了對本發(fā)明的實(shí)施方式的成膜方法的效果進(jìn)行研究而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的曲線圖，是表示膜厚均勻性的NH3氣體流量依賴性的曲線圖。圖9是表示為了對本發(fā)明的實(shí)施方式的成膜方法的效果進(jìn)行研究而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的另一曲線圖。圖10是表示為了對本發(fā)明的實(shí)施方式的成膜方法的效果進(jìn)行研究而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的另一曲線圖。圖IlA和圖IlB是對本發(fā)明的實(shí)施方式的成膜方法的效果進(jìn)行說明的說明圖。圖12是表示為了對本發(fā)明的實(shí)施方式的變形例的成膜方法的效果進(jìn)行確認(rèn)而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的結(jié)果的曲線圖。圖13是表示為了對本發(fā)明的實(shí)施方式的變形例的成膜方法的效果進(jìn)行確認(rèn)而進(jìn)行的另一實(shí)驗(yàn)的結(jié)果的曲線圖。
具體實(shí)施例方式為了進(jìn)一步提高作為關(guān)聯(lián)技術(shù)說明了的旋轉(zhuǎn)臺式的成膜裝置的生產(chǎn)率，進(jìn)行了研究，結(jié)果得出以下見解。當(dāng)進(jìn)一步加快旋轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)速時(shí)，有時(shí)在第2反應(yīng)氣體和吸附于基板的表面的第I反應(yīng)氣體充分地反應(yīng)之前，第I反應(yīng)氣體吸附于基板的表面而殘留在生成有反應(yīng)副生成物的反應(yīng)生成物中，或者使反應(yīng)生成物的密度下降，可能難以在獲得高品質(zhì)的薄膜的同時(shí)提高生產(chǎn)率。因此，嘗試了如下的方法與旋轉(zhuǎn)臺相對地設(shè)置等離子體產(chǎn)生源，使在基板的表面上生成的薄膜暴露在被等離子體產(chǎn)生源活化了的氣體中，從而對薄膜進(jìn)行改性。結(jié)果，雖然發(fā)現(xiàn)能夠提高膜質(zhì)，卻發(fā)現(xiàn)成膜速度降低、膜厚分布不均這樣的現(xiàn)象。下面，參照

本發(fā)明的非限定性的例示的實(shí)施方式。本實(shí)施方式是基于上述的見解而做成的，是能夠維持成膜速度并且能夠堆積膜厚分布優(yōu)異、膜質(zhì)優(yōu)異的薄膜的技術(shù)。在所有附圖中，對于相同或相對應(yīng)的構(gòu)件或零件，標(biāo)注相同或相對應(yīng)的參照附圖標(biāo)記而省略重復(fù)的說明。另外，附圖的目的并不在于表示構(gòu)件或零件間的相對比，因而具體的尺寸應(yīng)由本領(lǐng)域技術(shù)人員參照以下的非限定性的實(shí)施方式而確定。參照圖I 圖3，本發(fā)明的實(shí)施方式的成膜裝置包括扁平的真空容器1，其具有大致圓形的俯視形狀；旋轉(zhuǎn)臺2，其設(shè)在該真空容器I內(nèi)，在真空容器I的中心具有旋轉(zhuǎn)中心。 真空容器I包括容器主體12，其具有帶底的圓筒形狀；頂板11，其夾著例如0形環(huán)等密封構(gòu)件13 (圖I)氣密地能裝卸地配置在容器主體12的上表面上。旋轉(zhuǎn)臺2在中心部固定于圓筒形狀的芯部21，該芯部21固定于沿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I的底部14，旋轉(zhuǎn)軸22的下端安裝于使旋轉(zhuǎn)軸22 (圖I)繞鉛垂軸線旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動部23。旋轉(zhuǎn)軸22和驅(qū)動部23收納于上表面開口的筒狀的殼體20內(nèi)。設(shè)于該殼體20的上表面的凸緣部分氣密地安裝于真空容器I的底部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和圖3所示，在旋轉(zhuǎn)臺2的表面部沿旋轉(zhuǎn)方向(周向)設(shè)有圓形的凹部24，凹部24用于載置多個(gè)(在圖示的例子中為5張)作為基板的半導(dǎo)體晶圓(以下稱作“晶圓”)W。另外，在圖3中方便起見而只在I個(gè)凹部24中表示晶圓W。該凹部24具有比晶圓W的直徑稍微大例如4_的內(nèi)徑和與晶圓W的厚度大致相等的深度。因而，在將晶圓W收容在凹部24中時(shí)，晶圓W的表面和旋轉(zhuǎn)臺2的表面(不載置晶圓W的區(qū)域)為相同的高度。在凹部24的底面上形成有供例如3根升降銷貫穿的通孔(均未圖示)，該3根升降銷用于支承晶圓W的背面而使晶圓W升降。圖2和圖3是用于說明真空容器I內(nèi)的構(gòu)造的圖，為了方便說明，省略圖示頂板
11。如圖2和圖3所示，在旋轉(zhuǎn)臺2的上方沿真空容器I的周向(旋轉(zhuǎn)臺2的旋轉(zhuǎn)方向(圖3的箭頭A))彼此隔開間隔地配置有分別由例如石英構(gòu)成的反應(yīng)氣體噴嘴31、反應(yīng)氣體噴嘴32、分離氣體噴嘴41、42和氣體導(dǎo)入噴嘴92。在圖示的例子中，從后述的輸送口 15起，氣體導(dǎo)入噴嘴92、分離氣體噴嘴41、反應(yīng)氣體噴嘴31、分離氣體噴嘴42和反應(yīng)氣體噴嘴32按照上述的順序沿順時(shí)針方向(旋轉(zhuǎn)臺2的旋轉(zhuǎn)方向)排列。將上述的噴嘴92、31、32、41、42的作為各噴嘴92、31、32、41、42的基端部的氣體導(dǎo)入部92a、31a、32a、41a、42a (圖3)固定于容器主體12的外周壁，從而上述噴嘴92、31、32、41、42被從真空容器I的外周壁導(dǎo)入到真空容器I內(nèi)，以沿容器主體12的半徑方向相對于旋轉(zhuǎn)臺2水平地延伸的方式安裝。另外，如在圖3中用虛線簡化地表示的那樣，在氣體導(dǎo)入噴嘴92的上方設(shè)有等離子體產(chǎn)生源80。等離子體產(chǎn)生源80見后述。反應(yīng)氣體噴嘴31借助未圖示的配管和流量調(diào)整器等與作為第I反應(yīng)氣體的含Si(硅)氣體的供給源(未圖示)連接。反應(yīng)氣體噴嘴32借助未圖示的配管和流量調(diào)整器等與作為第2反應(yīng)氣體的氧化氣體的供給源(未圖示)連接。分離氣體噴嘴41、42均借助未圖示的配管和流量調(diào)整閥等與作為分離氣體的氮?dú)?N2)的供給源(未圖示)連接。作為含Si氣體，例如能夠使用有機(jī)氨基硅烷氣體，作為氧化氣體，例如能夠使用O3(臭氧)氣體或O2 (氧)氣體或O3氣體與O2氣體的混合氣體。在反應(yīng)氣體噴嘴31、32上沿反應(yīng)氣體噴嘴31、32的長度方向例如以IOmm的間隔排列有向旋轉(zhuǎn)臺2開口的多個(gè)氣體噴射孔33。反應(yīng)氣體噴嘴31的下方區(qū)域是用于使含Si氣體吸附于晶圓W的第I處理區(qū)域P1。反應(yīng)氣體噴嘴32的下方區(qū)域是用于使在第I處理區(qū)域Pl中吸附于晶圓W的含Si氣體氧化的第2處理區(qū)域P2。參照圖2和圖3，在真空容器I內(nèi)設(shè)有兩個(gè)凸?fàn)畈?。凸?fàn)畈?為了與分離氣體噴嘴41、42 —起構(gòu)成分離區(qū)域D，因此，如下所述，凸?fàn)畈?以朝向旋轉(zhuǎn)臺2突出的方式安裝于頂板11的背面。另外，凸?fàn)畈?具有頂部被切斷成圓弧狀的扇形的俯視形狀，在本實(shí)施方 式中，凸?fàn)畈?以內(nèi)圓弧與突出部5 (見后述)連結(jié)、外圓弧與真空容器I的容器主體12的內(nèi)周面相匹配的方式配置。圖4表示從反應(yīng)氣體噴嘴31到反應(yīng)氣體噴嘴32之間沿旋轉(zhuǎn)臺2的同心圓剖切真空容器I的剖面。如圖所示，由于在頂板11的背面上安裝有凸?fàn)畈?，因此在真空容器I內(nèi)存在平坦的較低的頂面44 (第I頂面)，其是凸?fàn)畈?的下表面；頂面45 (第2頂面)，其位于該頂面44的周向兩側(cè)，比頂面44高。頂面44具有頂部被切斷成圓弧狀的扇形的俯視形狀。另外，如圖所示，在凸?fàn)畈?的周向中央形成有以沿半徑方向延伸的方式形成的槽部43，分離氣體噴嘴42收容在槽部43內(nèi)。在另一個(gè)凸?fàn)畈?中也同樣形成有槽部43，分離氣體噴嘴41收容在該槽部43內(nèi)。另外，在較高的頂面45的下方的空間中分別設(shè)有反應(yīng)氣體噴嘴31、32。上述的反應(yīng)氣體噴嘴31、32與頂面45分開地設(shè)在晶圓W的附近。另外，為了方便說明，如圖4所示，用參照附圖標(biāo)記481表示供反應(yīng)氣體噴嘴31設(shè)置的、較高的頂面45的下方的空間，用參照附圖標(biāo)記482表示供反應(yīng)氣體噴嘴32設(shè)置的、較高的頂面45的下方的空間。另外，在收容于凸?fàn)畈?的槽部43內(nèi)的分離氣體噴嘴41、42上，沿分離氣體噴嘴41、42的長度方向以例如IOmm的間隔排列有朝向旋轉(zhuǎn)臺2開口的多個(gè)氣體噴射孔41h (參照圖4)。頂面44用于在其與旋轉(zhuǎn)臺2之間形成作為狹窄的空間的分離空間H。當(dāng)自分離氣體噴嘴42的噴射孔42h供給N2氣體時(shí)，該N2氣體經(jīng)過分離空間H而向空間481及空間482流動。此時(shí)，由于分離空間H的容積比空間481、482的容積小，因此能夠利用N2氣體使分離空間H的壓力比空間481、482的壓力高。即，在空間481、482之間形成壓力較高的分離空間H。另外，自分離空間H向空間481、482流出的凡氣體作為來自第I區(qū)域Pl的含Si氣體和來自第2區(qū)域P2的氧化氣體的逆流(counter flow)而發(fā)揮作用。因而，來自第I區(qū)域Pl的含Si氣體和來自第2區(qū)域P2的氧化氣體被分離空間H分離。因此，抑制含Si氣體與氧化氣體在真空容器I內(nèi)混合并反應(yīng)的情況。另外，優(yōu)選考慮到成膜時(shí)的真空容器I內(nèi)的壓力、旋轉(zhuǎn)臺2的轉(zhuǎn)速和所供給的分離氣體(N2氣體)的供給量等，將頂面44距旋轉(zhuǎn)臺2的上表面的高度hi設(shè)定為適合使分離空間H的壓力比空間481、482的壓力高的高度。
另一方面，在頂板11的下表面上設(shè)有將芯部21的外周圍起來的突出部5(圖2和圖3)，該芯部21用于固定旋轉(zhuǎn)臺2。在本實(shí)施方式中，該突出部5與凸?fàn)畈?的靠旋轉(zhuǎn)中心側(cè)的部位連續(xù)，該突出部5的下表面形成為與頂面44相同的高度。之前參照的圖I是沿圖3的I 一 I’線的剖視圖，表示設(shè)有頂面45的區(qū)域。另一方面，圖5是表示設(shè)有頂面44的區(qū)域的剖視圖。如圖5所示，在扇形的凸?fàn)畈?的周緣部(真空容器I的外緣側(cè)的部位)以與旋轉(zhuǎn)臺2的外端面相對的方式形成有彎曲成L字型的彎曲部46。該彎曲部46與凸?fàn)畈?同樣抑制反應(yīng)氣體從分離區(qū)域D的兩側(cè)進(jìn)入，從而抑制兩反應(yīng)氣體的混合。扇形的凸?fàn)畈?設(shè)于頂板11，頂板11能夠自容器主體12拆卸，因此在彎曲部46的外周面與容器主體12之間稍微存在間隙。彎曲部46的內(nèi)周面與旋轉(zhuǎn)臺2的外端面之間的間隙、以及彎曲部46的外周面與容器主體12之間的間隙設(shè)定為例如與頂面44距旋轉(zhuǎn)臺2的上表面的高度相同的尺寸。容器主體12的內(nèi)周壁在分離區(qū)域D內(nèi)如圖4所示那樣與彎曲部46的外周面接近并形成為鉛垂面，但在分離區(qū)域D以外的部位，如圖I所示那樣例如從與旋轉(zhuǎn)臺2的外端面相對的部位到底部14而向外側(cè)凹陷。以下，為了方便說明，將具有大概為矩形的截面形狀 的凹陷部分記作排氣區(qū)域。具體而言，將與第I處理區(qū)域Pl連通的排氣區(qū)域記作第I排氣區(qū)域E1，將與第2處理區(qū)域P2連通的區(qū)域記作第2排氣區(qū)域E2。如圖I至圖3所示，在上述的第I排氣區(qū)域El的底部形成有第I排氣口 610，在上述的第2排氣區(qū)域E2的底部形成有第2排氣口 620。第I排氣口 610和第2排氣口 620如圖I所示那樣分別借助排氣管630與作為真空排氣部件的例如真空泵640連接。另外，在圖I中，參照附圖標(biāo)記650是壓力調(diào)整器。如圖I和圖4所示，在旋轉(zhuǎn)臺2與真空容器I的底部14之間的空間內(nèi)設(shè)有作為加熱部件的加熱器單元7，該加熱器單元7隔著旋轉(zhuǎn)臺2將旋轉(zhuǎn)臺2之上的晶圓W加熱到由工藝制程程序確定的溫度(例如450°C)。在旋轉(zhuǎn)臺2的周緣附近的下方側(cè)設(shè)有環(huán)狀的罩構(gòu)件71 (圖5)，該罩構(gòu)件71用于對從旋轉(zhuǎn)臺2的上方空間到排氣區(qū)域El、E2的氣氛和放置有加熱器單元7的氣氛進(jìn)行劃分，從而抑制氣體進(jìn)入旋轉(zhuǎn)臺2的下方區(qū)域。該罩構(gòu)件71包括內(nèi)側(cè)構(gòu)件71a，其以自下方側(cè)面向旋轉(zhuǎn)臺2的外緣部及比外緣部靠外周側(cè)的部分的方式設(shè)置；外側(cè)構(gòu)件71b，其設(shè)在該內(nèi)側(cè)構(gòu)件71a與真空容器I的內(nèi)壁面之間。外側(cè)構(gòu)件71b在分離區(qū)域D內(nèi)以處于形成于凸?fàn)畈?的外緣部的彎曲部46的下方并接近彎曲部46的方式設(shè)置，內(nèi)側(cè)構(gòu)件71a在旋轉(zhuǎn)臺2的外緣部下方(及比外緣部略微靠外側(cè)的部分的下方)包圍加熱器單元7的整周。底部14中的比配置有加熱器單元7的空間偏向旋轉(zhuǎn)中心的部位以接近旋轉(zhuǎn)臺2的下表面的中心部附近的芯部21的方式向上方側(cè)突出而構(gòu)成突出部12a。該突出部12a與芯部21之間是狹小的空間，而且貫穿底部14的旋轉(zhuǎn)軸22的通孔的內(nèi)周面與旋轉(zhuǎn)軸22之間的間隙狹小，上述狹小的空間與殼體20連通。并且，在殼體20上設(shè)有用于將作為吹掃氣體的N2氣體供給到狹小的空間內(nèi)而進(jìn)行吹掃的吹掃氣體供給管72。另外，在真空容器I的底部14上，在加熱器單元7的下方沿周向以規(guī)定的角度間隔設(shè)有用于吹掃加熱器單元7的配置空間的多個(gè)吹掃氣體供給管73 (在圖5中圖示一個(gè)吹掃氣體供給管73)。另外，在加熱器單元7與旋轉(zhuǎn)臺2之間，為了抑制氣體進(jìn)入設(shè)有加熱器單元7的區(qū)域，設(shè)有對從外側(cè)構(gòu)件71b的內(nèi)周壁(內(nèi)側(cè)構(gòu)件71a的上表面)到突出部12a的上端部之間的部分在整個(gè)周向上進(jìn)行覆蓋的蓋構(gòu)件7a。蓋構(gòu)件7a例如能夠由石英制作。另外，在真空容器I的頂板11的中心部連接有分離氣體供給管51，將作為分離氣體的N2氣體供給到頂板11與芯部21之間的空間52內(nèi)。供給到該空間52內(nèi)的分離氣體經(jīng)由突出部5與旋轉(zhuǎn)臺2之間的狹小的間隙50，沿旋轉(zhuǎn)臺2的晶圓載置區(qū)域側(cè)的表面向周緣噴射。能夠利用分離氣體將空間50的壓力維持成比空間481及空間482高的壓力。因而，利用空間50對供給到第I處理區(qū)域Pl內(nèi)的含Si氣體和供給到第2處理區(qū)域P2內(nèi)的氧化氣體的經(jīng)過中心區(qū)域C混合的情況進(jìn)行抑制。S卩，空間50 (或中心區(qū)域C)能夠與分離空間H (或分離區(qū)域D)同樣發(fā)揮功能。 此外，如圖2和圖3所示，在真空容器I的側(cè)壁上形成有用于在外部的輸送臂10與旋轉(zhuǎn)臺2之間進(jìn)行作為基板的晶圓W的交接的輸送口 15。該輸送口 15利用未圖示的閘閥開閉。另外，由于旋轉(zhuǎn)臺2中的作為晶圓載置區(qū)域的凹部24與輸送臂10之間在面對該輸送口 15的位置進(jìn)行晶圓W的交接，因此，在旋轉(zhuǎn)臺2的下方側(cè)的與交接位置相對應(yīng)的部位設(shè)有用于貫穿凹部24而從晶圓W的背面抬起晶圓W的交接用的升降銷及該升降銷的升降機(jī)構(gòu)(均未圖示)。接下來，參照圖6至圖7B說明等離子體產(chǎn)生源80。圖6是沿旋轉(zhuǎn)臺2的半徑方向剖切等離子體產(chǎn)生源80的概略剖視圖，圖7A是沿與旋轉(zhuǎn)臺2的半徑方向正交的方向剖切等離子體產(chǎn)生源80的概略剖視圖，圖7B是表示等離子體產(chǎn)生源80的概略結(jié)構(gòu)的俯視圖。為了圖示方便，在上述的圖中簡化表示一部分構(gòu)件。參照圖6，等離子體產(chǎn)生源80包括框架構(gòu)件81，其由高頻穿透性的材料制作，具有自上表面凹陷而成的凹部，嵌入到形成于頂板11的開口部Ila中；法拉第遮蔽板82，其收容在框架構(gòu)件81的凹部內(nèi)，具有上部開口的大致箱狀的形狀；絕緣板83，其配置在法拉第遮蔽板82的底面上；線圈狀的天線85，其支承在絕緣板83的上方，具有大致八邊形的俯視形狀。頂板11的開口部Ila具有多個(gè)臺階部，在其中一個(gè)的臺階部的整個(gè)圓周上形成有槽部，在該槽部中嵌入有例如0形環(huán)等密封構(gòu)件81a。另一方面，框架構(gòu)件81具有與開口部Ila的臺階部相對應(yīng)的多個(gè)臺階部，在將框架構(gòu)件81嵌入到開口部Ila中時(shí)，多個(gè)臺階部中的一個(gè)臺階部的背面與嵌入在開口部Ila的槽部中的密封構(gòu)件81a接觸，由此維持頂板11與框架構(gòu)件81之間的氣密性。另外，如圖6所示，設(shè)有與嵌入在頂板11的開口部Ila中的框架構(gòu)件81的外周相匹配的按壓構(gòu)件81c，由此，將框架構(gòu)件81向下方按壓于頂板11。因此，能夠更加可靠地維持頂板11與框架構(gòu)件81之間的氣密性?？蚣軜?gòu)件81的下表面與真空容器I內(nèi)的旋轉(zhuǎn)臺2相對，在該下表面的外周設(shè)有在整周上向下方(向旋轉(zhuǎn)臺2)突起的突起部81b。突起部81b的下表面接近旋轉(zhuǎn)臺2的表面，利用突起部81b、旋轉(zhuǎn)臺2的表面和框架構(gòu)件81的下表面在旋轉(zhuǎn)臺2的上方劃分形成了空間(以下稱作內(nèi)部空間S)。另外，突起部81b的下表面與旋轉(zhuǎn)臺2的表面之間的間隔可以與分離空間H (圖4)內(nèi)的頂面11距旋轉(zhuǎn)臺2的上表面的高度hi大致相同。另外，貫穿了突起部81b的氣體導(dǎo)入噴嘴92在該內(nèi)部空間S內(nèi)延伸。在本實(shí)施方式中，如圖6所示，填充有氬氣(Ar)的氬氣供給源93a、填充有氧氣(O2)的氧氣供給源93b和填充有氨氣(NH3)的氨氣供給源93c與氣體導(dǎo)入噴嘴92連接。自氬氣供給源93a、氧氣供給源93b和氨氣供給源93c將利用相對應(yīng)的流量控制器94a、94b、94c控制了流量的Ar氣體、O2氣體及NH3氣體以規(guī)定的流量比(混合比)供給到內(nèi)部空間S中。另外，在氣體導(dǎo)入噴嘴92上沿其長度方向以規(guī)定的間隔(例如IOmm)形成有多個(gè)噴射孔92h，自噴射孔92h噴射上述Ar氣體等。如圖7A所示，噴射孔92h自與旋轉(zhuǎn)臺2垂直的方向朝向旋轉(zhuǎn)臺2的旋轉(zhuǎn)方向的上游側(cè)傾斜。因此，自氣體導(dǎo)入噴嘴92供給的氣體朝向與旋轉(zhuǎn)臺2的旋轉(zhuǎn)方向相反的方向噴射，具體而言，朝向突起部81b的下表面與旋轉(zhuǎn)臺2的表面之間的間隙噴射。由此，能夠抑制反應(yīng)氣體、分離氣體沿旋轉(zhuǎn)臺2的旋轉(zhuǎn)方向從位于等離子體產(chǎn)生源80的上游側(cè)的頂面45的下方的空間向內(nèi)部空間S內(nèi)流入。另外，如上所述，沿框架構(gòu)件81的下表面的外周形成的突起部81b接近旋轉(zhuǎn)臺2的表面，因此能夠利用來自氣體導(dǎo)入噴嘴92的氣體容易地將內(nèi)部空間S內(nèi)的壓力維持得較高。由此，也能抑制反應(yīng)氣體、分離氣體向內(nèi)部空間S內(nèi)流入。法拉第遮蔽板82由金屬等導(dǎo)電性材料制作，接地但省略圖示。如圖7B中明確表示的那樣，在法拉第遮蔽板82的底部形成有多個(gè)狹縫82s。各狹縫82s以使具有大致八邊形的俯視形狀的天線85所對應(yīng)的各狹縫82s的邊與各狹縫82s大致正交的方式延伸。
另外，如圖7A和圖7B所示，法拉第遮蔽板82在上端的兩處具有向外側(cè)彎折的支承部82a。支承部82a支承于框架構(gòu)件81的上表面，從而將法拉第遮蔽板82支承于框架構(gòu)件81內(nèi)的規(guī)定的位置。絕緣板83例如由石英玻璃制作，絕緣板83具有比法拉第遮蔽板82的底面稍小的大小，載置在法拉第遮蔽板82的底面上。絕緣板83使法拉第遮蔽板82與天線85絕緣，而使自天線85放射的磁場向下方透過。例如將銅制的中空管(pipe)以俯視形狀為大致八邊形的方式卷繞3層，形成天線85。能夠使冷卻水在管內(nèi)循環(huán)，由此防止向天線85供給的高頻電力將天線85加熱成高溫。另外，在天線85的兩端設(shè)有豎立設(shè)置部85a，在豎立設(shè)置部85a上安裝有支承部85b。利用支承部85b將天線85維持在法拉第遮蔽板82內(nèi)的規(guī)定的位置。另外，高頻電源87經(jīng)由匹配箱86與支承部85b連接。高頻電源87能夠產(chǎn)生例如具有13. 56MHz的頻率的高頻電力。采用具有這樣的結(jié)構(gòu)的等離子體產(chǎn)生源80，當(dāng)自高頻電源87經(jīng)由匹配箱86將高頻電力供給到天線85時(shí)，利用天線85產(chǎn)生電磁場。該電磁場中的電場成分被法拉第遮蔽板82遮蔽，因此不能向下方傳播。另一方面，磁場成分經(jīng)過法拉第遮蔽板82的多個(gè)狹縫82s而向內(nèi)部空間S內(nèi)傳播。利用該磁場成分，使自氣體導(dǎo)入噴嘴92以規(guī)定的流量比(混合比)供給到內(nèi)部空間S中的Ar氣體、O2氣體及NH3氣體等氣體產(chǎn)生等離子體。采用這樣產(chǎn)生的等離子體，能夠減少對堆積在晶圓W上的薄膜造成的照射損傷、對真空容器I內(nèi)的各構(gòu)件造成的損傷等。另外，如圖I所示，在本實(shí)施方式的成膜裝置中設(shè)有用于控制整個(gè)裝置的動作的由計(jì)算機(jī)構(gòu)成的控制部100，在該控制部100的存儲器內(nèi)貯存有在控制部100的控制下使成膜裝置實(shí)施后述的成膜方法的程序。該程序編入有步驟組，以便執(zhí)行后述的成膜方法，該程序存儲在硬盤、光盤、光磁盤、存儲卡和軟盤等介質(zhì)102中，利用規(guī)定的讀取裝置讀入到存儲部101中而安裝到控制部100內(nèi)。接下來，以使用上述成膜裝置I實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施方式的成膜方法的情況為例說明該成膜方法。因此，適當(dāng)?shù)貐⒄找陨蠀⒄者^的圖。首先，打開未圖示的閘閥，利用輸送臂10從外部經(jīng)由輸送口 15 (圖3)將晶圓W交接到旋轉(zhuǎn)臺2的凹部24內(nèi)。在凹部24停止在面對輸送口 15的位置時(shí)，使未圖示的升降銷自真空容器I的底部側(cè)經(jīng)由凹部24的底面的通孔升降，從而進(jìn)行該交接。使旋轉(zhuǎn)臺2間歇性地旋轉(zhuǎn)而進(jìn)行晶圓W的這種交接，在旋轉(zhuǎn)臺2的5個(gè)凹部24內(nèi)分別載置晶圓W。接著，關(guān)閉閘閥，在利用真空泵640將真空容器I排氣至最低目標(biāo)真空度后，自分離氣體噴嘴41、42以規(guī)定的流量噴射作為分離氣體的N2氣體，也自分離氣體供給管51和吹掃氣體供給管72、72以規(guī)定的流量噴射N2氣體。與此同時(shí)，利用壓力調(diào)整器650將真空容器I內(nèi)調(diào)整為預(yù)先設(shè)定的處理壓力。接著，一邊使旋轉(zhuǎn)臺2順時(shí)針以例如最大240rpm的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，一邊利用加熱器單元7將晶圓W加熱到例如450°C。隨后，自反應(yīng)氣體噴嘴31、32分別噴射含Si氣體及O3氣體。另外，自氣體導(dǎo)入噴嘴92將以規(guī)定的流量比混合而成的Ar氣體、O2氣體及NH3氣體的混合氣體供給到內(nèi)部空間S中，自高頻電源87向等離子體產(chǎn)生源80的天線85以例如700W的電力供給高頻電力。由此，在內(nèi)部空間S中生成等離子體。在該等離子體中不僅存在氧離子、氧自由基等活性氧 種等，而且還存在由等離子體分解NH3而生成的氫離子、氫自由基等活性氫種。這里，在旋轉(zhuǎn)臺2旋轉(zhuǎn)一圈的期間內(nèi)，在晶圓W上以如下方式形成氧化硅。S卩，首先，在晶圓W經(jīng)過反應(yīng)氣體噴嘴31的下方的第I處理區(qū)域Pl時(shí)，含Si氣體吸附于晶圓W的表面。接著，在晶圓W經(jīng)過反應(yīng)氣體噴嘴32的下方的第2處理區(qū)域P2時(shí)，利用來自反應(yīng)氣體噴嘴32的O3氣體使晶圓W上的含Si氣體氧化，形成氧化硅的一個(gè)分子層(或數(shù)個(gè)分子層)。接著，在晶圓W經(jīng)過等離子體產(chǎn)生源80的下方時(shí)，晶圓W上的氧化硅層暴露于活性氧種及活性氫種中。氧自由基等活性氧種以如下的方式發(fā)揮作用使例如含Si氣體中所含有的并殘留在氧化硅層中的有機(jī)物氧化，從而使該氧化物脫離氧化硅層。由此，能夠使氧化硅層高純度化。另外，若氧自由基等活性氧種所具有的較高的能量傳遞到氧化硅層中的Si原子、氧原子，則Si原子和氧原子在氧化硅層中振動，能夠使Si原子和氧原子重新排列。利用這樣的高純度化及重新配列等，使氧化硅層改性而獲得高品質(zhì)化的氧化硅層。另外，對于被認(rèn)為是由活性氫種起到的效果，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一并見后述。接下來，使旋轉(zhuǎn)臺2旋轉(zhuǎn)能夠形成具有所希望的膜厚的氧化硅膜的次數(shù)之后，停止含Si氣體、O3氣體以及Ar氣體、O2氣體及NH3氣體的混合氣體的供給，從而結(jié)束成膜方法。接著，也停止來自分離氣體噴嘴41、42、分離氣體供給管51和吹掃氣體供給管72、72的N2氣體的供給，停止旋轉(zhuǎn)臺2的旋轉(zhuǎn)。隨后，利用與將晶圓W輸入到真空容器I內(nèi)時(shí)的順序相反的順序自真空容器I內(nèi)輸出晶圓W。接下來，說明為了對本實(shí)施方式的成膜方法的效果進(jìn)行確認(rèn)而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。使用300mm直徑的晶圓W以如下條件按照上述成膜方法的順序進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。 旋轉(zhuǎn)臺2的轉(zhuǎn)速20rpm 真空容器I內(nèi)的壓力133Pa (ITorr) 來自反應(yīng)氣體噴嘴31的含Si氣體的流量100sccm 來自反應(yīng)氣體噴嘴32的O3氣體的流量10000sccm 向氣體導(dǎo)入噴嘴92供給的Ar氣體的流量10000sccm 向氣體導(dǎo)入噴嘴92供給的O2氣體的流量50sccm 向氣體導(dǎo)入噴嘴92供給的NH3氣體的流量0sccm 150sccm 向等離子體產(chǎn)生源80供給的高頻電力1400W (頻率為13. 56MHz)
在實(shí)驗(yàn)中，改變NH3氣體的流量而進(jìn)行了數(shù)次的成膜試驗(yàn)(run)，調(diào)查了堆積在晶圓W上的氧化硅膜的各特性如何根據(jù)NH3氣體的流量而變化。圖8A是表示成膜速度的NH3氣體流量依賴性的曲線圖。求出在各晶圓W的面內(nèi)的49個(gè)點(diǎn)測量的氧化硅膜的膜厚的平均膜厚，用平均膜厚除以成膜時(shí)間，從而求得成膜速度。如圖所示，可知成膜速度隨著NH3氣體流量的增加而增大，在NH3氣體流量為15SCCm以上、更優(yōu)選為30sccm以上時(shí),成膜速度大致恒定。成膜速度隨著NH3氣體的供給而增大的理由與以下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果一并見后述。圖8B是表示膜厚均勻性的NH3氣體流量依賴性的曲線圖。對于在各晶圓W的面內(nèi)的49個(gè)點(diǎn)測量的氧化硅膜的膜厚，以(最大膜厚一最小膜厚)/ (平均膜厚)求得膜厚均勻性。如圖所示，膜厚均勻性隨著NH3氣體流量的增加而得到改善，當(dāng)進(jìn)一步增加NH3氣體流量時(shí)，膜厚均勻性呈現(xiàn)劣化的傾向。當(dāng)NH3氣體流量在15SCCm 75SCCm的范圍內(nèi)時(shí)，膜厚均勻性處于I. 67% 2. 88%的范圍內(nèi)，可以說獲得了充分的均勻性。此外，當(dāng)NH3氣體流量在25sccm 50sccm的范圍內(nèi)時(shí)，膜厚均勻性處于I. 67% I. 82 %的范圍內(nèi)，能夠獲 得均勻性優(yōu)異的氧化硅膜。另外，與NH3氣體一起向氣體導(dǎo)入噴嘴92供給的Ar氣體的流量是lOOOOsccm，優(yōu)選NH3氣體流量相對于該流量在0. 15 % 0. 75 %的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在0. 3% 0. 5%的范圍內(nèi)。圖9是表示以30sccm的流量供給NH3氣體而形成的氧化硅膜的耐壓試驗(yàn)的結(jié)果的曲線圖。在晶圓W的面內(nèi)的9個(gè)點(diǎn)(參照圖9的曲線圖內(nèi)的插入圖)進(jìn)行了測量。電流密度一電場曲線在9個(gè)點(diǎn)的測量部位大致重疊，根據(jù)該結(jié)果得知，能夠使氧化硅膜的耐壓特性在晶圓W面內(nèi)大致均勻。圖10表示用傅里葉變換紅外分光儀(FTIR)對不供給NH3氣體而形成的氧化硅膜、以30sCCm供給NH3氣體而形成的氧化硅膜所含有的Si - OH鍵及OH基的密度進(jìn)行測量而得到的結(jié)果。如圖所示，可知與不供給冊13氣體的情況相比，在供給了 NH3氣體的情況下，Si - OH鍵與OH基相比，Si - OH鍵相對增加。該結(jié)果暗示在利用等離子體產(chǎn)生源80生成在內(nèi)部空間S中的等離子體的作用下，NH3氣體分解而生成H自由基等活性氫種，并與晶圓W表面的氧原子結(jié)合?？梢哉J(rèn)為這樣生成的Si - OH鍵的OH基作為含Si氣體的吸附點(diǎn)(site)而發(fā)揮作用。如圖IlA所示，在成膜過程中的氧化硅膜的最外表面出現(xiàn)氧原子平面的情況下，含Si氣體難以吸附于該最外表面，或者即使能吸附也會在被O3氣體氧化之前脫離。但是，如圖IlB所示，可以認(rèn)為在利用來自NH3氣體的活性氫種使氧原子以氫原子作為終端的情況下，含Si氣體例如能夠在作用于該含Si氣體與該OH基之間的分子間力等的作用下容易地吸附。因而，可以認(rèn)為促進(jìn)含Si氣體的吸附，結(jié)果，與不供給NH3氣體的情況下相比，能夠提高氧化硅膜的成膜速度。另外，可以認(rèn)為利用NH3氣體分解而產(chǎn)生的活性氫種形成的Si - OH鍵在氧化硅膜的最外表面上均勻地分布，含Si氣體吸附于該最外表面，因此經(jīng)過臭氧氣體的氧化而形成的氧化硅膜的膜厚均勻性也能得到改善。膜厚均勻性之所以如圖8B所示那樣得到了改善，可以認(rèn)為是基于這樣的理由。另外，在本發(fā)明的發(fā)明人進(jìn)行的蝕刻速度的測量結(jié)果中，即使在供給了 NH3氣體的情況下，也未確認(rèn)到蝕刻速度的顯著增加。因此，可以認(rèn)為Si - OH鍵中的OH基的氫原子在含Si氣體氧化時(shí)與反應(yīng)生成物一并脫離，不會殘留到影響蝕刻特性的程度。另外，使用二次離子質(zhì)量分析計(jì)(SIMS)的測量的結(jié)果是即使在將NH3氣體供給到內(nèi)部空間S中的情況下，獲得的氧化硅膜中的氮也幾乎不增加。即，可以說隨著NH3氣體的供給幾乎沒有產(chǎn)生不良影響。接下來，說明上述實(shí)施方式的變形例。在該變形例中，首先進(jìn)行利用吸附和氧化進(jìn)行的氧化硅膜的成膜，然后進(jìn)行如下的循環(huán)通過使旋轉(zhuǎn)臺2旋轉(zhuǎn)并且供給來自反應(yīng)氣體噴嘴31的含Si氣體，使含Si氣體吸附于晶圓W的表面(以下簡稱為吸附);通過供給來自反應(yīng)氣體噴嘴32的臭氧氣體，將所吸附的含Si氣體氧化而生成氧化硅(以下簡稱為氧化);利用等離子體產(chǎn)生源80使由含有含氫氣體的等離子體生成氣體(Ar、02和NH3的混合氣體)產(chǎn)生的等離子體照射到氧化硅上(以下簡稱為等離子體照射)。進(jìn)行該成膜的理由如下所述。在形成氧化硅膜的初期階段，等離子體有時(shí)穿過氧化硅膜而到達(dá)基底的硅層(或晶圓)。在該情況下，在等離子體所到達(dá)的部分，硅層被氧化而成為氧化硅層(等離子體氧化硅層)，因此硅層的厚度變薄。例如，作為供氧化硅膜形成的基底，若存在導(dǎo)電性的多晶硅布線層，則多晶硅布線層的厚度變薄，易于變成該多晶硅布線層的電阻比期望值大這樣的情況。 另外，硅層的氧化受等離子體強(qiáng)度的影響較大，當(dāng)?shù)入x子體強(qiáng)度的面內(nèi)分布存在偏差時(shí)，等離子體氧化硅層的膜厚也產(chǎn)生偏差。利用吸附、氧化和等離子體照射生成的氧化硅膜(ALD氧化硅膜)的膜厚分布如上所述那樣利用活性氫種均勻地形成Si - OH鍵，因此等離子體強(qiáng)度的面內(nèi)分布幾乎不受影響而大致均勻。但是，在ALD氧化硅膜較薄的情況下，即使ALD氧化硅膜的膜厚均勻，基于等離子體強(qiáng)度分布的等離子體氧化硅層的膜厚的偏差起支配性作用，使ALD氧化硅膜的表觀上的膜厚的均勻性變差(ALD氧化硅膜和等離子體氧化硅層的總膜厚可能產(chǎn)生比較大的偏差)。根據(jù)以上的情況可知需要抑制基底的硅層(或晶圓)的氧化。因此，在本變形例中，在利用吸附和氧化形成了氧化硅膜后，利用吸附、氧化和等離子體照射這樣的循環(huán)(ALD)在晶圓W上形成氧化硅膜。由此，利用吸附和氧化形成的氧化硅膜，能夠抑制等離子體到達(dá)基底的硅的情況，能夠抑制因等離子體而產(chǎn)生等離子體氧化硅層的情況。為了對利用吸附和氧化進(jìn)行成膜而獲得的氧化硅膜的優(yōu)選的膜厚進(jìn)行研究，進(jìn)行了以下的實(shí)驗(yàn)，因此，在這里說明該實(shí)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)I在本實(shí)驗(yàn)中，首先準(zhǔn)備硅制的多個(gè)裸晶圓。預(yù)先對上述的裸晶圓進(jìn)行由氟酸系蝕刻劑進(jìn)行的自然氧化膜的去除、由雙氧水(H202aq.)進(jìn)行的處理，結(jié)果，在該裸晶圓的表面形成大約Inm的氧化硅層。在這些裸晶圓上利用吸附和氧化形成氧化硅膜，接著利用吸附、氧化和等離子體照射這樣的循環(huán)形成了氧化硅膜。這里，使利用吸附、氧化和等離子體照射這樣的循環(huán)形成的氧化硅膜恒定為lOOnm，通過改變利用吸附和氧化形成的氧化硅膜的膜厚(成膜時(shí)間)，制作了 5個(gè)試樣，測量了氧化硅膜的總膜厚。另外，將進(jìn)行等離子體照射時(shí)向天線85 (圖6等)供給的高頻電力設(shè)為3300W。另外，將向氣體導(dǎo)入噴嘴92 (圖7等)供給的Ar氣體的流量設(shè)為15000SCCm，將O2氣體的流量設(shè)為75sCCm，將NH3氣體的流量設(shè)為45sccm。圖12是表示總膜厚的測量值與利用吸附和氧化形成的氧化硅膜的膜厚的預(yù)定值的差(增量AT)的曲線圖。例如在利用吸附和氧化形成的氧化硅的膜厚為零的情況(不形成利用吸附和氧化形成的氧化硅膜的情況)下，總膜厚的預(yù)定值應(yīng)為IOlnm (包括利用過氧化氫處理形成的氧化硅膜的膜厚lnm)，但如圖12的曲線圖所示，總膜厚的測量值比預(yù)定值厚約大1.45nm?？梢哉J(rèn)為在利用吸附、氧化和等離子體照射形成氧化硅膜時(shí)，利用等離子體氧化裸晶圓而生成了等離子體氧化硅層，結(jié)果導(dǎo)致了該增量AT。當(dāng)增加利用吸附和氧化形成的氧化硅膜的膜厚時(shí)，增量AT減小。具體而言，在利用吸附和氧化形成的氧化硅膜的膜厚為1.2nm時(shí),增量A T最小,在該氧化娃膜的膜厚大于I. 2nm而成為1.45nm時(shí),增量A T稍微增加，但是在該氧化硅膜的膜厚大于I. 45nm時(shí)，增量A T大致恒定。作為增量AT在利用吸附和氧化形成的氧化硅膜的膜厚大于I. 2nm時(shí)增加的理由，可以認(rèn)為在利用吸附和氧化形成氧化硅膜時(shí)向裸晶圓擴(kuò)散的臭氧的量增加。但是，即使增加利用吸附和氧化形成的氧化硅膜的膜厚，增量AT也是恒定的，因此，可以認(rèn)為臭氧向裸晶圓的擴(kuò)散量飽和，而且裸晶圓的由等離子體照射引發(fā)的氧化也被抑制。實(shí)駘 2在實(shí)驗(yàn)2中，將利用吸附和氧化形成的氧化硅膜的膜厚設(shè)為恒定(是在實(shí)驗(yàn)I中使 增量AT最小的I. 2nm)，改變利用吸附、氧化和等離子體照射形成的氧化硅膜的成膜時(shí)間，制作了多個(gè)試樣。另外，將等離子體照射時(shí)的高頻電力設(shè)為3300W。另外，將向氣體導(dǎo)入噴嘴92 (圖7等)供給的Ar氣體的流量設(shè)為15000SCCm，將O2氣體的流量設(shè)為75sCCm，將NH3氣體的流量設(shè)為45SCCm。圖13是表示利用吸附、氧化和等離子體照射形成的氧化硅膜的膜厚相對于該成膜時(shí)間的變化的曲線圖。如圖所示，可知隨著成膜時(shí)間的增加，該氧化硅膜的膜厚直線地上升。這里，在將成膜時(shí)間設(shè)為x、將膜厚設(shè)為y時(shí)，根據(jù)圖13的曲線圖的結(jié)果，利用最小二乘法得出如下結(jié)果。y=l. 80x+2. 57 …式(I)R2=l…式(2)式(I)的y截距2. 57 (nm)這一值相當(dāng)于在不利用吸附、氧化和等離子體照射形成氧化硅膜、而對利用吸附和氧化形成的氧化硅膜照射了等離子體的情況下，在裸晶圓上生成的氧化硅膜的膜厚。如上所述，利用使用了雙氧水的前處理在裸晶圓的表面生成的氧化硅膜的膜厚為lnm，利用吸附和氧化形成的氧化硅膜的膜厚為I. 2nm,因此可知實(shí)驗(yàn)2中的增量AT大約為0. 4nm {=2. 57 一(1+1. 2)}。S卩，可以認(rèn)為等離子體穿過利用吸附和氧化形成的氧化硅膜和利用雙氧水形成的氧化硅膜而到達(dá)裸晶圓，將裸晶圓氧化，生成了具有大約0. 4nm的膜厚的等離子體氧化硅層。另外，如式(2)所示，相關(guān)系數(shù)R的平方為1，因此可知能夠利用成膜時(shí)間高精度地控制膜厚。實(shí)驗(yàn) 3接下來，說明對氧化硅膜的總膜厚的晶圓面內(nèi)均勻性與該氧化硅膜的總膜厚(測量值)的關(guān)系進(jìn)行調(diào)查的結(jié)果。在進(jìn)行了雙氧水處理的裸晶圓上形成具有膜厚I. 2nm的利用吸附和氧化形成的氧化硅膜，在該氧化硅膜上以總膜厚分別為3nm、6nm和9nm的方式形成利用吸附、氧化和等離子體照射這樣的循環(huán)形成的氧化硅膜，從而制作了 3個(gè)試樣。在各試樣的晶圓面內(nèi)的49個(gè)點(diǎn)測量了總膜厚，求出其平均膜厚和偏差。結(jié)果如表I所示。
權(quán)利要求
1.一種成膜方法，其中 該成膜方法包括以下步驟 將基板輸入到真空容器內(nèi)，將上述基板載置在能旋轉(zhuǎn)地設(shè)在上述真空容器內(nèi)的旋轉(zhuǎn)臺上; 使上述旋轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)； 吸附一形成一照射步驟，自第I反應(yīng)氣體供給部向上述基板供給第I反應(yīng)氣體，使上述第I反應(yīng)氣體吸附于上述基板，自第2反應(yīng)氣體供給部向上述基板供給與上述第I反應(yīng)氣體反應(yīng)的第2反應(yīng)氣體,使上述第2反應(yīng)氣體與吸附于上述基板的上述第I反應(yīng)氣體反應(yīng)，在上述基板上形成反應(yīng)生成物，向等離子體產(chǎn)生部供給含氫氣體，在上述旋轉(zhuǎn)臺的上方生成等離子體，向上述反應(yīng)生成物照射等離子體，該等離子體產(chǎn)生部在上述旋轉(zhuǎn)臺的周向上與上述第I反應(yīng)氣體供給部及上述第2反應(yīng)氣體供給部分開地設(shè)置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的成膜方法，其中， 上述含氫氣體是氫氣和氨氣中的一種氣體或氫氣和氨氣這兩種氣體。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的成膜方法，其中， 在上述吸附一形成一照射步驟中，向上述等離子體產(chǎn)生部供給氬氣。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的成膜方法，其中， 在上述吸附一形成一照射步驟中，向上述等離子體產(chǎn)生部供給氬氣， 上述含氫氣體是氨氣， 上述氨氣的供給量與上述氬氣的供給量的比在0. 15% 0. 75%的范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的成膜方法，其中， 在上述吸附一形成一照射步驟中，向上述等離子體產(chǎn)生部供給氬氣， 上述含氫氣體是氨氣， 上述氨氣的供給量與上述氬氣的供給量的比在0. 3% 0. 5%的范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的成膜方法，其中， 該成膜方法在上述吸附一形成一照射步驟之前還包括如下的形成步驟 自上述第I反應(yīng)氣體供給部向上述基板供給上述第I反應(yīng)氣體，使上述第I反應(yīng)氣體吸附于上述基板，自上述第2反應(yīng)氣體供給部向上述基板供給與上述第I反應(yīng)氣體反應(yīng)的上述第2反應(yīng)氣體，使上述第2反應(yīng)氣體與吸附于上述基板的上述第I反應(yīng)氣體反應(yīng)，在上述基板上形成反應(yīng)生成物。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的成膜方法，其中， 以上述吸附一形成一照射步驟中的上述等離子體不會到達(dá)上述基板的方式確定在上述形成步驟中形成于上述基板上的上述反應(yīng)生成物的厚度。
8.一種成膜裝置，其中， 該成膜裝置包括 旋轉(zhuǎn)臺，其具有用于載置基板的基板載置部，能旋轉(zhuǎn)地設(shè)在真空容器內(nèi)； 第I反應(yīng)氣體供給部，其用于向載置在上述基板載置部的上述基板供給第I反應(yīng)氣體，使該第I反應(yīng)氣體吸附于上述基板； 第2反應(yīng)氣體供給部，其在上述旋轉(zhuǎn)臺的周向上與上述第I反應(yīng)氣體供給部分開地設(shè)置，用于向上述基板供給第2反應(yīng)氣體，使上述第2反應(yīng)氣體與吸附于上述基板的上述第I反應(yīng)氣體反應(yīng)，在上述基板上形成反應(yīng)生成物； 等離子體生成部，其在上述旋轉(zhuǎn)臺的周向上與上述第I反應(yīng)氣體供給部及上述第2反應(yīng)氣體供給部分開地設(shè)置，用于在上述旋轉(zhuǎn)臺的上方生成等離子體； 氣體供給管，其用于向上述等離子體生成部供給含氫氣體。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的成膜裝置，其中， 上述等離子體生成部具有朝向上述旋轉(zhuǎn)臺的表面開口、并在與該表面之間劃分用于形成供等離子體生成的空間的構(gòu)件， 上述氣體供給管向上述空間供給上述含氫氣體。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的成膜裝置，其中， 上述等離子體生成部含有電感耦合等離子體源，該電感耦合等離子體源具有被供給高頻電力的線圈。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的成膜裝置，其中， 上述含氫氣體是氫氣和氨氣中的一種氣體或者氫氣和氨氣這兩種氣體。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的成膜裝置，其中， 該成膜裝置還具有用于向上述空間供給氬氣的氬氣供給源。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的成膜裝置，其中， 上述含氫氣體是氨氣， 上述氨氣的供給量與上述氬氣的供給量的比在0. 15% 0. 75%的范圍內(nèi)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的成膜裝置，其中， 上述含氫氣體是氨氣， 上述氨氣的供給量與上述氬氣的供給量的比在0. 3% 0. 5%的范圍內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明提供成膜方法和成膜裝置。成膜方法包括以下步驟將基板輸入到真空容器內(nèi)，將基板載置在能旋轉(zhuǎn)地設(shè)在真空容器內(nèi)的旋轉(zhuǎn)臺上；使旋轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)；吸附步驟，自第1反應(yīng)氣體供給部向基板供給第1反應(yīng)氣體，使第1反應(yīng)氣體吸附于基板；形成步驟，自第2反應(yīng)氣體供給部向基板供給與第1反應(yīng)氣體反應(yīng)的第2反應(yīng)氣體，使第2反應(yīng)氣體與吸附于基板的第1反應(yīng)氣體反應(yīng)，在基板上形成反應(yīng)生成物；向等離子體產(chǎn)生部供給含氫氣體，在旋轉(zhuǎn)臺的上方生成等離子體，該等離子體產(chǎn)生部在旋轉(zhuǎn)臺的周向上與第1反應(yīng)氣體供給部及第2反應(yīng)氣體供給部分開地設(shè)置。
文檔編號H01L21/31GK102787304SQ20121015510
公開日2012年11月21日 申請日期2012年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月18日
發(fā)明者加藤壽, 尾崎成則, 熊谷武司, 牛窪繁博, 田村辰也, 菊地宏之 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社