成膜装置和成膜方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于在真空气氛中在基板上形成氧化膜的成膜装置和成膜方法。
【背景技术】
[0002] 在半导体装置的制造工序中，有时进行使作为基板的半导体晶圆（以下称作"晶 圆"）的表面氧化的工艺。以往，用于进行这样的氧化的技术是公知的。
【发明内容】
[0003] 发明要解决的问题
[0004] 另外，作为进行所述氧化的工艺，公知有例如ALD (Atomic Layer Deposition :原 子层沉积），有时使用该ALD来进行在晶圆的表面上形成硅氧化物（SiO2)等的薄膜的处理。 在用于进行这样的ALD的成膜装置中，在其内部设为真空气氛的处理容器（真空容器）内 设有晶圆的载置部。并且，交替地多次重复向被载置的晶圆供给含有硅的原料的原料气体 和使吸附在晶圆上的原料氧化。
[0005] 通过如下方式进行所述原料的氧化：向晶圆供给氧、臭氧等氧化气体或向晶圆供 给氢和氧而产生氧自由基，从而在真空容器内形成氧的等离子体。但是，在供给所述氧化气 体的情况下，需要将晶圆加热到较高的温度，以便使该氧化气体与所述原料发生化学反应。 另外，在要产生氧自由基的情况下，为了产生该自由基，同样地需要将晶圆加热到较高的温 度。在使用所述氧等离子体的情况下，即使在室温条件下，也能够使堆积在晶圆上的原料气 体的成分氧化，但包括离子、电子的等离子体活性种的直行性会使晶圆的图案的平面部的 膜质与晶圆的图案的侧面部的膜质不同，使侧面部的膜质劣于平面部的膜质。根据这样的 理由，难以应对微细图案。
[0006] 为此，以往，在成膜装置中设置了加热器等加热机构。但是，如此设置加热机构会 使装置的制造成本、运转成本升高，且在将晶圆输入到真空容器中之后，在对该晶圆进行加 热而使其达到规定温度之前无法进行所述原料的氧化，从而难以谋求处理时间的短缩化。 另外，以往，公知能够在室温条件下进行所述氧化。但是，在该方法中，由于在进行氧化时的 链式分解反应，会使处理容器内产生急剧的压力上升。具体而言，处理容器内的压力增加至 反应前的压力的20倍~30倍。因而，难以实际应用于成膜装置。另外，以往，公知通过向 减压气氛供给氧气、氮气以及氢气并进行混合而产生反应种（原子状态的氧）。但是，为了 生成该原子状态的氧，要利用加热器使供给有各气体的气氛的温度为400°C~1200°C，因 此会使装置的制造成本、运转成本升高。
[0007] 本发明提供如下一种技术：在重复进行包括使原料吸附在基板上和使该原料氧化 的循环而在所述基板上形成氧化膜的过程中，在不使用对基板进行加热的加热机构的情况 下就能充分地进行所述氧化而获得良好性质的氧化膜，并能够防止处理容器内的压力过度 上升。
[0008] 用于解决问题的方案
[0009] 本发明提供一种成膜装置，其用于在形成于真空容器内的真空气氛中在载置在台 上的基板的表面上层叠氧化物的分子层而形成薄膜，其中，该成膜装置包括：旋转机构，其 用于使该台相对于沿所述台的周向配置在所述台之上的第1区域和第2区域进行旋转，而 使所述基板交替地重复位于所述第1区域和所述第2区域；原料气体供给部，其为了使原料 吸附在基板上而将所述原料以气体的状态作为原料气体向所述第1区域供给；处理空间形 成构件，其相对于该台进行升降，以使得在位于所述第2区域的基板的周围形成与所述第1 区域隔离开的处理空间；气氛气体供给部，其用于供给气氛气体，该气氛气体用于在所述处 理空间内形成具有引起链式分解反应的浓度以上的浓度的臭氧的臭氧气氛；能量供给部， 其用于通过向所述臭氧气氛供给能量来使所述臭氧强制地分解而产生氧的活性种，利用该 活性种来使吸附在所述基板的表面上的原料氧化而获得所述氧化物；缓冲区域，其以与所 述处理空间相连接的方式设置，并向该缓冲区域供给非活性气体，以便缓和所述臭氧的分 解所导致的所述处理空间内的压力上升；以及划分机构，其用于在向所述处理空间供给所 述气氛气体时将所述缓冲区域与该处理空间划分开，并在产生所述臭氧的分解时使所述缓 冲区域与所述处理空间相连通。
[0010] 本发明提供一种成膜方法，在该成膜方法中，在形成于真空容器内的真空气氛中 在载置在台上的基板的表面上层叠氧化物的分子层而形成薄膜，其中，该成膜方法包括以 下工序：使该台相对于沿所述台的周向配置在所述台之上的第1区域和第2区域进行旋转， 而使所述基板交替地重复位于所述第1区域和所述第2区域；为了使原料吸附在所述基板 上而将所述原料以气体的状态作为原料气体向所述第1区域供给；使处理空间形成构件相 对于该台进行升降，以使得在位于所述第2区域的基板的周围形成与所述第1区域隔离开 的处理空间；供给气氛气体，该气氛气体用于在所述处理空间内形成具有引起链式分解反 应的浓度以上的浓度的臭氧的臭氧气氛；通过向所述臭氧气氛供给能量来使所述臭氧强制 地分解而产生氧的活性种，利用该活性种来使吸附在所述基板的表面上的原料氧化而获得 所述氧化物；向为了缓和所述臭氧的分解所导致的所述处理空间内的压力上升而设置的缓 冲区域供给非活性气体；以及在产生所述臭氧的分解时，使所述缓冲区域与所述处理空间 相连通，在向所述处理空间供给所述气氛气体时，该所述缓冲区域相对于该处理空间被划 分开。
[0011] 附图是作为本说明书的一部分而引入的，其表示本发明的实施方式，该附图连同 所述通常的说明和后述的实施方式的详细内容一起来说明本发明的技术方案。
【附图说明】
[0012] 图1是本发明的第1实施方式的成膜装置的纵剖侧视图。
[0013] 图2是所述成膜装置的横剖俯视图。
[0014] 图3是设于所述成膜装置的真空容器内的立体图。
[0015] 图4是设于所述成膜装置的罩的纵剖侧视图。
[0016] 图5是所述罩的下方侧立体图。
[0017] 图6是表示利用所述罩对晶圆进行的氧化处理的工序图。
[0018] 图7是表示利用所述罩对晶圆进行的氧化处理的工序图。
[0019] 图8是表示利用所述罩对晶圆进行的氧化处理的工序图。
[0020] 图9是表示利用所述罩对晶圆进行的氧化处理的工序图。
[0021] 图10是表示利用所述罩对晶圆进行的氧化处理的工序图。
[0022] 图11是表示所述成膜处理时的晶圆的状态的示意图。
[0023] 图12是表示所述成膜处理时的晶圆的状态的示意图。
[0024] 图13是表示所述成膜处理时的晶圆的状态的示意图。
[0025] 图14是表示所述成膜处理时的晶圆的状态的示意图。
[0026] 图15是表示所述成膜处理时的晶圆的状态的示意图。
[0027] 图16是表示所述成膜处理时的晶圆的状态的示意图。
[0028] 图17是表示利用所述成膜装置进行的成膜处理的工序图。
[0029] 图18是表示利用所述成膜装置进行的成膜处理的工序图。
[0030] 图19是表示利用所述成膜装置进行的成膜处理的工序图。
[0031] 图20是表示利用所述成膜装置进行的成膜处理的工序图。
[0032] 图21是表示利用所述成膜装置进行的成膜处理的工序图。
[0033] 图22是表示利用所述成膜装置进行的成膜处理的工序图。
[0034] 图23是表示利用所述成膜装置进行的成膜处理的工序图。
[0035] 图24是表示利用所述成膜装置进行的成膜处理的工序图。
[0036] 图25是表示利用所述成膜装置进行的成膜处理的工序图。
[0037] 图26是表示所述成膜处理中的、1张晶圆的处理工序的流程图。
[0038] 图27是设于本发明的第2实施方式的成膜装置的罩的纵剖侧视图。
[0039] 图28是表示利用所述罩进行的处理的工序图。
[0040] 图29是表示利用所述罩进行的处理的工序图。
[0041] 图30是设于本发明的第3实施方式的成膜装置的罩的纵剖侧视图。
[0042] 图31是表示利用所述罩进行的处理的工序图。
[0043] 图32是表示利用所述罩进行的处理的工序图。
[0044] 图33是表示评价试验的结果的图表。
[0045] 图34是表示评价试验的结果的图表。
【具体实施方式】
[0046] 以下，参照【附图说明】本发明的实施方式。在下述详细的说明中，为了能够充分地理 解本发明而记载很多具体的详细内容。然而，不言自明，在没有这样的详细说明的情况下本 领域的技术人员也能够获得本发明。在其他例子中，为了避免难以理解各种实施方式，没有 详细地示出公知的方法、步骤、系统、构成要件。
[0047] 第1实施方式
[0048] 分别参照作为成膜装置1的纵剖侧视图、横剖俯视图的图1、图2来说明本发明的 第1实施方式的成膜装置1。在该成膜装置1中，利用ALD在作为基板的晶圆W上形成氧化 硅膜。成膜装置1包括真空容器11，在晶圆W的处理中对该真空容器11的内部进行排气而 使其成为真空气氛，真空容器11形成为大致扁平的圆形。真空容器11的内部不会受到来 自该真空容器11的外部的加热和冷却、即为室温，后述的各反应均在室温条件下进行。另 外，在图1中，示出了在后述的旋转台12自图2的状态略微旋转之后的、利用双点划线在该 图2中的I、I之间示出的部位的截面。图3是表示真空容器11的内部的概略立体图，也适 当参照该图3。
[0049] 在真空容器11内设有水平的圆形的旋转台12,利用旋转机构13使旋转台12沿其 周向旋转。在该例中，如在图2、图3中利用箭头所示那样，旋转台12沿俯视时的顺时针方 向旋转。在旋转台12的表面，沿着旋转台12的周向形成有6个圆形的凹部14,在各凹部 14内水平地载置有晶圆W。图中的附图标记15是形成于凹部14的通孔。另外，在旋转台 12的表面，以包围各凹部14的方式形成有环状的槽16。
[0050] 在真空容器11内的底面上的位于旋转台12的外侧的部位开口有排气口 17、18。 排气管21的一端分别连接于排气口 17、18,排气管21的另一端分别经由排气量调整部22 与排气机构23相连接。排气机构23由例如真空栗构成。排气量调整部22具有例如阀，其 能够调整来自排气口 17、18的排气流量而使真空容器11内为期望的压力的真空气氛。
[0051 ] 在图2中，附图标记24是在真空容器11的侧壁开口的晶圆W的输送口，附图标记 25是用于对输送口 24进行开闭的闸阀。在图1中，附图标记26是设于真空容器的底部的 升降销，附图标记27是升降机构。能够利用升降机构27来使升降销26经由位于与输送口 24相对的位置的凹部14的通孔15相对于旋转台12的表面突出或退回。由此，能够在图2 所示的晶圆W的输送机构29与凹部14之间交接晶圆W。
[0052] 如图2所示，在旋转台12之上，沿该旋转台12的旋转方向依次构成有气体喷头 3A、吹扫气体喷嘴4A、罩5A、气体喷头3B、吹扫气体喷嘴4B、以及罩5B。所述排气口 17沿真 空容器11的周向看在这些气体喷头3A与吹扫气体喷嘴4A之间开口，以便能够将分别自气 体喷头3A、吹扫气体喷嘴4A供给过来的气体排出。所述排气口 18沿所述周向看在这些气 体喷头3B与吹扫气体喷嘴4B之间