使用氣體噴嘴的成膜裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種在立式的反應(yīng)容器內(nèi)將多張基板呈擱板狀保持于基板保持件并進行成膜處理的使用氣體噴嘴的成膜裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]作為對半導(dǎo)體晶圓(以下稱作“晶圓”)進行成膜處理的一種,公知進行以下處理:交替地進行向晶圓供給原料氣體而使原料吸附于晶圓的工序和與原料發(fā)生反應(yīng)而在晶圓上生成反應(yīng)生成物的工序,從而在晶圓上堆積反應(yīng)生成物的層。在將晶圓多層地保持于晶圓舟皿并進行熱處理的立式熱處理裝置中,在進行所述成膜處理的情況下,使用氣體噴嘴,該氣體噴嘴在與晶圓之間的間隙相對應(yīng)的位置處貫穿地設(shè)有氣體噴出孔。
[0003]但是,在立式的反應(yīng)容器內(nèi),在晶圓舟皿的上方側(cè)、下方側(cè)具有較大的空間,原料氣體容易滯留于該空間,由此,成為與中央?yún)^(qū)域的晶圓相比原料氣體容易散布到晶圓舟皿的上部側(cè)、下部側(cè)的晶圓的狀態(tài)。
[0004]今后,若隨著圖案的微細化進一步發(fā)展而使圖案復(fù)雜化并使晶圓的表面積變大,則原料氣體的消耗量變多,由此,與上下兩端區(qū)域的晶圓相比,原料氣體難以到達晶圓排列區(qū)域中的中央?yún)^(qū)域的晶圓。此時,若增大晶圓的排列間隔(間距),則原料氣體易于向晶圓散布,因此能夠解決所述問題,但會降低生產(chǎn)率,因而并非上策。
[0005]作為增加原料氣體的供給量的方法,例如,公知有一種在進行ALD (Atomic LayerDeposit1n:原子層沉積)法的立式熱處理裝置的反應(yīng)容器的內(nèi)部設(shè)有兩根第I原料氣體供給噴嘴的結(jié)構(gòu)。另外,公知有以一種具有主氣體供給噴嘴和用于向處理室的下游側(cè)、中游側(cè)補充處理氣體的副氣體供給噴嘴的結(jié)構(gòu)。然而,由于自氣體供給噴嘴噴出的氣體的流速存在極限,因此,即使增加氣體供給噴嘴,在圖案的表面積變大的情況下也會出現(xiàn)氣體難以到達的區(qū)域。
[0006]另外,公知有如下一種技術(shù):在進行ALD法的立式熱處理裝置中,在原料氣體的氣體供給配管上設(shè)置氣體積存部,并將原料氣體積存于氣體積存部,之后將原料氣體一次性放出。然而,當(dāng)為了增加氣體的供給量而增加向氣體積存部填充的氣體的填充量時,氣體噴嘴內(nèi)的壓力變高而在該噴嘴內(nèi)產(chǎn)生氣相反應(yīng),有可能導(dǎo)致產(chǎn)生微粒。
【發(fā)明內(nèi)容】
_7] 發(fā)明要解決的問題
[0008]本發(fā)明提供如下一種技術(shù):在立式的反應(yīng)容器內(nèi),在針對被呈擱板狀保持于基板保持件的基板交替地供給原料氣體和反應(yīng)氣體而進行成膜處理時,針對膜厚,能夠獲得較高的面間(基板之間)的均勻性。
[0009]用于解決問題的方案
[0010]本發(fā)明提供一種成膜裝置,在該成膜裝置中,在將呈擱板狀保持有多張基板的基板保持件配置于設(shè)為真空氣氛的立式的反應(yīng)容器內(nèi)的狀態(tài)下,向所述反應(yīng)容器內(nèi)交替地供給原料氣體和與該原料氣體發(fā)生反應(yīng)而生成反應(yīng)生成物的反應(yīng)氣體,從而在所述基板上進行成膜,其中,該成膜裝置包括:第I原料氣體噴嘴和第2原料氣體噴嘴,該第I原料氣體噴嘴和第2原料氣體噴嘴以沿著所述基板的排列方向延伸的方式設(shè)置,且分別在與所述基板彼此之間的間隙相對應(yīng)的高度位置處形成有用于朝向所述基板的中央部噴出所述原料氣體的多個氣體噴出孔;反應(yīng)氣體供給部,該反應(yīng)氣體供給部用于向所述反應(yīng)容器內(nèi)供給所述反應(yīng)氣體;第I原料氣體供給路徑和第2原料氣體供給路徑,該第I原料氣體供給路徑與所述第I原料氣體噴嘴相連接,該第2原料氣體供給路徑與所述第2原料氣體噴嘴相連接;第I罐和第2罐,該第I罐設(shè)于所述第I原料氣體供給路徑的中途,該第2罐設(shè)于所述第2原料氣體供給路徑的中途,該第I罐和第2罐分別用于以升壓了的狀態(tài)儲存所述原料氣體;閥,該閥分別設(shè)于所述第I罐的上游側(cè)和下游側(cè)以及所述第2罐的上游側(cè)和下游側(cè);以及排氣口,該排氣口用于對所述反應(yīng)容器內(nèi)進行真空排氣,在排列有所述基板的高度區(qū)域中的、排列方向上的中央的高度區(qū)域,配置有所述第I原料氣體噴嘴和所述第2原料氣體噴嘴這兩者的氣體噴出孔,在排列有所述基板的高度區(qū)域中的、除所述中央的高度區(qū)域以外的高度區(qū)域,配置有所述第I原料氣體噴嘴和所述第2原料氣體噴嘴中的至少一者的氣體噴出孔。
[0011]附圖是作為本說明書的一部分而引入的,其表示本發(fā)明的實施方式,該附圖連同所述通常的說明和后述的實施方式的詳細內(nèi)容一起來說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
【附圖說明】
[0012]圖1是表示本發(fā)明的成膜裝置的第I實施方式的縱剖視圖。
[0013]圖2是表示成膜裝置的一個例子的橫剖視圖。
[0014]圖3是表示搭載在晶圓舟皿上的晶圓與第I原料氣體噴嘴的氣體噴出孔以及第2原料氣體噴嘴的氣體噴出孔之間的關(guān)系的說明圖。
[0015]圖4是表示成膜裝置的一個例子的概略橫剖視圖。
[0016]圖5是表示成膜裝置的一個例子的概略橫剖視圖。
[0017]圖6是表示成膜裝置的氣體供給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
[0018]圖7是用于說明成膜裝置的作用的工序圖。
[0019]圖8是用于說明成膜裝置的作用的工序圖。
[0020]圖9是表示成膜裝置的第2實施方式的縱剖視圖。
[0021]圖10是表示成膜裝置的第2實施方式的另一例子的概略縱剖視圖。
[0022]圖11是表示成膜裝置的第3實施方式的概略縱剖視圖。
[0023]圖12是表示評價試驗的結(jié)果的特性圖。
[0024]圖13是表示評價試驗的結(jié)果的特性圖。
[0025]圖14是表示評價試驗的結(jié)果的特性圖。
[0026]圖15是表示評價試驗的結(jié)果的特性圖。
【具體實施方式】
[0027]參照圖1?圖5說明本發(fā)明的第I實施方式的成膜裝置。在下述詳細的說明中,為了能夠充分地理解本發(fā)明而記載很多具體的詳細內(nèi)容。然而,不言自明,在沒有這樣的詳細說明的情況下本領(lǐng)域的技術(shù)人員也能夠獲得本發(fā)明。在其他例子中,為了避免難以理解各種實施方式,沒有詳細地示出公知的方法、步驟、系統(tǒng)、構(gòu)成要件。在圖1?圖5中,附圖標(biāo)記I是由例如石英形成為立式的圓筒狀的反應(yīng)容器,該反應(yīng)容器I內(nèi)的上部側(cè)被石英制的頂板11密封。另外,反應(yīng)容器I的下端側(cè)與由例如不銹鋼形成為圓筒狀的歧管2相連結(jié)。歧管2的下端作為基板輸入輸出口 21而開口并構(gòu)成為被設(shè)于舟皿升降機22的石英制的蓋體23氣密地密閉。在蓋體23的中央部,以貫穿蓋體23的方式設(shè)有旋轉(zhuǎn)軸24,在旋轉(zhuǎn)軸24的上端部搭載有作為基板保持件的晶圓舟皿3。
[0028]所述晶圓舟皿3具有例如3根支柱37,能夠支承晶圓W的外緣部而將多張例如120張晶圓W保持為摘板狀。此時的晶圓W的排列間隔(晶圓W的表面與位于該晶圓W的上方側(cè)的晶圓W的背面之間的距離)例如為8_。所述舟皿升降機22構(gòu)成為通過未圖示的升降機構(gòu)而升降自如,所述旋轉(zhuǎn)軸24構(gòu)成為通過構(gòu)成驅(qū)動部的馬達M而繞鉛垂軸線旋轉(zhuǎn)自如。在圖中,附圖標(biāo)記25是隔熱單元。這樣,晶圓舟皿3構(gòu)成為,被裝載(輸入)到反應(yīng)容器I內(nèi)并在反應(yīng)容器I的基板輸入輸出口 21被蓋體23封堵的處理位置與反應(yīng)容器I的下方側(cè)的輸出位置之間升降自如。
[0029]在反應(yīng)容器I的側(cè)壁的一部分上設(shè)有等離子體產(chǎn)生部12。該等離子體產(chǎn)生部12通過如下方式形成:將截面為凹部狀的例如石英制的劃分壁14以覆蓋被形成于反應(yīng)容器I的側(cè)壁的在上下方向上細長的開口部13的方式氣密地接合于反應(yīng)容器I的外壁。所述開口部13在上下方向上形成得較長,以便能夠涵蓋由晶圓舟皿3支承的全部晶圓W。另外,在劃分壁14的兩側(cè)壁的外側(cè)面設(shè)有沿著其長度方向(上下方向)彼此相對的一對等離子體電極15。該等離子體電極15經(jīng)由供電線路161與等離子體產(chǎn)生用的高頻電源16相連接,能夠通過對等離子體電極15施加例如13.56MHz的高頻電壓而產(chǎn)生等離子體。并且,在劃分壁14的外側(cè),以覆蓋劃分壁14的方式安裝有由例如石英構(gòu)成的絕緣保護罩17。
[0030]在反應(yīng)容器I的側(cè)壁的周向上的一部分上、該例子中在反應(yīng)容器I的側(cè)壁的周向上的與所述等離子體產(chǎn)生部12相對的區(qū)域,為了對反應(yīng)容器I內(nèi)的氣氛進行真空排氣而形成有在上下方向上細長的排氣口 18。當(dāng)將晶圓舟皿3中的排列有晶圓W的區(qū)域設(shè)為排列區(qū)域時,所述排氣口 18是以面對所述排列區(qū)域的方式沿著晶圓W的排列方向形成的。因此,在全部晶圓W的側(cè)方均設(shè)有排氣口 18。
[0031]針對所述排氣口 18,以覆蓋該排氣口 18的方式安裝有由例如石英構(gòu)成的、形成為截面為日文3字狀的排氣罩構(gòu)件19。排氣罩構(gòu)件19以沿著例如反應(yīng)容器I的側(cè)壁在上下方向上延伸的方式構(gòu)成,例如,該排氣罩構(gòu)件19的下部側(cè)與排氣路徑33相連接,在該排氣路徑33上設(shè)置有構(gòu)成真空排氣部件的真空泵31和壓力調(diào)整閥32。另外,如圖1所示,以包圍反應(yīng)容器I的外周的方式設(shè)有作為加熱部的筒狀體的加熱器34。并且,在例如反應(yīng)容器I與加熱器34之間設(shè)有環(huán)狀的送氣端口 35,構(gòu)成為自冷卻氣體供給部36向該送氣端口 35輸送冷卻氣體。
[0032]在所述歧管2的側(cè)壁上插入有用于供給作為原料氣體的硅烷系的氣體例如二氯甲硅烷(dichlorosilane) (DCS:SiH2Cl2)的第I原料氣體供給路徑41和第2原料氣體供給路徑42。在這些第I原料氣體供給路徑41和第2原料氣體供給路徑42的頂端部分別設(shè)有第I原料氣體噴嘴43 (以下稱作“第I噴嘴43”)和第2原料氣體噴嘴44 (以下稱作“第2噴嘴44”)。這些第I噴嘴43和第2噴嘴44由例如截面為圓形的石英管構(gòu)成,如圖1所示,這些第I噴嘴43和第2噴嘴44以沿著由晶圓舟皿3保持著的晶圓W的排列方向延伸的方式鉛垂地設(shè)于反應(yīng)容器I的內(nèi)部的、晶圓舟皿3的側(cè)方。在該例子中,這些第I噴嘴43和第2噴嘴44的頂端位于例如晶圓舟皿3的頂部附近。
[0033]并且,在歧管2的側(cè)壁上插入有用于供給作為反應(yīng)氣體的氨氣(NH3)的反應(yīng)氣體供給路徑51,在該反應(yīng)氣體供給路徑51的頂端部設(shè)有由例如石英管制成的、構(gòu)成反應(yīng)氣體供給部的反應(yīng)氣體噴嘴52。反應(yīng)氣體是與原料氣體的分子發(fā)生反應(yīng)而生成反應(yīng)生成物的氣體。反應(yīng)氣體噴嘴52在反應(yīng)容器I內(nèi)向上方延伸并在中途彎曲而配置在等離子體產(chǎn)生部12內(nèi)。
[0034]在第I噴嘴43和第2噴嘴44上,沿著第I噴嘴43和第2噴嘴44的長度方向隔開規(guī)定間隔地分別形成有用于噴出原料氣體的多個氣體噴出孔431、441。如圖3示意性所示那樣,所述氣體噴出孔431、441以能朝向晶圓W的中央部噴射原料氣體的方式分別