專利名稱：成膜裝置和成膜方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在真空容器內(nèi)使用至少2種反應(yīng)氣體而在半導(dǎo)體晶圓等被處理體上 形成薄膜的半導(dǎo)體處理用的成膜裝置。在此，所謂半導(dǎo)體處理，是指為了通過在半導(dǎo)體晶 圓、LCD(Liquid Crystal Display)那樣的 FPD(Flat Panel Display)用的玻璃基板等被 處理體上以規(guī)定的圖案形成半導(dǎo)體層、絕緣層、導(dǎo)電層等而在該被處理體上制造包括半導(dǎo) 體器件、與半導(dǎo)體器件連接的布線、電極等的構(gòu)造物所實施的各種處理。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體器件的圖案的微細化的發(fā)展，在圖案的凹部內(nèi)形成品質(zhì)優(yōu)良的填埋 (日文埋力込 )構(gòu)造更為重要。例如，為了在半導(dǎo)體晶圓上配設(shè)元件分離區(qū)域，提出了與 在晶圓上形成溝槽(trench)、用絕緣膜填埋溝槽而成的STI (淺溝槽隔離shallow trench isolation)構(gòu)造的各種技術(shù)。在這種技術(shù)中，隨著圖案的微細化，在填埋能力和膜質(zhì)這些方 面，難以確保高質(zhì)量。現(xiàn)狀來看，作為這種填埋膜，多數(shù)情況下采用組合PSZ (聚硅氮烷)涂 敷法和HDP (高密度等離子體)法的氧化膜。可是，在利用HDP法等的CVD (chemical vapor Deposition)法中，在從溝槽側(cè)部開始堆積的膜與溝槽側(cè)部的接合部位容易產(chǎn)生空隙。在該 情況下，產(chǎn)生蝕刻率高等膜質(zhì)不良情況、難以向深的溝槽堆積等問題。此外，在圖案微細化 時，抗蝕掩模的形狀偏差受凹部的形狀較大地影響，因此，有時凹部成為越朝向底部去越擴 大的倒錐形形狀。在凹部的深寬比大且凹部是倒錐形形狀的情況下，膜的填埋特別困難。在US 7，153，542中公開有如下裝置在載置臺上載置晶圓，使該晶圓相對于氣體 供給部相對旋轉(zhuǎn)，依次供給不同的反應(yīng)氣體，進行包括等離子處理、熱處理的成膜循環(huán)。在 日本特開平8-162449號中公開了如下成膜法使用改善膜的填埋特性的液相外延，并且為 了改善膜質(zhì)，反復(fù)照射等離子體，反復(fù)進行熱退火。此外，在日本特開2004-47644號中公開 了如下技術(shù)使TEOS氣體在基板上液化，接著在加熱條件下供給氧氣而形成氧化膜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠相對于被處理體的凹部進行良好的膜的填埋的 半導(dǎo)體處理用的成膜裝置。本發(fā)明的第1技術(shù)方案的半導(dǎo)體處理用的成膜裝置，其使用第1和第2反應(yīng)氣體 在被處理體上形成薄膜，其包括真空容器；排氣系統(tǒng)，其用于對上述真空容器進行排氣； 旋轉(zhuǎn)臺，其被配設(shè)在上述真空容器內(nèi)，用于載置上述被處理體；旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，其用于使上述旋 轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)；溫度調(diào)整機構(gòu)，其用于將上述旋轉(zhuǎn)臺上的上述被處理體的溫度設(shè)定成使上述第 1反應(yīng)氣體凝結(jié)的溫度；第1反應(yīng)氣體供給部，其被配設(shè)在上述真空容器內(nèi)，用于向上述旋 轉(zhuǎn)臺上的上述被處理體供給上述第1反應(yīng)氣體，使上述第1反應(yīng)氣體的凝結(jié)物吸附于上述 被處理體上；氣化部，其被配設(shè)在上述真空容器內(nèi)，用于加熱上述旋轉(zhuǎn)臺上的上述被處理體 而使上述凝結(jié)物的一部分氣化；以及第2反應(yīng)氣體供給部，其被配設(shè)在上述真空容器內(nèi)，用 于將上述第2反應(yīng)氣體以活化的狀態(tài)向上述旋轉(zhuǎn)臺上的上述被處理體供給，使上述第2反應(yīng)氣體與上述凝結(jié)物反應(yīng)而生成反應(yīng)生成物，上述第1反應(yīng)氣體供給部、上述氣化部和上 述第2反應(yīng)氣體供給部沿著上述旋轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)方向依次配置。


圖1是表示本發(fā)明的第1實施方式的成膜裝置的縱剖側(cè)視圖。圖2是上述成膜裝置的橫剖俯視圖。圖3A、B是表示上述成膜裝置的處理區(qū)域和分離區(qū)域的縱剖側(cè)視圖。圖4是上述成膜裝置的橫截面的放大圖。圖5是表示上述成膜裝置的等離子體噴射器的一個例子的立體圖。圖6是表示上述等離子體噴射器的縱剖側(cè)視圖。圖7是上述成膜裝置的橫截面的放大圖。圖8是上述成膜裝置的橫截面的放大圖。圖9是表示上述成膜裝置中的吹掃氣體的流動的示意圖。圖10是上述成膜裝置的局部剖立體圖。圖11是在上述成膜裝置中進行成膜處理的基板的縱截面的示意圖。圖12是表示在上述成膜裝置中對基板進行成膜處理的狀態(tài)的示意圖。圖13A、B，C是表示在上述成膜裝置中對基板進行成膜處理的狀態(tài)的示意圖。圖14是表示在上述成膜裝置中對基板進行成膜處理的狀態(tài)的示意圖。圖15是表示上述成膜裝置中的氣體的流動的示意圖。圖16是表示本發(fā)明的第2實施方式的成膜裝置的橫剖俯視圖。圖17A、B是表示上述第2實施方式的臭氧活化噴射器的一個例子的縱剖側(cè)視圖和 縱剖主視圖。圖18是表示本發(fā)明的第3實施方式的成膜裝置的橫剖俯視圖。
具體實施例方式以下，參照

本發(fā)明的實施方式。另外，在以下的說明中，對具有大致相同 功能和構(gòu)成的構(gòu)成要素標注相同附圖標記，只在必要的情況下進行重復(fù)說明。第1實施方式如圖1和圖2所示，本發(fā)明的第1實施方式的成膜裝置包括平面(俯視)形狀是 大致圓形的扁平的真空容器1 ；配設(shè)在該真空容器1內(nèi)且在該真空容器1的中心具有旋轉(zhuǎn) 中心的水平旋轉(zhuǎn)臺2。真空容器1包括收納該旋轉(zhuǎn)臺2的杯型的容器主體12 ；形成為圓板 狀且氣密地堵住該容器主體12的上側(cè)開口部的頂板11。在容器主體12的上側(cè)開口部的周 緣部配設(shè)有環(huán)狀密封構(gòu)件例如0型密封圈13，頂板11與容器主體12側(cè)氣密地連接。頂板 11利用驅(qū)動機構(gòu)(未圖示)而進行升降，由此，真空容器1被打開或關(guān)閉。旋轉(zhuǎn)臺2的中心部被固定在圓筒形狀的芯部21。該芯部21被固定在沿鉛垂方向 延伸的旋轉(zhuǎn)軸22的上端。該旋轉(zhuǎn)軸22貫穿真空容器1的底板14，該旋轉(zhuǎn)軸22的下端安裝 在使該旋轉(zhuǎn)軸22繞鉛垂軸線在該例子中順時針旋轉(zhuǎn)的作為旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的驅(qū)動部23。旋轉(zhuǎn)軸 22和驅(qū)動部23被收納于上表面開口的筒狀殼體20內(nèi)。配設(shè)在該殼體20的上表面的凸緣 部分氣密地安裝在真空容器1的底板14的下表面，從而維持殼體20的內(nèi)部氣氛和外部氣氛的氣密狀態(tài)。如圖2所示，旋轉(zhuǎn)臺2具有以沿著旋轉(zhuǎn)方向(周向)排列的方式形成在上表面的 多個例如5個圓形狀的凹部24，各凹部24構(gòu)成為載置1張作為基板的半導(dǎo)體晶圓(以下也 簡稱為“晶圓”)W。因而，凹部24由于旋轉(zhuǎn)臺2的旋轉(zhuǎn)而以該旋轉(zhuǎn)臺2的旋轉(zhuǎn)中心為中心 繞鉛垂軸線公轉(zhuǎn)。各凹部24具有如后述那樣用于支承晶圓W的背面而使該晶圓W升降的 多根例如3根升降銷16 (參照圖10)，因而，在該旋轉(zhuǎn)臺2的底面形成有供升降銷16貫穿的 通孔(未圖示)。在此，圖3A、B是沿著相對于旋轉(zhuǎn)中心同心的同心圓剖切真空容器1的頂 板11和旋轉(zhuǎn)臺2并展開的縱剖側(cè)視圖。如圖2 圖4所示，在真空容器1內(nèi)，在旋轉(zhuǎn)臺2的分別與凹部24的通過區(qū)域相 對的上方的位置沿周向(旋轉(zhuǎn)臺2的旋轉(zhuǎn)方向)互相隔開間隔地配置例如由石英構(gòu)成的反 應(yīng)氣體噴嘴31、2個分離氣體噴嘴41、42和輔助氣體噴嘴200。在該例子中，從后述的輸送 口 15看來，第1分離氣體噴嘴41、反應(yīng)氣體噴嘴31、第2分離氣體噴嘴42和輔助氣體噴嘴 200沿順時針(旋轉(zhuǎn)臺2的旋轉(zhuǎn)方向)依次排列。這些噴嘴41、31、42、200沿上述旋轉(zhuǎn)方向 從真空容器1的側(cè)壁上的與該輸送口 15大致相對的位置到靠近該輸送口 15的上游側(cè)的位 置依次安裝在真空容器1的側(cè)壁上。這些反應(yīng)氣體噴嘴31、輔助氣體噴嘴200和分離氣體 噴嘴41、42例如從真空容器1的側(cè)壁朝向旋轉(zhuǎn)臺2的旋轉(zhuǎn)中心與晶圓W相對而呈線狀水平 地延伸。這些氣體噴嘴的作為基端部的氣體導(dǎo)入部分31a、200a、41a、42a配置在真空容器 1的側(cè)壁的外側(cè)。這些反應(yīng)氣體噴嘴31和輔助氣體噴嘴200分別構(gòu)成第1反應(yīng)氣體供給部件和輔 助氣體供給部件的一部分，分離氣體噴嘴41、42構(gòu)成分離氣體供給部件的一部分。這些噴 嘴31、200、41、42安裝在形成于真空容器1的側(cè)壁的多個部位的通孔100中。另外，未安裝 有噴嘴31、200、41、42的通孔100由罩構(gòu)件(未圖示)氣密地堵住。利用設(shè)有閥31c、流量調(diào)整部31d的氣體供給管31b，從氣體源31e向反應(yīng)氣體噴 嘴31供給第1反應(yīng)氣體例如BTBAS (雙叔丁基氨基硅烷)氣體。利用設(shè)有閥200c、流量調(diào) 整部200d的氣體供給管200b，從輔助氣體源200e向輔助氣體噴嘴200供給輔助氣體。如 后所述，所謂該輔助氣體是指用于使吸附于晶圓W上的反應(yīng)氣體(BTBAS氣體)的凝結(jié)物形 成比該凝結(jié)物難以氣化的中間產(chǎn)物而供給的氣體。上述難以氣化的中間產(chǎn)物是含有羥基 (0H基)和/或水分的生成物。作為輔助氣體，使用例如具有羥基(0H基)的氣體例如酒 精(R-0H、R:烷基)或純水(H2O)或雙氧水(H2O2)。在該例子中，供給乙醇(C2H5OH)氣體作 為輔助氣體。此外，第1分離氣體噴嘴41利用設(shè)有閥41c、流量調(diào)整部41d的氣體供給管41b從 氣體源41e供給分離氣體例如N2氣體(氮氣)。第2分離氣體噴嘴42利用具有閥42c、流 量調(diào)整部42d的氣體供給管42b從氣體源42e供給分離氣體例如N2氣體(氮氣)。此外， 氣體供給管42b具有加熱部42f，N2氣體被該加熱部42f加熱到規(guī)定溫度，向第2分離氣體 噴嘴42供給。因而，如后所述，第2分離氣體噴嘴42(第2分離氣體供給部件)為了使吸 附于晶圓W上的反應(yīng)氣體(BTBAS氣體)的凝結(jié)物的一部分氣化，構(gòu)成加熱晶圓W的加熱部 件。在此，為了使吸附于晶圓W的凝結(jié)物的一部分氣化，優(yōu)選將晶圓W加熱到例如85°C 150°C的溫度。因此，在真空容器1內(nèi)，從第2分離氣體噴嘴42供給被加熱部42f加熱到 100°C 200°C的溫度的N2氣體。
此外，在該例子中，在反應(yīng)氣體噴嘴31的氣體供給管31b上也配設(shè)有加熱部31f。 作為第1反應(yīng)氣體的BTBAS氣體由上述加熱部加熱，在溫度高于載置在旋轉(zhuǎn)臺2的晶圓W 的溫度時以氣體狀態(tài)向真空容器1內(nèi)供給。如圖3A、B和圖4所示，在反應(yīng)氣體噴嘴31上朝向正下方地形成有用于向下方側(cè) 噴出反應(yīng)氣體的多個氣體噴出孔33。氣體噴出孔33例如口徑是0. 5mm，在噴嘴的整個長度 方向(旋轉(zhuǎn)臺2的徑向)例如隔開IOmm的間隔等間隔地排列。此外，在輔助氣體噴嘴200 上朝向正下方地形成有向下方側(cè)噴出輔助氣體的多個氣體噴出孔201。氣體噴出孔201例 如口徑是0.5mm，在噴嘴的整個長度方向(旋轉(zhuǎn)臺2的徑向)例如隔開IOmm的間隔等間隔 地排列。在分離氣體噴嘴41、42上朝向正下方地形成有向下方側(cè)噴出分離氣體的多個氣體 噴出孔40。氣體噴出孔40例如口徑是0.5mm，在噴嘴的長度方向(旋轉(zhuǎn)臺2的徑向)上例 如隔開IOmm左右的間隔等間隔地貫穿設(shè)置。在反應(yīng)氣體噴嘴31的氣體噴出孔33和晶圓W之間的鉛垂方向的距離是例如1 4mm，優(yōu)選是2mm。輔助氣體噴嘴200的氣體噴出孔201和晶圓W之間的鉛垂方向的距離是 例如1 4mm，優(yōu)選是2mm。此外，分離氣體噴嘴41、42的氣體噴出孔40和晶圓W之間的鉛 垂方向的距離是例如1 4mm，優(yōu)選是3mm。反應(yīng)氣體噴嘴31的下方區(qū)域為用于使BTBAS 氣體吸附于晶圓W上的第1處理區(qū)域91 (第1反應(yīng)氣體供給部)。輔助氣體噴嘴200的下 方區(qū)域為用于使乙醇氣體與凝結(jié)在晶圓W上的BTBAS反應(yīng)而生成上述中間產(chǎn)物的輔助區(qū)域 90 (輔助氣體供給部)。此外，第2分離氣體噴嘴42的下方區(qū)域為加熱區(qū)域。此外，在旋轉(zhuǎn)臺2的旋轉(zhuǎn)方向上，在輔助氣體噴嘴200和第1分離氣體噴嘴41之 間朝向旋轉(zhuǎn)方向下游側(cè)依次配設(shè)有等離子體噴射器250和加熱燈210。等離子體噴射器250構(gòu)成用于使第2反應(yīng)氣體活化并向晶圓W供給的第2反應(yīng)氣 體供給部件的一部分。該等離子體噴射器250的下方區(qū)域為用于向晶圓W供給作為第2反 應(yīng)氣體的氧(O2)氣體的第2處理區(qū)域92 (第2反應(yīng)氣體供給部)。該等離子體噴射器250 具有由沿著旋轉(zhuǎn)臺2的徑向延伸的框體構(gòu)成的噴射器主體251。如圖5和圖6所示，在該噴 射器主體251內(nèi)形成有被沿該噴射器主體251的長度方向延伸的隔壁252劃分成的寬度不 同的2個空間。一側(cè)是用于使上述第2反應(yīng)氣體等離子化(活化)的作為氣體活化用流路 的氣體活化室253。另一側(cè)是用于向該氣體活化室253供給等離子體產(chǎn)生用氣體的作為氣 體導(dǎo)入用流路的氣體導(dǎo)入室254。在圖2、圖5和圖6中，附圖標記255是氣體供給噴嘴、附圖標記256是氣孔、附圖 標記257是氣體導(dǎo)入部分、附圖標記258是連接管、附圖標記259是連接器。而且，等離子 體產(chǎn)生用氣體從氣體供給噴嘴255的氣孔256向氣體導(dǎo)入室254內(nèi)供給，氣體經(jīng)由形成在 隔壁252上的狹縫271向氣體活化室253流動。在氣體活化室253內(nèi)，2根由電介質(zhì)構(gòu)成 的例如陶瓷制的鞘管272從該氣體活化室253的基端側(cè)朝向頂端側(cè)沿著隔壁252延伸。在 這些鞘管272的管內(nèi)穿過有棒狀的電極273。這些電極273的基端側(cè)被拉出到噴射器主體 251的外部，在真空容器1的外部經(jīng)由匹配器274與高頻電源275連接。在噴射器主體251 的底面，沿噴射器主體251的長度方向排列有氣體噴出孔291，該氣體噴出孔291用于向下 方側(cè)噴出在作為該電極273之間的區(qū)域的等離子體產(chǎn)生部290所生成的等離子體。該噴射 器主體251的頂端側(cè)接近旋轉(zhuǎn)臺2的中心部地沿著旋轉(zhuǎn)臺2的徑向延伸。圖2中附圖標記 261是用于向氣體供給噴嘴255導(dǎo)入第2反應(yīng)氣體例如氧(O2)氣體的氣體供給管，經(jīng)由閥262、流量調(diào)整部263與儲存有上述O2氣體的氣體源264連接。在該例子中，第2反應(yīng)氣體 兼用作等離子體產(chǎn)生用氣體。此外，加熱燈210為退火用加熱器，被配置成沿著旋轉(zhuǎn)臺2的徑向延伸。該加熱燈 210例如由棒狀的紅外線燈構(gòu)成，如圖7所示，配設(shè)在以沿著旋轉(zhuǎn)臺2的徑向延伸的方式形 成在真空容器1的頂板11上的燈室211內(nèi)。該燈室211在上部側(cè)配設(shè)有反射板215，在下 表面?zhèn)扰湓O(shè)有用于氣密地劃分該燈室211內(nèi)的氣氛和真空容器1內(nèi)的氣氛的透光窗212。 在該加熱燈210的兩端配設(shè)有兼用作電極部的密封構(gòu)件213，在該密封構(gòu)件213上例如分別 連接有從真空容器1的頂板11的上方側(cè)延伸的供電線214。該圖7中，附圖標記217是用 于經(jīng)由供電線214和密封構(gòu)件213向該加熱燈210供電的電源，附圖標記216是從兩側(cè)支 承該加熱燈210的支承部件。此外，該加熱燈210被控制成能夠基于熱電偶(未圖示)等 溫度檢測部的測量結(jié)果而將晶圓W加熱到進行后述的加熱處理(致密化處理)最佳的溫度 例如 100°C 450°C、優(yōu)選 3500C ο返回第1和第2分離氣體噴嘴41、42的說明，如圖2所示，第1分離氣體噴嘴41 在第1處理區(qū)域91的旋轉(zhuǎn)方向的上游側(cè)形成用于分離該第1處理區(qū)域91、第2處理區(qū)域 92和輔助區(qū)域90的第1分離區(qū)域D1。此外，第2分離氣體噴嘴42在第1處理區(qū)域91的 旋轉(zhuǎn)方向的下游側(cè)形成用于分離該第1處理區(qū)域91、輔助區(qū)域90和第2處理區(qū)域92的第 2分離區(qū)域D2。如圖2、圖3A、B所示，這些分離區(qū)域D1、D2分別具有從真空容器1的頂板11向下 方突出的突出部分4，該突出部分4具有由從旋轉(zhuǎn)臺2的旋轉(zhuǎn)中心延伸的2條徑向線分割 由真空容器1的側(cè)壁所描繪(圍成)的圓而形成的扇型的平面形狀。分離氣體噴嘴41、42 被收納于在該突出部分4的周向中央沿徑向延伸地形成的槽部43內(nèi)。即，從分離氣體噴嘴 41(42) O中心軸線到作為突出部分4的扇型的兩緣(旋轉(zhuǎn)臺2的旋轉(zhuǎn)方向上流側(cè)的緣和下 流側(cè)的緣)的距離被設(shè)定為相同的長度。換句話說，槽部43在本實施方式中以二等分突出 部分4的方式形成。在其他實施方式中，也能以例如從槽部43看來突出部分4的旋轉(zhuǎn)臺2 的旋轉(zhuǎn)方向上游側(cè)的面積大于下游側(cè)的面積的方式形成槽部43。因此，在分離氣體噴嘴41、42的上述旋轉(zhuǎn)方向兩側(cè)，存在作為突出部分4的下表面 部分的平坦的低的頂面44(第1頂面)。在該頂面44的上述旋轉(zhuǎn)方向兩側(cè)，存在比該頂面 44高的頂面45 (第2頂面)。該突出部分4的作用在于，阻止反應(yīng)氣體和輔助氣體進入該 突出部分4與旋轉(zhuǎn)臺2之間而阻止這些氣體混合的，因此，形成厚度小的分離間隙(gap)，由 此實現(xiàn)氣體氣氛的分離。以第1分離氣體噴嘴41為例，分離間隙阻止乙醇氣體和O2氣體從旋轉(zhuǎn)臺2的旋 轉(zhuǎn)方向上游側(cè)進入，還阻止BTBAS氣體從旋轉(zhuǎn)方向的下游側(cè)進入。在該例子中，從分離氣體 噴嘴41噴出的作為分離氣體的N2氣體向第1頂面44和旋轉(zhuǎn)臺2表面之間的間隙擴散，吹 到與該第1頂面44相鄰的第2頂面45的下方的相鄰空間，由此，來自該相鄰空間氣體無法 進入，從而得到阻止氣體進入的效果。但是，所謂“氣體氣氛的分離”不僅是指各氣體無法 完全從兩側(cè)的相鄰空間進入分離間隙的情況，也是指雖然這些氣體多少進入一些，但是各 氣體無法完全流入另一方的相鄰空間中的情況。例如就第1處理區(qū)域91而言，在該區(qū)域內(nèi) BTBAS氣體不與乙醇氣體和O2氣體互相混合是重要的。只要得到這樣的作用，則分離區(qū)域 D1、D2就能夠發(fā)揮作為這些的作用的使第1處理區(qū)域91的氣氛和第2處理區(qū)域92的氣氛(輔助區(qū)域90的氣氛)互相分離的分離作用。在該例子中，以分離區(qū)域D1、D2和兩側(cè)的相 鄰空間的壓力差提供阻止氣體進入的效果的方式設(shè)定厚度小的分離間隙的尺寸(厚度、面 積等)。另外，在得到充分的分離作用的基礎(chǔ)上，分離間隙的厚度(突出部分4的下表面的 位置)需要根據(jù)突出部分4的面積等而進行變更。另外，氣體氣氛的分離當然意味著氣體 氣氛中的物質(zhì)的分離，這是因為需要使從氣體派生而吸附或凝結(jié)于晶圓W的物質(zhì)通過分離 區(qū)域D1、D2。另外，作為分離氣體、吹掃氣體，不限于作為非活性氣體的氮(N2)氣體，也能夠使 用氬(Ar)氣體、氦(He)氣體等惰性氣體等。也可以不限于這樣氣體，也可以是氫(H2)氣 體，只要是不對成膜處理造成影響的氣體，關(guān)于氣體的種類沒有特別限定。例如，也可以從 第2分離氣體噴嘴42供給加熱了的Ar氣體等惰性氣體、H2氣體，使吸附于晶圓W的BTBAS 氣體的凝結(jié)物的一部分氣化。在頂板11的下表面的、旋轉(zhuǎn)臺2的芯部21的外側(cè)，沿著該芯部21的外周還配設(shè) 有環(huán)狀突部5。該環(huán)狀突部5與突出部分4的旋轉(zhuǎn)臺2的旋轉(zhuǎn)中心側(cè)的部位連續(xù)地形成。 環(huán)狀突部5的下表面與突出部分4的下表面形成為相同高度。圖2是在比頂面45低且比 分離氣體噴嘴41、42高的位置水平地剖切頂板11而表示裝置的橫剖俯視圖。另外，環(huán)狀突 部5和突出部分4不限于是一體的，也可以是獨立的個體。如上所述，從真空容器1的頂板11的下表面即旋轉(zhuǎn)臺2的晶圓載置區(qū)域(凹部 24)看到的頂面在周向上存在第1頂面44和比該頂面44高的第2頂面45。在圖1中，表 示配設(shè)有高的頂面45的區(qū)域的縱截面。在圖8中，表示配設(shè)有低的頂面44的區(qū)域的縱截 面。如圖2和圖8所示，扇型的突出部分4的周緣部(真空容器1的外緣側(cè)的部位)與旋轉(zhuǎn) 臺2的外端面相對地呈L字型彎曲，形成彎曲部46。扇型的突出部分4配設(shè)在頂板11側(cè)， 由于能從容器主體12卸下，在彎曲部46的外周面和容器主體12之間具有微小的間隙。該 彎曲部46與突出部分4相同，也是出于防止BTBAS氣體、乙醇氣體和O2氣體從兩側(cè)進入、 防止這些氣體混合的目的而配設(shè)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 以及彎曲部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表面的 高度h相同的尺寸。在該例子中，能夠從旋轉(zhuǎn)臺2表面?zhèn)瓤吹綇澢?6的內(nèi)周面構(gòu)成真空 容器1的內(nèi)周壁。如圖8所示，容器主體12的內(nèi)周壁在分離區(qū)域Dl、D2中與彎曲部46的外周面接 近而形成為鉛垂面。如圖1所示，容器主體12的內(nèi)周壁在分離區(qū)域Dl、D2以外的部位，例 如成為從與旋轉(zhuǎn)臺2的外端面相對的部位遍及底板14地、縱截面形狀被切掉長方形而成的 向外方側(cè)凹陷的構(gòu)造。能將與第1處理區(qū)域91和第2處理區(qū)域92連通的、包括該凹陷的 部位的區(qū)域分別稱為第1排氣區(qū)域El和第2排氣區(qū)域E2。如圖1和圖2所示，在這些第1 排氣區(qū)域El和第2排氣區(qū)域E2的底部分別形成有第1排氣口 61和第2排氣口 62。如圖 1所示，第1排氣口 61和第2排氣口 62經(jīng)由設(shè)有閥65的排氣通路63與作為真空排氣部件 的例如真空泵64連接。這些排氣口 61、62在上述旋轉(zhuǎn)方向上分別配置在分離區(qū)域D2、Dl的附近，以便可 靠地發(fā)揮分離區(qū)域Dl、D2的分離作用。具體而言，第1排氣口 61在第1處理區(qū)域91和第 2分離區(qū)域D2之間形成在旋轉(zhuǎn)臺2的外側(cè)的位置。第2排氣口 62在第2處理區(qū)域92和第 1分離區(qū)域Dl之間形成在旋轉(zhuǎn)臺2的外側(cè)的位置。第1排氣口 61專門對作為第1反應(yīng)氣體的BTBAS氣體進行排氣，第2排氣口 62專門對作為第2反應(yīng)氣體的O2氣體和乙醇氣體 進行排氣。在該例子中，第1排氣口 61配設(shè)在反應(yīng)氣體噴嘴31以及與該反應(yīng)氣體噴嘴31相 鄰的第2分離區(qū)域D2的側(cè)部的延伸線之間。此外，第2排氣口 62被配設(shè)在等離子體噴射 器250以及與該等離子體噴射器250相鄰的第1分離區(qū)域Dl的側(cè)部的延伸線之間。即，第 1排氣口 61位于通過旋轉(zhuǎn)臺2的中心和第1處理區(qū)域91的直線Ll (在圖2中以點劃線表 示)與通過旋轉(zhuǎn)臺2的中心和第2分離區(qū)域D2的上游側(cè)的緣的直線L2之間。第2排氣口 62位于通過旋轉(zhuǎn)臺2的中心和第2處理區(qū)域92的直線L3(在圖2中以雙點劃線表示)與 通過旋轉(zhuǎn)臺2的中心和第1分離區(qū)域Dl的上游側(cè)的緣的直線L4之間。在該例子中，由于在輔助區(qū)域90和第2處理區(qū)域92之間未配設(shè)分離區(qū)域D，所以 乙醇氣體和O2氣體相互混合直到排氣口 62。但是，這些氣體混合不會對成膜特性造成不良 影響。另外，排氣口的設(shè)置數(shù)不限定于2個。例如也可以在第2分離區(qū)域D2和輔助氣體 噴嘴200之間再設(shè)置排氣口，而形成為3個排氣口。也可以在輔助氣體噴嘴200和等離子 體噴射器250之間的區(qū)域設(shè)置排氣口。而且，也可以將分離區(qū)域D形成為輔助氣體噴嘴200 和等離子體噴射器250之間的區(qū)域。此外，排氣口的設(shè)置數(shù)也可以是4個以上。在該例子 中，排氣口 61、62設(shè)于比旋轉(zhuǎn)臺2低的位置，由此能夠從真空容器1的內(nèi)周壁和旋轉(zhuǎn)臺2的 周緣之間的間隙進行排氣。但是，排氣口 61、62也可以設(shè)于真空容器1的側(cè)壁上，而替代設(shè) 于真空容器1的底面部。此外，在排氣口 61、62設(shè)于真空容器1的側(cè)壁上的情況下，也可以 設(shè)于比旋轉(zhuǎn)臺2高的位置。在該例子中，像圖示那樣，通過設(shè)有排氣口 61、62，旋轉(zhuǎn)臺2上的 氣體朝向旋轉(zhuǎn)臺2的外側(cè)流動，所以和從與旋轉(zhuǎn)臺2相對的頂面進行排氣的情況相比，能夠 抑制微粒的卷起。如圖9所示，在旋轉(zhuǎn)臺2和真空容器1的底板14之間的空間中配設(shè)有加熱單元7， 將旋轉(zhuǎn)臺2上的晶圓W加熱到由工藝制程程序決定的溫度。該加熱單元7構(gòu)成用于將晶圓 W的溫度調(diào)整為第1反應(yīng)氣體(BTBAS氣體)被吸附而凝結(jié)的溫度的溫度調(diào)整機構(gòu)。在旋轉(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 加熱單元7的氣氛，以沿著整周圍繞加熱單元7的方式配設(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，通過減小該彎曲面和旋轉(zhuǎn)臺2的下表面之間的間隙，能夠抑 制氣體從外方進入罩構(gòu)件71內(nèi)。在比配置有加熱單元7的空間靠近旋轉(zhuǎn)中心的部位，底板14具有相對于旋轉(zhuǎn)臺2 的下表面和芯部21形成狹窄的間隙的形狀。貫穿底板14的旋轉(zhuǎn)軸22的通孔的內(nèi)周面和 旋轉(zhuǎn)軸22的間隙也狹窄。這些狹窄的間隙與殼體20內(nèi)的空間連通。在殼體20上連接有用 于向上述狹窄的間隙內(nèi)供給作為吹掃氣體的N2氣體而進行吹掃的吹掃氣體供給管72。此 外，在真空容器1的底板14上的、加熱單元7下方側(cè)位置的周向多個部位連接有用于吹掃 加熱單元7的配置空間的吹掃氣體供給管73。通過這樣設(shè)置吹掃氣體供給管72、73，如在圖9中用箭頭標記表示吹掃氣體的流 動那樣，從殼體20內(nèi)到加熱單元7的配置空間的空間被N2氣體吹掃。該吹掃氣體從旋轉(zhuǎn)臺 2和罩構(gòu)件71之間的間隙經(jīng)由排氣區(qū)域E向排氣口 61、62排出。由此，防止BTBAS氣體、O2 氣體、乙醇氣體從第1處理區(qū)域91和第2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。因此，該吹掃氣體也發(fā)揮分離氣體的作用。此外，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，向頂板11和芯 部21之間的空間52供給作為分離氣體的N2氣體。供給到該空間52的分離氣體經(jīng)由環(huán)狀 突部5和旋轉(zhuǎn)臺2之間的狹窄的間隙50沿著旋轉(zhuǎn)臺2的晶圓載置表面朝向周緣噴出。因 為在被該環(huán)狀突部5圍繞的空間中充滿分離氣體，所以防止BTBAS氣體、O2氣體和乙醇氣體 在第1處理區(qū)域91和第2處理區(qū)域92之間經(jīng)由旋轉(zhuǎn)臺2的中心部混合。即，該成膜裝置 具有中心部區(qū)域C，該中心部區(qū)域C用于分離第1處理區(qū)域91的氣氛與第2處理區(qū)域92的 氣氛、輔助區(qū)域90的氣氛，該中心部區(qū)域C是由旋轉(zhuǎn)臺2的旋轉(zhuǎn)中心部和真空容器1劃分 而成的。在中心部區(qū)域C中，沿著上述旋轉(zhuǎn)方向形成有被分離氣體吹掃并且向旋轉(zhuǎn)臺2的 表面噴出分離氣體的噴出口。另外，在這里所說的噴出口相當于環(huán)狀突部5和旋轉(zhuǎn)臺2之 間的狹窄的間隙50。如圖2和圖10所示，在真空容器1的側(cè)壁上還形成有用于在外部的輸送臂10和 旋轉(zhuǎn)臺2之間進行晶圓W的交接的輸送口 15，輸送口 15由閘閥15G打開或關(guān)閉。此外，在 旋轉(zhuǎn)臺2的晶圓載置區(qū)域即凹部24的面對該輸送口 15的位置，與輸送臂10之間進行晶圓 W的交接。在旋轉(zhuǎn)臺2的下側(cè)且與輸送口 15相面對的位置，配設(shè)有用于貫穿凹部24并從下 方支承晶圓W的升降銷16的升降機構(gòu)(未圖示)。此外，如圖1所示，該成膜裝置包括用于進行裝置整體的動作的控制的由計算機 構(gòu)成的控制部80和存儲處理程序等的存儲部85。在控制部80的存儲器中，針 對每個制程 程序均形成有用于寫入處理條件的區(qū)域，該處理條件為從噴嘴31、200、41、42供給的BTBAS 氣體、乙醇氣體和N2氣體的流量、真空容器1內(nèi)的處理壓力、向加熱部42f、加熱單元7和 等離子體噴射器250、加熱燈210供給的電流值(晶圓W的加熱溫度、N2氣體的供給溫度) 等。各處理程序編入有命令，以便從存儲器檢索規(guī)定的制程程序，與制程程序相對應(yīng)地向成 膜裝置的各部發(fā)送控制信號，通過進行后述的各步驟，從而對晶圓W進行處理。該程序例如 從作為硬盤、光盤、光磁盤、存儲卡、軟盤等存儲介質(zhì)的存儲部85讀取到控制部80內(nèi)。接著，參照圖11 圖14，說明上述第1實施方式的作用。首先，對使用該成膜裝置 形成薄膜的晶圓W進行說明。在該晶圓W表面例如平行地形成多個槽狀的凹部230。在圖 11中，以截面表示形成有凹部230的晶圓W的表面的一部分。該凹部230的深寬比例如是 3 50左右。該凹部(圖案)230例如用于形成STI (Shallow Trench Isolation)構(gòu)造，實 際上，例如在Si基板上，由硅氮化物等構(gòu)成的絕緣膜形成在凹部230內(nèi)部。例如該圖案是 使用層疊在晶圓W上的掩模層并由光刻法形成的。由于光刻法中的處理的誤差等，凹部230 可能包括上側(cè)開口寬度比下側(cè)寬度大的錐形部233、上側(cè)開口寬度比下側(cè)寬度小的倒錐形 部234。圖11夸大表示這樣的凹部230的形狀的偏差。接著，以下說明對該晶圓W的成膜處理。首先，打開閘閥15G，利用輸送臂10從成 膜裝置的外部經(jīng)由輸送口 15將晶圓W交接到旋轉(zhuǎn)臺2的凹部24內(nèi)。此時，在凹部24停止 在面對輸送口 15的位置時，利用輸送臂10將晶圓W搬入至升降銷16的上方的位置，接著升 降銷16上升而接受該晶圓W。然后，輸送臂10退避到真空容器1的外部，并且使升降銷16 下降，將晶圓W收納在凹部24內(nèi)。一邊使旋轉(zhuǎn)臺2間歇性地旋轉(zhuǎn)一邊反復(fù)進行這樣的晶圓 W的交接，在旋轉(zhuǎn)臺2的5個凹部24內(nèi)分別載置晶圓W。接著，關(guān)閉閘閥15G使真空容器1 內(nèi)成為氣密狀態(tài)。接著，使旋轉(zhuǎn)臺2以規(guī)定的轉(zhuǎn)速例如Irpm 240rpm順時針旋轉(zhuǎn)。此外，將閥65完全打開而對真空容器1內(nèi)進行抽真空，并且利用加熱單元7將晶圓W調(diào)整為設(shè)定 溫度。該設(shè)定溫度是第1反應(yīng)氣體(BTBAS氣體)的凝結(jié)溫度以下的溫度。在此，在被抽真 空成ITorr 8Torr左右的壓力的真空容器1內(nèi)，BTBAS氣體在50°C 100°C左右的溫度 時凝結(jié)、液化。因此，在該例子中，晶圓W的溫度被調(diào)整成該BTBAS氣體的凝結(jié)溫度以下的 溫度例如50°C 100°C左右。另一方面，對等離子體噴射器250例如以3000sCCm的流量供給O2氣體，并且從高 頻電源275向等離子體產(chǎn)生部290 (電極273)供給高頻電力。由此，流入氣體活化室253的 上方部的O2氣體由于上述高頻電力成為被等離子化(活化)的狀態(tài)，經(jīng)由氣體噴出孔291， 朝向置于真空容器1內(nèi)的真空氣氛的晶圓W供給。此外，此時，對加熱燈210供電，在晶圓 W通過加熱燈210的下方時，僅晶圓W的最外表面例如被加熱到350°C以上。接著，調(diào)整閥65的開度，使得真空容器1內(nèi)成為規(guī)定的真空度，從反應(yīng)氣體噴嘴31 向真空容器1內(nèi)以規(guī)定的流量例如200SCCm供給例如被加熱到100°C 150°C的BTBAS氣 體。而且，從輔助噴嘴200向真空容器1內(nèi)以規(guī)定的流量例如lOOsccm供給乙醇氣體。此 外，從分離氣體噴嘴41、42分別以規(guī)定的流量例如lOslm、IOslm向真空容器1內(nèi)供給N2氣 體。而且，還從分離氣體供給管51和吹掃氣體供給管72以規(guī)定的流量向中心部區(qū)域C和 上述狹窄的間隙內(nèi)供給N2氣體。此時，從第2分離氣體噴嘴42供給由加熱部42f加熱到使 BTBAS氣體的凝結(jié)物的一部分氣化的溫度例如100°C 200°C左右的N2氣體。另外，從第1 分離氣體噴嘴41供給例如常溫的N2氣體。這樣，在通過第1處理區(qū)域91時，晶圓W被保持在上述的設(shè)定溫度50°C 100°C。 在該狀態(tài)下，從反應(yīng)氣體噴嘴31供給被加熱到比晶圓溫度高的100°C 150°C的BTBAS氣 體。晶圓表面的溫度是BTBAS氣體的凝結(jié)溫度以下，所以與晶圓表面接觸的BTBAS氣體被 該晶圓表面冷卻而凝結(jié)(凝結(jié)步驟，參照圖12)。此時，如圖13A所示，BTBAS氣體也吸附在 凹部230的入口表面、側(cè)壁而凝結(jié)，但是液化的BTBAS235由于重力而容易從入口表面、側(cè)壁 向下方側(cè)移動。由此，在凹部230中，成為液化的BTBAS235在底部比在入口表面、側(cè)壁更多 地凝結(jié)的狀態(tài)。接著，晶圓W通過第2分離氣體噴嘴42的下方側(cè)，此時，對晶圓W表面供給被加熱 到100°C 200°C的N2氣體(熱的N2氣體)。向在晶圓W表面凝結(jié)了的BTBAS235供給被 加熱了的N2氣體時，液狀的BTBAS即BTBAS的凝結(jié)物的一部分被加熱而氣化(氣化步驟)。在此，在凹部230中，如上所述，因為液化了的BTBAS235的凝結(jié)物與在其他的部位 相比，在底部較多，所以通過由N2氣體進行加熱，凝結(jié)在入口表面、側(cè)壁的BTBAS235氣化而 被去除。但是，如圖13B所示，在上述底部未充分地氣化而殘留有凝結(jié)了的BTBAS235。成為 所謂的使凝結(jié)了的BTBAS235有選擇性地堆積在凹部230的底部。在該氣化步驟中，如上述那樣，BTBAS附著物(凝結(jié)物)在凹部230以外的表面和 凹部230側(cè)壁上的部分全部飛散，只殘留凹部230底部上的部分。但是，由于加熱溫度、加 熱時間的不同，也有時在底部以外的區(qū)域，BTBAS附著物未能全部飛散而殘留一部分。無論 是哪種情況，最好BTBAS附著物在凹部230的底部盡可能多地殘留，而在底部以外盡可能使 BTBAS附著物氣化。此外，在第1反應(yīng)氣體化學(xué)吸附于晶圓W表面的情況下，在氣化步驟中， 反應(yīng)氣體無法全部飛散而成為在凹部的側(cè)壁、凹部以外的晶圓W的表面至少吸附有反應(yīng)氣 體的1層分子層的狀態(tài)。
接著，晶圓W通過輔助區(qū)域90，此時，對晶圓W表面供給例如被溫度調(diào)整到50°C 100°C的乙醇氣體。像上述那樣，該乙醇氣體是用于使吸附于晶圓W的BTBAS氣體的凝結(jié)物 (液化了的氣體)成為比該凝結(jié)物難以氣化的中間產(chǎn)物的輔助氣體。具體而言，通過供給乙醇氣體，凹部230內(nèi)的BTBAS按照以下的反應(yīng)式(1)反 應(yīng)(被硅烷醇化(silanol))，生成t-丁胺(CH3C-NH2)和作為中間產(chǎn)物的硅氧烷聚合物 (-(Si-O)n-) 236。BTBAS+C2H50H — (-(Si-O) η-) +CH3C-NH2 ... (1)該硅氧烷聚合物236是含有羥基的簇狀的生成物，比BTBAS氣體的凝結(jié)物難以氣 化。這樣，吸附在凹部230內(nèi)的BTBAS被固定而未被氣化(硅烷醇化步驟)。另外，與該硅 氧烷聚合物236 —起生成的有機物例如氣化而朝向晶圓W的上方被排除。接著，晶圓W通過作為等離子體噴射器250的下方區(qū)域的第2處理區(qū)域92，此時， 對晶圓W表面照射02氣體的等離子體(被活化了的O2氣體)。利用該氧等離子體，上述 硅氧烷聚合物236在晶圓W表面被氧化，形成作為含有硅和氧的反應(yīng)生成物的例如膜厚為 0. Inm左右的氧化硅膜(SiO2膜)237 (氧化步驟)。在此，由于晶圓W的溫度被調(diào)整為BTBAS氣體的凝結(jié)溫度以下的溫度，所以即使以 通常的方法供給O2氣體、臭氧(O3)氣體，也無法使硅氧烷聚合物的氧化反應(yīng)進行。在該例 子中，由于利用等離子體噴射器250使O2氣體活化而向晶圓W表面供給，所以與BTBAS的 凝結(jié)物反應(yīng)，即使晶圓W的溫度低，也能夠充分地進行BTBAS的凝結(jié)物的氧化反應(yīng)。此外， 與氧化硅膜237 —起生成的有機物等雜質(zhì)例如氣化而向晶圓W的上方排出。此外，通過向 氧化硅膜237照射O2等離子體，也能謀求氧化硅膜237中的雜質(zhì)的去除，氧化硅膜237的 致密化。之后，晶圓W通過加熱燈210的下方區(qū)域，此時，從加熱燈210向晶圓W供給輻射 熱，進行用于對作為上述反應(yīng)生成物的氧化硅膜237進行改性的退火處理。此時，晶圓W的 表層部分一下子上升到例如350°C，殘留在該循環(huán)中形成的氧化硅膜237內(nèi)的水分、碳成分 氣化而被排出。這樣，氧化硅膜237被所謂的燒固而膜237的結(jié)合變得牢固而致密化。此 外，即使在氧化硅膜237內(nèi)殘留有有機物等雜質(zhì)，利用該退火處理，上述雜質(zhì)氣化而從該氧 化硅膜237脫離而被排出。之后，在晶圓W從加熱燈210的下方區(qū)域向下游側(cè)移動時，此時，從第1分離氣體 噴嘴41對晶圓W表面噴射例如常溫的N2氣體，對晶圓W的表層部進行降溫。此時，如上述 那樣，由于在凹部230的底部，在凝結(jié)步驟和氣化步驟中有選擇性地凝結(jié)有BTBAS，所以與 基板表面和凹部側(cè)部相比，底部側(cè)的氧化硅膜厚度大。這樣，通過使旋轉(zhuǎn)臺2旋轉(zhuǎn)，反復(fù)進行BTBAS的凝結(jié)(凝結(jié)步驟)、BTBAS的氣化 (氣化步驟)、硅氧烷聚合物的生成(硅烷醇化步驟)、反應(yīng)生成物(氧化硅膜237)的形成 (氧化步驟)、氧化硅膜237的改性(退火步驟)，從凹部230的底部側(cè)依次成膜。然后，通 過多次例如20次進行旋轉(zhuǎn)臺2的旋轉(zhuǎn)(循環(huán))，凹部230底部提高地成膜。由此，如圖14 所示，在凹部230內(nèi)填埋有氧化硅膜237。在反復(fù)該循環(huán)時，在晶圓W通過加熱燈210下方側(cè)時，晶圓W表面溫度暫時上升。 但是，在通過第1分離區(qū)域Dl時，對晶圓W表面供給常溫的N2氣體，晶圓W的表面被該N2 氣體冷卻。這樣，在晶圓W到達第1處理區(qū)域91時，成為晶圓W的溫度被調(diào)整到BTBAS氣體的凝結(jié)溫度以下例如50°C 100°C的狀態(tài)。如上述那樣，由于在凹部230底部上的有選擇性的BTBAS235的凝結(jié)，作為反應(yīng)生 成物的氧化硅膜237在每個循環(huán)中從凹部230的底部階段性地成膜，所以凹部230以沒有 空隙的狀態(tài)被膜填埋。此時，凹部230即使在包括上側(cè)開口寬度比下側(cè)寬度大的錐形部 233、上側(cè)開口寬度比下側(cè)寬度小的倒錐形部234的情況下也不會產(chǎn)生問題。即，液化了的 BTBAS235因重力沿著上述錐形向下方側(cè)移動，所以在凹部230中從底部階段性地成膜，以 沒有空隙的狀態(tài)結(jié)束膜的填埋。此外，關(guān)于氧化硅膜237中的雜質(zhì)，有可能含有在各循環(huán)中 形成的雜質(zhì)的氧化硅膜237非常薄，所以通過照射氧等離子體和退火處理，上述雜質(zhì)被迅 速地排出。S卩，與凹部的形狀無關(guān)，從其底部逐漸堆積氧化硅膜，因此，能夠進行使在以往的 CVD法中成為問題的空隙消失而形成的膜的填埋。另外，因為降低每1個循環(huán)的膜中雜質(zhì)， 所以能形成高品質(zhì)的氧化硅膜。此外，在上述一連串的工序中，向第1處理區(qū)域91、輔助區(qū)域90、第2處理區(qū)域92 之間的區(qū)域供給N2氣體。此外，向中心部區(qū)域C也供給作為分離氣體的N2氣體。因此，如 圖15所示，以BTBAS氣體、乙醇氣體和O2氣體互不混合的方式排出各氣體。此外，在分離區(qū) 域Dl、D2中，因為彎曲部46和旋轉(zhuǎn)臺2外端面之間的間隙像上述那樣狹窄，所以BTBAS氣 體、乙醇氣體和O2氣體即使經(jīng)由旋轉(zhuǎn)臺2的外側(cè)也不會混合。因此，第1處理區(qū)域91的氣 氛、輔助區(qū)域90和第2處理區(qū)域92的氣氛被完全地分離，BTBAS氣體在排氣口 61被排出， 并且乙醇氣體和O2氣體在排氣口 62被排出。其結(jié)果，BTBAS氣體、乙醇氣體和O2氣體即使 在上述氣氛中也不會混合。此外，在該例子中，如上所述，在第1和第2處理區(qū)域91、92的附近，在第2頂面45 的下側(cè)，容器主體12的內(nèi)周壁向外方側(cè)凹陷，追加地形成有第1和第2排氣區(qū)域E1、E2。因 為排氣口 61、62位于該追加的區(qū)域中，所以第2頂面45的下方側(cè)的空間的壓力低于第1頂 面44的下方側(cè)的狹窄的空間和中心部區(qū)域C的各壓力。另外，由于利用N2氣體吹掃旋轉(zhuǎn) 臺2的下方側(cè)，所以完全不必擔(dān)心流入排氣區(qū)域E的氣體穿過旋轉(zhuǎn)臺2的下方側(cè)而流入其 他的區(qū)域，例如完全不必擔(dān)心BTBAS氣體流入O2氣體供給部的情況。即，由于在真空容器1內(nèi)不產(chǎn)生BTBAS氣體、乙醇和O2氣體的氣相反應(yīng)，所以反應(yīng) 副產(chǎn)物的產(chǎn)生非常少，由此能極力減少顆粒產(chǎn)生的問題。另外，在旋轉(zhuǎn)臺2上沿著旋轉(zhuǎn)臺2的旋轉(zhuǎn)方向分別在5個部位配置用于配置晶圓W 的凹部24，使晶圓W依次通過上述區(qū)域91、90、92。因此，也有在晶圓W吸附有BTBAS氣體 前供給乙醇氣體、被活化了的O2氣體或被加熱燈210加熱的情況，但是對成膜沒有特別的 不良影響。這樣，在成膜處理結(jié)束時，停止氣體的供給而對真空容器1內(nèi)進行真空排氣。之 后，停止旋轉(zhuǎn)臺2的旋轉(zhuǎn)，利用與在搬入各晶圓W時相反的動作而利用輸送臂10依次從真 空容器1搬出各晶圓W。第2實施方式接著，參照圖16和圖17A、B說明本發(fā)明的第2實施方式。在該實施方式中，作為 第2反應(yīng)氣體供給部件，用臭氧活化噴射器370代替等離子體噴射器250。該臭氧活化噴 射器370被配置成沿著旋轉(zhuǎn)臺2的徑向延伸。如圖17A、B所示，臭氧活化噴射器370包括用于供給臭氧氣體的氣體噴嘴371 ；配設(shè)在該氣體噴嘴的內(nèi)部的陶瓷加熱器372。氣體噴嘴 371與反應(yīng)氣體噴嘴31等相同，例如從真空容器1的側(cè)壁朝向旋轉(zhuǎn)臺2的旋轉(zhuǎn)中心并與晶 圓W相對而呈線狀水平地延伸。該氣體噴嘴的作為基端部的氣體導(dǎo)入部分373配置在真空 容器1的側(cè)壁的外側(cè)。在該氣體噴嘴371上，利用設(shè)有閥374、流量調(diào)整部375的氣體供給 管376連接有作為第2反應(yīng)氣體的臭氧(O3)氣體的供給源377。此外，在該氣體噴嘴371上朝向正下方地形成有向其下方側(cè)噴出反應(yīng)氣體的氣體 噴出孔378。氣體噴出孔378例如口徑是0.5mm，在噴嘴的整個長度方向(旋轉(zhuǎn)臺2的徑 向)上例如隔開IOmm的間隔等間隔排列。棒狀的例如陶瓷制的加熱器372從該氣體噴嘴371的基端側(cè)朝向頂端側(cè)與該氣體 噴嘴71同心圓狀地穿過氣體噴嘴371的內(nèi)部。在這些加熱器372和氣體噴嘴371的內(nèi)壁 面之間例如形成有Imm左右的間隙，向該間隙導(dǎo)入O3氣體。此外，在加熱器372的基端側(cè) 經(jīng)由供電線379連接有電源部380。該加熱器372將供給到氣體噴嘴371的O3氣體加熱到生成O3的自由基的溫度以 上的溫度例如250°C左右。這樣，供給到氣體噴嘴371的O3氣體在氣體噴嘴371內(nèi)的間隙 中流動時，由加熱器372加熱到250°C左右的溫度，生成O3自由基。生成的O3自由基經(jīng)由 噴出孔378向旋轉(zhuǎn)臺2上的晶圓W供給。這樣，在該實施方式中，O3氣體預(yù)先被預(yù)熱到250°C左右的溫度，在生成有O3的自 由基的狀態(tài)下向晶圓W供給。因此，即使晶圓W的溫度是50°C 100°C左右和低于O3的活 性點的溫度，也能使硅氧烷聚合物的氧化反應(yīng)高效率地進行。第3實施方式接著，參照圖18說明本發(fā)明的第3實施方式。在該實施方式中，也可以與分離氣 體噴嘴41、42獨立地設(shè)置朝向晶圓W表面供給作為加熱氣體的加熱后的N2氣體的加熱氣體 噴嘴480。在該例子中，加熱氣體噴嘴480配設(shè)在第2分離區(qū)域D2和輔助氣體噴嘴200之 間，與上述第2分離氣體噴嘴42相同地構(gòu)成。圖中附圖標記480a是連接器，附圖標記480b 是氣體供給管，附圖標記480c是閥，附圖標記480d是流量調(diào)整部，附圖標記480e是N2氣體 的供給源，附圖標記480f是加熱部。這樣設(shè)有加熱氣體噴嘴480的情況下，無需從第2分 離氣體噴嘴42的氣體供給管42b供給加熱后的分離氣體。因此，在該例子中，從該分離氣 體噴嘴42供給例如常溫的分離氣體。此外，該加熱氣體噴嘴480的配置位置不限于上述例 子，只要是在反應(yīng)氣體噴嘴31和輔助氣體噴嘴200之間，就可以設(shè)于第2分離氣體噴嘴42 的下游側(cè)、上游側(cè)的任意位置。變更例在上述各例子中，作為從輔助氣體噴嘴200供給的輔助氣體用了乙醇氣體。但是， 輔助氣體也可以是其他酒精例如甲醇(CH3OH)等或純水(H20)、雙氧水(H2O2)等。S卩，輔助 氣體只要是帶有羥基(0H基)的化合物的氣體即可。在例如使用純水作為輔助氣體的情況 下，該純水的氣體和凝結(jié)于晶圓W表面的BTBAS氣體例如按照以下的(2)反應(yīng)式反應(yīng)而硅
烷醇化。BTBAS+H20— (-SiO-)n+CH3C-NH2 ... (2)作為在該反應(yīng)中生成的中間產(chǎn)物的(_SiO_)n是與上述的硅氧烷聚合物同樣地比 BTBAS的凝結(jié)物難以氣化的生成物。
此外，在本發(fā)明中，硅烷醇化步驟不是必須要進行的。也可以利用氣化步驟對有選 擇性地吸附于凹部230的底部的液化BTBAS照射氧等離子體或供給活化的O3氣體，進行上 述液化BTBAS的氧化步驟。在該情況下，在分離氣體噴嘴42下游側(cè)，不設(shè)有輔助氣體噴嘴 200而配設(shè)有等離子體噴射器250 (或臭氧氣體活化噴射器370)和加熱燈210。這樣，即使 反復(fù)進行BTBAS氣體的凝結(jié)步驟一利用加熱了的N2氣體進行氣化的氣化步驟一通過照射 氧等離子體或供給活化的臭氧氣體的氧化步驟，由于有選擇性地增加凹部230的底部側(cè)的 成膜，也能夠改善膜的填埋特性。此外，被供給到第1分離區(qū)域Dl的分離氣體的溫度也可以不是常溫。在加熱燈 210的下方側(cè)區(qū)域被加熱的晶圓W的溫度只要在晶圓W經(jīng)由第1分離區(qū)域Dl到達第1處理 區(qū)域91之前被調(diào)整為BTBAS氣體的凝結(jié)溫度以下的溫度即可。在該情況下，考慮旋轉(zhuǎn)臺2 的轉(zhuǎn)速、反應(yīng)噴嘴31的位置、第1分離區(qū)域Dl的大小、第1加熱燈210的位置、加熱燈210 的晶圓加熱溫度等來設(shè)定上述分離氣體的供給溫度。而且，在利用氧等離子體實行氧化步驟的情況下，作為等離子體產(chǎn)生用氣體，也可 以與氧氣一起使用Ar氣體或Ar氣體和H2氣體的混合氣體。在使用該Ar氣體的情況下， 得到在膜中建立SiO2結(jié)合、消除SiOH結(jié)合的這種效果。在上述例子中，在成膜處理中持續(xù)對加熱燈210供電，在旋轉(zhuǎn)臺2的各旋轉(zhuǎn)(各循 環(huán))中由加熱燈210對反應(yīng)生成物進行加熱處理。但是，也可以在反復(fù)進行多次例如20次 BTBAS氣體的凝結(jié)步驟、氣化步驟、硅烷醇化步驟(可以省略)、氧化步驟之后，對加熱燈210 供電而進行加熱處理。在該情況下，在使旋轉(zhuǎn)臺2旋轉(zhuǎn)多周而多次進行反應(yīng)生成物的層疊之后，停止分 離氣體以外的各氣體的供給，并且打開加熱燈210。然后，在該狀態(tài)下，使旋轉(zhuǎn)臺2旋轉(zhuǎn)1 周，使各晶圓W依次通過加熱燈210的下方側(cè)。利用這樣的例子也能得到良好的膜質(zhì)。此外，在分離區(qū)域D的頂面44中，優(yōu)選旋轉(zhuǎn)臺2的相對于分離氣體噴嘴41、42位 于旋轉(zhuǎn)方向的上游側(cè)的部分越位于外緣的部位上述旋轉(zhuǎn)方向的寬度越大。其理由是因為， 由于旋轉(zhuǎn)臺2的旋轉(zhuǎn)，從上游側(cè)朝向分離區(qū)域D的氣體的流動越靠近外緣越快。若從該觀 點出發(fā)，像上述那樣將突出部分4構(gòu)成扇型是上策。優(yōu)選在分離氣體供給部件的旋轉(zhuǎn)方向兩側(cè)配置低的頂面44。但是，也可以不在分 離氣體噴嘴41、42的兩側(cè)設(shè)置突出部分4，而從分離氣體噴嘴41、42朝向下方地噴出N2氣 體，形成氣簾，利用該氣簾分離第1處理區(qū)域91和第2處理區(qū)域92。用于將晶圓W溫度調(diào)整為第1反應(yīng)氣體被吸附并被凝結(jié)的溫度的溫度調(diào)整機構(gòu)也 可以是燈加熱裝置。溫度調(diào)整機構(gòu)也可以設(shè)于旋轉(zhuǎn)臺2上方側(cè)而代替設(shè)于旋轉(zhuǎn)臺2的下方 側(cè)，還可以設(shè)于上下兩方。而且，在需要根據(jù)氣體種類而將晶圓W的溫度設(shè)定為室溫以下的 溫度情況下，能夠在真空容器1中配設(shè)使用冷風(fēng)、液體氮的冷卻機構(gòu)。能適當變更各噴嘴31、200、41、42和等離子體噴射器250 (臭氧活化噴射器370)、 加熱燈210的安裝位置。這些構(gòu)件只要是反復(fù)多次進行以下的循環(huán)的結(jié)構(gòu)即可能夠一邊 以各反應(yīng)氣體不混合的方式排出該各反應(yīng)氣體，一邊使BTBAS吸附在晶圓W的表面上并使 BTBAS凝結(jié)，之后利用加熱后的N2氣體而使BTBAS的凝結(jié)物再氣化，由乙醇氣體生成中間產(chǎn) 物，接著，利用氧等離子體、O3氣體的自由基來氧化中間產(chǎn)物。而且，也可以使用等離子體噴射器250來替代加熱燈210，對晶圓W上的反應(yīng)生成物進行改性。這樣的變更例特別是在使用臭氧活化噴射器作為第2反應(yīng)氣體供給部件的情 況下有效。在利用等離子體的改性中，由于形成有3維鍵的Si-O-Si鍵合，所以能提高抗蝕 刻性等膜質(zhì)。在該情況下，等離子體噴射器250用于對晶圓W上的反應(yīng)生成物進行改性，相 當于使含有氧的氣體等離子化而供給的氧等離子體供給部件。 作為第1反應(yīng)氣體，不限于BTBAS，能夠用TEOS (四乙氧基硅烷)、DIPAS ( 二異丙 基氨基硅烷)、3DMAS[三(二甲氨基)硅烷]。另外，本發(fā)明也能應(yīng)用于在旋轉(zhuǎn)臺2上載置 1個晶圓W的情況。
權(quán)利要求
1.一種成膜裝置，其是使用第1和第2反應(yīng)氣體在被處理體上形成薄膜的半導(dǎo)體處理 用的成膜裝置，其包括真空容器；排氣系統(tǒng)，其用于對上述真空容器進行排氣；旋轉(zhuǎn)臺，其被配設(shè)在上述真空容器內(nèi)，用于載置上述被處理體；旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，其用于使上述旋轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)；溫度調(diào)整機構(gòu)，其用于將上述旋轉(zhuǎn)臺上的上述被處理體的溫度設(shè)定成使上述第1反應(yīng) 氣體凝結(jié)的溫度；第1反應(yīng)氣體供給部，其被配設(shè)在上述真空容器內(nèi)，用于向上述旋轉(zhuǎn)臺上的上述被處 理體供給上述第1反應(yīng)氣體并使上述第1反應(yīng)氣體的凝結(jié)物吸附于上述被處理體上；氣化部，其被配設(shè)在上述真空容器內(nèi)，用于對上述旋轉(zhuǎn)臺上的上述被處理體進行加熱 而使上述凝結(jié)物的一部分氣化；以及第2反應(yīng)氣體供給部，其被配設(shè)在上述真空容器內(nèi)，用于將上述第2反應(yīng)氣體以活 化的狀態(tài)向上述旋轉(zhuǎn)臺上的上述被處理體供給，使上述第2反應(yīng)氣體與上述凝結(jié)物反應(yīng)而 生成反應(yīng)生成物，上述第1反應(yīng)氣體供給部、上述氣化部和上述第2反應(yīng)氣體供給部沿著上述旋轉(zhuǎn)臺的 旋轉(zhuǎn)方向依次配置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成膜裝置，上述第2反應(yīng)氣體供給部包括使上述第2反應(yīng)氣體等離子化或?qū)ι鲜龅?反應(yīng)氣體進 行加熱的活化機構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成膜裝置，上述半導(dǎo)體處理用的成膜裝置沿著上述旋轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)方向在上述氣化部和上述第2 反應(yīng)氣體供給部之間還包括輔助氣體供給部，該輔助氣體供給部用于供給輔助氣體，該輔 助氣體用于將吸附于上述旋轉(zhuǎn)臺上的上述被處理體的上述凝結(jié)物轉(zhuǎn)換為更難以氣化的2 次物質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的成膜裝置，上述第1反應(yīng)氣體是硅源氣體，上述輔助氣體是用于將上述凝結(jié)物轉(zhuǎn)換為作為上述2 次物質(zhì)的含有羥基和水分中的一種或兩種的物質(zhì)的氣體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成膜裝置，上述半導(dǎo)體處理用的成膜裝置還具有改性用的加熱部，該改性用的加熱部用于加熱上 述旋轉(zhuǎn)臺上的上述被處理體，對上述反應(yīng)生成物進行改性。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成膜裝置，上述第2反應(yīng)氣體供給部包括使上述第2反應(yīng)氣體等離子化的活化機構(gòu)，上述活化機 構(gòu)也作為對上述反應(yīng)生成物進行改性的等離子體供給部發(fā)揮作用。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成膜裝置，上述半導(dǎo)體處理用的成膜裝置沿著上述旋轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)方向在上述第2反應(yīng)氣體供給 部和上述第1反應(yīng)氣體供給部之間具有向上述旋轉(zhuǎn)臺上的上述被處理體供給用于分離氣 體氣氛的由非活性氣體構(gòu)成的分離氣體的第1分離部、以及在上述第1反應(yīng)氣體供給部和 上述第2反應(yīng)氣體供給部之間具有向上述旋轉(zhuǎn)臺上的上述被處理體供給用于分離氣體氣氛的由非活性氣體構(gòu)成的分離氣體的第2分離部。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的成膜裝置，上述半導(dǎo)體處理用的成膜裝置沿著上述旋轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)方向分別在上述第2反應(yīng)氣體 供給部和上述第1反應(yīng)氣體供給部之間具有向上述旋轉(zhuǎn)臺上的上述被處理體供給用于分 離氣體氣氛的由非活性氣體構(gòu)成的分離氣體的第1分離部、以及在上述第1反應(yīng)氣體供給 部和上述輔助氣體供給部之間還具有向上述旋轉(zhuǎn)臺上的上述被處理體供給用于分離氣體 氣氛的由非活性氣體構(gòu)成的分離氣體的第2分離部。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的成膜裝置，上述氣化部兼用作上述第2分離部，在將上述分離氣體加熱了的狀態(tài)下將該分離氣體 向上述旋轉(zhuǎn)臺上的上述被處理體供給。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體處理用的成膜裝置，上述真空容器具有沿著上述旋轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)方向形成在上述輔助氣體供給部和上述第2 反應(yīng)氣體供給部之間的輸送口，上述被處理體通過上述輸送口而在上述真空容器的外側(cè)的 位置和上述旋轉(zhuǎn)臺之間被搬入或被搬出。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成膜裝置，上述旋轉(zhuǎn)臺具有用于支承上述被處理體的多個支承銷，上述支承銷能夠升降，以便對 相對于上述旋轉(zhuǎn)臺搬入或搬出上述被處理體進行輔助。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成膜裝置，上述排氣系統(tǒng)在上述旋轉(zhuǎn)臺的徑向外側(cè)的位置具有向上述真空容器內(nèi)開口的排氣口。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成膜裝置，上述溫度調(diào)整機構(gòu)具有在上述真空容器內(nèi)配設(shè)在上述旋轉(zhuǎn)臺的下方的加熱器。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的成膜裝置，在上述加熱器的徑向外側(cè)，從上述真空容器的底部到上述旋轉(zhuǎn)臺的下表面附近的位置 豎立設(shè)有罩構(gòu)件而規(guī)定有加熱器收納空間，在上述加熱器收納空間中連接有向該加熱器收 納空間供給由非活性氣體構(gòu)成的吹掃氣體的吹掃氣體供給系統(tǒng)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成膜裝置，上述第1和第2反應(yīng)氣體供給部分別具有在上述真空容器內(nèi)配設(shè)在上述旋轉(zhuǎn)臺的上方 且分別向下供給上述第1和第2反應(yīng)氣體的第1和第2反應(yīng)氣體噴嘴。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成膜裝置，上述氣化部具有在上述真空容器內(nèi)配設(shè)在上述旋轉(zhuǎn)臺的上方且向下供給被加熱了的 非活性氣體的氣體噴嘴。
17.根據(jù)權(quán)利要求7所述的成膜裝置，上述第1和第2分離部分別具有在上述真空容器內(nèi)配設(shè)在上述旋轉(zhuǎn)臺的上方且向下供 給上述分離氣體的分離氣體噴嘴，在上述分離氣體噴嘴的沿著上述旋轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)方向的兩 側(cè)，上述真空容器的頂部變低。
18.根據(jù)權(quán)利要求5所述的成膜裝置，上述改性用的加熱部具有在上述真空容器內(nèi)配設(shè)在上述旋轉(zhuǎn)臺的上方的改性加熱器， 上述改性加熱器沿著上述旋轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)方向配設(shè)在上述第2反應(yīng)氣體供給部和上述第1反 應(yīng)氣體供給部之間。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成膜裝置，上述半導(dǎo)體處理用的成膜裝置還具有在上述真空容器內(nèi)配設(shè)在上述旋轉(zhuǎn)臺的中心的 上方、用于供給分離氣體氣氛的由非活性氣體構(gòu)成的分離氣體的分離氣體供給系統(tǒng)。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成膜裝置，上述旋轉(zhuǎn)臺沿著上述旋轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)方向排列配置多個被處理體。
全文摘要
本發(fā)明提供一種使用第1和第2反應(yīng)氣體在被處理體上形成薄膜的成膜裝置和成膜方法，該成膜裝置包括真空容器、排氣系統(tǒng)、用于載置被處理體的旋轉(zhuǎn)臺、用于使旋轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)以及將被處理體設(shè)定為使第1反應(yīng)氣體凝結(jié)的溫度的溫度調(diào)整機構(gòu)。在真空容器內(nèi)，沿著旋轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)方向依次配置有使第1反應(yīng)氣體的凝結(jié)物吸附在被處理體上的第1反應(yīng)氣體供給部；使凝結(jié)物的一部分氣化的氣化部；以及使第2反應(yīng)氣體和凝結(jié)物反應(yīng)的第2反應(yīng)氣體供給部。
文檔編號H01L21/285GK102002685SQ20101027201
公開日2011年4月6日 申請日期2010年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月1日
發(fā)明者加藤壽, 織戶康一 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社