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TW201626489A - 成膜裝置、成膜方法及記憶媒體 - Google Patents

成膜裝置、成膜方法及記憶媒體 Download PDF

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TW201626489A
TW201626489A TW104135533A TW104135533A TW201626489A TW 201626489 A TW201626489 A TW 201626489A TW 104135533 A TW104135533 A TW 104135533A TW 104135533 A TW104135533 A TW 104135533A TW 201626489 A TW201626489 A TW 201626489A
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rotating
rotation
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wafer
film forming
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加藤壽
三浦繁博
菊地宏之
相川勝芳
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東京威力科創股份有限公司
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Abstract

一種將處理氣體供給至基板來獲得薄膜之成膜裝置，係具備有：旋轉台，係配置於真空容器內，用以於其一面側所設置之載置區域載置基板而公轉；旋轉機構，係以讓該基板自轉之方式讓該載置區域旋轉；處理氣體供給機構，係用以將該處理氣體供給至該旋轉台一面側之氣體供給區域，藉由該公轉而複數次重複地通過該氣體供給區域來在基板進行成膜；以及，控制部，係基於以在基板每次位於該氣體供給區域則改變該基板方向之方式，來包含該旋轉台之轉速的參數而演算該基板之自轉速度，並以演算後之自轉速度來讓基板自轉之方式而輸出控制訊號。

Description

成膜裝置、成膜方法及記憶媒體
本發明係關於一種供給處理氣體至基板來得到薄膜之成膜裝置、成膜方法及記憶媒體。
一種於半導體晶圓(以下稱作「晶圓))等基板成膜出矽氧化物(SiO2)等薄膜之方法，已知有例如進行ALD(Atomic Layer Deposition)之成膜裝置。此成膜裝置之一範例，有於其內部成為真空氛圍之處理容器內設置載置有例如晶圓之旋轉台的裝置。旋轉台上係配置有將例如矽氧化膜原料之原料氣體噴出之氣體噴嘴，以及將氧化該原料氣體之氧化氣體噴出之氣體噴嘴。然後，藉由旋轉台之旋轉讓晶圓公轉，而讓晶圓交互地反覆通過供給有原料氣體之吸附區域，以及供給有氧化氣體之氧化區域，來形成該矽氧化膜。
為了控制該ALD中之晶圓面內膜厚分布，便需要控制吸附於晶圓之原料氣體的分布，從而，上述成膜裝置中，便會適當地對原料氣體之氣體噴嘴所設置之噴出口數量及位置進行調整。再者，亦會適當地對氣體噴嘴形狀的選擇，或用於區劃出吸附區域與氧化區域而供給分離氣體之供給量，以及原料氣體中的載體氣體濃度進行調整。
然而，關於晶圓周緣部與中央部，會有因成膜處理後所進行之蝕刻處理而有分別調整蝕刻率的情況。此情況，由於可讓蝕刻後周緣部與中央部之膜厚一致，尤其在晶圓之周圍方向，便能尋求獲得均勻性高之膜厚。但是，晶圓各部卻會因上述公轉而重複地移動於從旋轉台之旋轉中心遠離既定距離之相同軌道。從而，吸附區域中原料氣體的分布差異便會有在晶圓 中沿著該旋轉台之徑向觀之時而成為膜厚差異來呈現之虞，對上述噴出口之調整等便有無法充分消除此膜厚差異之虞。
已知有如此般讓晶圓公轉之成膜裝置，為了提升上述周圍方向之膜厚均勻性，便設置有讓旋轉台在既定方向停止時，將旋轉台上所載置的晶圓從該旋轉台飄浮來改變方向，並再度置於旋轉台之重置機構。但是，依此成膜裝置，由於每次改變晶圓方向時便需要停止旋轉台，而有導致產能降低之虞。
又，已知有讓晶圓公轉之其他成膜裝置，該成膜裝置記載有在旋轉台旋轉中，讓該旋轉台所載置之晶圓自轉的情況。但是，並未記載有此種晶圓自轉係以何轉速來加以設定。晶圓自轉的轉速未適當設定時，會導致晶圓自轉與公轉同步。亦即，晶圓在通過該吸附區域時會以相同方向通過，而有無法充分提升該晶圓周圍方向之膜厚均勻性之虞。
本發明係提供一種讓旋轉台所載置之基板公轉而進行成膜時，可提高基板面內周圍方向之膜厚均勻性的技術。
本發明之成膜裝置係將處理氣體供給至基板來獲得薄膜之成膜裝置，具備有：旋轉台，係配置於真空容器內，用以於其一面側所設置之載置區域載置基板而公轉；旋轉機構，係以讓該基板自轉之方式讓該載置區域旋轉；處理氣體供給機構，係用以將該處理氣體供給至該旋轉台一面側之處理氣體供給區域，藉由該公轉而複數次重複地通過該處理氣體供給區域來在基板進行成膜；以及，控制部，係基於以在基板每次位於該處理氣體供給區域則改變該基板方向之方式，來包含該旋轉台之轉速的參數而演算該基板之自轉速度，並以演算後之自轉速度來讓基板自轉之方式而輸出控制訊號。
本發明之成膜方法係將處理氣體供給至基板來獲得薄膜之成膜方法，具備有： 將基板載置於真空容器內所配置之旋轉台一面側所設置的載置區域來公轉之工序；藉由自轉機構以讓該基板自轉之方式來讓載置區域旋轉之工序；藉由處理氣體供給機構將該處理氣體供給至該旋轉台一面側之處理氣體供給區域，並複數次反覆地通過該處理氣體供給區域來於基板進行成膜之工序；基於以在基板每次位於該處理氣體供給區域則改變該基板方向之方式，來包含該旋轉台之轉速的參數而演算該基板之自轉速度的工序；以及，以演算後之自轉速度來讓基板自轉之工序。
又，本發明之記憶媒體係收納有用於可將處理氣體供給至基板來獲得薄膜之成膜裝置的電腦程式之非暫時性的電腦可讀取記憶媒體，其中該電腦程式係以實施上述成膜方法的方式來構成步驟。
W‧‧‧晶圓
R2‧‧‧氧化區域
R3‧‧‧電漿形成區域
C‧‧‧中心區域形成部
1‧‧‧成膜裝置
100‧‧‧控制部
11‧‧‧真空容器(處理容器)
12‧‧‧頂板
13‧‧‧容器本體
14‧‧‧開口部
15‧‧‧氣體供給管
18‧‧‧流道
2‧‧‧旋轉台
20‧‧‧磁封單元
21‧‧‧中心軸
22‧‧‧公轉用旋轉驅動部
24‧‧‧晶圓保持器
25‧‧‧凹部
26‧‧‧旋轉軸
27‧‧‧自轉用旋轉驅動部
31‧‧‧凹部
32‧‧‧缺槽
33‧‧‧加熱器
34‧‧‧罩體
36‧‧‧排氣口
37‧‧‧缺槽
41‧‧‧支柱
42‧‧‧支撐環
44‧‧‧罩環
45‧‧‧下方壁部
46‧‧‧充電機構
48‧‧‧氣體噴嘴
53‧‧‧氣體噴嘴
54‧‧‧氣體噴嘴
56‧‧‧噴出口
61‧‧‧電漿形成部
62‧‧‧突條部
63‧‧‧法拉第遮罩
64‧‧‧絕緣用板構件
65‧‧‧天線
66‧‧‧高頻電源
添附的圖式係作為本說明書一部分來加入以顯示本揭示之實施形態，並與上述一般性說明及後述實施形態之細節來一同說明本揭示之概念。
圖1係本發明相關之成膜裝置的縱剖側視圖。
圖2係該成膜裝置之橫剖俯視圖。
圖3係顯示該成膜裝置內部之立體圖。
圖4係該成膜裝置之旋轉台表面側立體圖。
圖5係該旋轉台之內面側立體圖。
圖6係構成該成膜裝置所設置之控制部的控制部方塊圖。
圖7~圖10係顯示成膜處理時之晶圓位置及方向的說明圖。
圖11係顯示該成膜處理時之該旋轉台上的氣體流動的說明圖。
圖12係顯示該旋轉台所設置之晶圓保持器構成例的縱剖側視圖。
圖13係顯示該成膜裝置之真空容器構成例的縱剖側視圖。
圖14係顯示本發明其他實施形態相關之成膜裝置的縱剖側視圖。
圖15係該成膜裝置之旋轉台表面側立體圖。
圖16~圖18係顯示旋轉台所載置之晶圓的自轉之概略圖。
圖19係進一步顯示其他成膜裝置之旋轉台構成的表面側立體圖。
圖20及圖21係顯示評價試驗中之晶圓膜厚分布的概略圖。
圖22及圖23係顯示評價試驗中之晶圓膜厚分布的圖表。
圖24及圖25係顯示評價試驗中之晶圓膜厚分布的概略圖。
圖26及圖27係顯示評價試驗中之晶圓膜厚分布的圖表。
圖28及圖29係顯示評價試驗中之晶圓膜厚分布的概略圖。
圖30係顯示評價試驗中之晶圓膜厚分布的圖表。
以下，便參照添附圖式就本揭示之各種實施形態來詳加記載。下述詳細說明中，係為了可充分理解本揭示而給予較多的具體細節。但是，即便無此般詳細說明，熟習本案技術領域人士仍能完成本揭示乃屬自明事項。其他範例中，為了避免難以理解各種實施形態，關於習知方法、順序、系統或構成要素便不詳加表示。
本發明之真空處理裝置一實施形態係就在為基板之晶圓W進行ALD之成膜裝置1來加以說明。此成膜裝置1會讓BTBAS(二(特丁胺基)矽烷)氣體作為含Si(矽)之處理氣體的原料氣體來吸附於晶圓W，並供給為讓所吸附之BTBAS氣體氧化之氧化氣體的臭氧(O3)氣體來形成(SiO2)的分子層，且為了讓該分子層改質而暴露於電漿產生用氣體所產生之電漿。該一連串的處理會反覆進行複數次來形成SiO2膜。
圖1、圖2係成膜裝置1之縱剖側視圖、橫剖俯視圖。成膜裝置1係具備略圓形狀之扁平真空容器(處理容器)11及設於真空容器11內之圓板狀水平旋轉台(晶座)2。真空容器11係由頂板11，以及構成真空容器11側壁及底部之容器本體13所構成。
從旋轉台2中心部設有朝鉛直下方延伸之中心軸21。中心軸21係連接於以塞住容器本體13底部所形成之開口部14的方式來加以設置之公轉用旋轉驅動部22。旋轉台2係透過中心軸21及公轉用旋轉驅動部22而被支撐於真空容器11內，並在俯視觀之時繞順時針旋轉。圖1中的15係將N2(氮)氣體噴出至中心軸21與容器本體13之間隙的氣體供給管，具有在晶圓W處理中將N2氣體噴出而防止原料氣體及氧化氣體從旋轉台2表面朝內面繞入之功能。
又，真空容器11的頂板12下面係形成有以對向於旋轉台2中心部的方式突出之俯視圓形的中心區域形成部C，以及以從中心區域形成部C朝旋轉台2外側擴張的方式所形成之俯視扇形的突出部17,17。亦即，該等中心區域形成部C及突出部17,17係構成較其外側區域要低的頂面。中心區域形成部C與旋轉台2的中心部之間隙隙構成N2氣體的流道18。晶圓W的處理中，會從連接於頂板12之氣體供給管來將N2氣體供給至流道18，並從此流道18來朝旋轉台2外側整周噴出。此N2氣體會防止原料氣體及氧化氣體在旋轉台2中心部上接觸。
圖3係顯示容器本體13內部底面之立體圖。容器本體13係在旋轉台2下方以沿著該旋轉台2周圍的方式形成有扁平環狀之凹部31。然後，此凹部31底面係開設有沿著凹部31周圍方向之環狀缺槽32，該缺槽32係以在厚度方向貫通容器本體13底部之方式來加以形成。進一步地，凹部31底面上係環狀地配設有7個將旋轉台2所載置的晶圓W加熱用之加熱器33。另外，圖3中為了避免複雜化，係切除一部分來顯示加熱器33。
加熱器33係沿著以旋轉台2旋轉中心為中心之同心圓來加以配置，7個加熱器33中的4個係設在缺槽32內側，其他3個則分別設在缺槽32外側。又，以覆蓋各加熱器33上方並塞住凹部31上側之方式而設有罩體34(參照圖1)。罩體34係以重疊於缺槽32之方式設有環狀的缺槽37，後述的旋轉軸26及支柱41則會貫通該缺槽37。又，容器本體13底面之凹部31外側係開設有將真空容器11內排氣之排氣口35,36。排氣口35,36係連接有由真空泵等所構成之未圖示的排氣機構。
接著，就旋轉台2，便參照分別顯示其表面側、內面側之圖4、圖5來加以說明。旋轉台2表面側(一面側)係沿著該旋轉台2之旋轉方向而設有5個圓形凹部，各凹部係設有圓形的晶圓保持器24。晶圓保持器24表面係形成有凹部25，凹部25內會水平地收納有晶圓W。從而，凹部25底面會構成載置晶圓之載置區域。此範例中，凹部25側壁高度係與晶圓W厚度相同，構成為例如1mm。
從旋轉台2內面周圍方向相互遠離的位置朝鉛直下方延伸出有例如3根的支柱41，如圖1所示，各支柱41下端會透過缺槽32而貫通容器本體13的底部，並連接至容器本體13下方所設置之為連接部的支撐環42。此 支撐環42係沿著旋轉台2的旋轉方向來加以形成，並以支柱41而垂吊於容器本體13的方式來水平地設置，會與旋轉台2一同地旋轉。
又，從晶圓保持器24下方中心部係朝鉛直下方延伸出有為自轉用旋轉軸之旋轉軸26。旋轉軸26下端會貫通旋轉台2，如圖1所示，會透過該缺槽32而貫通容器本體13底部，並進一步地貫通支撐環42以及該支撐環42下側所設置之磁封單元20以連接至自轉用旋轉驅動部27。磁封單元20係由將旋轉軸26相對於支撐環42可旋轉地支撐用之軸承，以及將旋轉軸26周圍間隙密封之磁封(磁性流體密封)所構成。
該磁封係以可抑制該軸承所產生之微粒，例如該軸承所使用之潤滑油擴散至磁封單元20外部之真空氛圍的方式來加以設置。又，藉由以該軸承來支撐旋轉軸26，則晶圓保持器24便會成為例如從旋轉台2稍微飄浮的狀態。又，自轉用旋轉驅動部27係具備馬達，並於支撐環42下方以透過磁封單元20而被支撐於支撐環42之方式來加以設置，藉由該馬達可讓該旋轉軸26繞軸旋轉。如此般將旋轉軸26支撐並旋轉，則晶圓保持器24例如在俯視觀之時便會繞逆時針旋轉。
藉由上述旋轉台2之旋轉，則晶圓W便會繞該旋轉台2之中心軸旋轉(公轉)，藉由上述晶圓保持器24之旋轉，則該晶圓W便會繞其中心旋轉。將此晶圓W繞該晶圓中心旋轉記載為晶圓W之自轉。成膜裝置1中，對晶圓W成膜時，係相互併行地進行該等公轉與自轉。另外，晶圓W的自轉除了晶圓W連續繞其中心旋轉的情況，亦包含間歇性地繞其中心旋轉的情況。然後，在間歇性旋轉的情況，亦包含在繞該中心旋轉一圈以上前便停止晶圓W的旋轉，之後再重開該晶圓W之旋轉的情況。
圖中的44係重疊地設於支撐環42之罩環44，圖4、圖5中為了避免圖式之複雜化而以鏈線來表示。罩環44如圖1所示，係以從該容器本體13下方側而阻塞容器本體13之缺槽32的方式來加以設置，會構成為與旋轉台2一同旋轉。從而，上述旋轉軸26及支柱41便是以貫通此罩環44的方式來加以設置。罩環44具有作為用以防止自轉用旋轉驅動部27暴露於各氣體及被過度加熱之擋熱板功用。
又，如圖1所示，容器本體13下方係形成有剖視為凹狀，並沿著旋轉台2旋轉方向而環狀地形成來包圍支撐環42、自轉用旋轉驅動部27及罩環 44之下方壁部45。又，下方壁部45底部係在周圍方向遠離地設有5個(圖1中僅圖示1個)充電機構46。以在未對晶圓W進行處理時，自轉用旋轉驅動部27會位於充電機構46正上方而靜止，並由充電機構46的非接觸供電而可進行各自轉用旋轉驅動部27之充電的方式來配置各充電機構46。圖中之47係開設於被下方壁部45包圍之空間的氣體供給道。圖中的48則是氣體噴嘴，在例如晶圓W的處理中會透過氣體供給道47來將N2氣體供給至被下方壁部45所包圍之空間，以吹淨該空間。圖1中雖省略表示，但例如該空間係連接於之後才舉例表示之將排氣口36,37與未圖示之上述排氣機構加以連接的排氣道，即便該空間內產生微粒，仍可藉由該N2氣體來對此排氣道吹淨而加以去除。
容器本體13側壁係設有晶圓W之搬送口39以及將該搬送口39開閉之閘閥38(參照圖2)，晶圓W之收授係在透過搬送口37而進入至真空容器11內之搬送機構與凹部之間25加以進行。具體而言，凹部25底面、容器本體11底部及旋轉台2中，係分別於相互對應之位置形成貫通孔，而構成為銷的前端會透過各貫通孔來在凹部25上與容器本體13下方之間進行升降。透過該銷，來進行晶圓W的收授。此銷及該銷所貫通之各部的貫通孔則省略圖示。
又，如圖2所示，旋轉台2上係於旋轉台2之旋轉方向隔有間隔地依序配設有原料氣體噴嘴51、分離氣體噴嘴52、氧化氣體噴嘴53、電漿產生用氣體噴嘴54、分離氣體噴嘴55。各氣體噴嘴51~55係從真空容器11側壁朝中心部，沿著旋轉台2之徑向而形成為水平地延伸之棒狀，氣體會從沿著該徑向所形成之多數噴出口56來朝下方噴出。
成為處理氣體供給機構之原料氣體噴嘴51會噴出上述BTBAS(二(特丁胺基)矽烷)氣體。圖中之57係覆蓋氣體噴嘴51之噴嘴罩，會從原料氣體噴嘴51形成為分別朝旋轉台2旋轉方向上游側及下游側擴張之扇狀。提高噴嘴罩57之下方的BTBAS氣體濃度將有助於提高BTBAS氣體對晶圓W之吸附性。又，氧化氣體噴嘴53會噴出上述的臭氧氣體。分離氣體噴嘴52,55則是噴出N2氣體的氣體噴嘴，並以分別於周圍方向分割上述頂板12之扇狀突出部17,17的方式來加以配置。
電漿產生用氣體噴嘴54會噴出由例如氬(Ar)氣體與氧(O2)氣體之混合氣體所構成之電漿產生用氣體。該頂板12係沿著旋轉台2之旋轉方向而設有扇狀之開口部，並以阻塞此開口部之方式設有對應於該開口部形狀且由石英等介電體所構成之杯狀電漿形成部61。此電漿形成部61由旋轉台2旋轉方向觀之，係設在氧化氣體噴嘴53與突狀部14之間。圖2中，係以鏈線來表示設有電漿形成部61之位置。
電漿形成部61下面係沿著該電漿形成部61之周緣部而設有突條部62，該電漿產生用氣體噴嘴54之前端部係以會讓氣體噴出至被此突條部62所包圍之區域的方式，而從旋轉台2外周側貫通該突條部62。突條部62具有抑制N2氣體、臭氧氣體及BTBAS氣體朝電漿形成部61下方之進入，以及抑制電漿產生用氣體濃度降低之功用。
電漿形成部61上方側形成有凹陷，此凹陷係配置有於上方側開口之箱型法拉第遮罩63。法拉第遮罩63底面上係透過絕緣用板構件64而設有將金屬線繞鉛直軸捲繞呈線圈狀之天線65，天線65係連接有高頻電源66。上述法拉第遮罩63底面係形成有在對天線65施加高頻時，會阻止該天線所產生之電磁場中的電場成分朝下，卻讓磁場成分朝下用之缺槽67。此缺槽67係相對於天線65捲繞方向而延伸於正交(交叉)方向，並沿著天線65捲繞方向而形成有複數個。藉由如此般構成各部，當將高頻電源66開啟來對天線65施加高頻時，便可將供給至電漿形成部61下方之電漿產生用氣體電漿化。
旋轉台2上，係將原料氣體噴嘴51之噴嘴罩57下方區域作為進行原料氣體之BTBAS氣體吸附的吸附區域R1，將氧化氣體噴嘴53下方區域作為進行藉由臭氧氣體之BTBAS氣體的氧化之氧化區域R2。又，將電漿形成部61下方區域作為進行藉由電漿之SiO2膜的改質之電漿形成區域R3。突出部17,17下方區域係分別構成藉由分離氣體噴嘴52,52所噴出之N2氣體來讓吸附區域R1及氧化區域R2相互分離而防止原料氣體及氧化氣體之混合用的分離區域D,D。
上述排氣口35係在吸附區域R1與相對於該吸附區域R1而鄰接於該旋轉方向下游側之分離區域D之間來於外側開口，以將多餘的BTBAS氣體排氣。排氣口36係在電漿形成區域R3與相對於該電漿形成區域R3而鄰接 於該旋轉方向下游側之分離區域D之邊界附近來外側於開口，以將多餘的O3氣體及電漿產生用氣體排氣。各排氣口35,36亦會將從各分離區域D、旋轉台2下方之氣體供給管15、旋轉台2中心區域形成部C所分別供給之N2氣體加以排氣。
此成膜裝置1係設有用以進行裝置整體動作之控制而由電腦所構成之控制部100(參照圖1)。此控制部100係儲存有實行後述般成膜處理之程式。該程式會將控制訊號傳送至成膜裝置1各部來控制各部的動作。具體而言，係依照控制訊號來控制各氣體噴嘴51~56之氣體供給量、藉由加熱器33之晶圓W溫度、氣體供給管15及中心區域形成部C之N2氣體供給量、藉由公轉用旋轉驅動部22之旋轉台2的轉速、藉由自轉用旋轉驅動部27之晶圓保持器24的轉速等。上述程式中，係由進行該等控制而實行後述各處理之方式來構成步驟群。該程式係從硬碟、光碟、磁光碟、記憶卡、軟碟等記憶媒體來安裝至控制部100內。
此成膜裝置1中，係藉由使得旋轉台2旋轉，來讓晶圓W公轉而進行處理。如上述般，與該旋轉台2之旋轉一同地，會因晶圓保持器24之旋轉而進行晶圓W的自轉，但旋轉台2的旋轉與晶圓保持器24的旋轉並非同步。更具體而言，晶圓W係以從第1方向朝向真空容器11內的既定位置之狀態讓旋轉台2旋轉1圈而再度位於既定位置時，晶圓W會朝向與第1方向不同之第2方向的轉速(自轉速度)之方式來自轉。此晶圓W之自轉速度A(單位：rpm)的設定係基於操作員所輸入之參數而由控制部100為之。
參照控制部100方塊圖之圖6來繼續說明。控制部100係具備有用以讓操作員輸入參數設定而具有例如按鍵之操作面板所構成之設定部101、儲存複數處理配方之記憶體102，以及記憶有循環率R(單位：nm/次)之記憶體103。處理配方係相互對應於例如晶圓W所形成的SiO2膜之目標膜厚T(單位：nm)、成膜裝置1各部所供給之氣體流量、旋轉台2之轉速V(單位：rpm)的數據。循環率R係每一次實施該原料氣體之供給、氧化氣體之供給、電漿之改質所構成之ALD循環所致的膜厚增加量，從而，係旋轉台2旋轉一次之膜厚增加量。
又，控制部100係設有工作記憶體104、顯示部105。工作記憶體104中會被輸入有來自記憶體102,103之各種參數，並基於該參數來進行該晶圓 保持器24之轉速演算。顯示部105會顯示工作記憶體104之演算結果。
操作員由設定部101進行既定操作時，會選擇複數處理配方中之一，而讓工作記憶體104從記憶體102讀取所選擇之處理配方所包含的目標膜厚T及旋轉台2之轉速V。進一步地，操作員由設定部101進行既定操作時，會讓工作記憶體104從記憶體103讀取循環率R。
工作記憶體104中，會從所讀取之目標膜厚T及循環率R來算出從成膜處理開始時至成膜處理結束時之旋轉台2旋轉的旋轉次數T/R=M。所謂成膜處理開始時係會一同進行旋轉台2之旋轉及原料氣體噴嘴51之氣體供給的時間點。所謂成膜處理結束時係停止旋轉台2之旋轉及原料氣體噴嘴51之氣體供給的至少一者之時間點。所算出之旋轉台2的旋轉次數M會被顯示於顯示部105。基於該顯示，操作員便能由設定部101來設定晶圓保持器24之自轉次數N(N=自然數)。自轉次數N係從上述成膜處理開始時至成膜處理結束時，晶圓保持器24之旋轉次數。
此自轉次數N係設定為與旋轉台2之旋轉次數M的整數倍數值不同之數值。如此般設定係為了防止旋轉台2之旋轉與晶圓W之自轉同步。N較佳地係設定為1以上的整數。此理由係因為上述自轉及公轉會使得晶圓W以各種不同方向通過原料氣體之吸附區域R1，但為了讓以各方向通過之次數均勻，而更加提高晶圓周圍方向之膜厚分布均勻性之故。
設定自轉次數N時，會由該自轉次數N、旋轉台2之轉速V、旋轉台之旋轉次數來演算晶圓W之自轉速度A(rpm)。具體而言，會演算晶圓之自轉速度A(rpm)=旋轉台2之轉速V(rpm)×1/M×N，其演算結果會顯示於畫面105。又，算出此自轉速度A時，會判斷例如晶圓W之自轉速度是否在基準值以下，例如10rpm以下，在判斷為基準值下的情況，便會將可進行處理的訊息顯示於畫面105，便可從設定部101進行既定操作來開始成膜處理。在判斷為超過基準值的情況，便會將例如需要再設定參數之訊息顯示於畫面105。
晶圓W之自轉速度A越高，則通過吸附區域R1中之晶圓W方向便會有較大變化，可無關於此吸附區域R1內之原料氣體分布來提高晶圓W周圍方向之膜厚分布均勻性，但晶圓W之自轉速度A過高時，則會因離心力導致晶圓W從晶圓保持器24飄起而容易脫離。因此，晶圓W之自轉速度 A較佳係以如此般成為基準值以下的方式來加以限制。
關於上述晶圓W之自轉速度A(rpm)的算出，便舉具體範例來說明。所選擇之處理配方的目標膜厚T、旋轉台2之轉速V分別為32nm、60rpm，循環率R為0.095nm/次。工作記憶體104中，會算出旋轉台之旋轉次數M=T/R=32(nm)/0.095(nm/次)≒337次。然後，設定晶圓W之自轉次數N時，則是以晶圓W之自轉速度A(rpm)=V(rpm)×1/M(次)×N=60×1/337×N≒0.178rpm的方式來演算。由於旋轉台2的旋轉次數M為337次，故為了如上述般防止同步，自轉次數N則設定為337次以外的自然數。另外，上述各演算或判斷係藉由控制部100的程式來加以實行。
就上述成膜裝置1對晶圓W之成膜處理來加以說明。如圖6所說明選擇處理配方而設定目標膜厚T及旋轉台2之轉速，並進行循環率R之讀取、自轉次數N的設定，來就晶圓W之自轉速度做設定。然後，藉由未圖示之搬送機構讓晶圓W被載置於各晶圓保持器24(圖7)。之後，便適當參照概略顯示旋轉台2所載置之晶圓W的圖7~圖10來加以說明。圖7~圖10中，為了圖示上方便，係將各晶圓W以W1~W5來表示。又，為了表示在成膜處理中改變位置之晶圓W的方向，係就成膜處理前之該等晶圓W1~W5的直徑，在與旋轉台2之直徑一致的區域標上朝向旋轉台2中心之箭頭A1~A5。
上述晶圓W1~W5載置後會讓閘閥38關閉，藉由從排氣口35,36之排氣讓真空容器11內成為既定壓力之真空氛圍，並從分離氣體噴嘴52,55將N2氣體供給至旋轉台2。又，從旋轉台2中心區域形成部C及旋轉台2下方側之氣體供給管15供給作為吹淨氣體之N2氣體，並從旋轉台2中心部側朝周緣部側流動。進一步地，提升加熱器33之溫度，藉由來自加熱器33之輻射熱來加熱旋轉台2及晶圓保持器24，並藉由來自晶圓保持器24之導熱來將各晶圓W1~W5加熱至既定溫度。
而之後，便一起開始依操作員所設定之轉速V的旋轉台2旋轉，以及依所算出之晶圓W之自轉速度A的晶圓保持器24的旋轉。亦即，開始晶圓W之公轉及自轉。例如在開始該等公轉及自轉的同時，便會開始來自原料氣體噴嘴51、氧化氣體噴嘴53、電漿產生用氣體噴嘴54之各氣體的供給，以及來自高頻電源66對天線之高頻施加所致電漿的形成。各氣體會依 所選擇之處理配方的流量來加以供給。圖8係顯示從此般成膜開始經過一段時間，讓旋轉台2從成膜開始旋轉180°而因該自轉使得晶圓W方向改變之狀態。
圖11係以箭頭表示真空容器11內之各氣體流向。由於吸附區域R1及氧化區域R2之間設有供給N2氣體之分離區域D，故供給至吸附區域R1之原料氣體及供給至氧化區域R2之氧化氣體並不會在旋轉台2上相互混合而會與該N2氣體一同地從排氣口35排氣。又，由於吸附區域R1及電漿形成區域R3之間亦設有供給N2氣體之分離區域D，故原料氣體與供給至電漿形成區域R3之電漿產生用氣體及從電漿形成區域R之旋轉方向上游側欲朝向該分離區域D之氧化氣體便不會在旋轉台2上混合，而會與該N2氣體一同地從排氣口36排氣。從該中心區域形成部C及氣體供給管15所供給之N2氣體亦會從排氣口35,36被去除。
如上述般在進行各氣體之供給及排氣的狀態下，晶圓W1~W5會自轉並依序反覆移動於原料氣體噴嘴51之噴嘴罩57下方的吸附區域R1、氧化氣體噴嘴53下方的氧化區域R2、電漿形成部61下方的電漿形成區域R3。吸附區域R1中，從原料氣體噴嘴51噴出之BTBAS氣體會被吸附於晶圓W，氧化區域R2中，所吸附的BTBAS氣體會因氧化氣體噴嘴53所供給之O3氣體而氧化，而形成1層或複數層氧化矽的分子層。電漿形成區域R3中，該氧化矽之分子層會被暴露在電漿而改質。
如上述般，晶圓保持器24係不與旋轉台2之旋轉同步而旋轉，各晶圓W1~W5每次位於吸附區域R1之既定位置時會朝向不同方向。圖9係顯示從成膜開始讓旋轉台2旋轉一圈之狀態。然後，圖10係顯示從圖9之狀態進一步地持續旋轉台2之旋轉，而一範例中晶圓W1~W5的方向係從成膜開始時的方向朝向旋轉了180°後之方向的狀態。藉由如此般改變晶圓W1~W5之方向，讓晶圓W周圍方向之各部能通過吸附區域R1內相互不同之各位置。從而，即便在吸附區域R1內的該各位置產生了原料氣體濃度分布之差異，仍能在晶圓W周圍方向之各部讓從成膜處理開始至成膜處理結束之晶圓W所吸附之原料氣體量加以一致。結果，該晶圓W周圍方向之各部便可抑制晶圓W所形成之SiO2膜的膜厚差異。
如此般地持續旋轉台2之旋轉來依序層積氧化矽之分子層，便會因氧 化矽膜之形成而讓其膜厚逐漸變大。然後，以獲得所設定之目標膜厚的方式來進行成膜處理後，亦即基於所設定之參數所算出之次數來讓旋轉台2旋轉後，便停止旋轉台2的旋轉及晶圓保持器24的旋轉而結束成膜處理。此成膜處理結束時，晶圓W1~W5會位於與成膜處理開始時之相同位置，又，由於以圖6所說明般將晶圓自轉次數N設定為整數，故各晶圓W1~W5之方向便會朝向與成膜處理開始時之相同方向。從而，晶圓W1~W5便會位於圖7所示之位置、方向。此成膜處理結束時，亦停止從氣體噴嘴51~氣體噴嘴55之各氣體的供給以及電漿的形成。然後，便藉由搬送機構將晶圓W1~W5從真空容器11內搬出。
上述成膜裝置1中，係設定旋轉台2之轉速V、SiO2之目標膜厚T、循環率R及晶圓W之自轉次數N來做為參數，並基於所設定之該等參數，以晶圓W每次位於吸附區域R1時會朝向不同方向之方式來算出晶圓W之自轉速度A，並以該自轉速度A來讓晶圓W旋轉。從而，便能提高晶圓W周圍方向之SiO2膜的膜厚均勻性。
又，此成膜裝置1中，可如上述般由操作員自由地設定轉次數N。自轉次數N越小，則晶圓W從位於吸附區域R1至下一次位於吸附區域R1之方向變化越小。亦即，晶圓W至成膜處理結束而位於吸附區域R1時的相向分散程度會變大。亦即，此成膜裝置1中，具有可容易且確實地設定此方向的分散程度之優點。N的設定一範例，係如上述般為整數，讓晶圓W以各方向通過吸附區域R1之次數一致，而可更確實地提高該周圍方向之膜厚均勻性。另外，晶圓自轉次數N雖較佳係如此般地為整數，但即便設定為帶小數的數值，仍可減輕周圍方向中之膜厚分布差異，故亦可設定為例如含小數之1以上的數值。
又，依此成膜裝置1，係構成為在旋轉台2透過支柱41所支撐的支撐還42支撐有用以支撐晶圓保持器24用的旋轉軸26，而因旋轉台2之旋轉會在支柱41及旋轉軸26之移動路徑內側、外側分別配置加熱器33。藉由此般構成，加熱器33便不會妨礙支柱41及旋轉軸26之移動，而可透過旋轉台2來加熱晶圓W。
上述範例中，雖係構成為從記憶體102,103將旋轉台2之轉速V、SiO2之目標膜厚T、循環率R讀取至工作記憶體104，但亦可構成為由操作員從 設定部101輸入該等參數之至少一者而輸入至工作記憶體104，來演算晶圓W之自轉速度A。
又，亦可構成為例如操作員可從設定部101來設定旋轉台2之轉速V、以及藉由乘算於V來決定晶圓W之轉速A的比率K，在工作記憶體104會演算A=V×K，來設定晶圓W之自轉速度A。比率K係設定為晶圓W之自轉會與晶圓W之公轉不同步之數值，由例如K=0.1、0.2、0.3...1.1、1.2、1.3...等之數值所選出。
然而，如圖12所示，上述成膜裝置1中，可讓晶圓保持器24之凹部25的側壁高度H1，亦即凹部25的深度形成為較晶圓W之厚度H2要大。此範例中，H1為H2的1.8倍，H1為1.8mm，H2為1mm。說明此般構成之理由，如圖11所示從中心區域形成部C及分離氣體噴嘴52,55所噴出之N2氣體會橫向流動於旋轉台2的表面並被排氣。圖12中，該等N2氣體中，係以箭頭來代表性表示從中心區域形成部C所供給之N2氣體。由於如上述般，H1>H2，故凹部25之側壁頂部與晶圓W表面的周緣部之間便會形成有段差。吸附區域R1之外側中，於該橫向流動於凹部25上之N2氣體在該凹部25中會因流動方向上游側之段差使得N2氣體累積，而形成後述圖25,圖26所示之膜厚較厚的部分。亦即，該段差會形成氣體的滯留71。
凹部25從吸附區域R1外側移動至吸附區域R1時，晶圓W表面之氛圍會從N2氣體置換為原料氣體，使得晶圓W表面之原料氣體濃度變高，來讓該原料氣體被吸附晶圓W。但是，形成有N2氣體之滯留71的區域與其外側區域相比，會抑制因該置換所致的原料氣體濃度上升，而使得原料氣體吸附量變小。如上述般，由於晶圓W會自轉，故位於吸附區域R1時，晶圓W周緣部形成有該N2氣體之滯留71的位置，乃至較大地形成之位置會因晶圓W每次位於該吸附區域R1而有所不同，故可讓晶圓整周中的周緣部膜厚相對於晶圓W中央部膜厚而變小。例如，成膜後的蝕刻處理中，使用會讓晶圓W中央部之蝕刻率會較周緣部之蝕刻率要高的裝置，來讓此蝕刻結束時提高晶圓W周緣部與中央部之膜厚均勻性的情況，如上述般形成H1>H2的凹部25便是有效的。
圖13系顯示成膜裝置1之其他構成例。說明與圖1所示之所述成膜裝置1的差異點時，則是在容器本體13設有加熱器33之凹部31下方係沿著 旋轉台2之旋轉方向而設有空間72，此空間72則收納有支撐環42及自轉用旋轉驅動部27。凹部31與空間72之間的壁部則是圖中的73。又，凹部31內之空間、空間72係透過閥V1,V2而分別連接至容器本體13中排氣口36下游側所形成之流道74，在成膜處理中，閥V1,V2會以適當的開合度開啟。
圖13中，係以箭頭來表示從氣體供給管15所供給之N2氣體的流向。從氣體供給管15供給至旋轉台2內面中心部側之N2氣體的一部分會沿著旋轉台2內面而朝排氣口36流動，並與從旋轉台2表面所流動之各氣體一同地被加以去除。該N2氣體的其他一部分則會分別透過旋轉軸26與罩體34之間隙、壁部73與旋轉軸226之間隙而分別流入至凹部31內、空間72內，再朝流道74流入。然後，與流到排氣口36的各氣體一同地被加以去除。
藉由如此般地從氣體供給管15所供給之N2氣體，便會吹淨凹部31內及空間72。藉此，在空間72因自轉用旋轉驅動部27所產生之微粒便會從流道74被加以去除，可更確實地抑制朝周圍的飛散。又，可防止原料氣體及氧化氣體附著於加熱器33，而使得該加熱器33劣化。除氣體供給管15外，亦可在凹部31、空間72內設置供給N2氣體之供給管。
上述範例中，氣體噴嘴51雖供給ALD之原料氣體，但亦可供給以CVD(Chemical Vapor Deposition)進行成膜用之成膜氣體，讓晶圓W每次移動至供給有此成膜氣體區域便藉由晶圓W之自轉來改變方向。亦即，可構成為不設有氧化氣體噴嘴或分離氣體分嘴之裝置。
圖14係進一步顯示其他成膜裝置構成例之成膜裝置8，圖15係顯示成膜裝置8之旋轉台2的立體圖。關於此成膜裝置8，係以和成膜裝置1之差異點為中心來加以說明。成膜裝置8之旋轉台2的晶圓保持器24之旋轉軸26係以在上下方向貫通上述之支撐環42及磁封單元20的方式來加以設置。然後，在圖13所說明之空間72內的旋轉軸26下端係連接有形成為水平圓板狀之第1旋轉體的磁性齒輪81。磁性齒輪81係由沿其旋轉方向之周圍方向所配設之複數磁石所構成，各磁石係以N極與S極會交互位處於該周圍方向之方式來加以配列。因磁性齒輪81的旋轉，旋轉軸26便會繞軸旋轉。
又，空間72內的磁性齒輪81下方係設有為水平圓板狀第2旋轉體之磁性齒輪82。磁性齒輪82除了其大小及磁極數量相異外，係與磁性齒輪81同樣地由複數磁石所構成。如後述般，以可藉由磁性齒輪82來讓磁性齒輪81旋轉的方式，讓磁性齒輪82中心位於較磁性齒輪81中心要靠旋轉台2之周緣。此磁性齒輪82係透過旋轉軸83連接至成膜裝置8底部所設置之旋轉驅動部84。旋轉驅動部84係透過旋轉軸83讓磁性齒輪82旋轉。
又，旋轉驅動部84係含有磁封單元85及未圖示之馬達。磁封單元85係具備有旋轉軸83之軸承以及密封該旋轉軸83周圍間隙的磁封，構成為可抑制該軸承所產生之微粒飛散至真空氛圍之空間72。具體而言，可防止例如該軸承所使用之潤滑油朝該空間72之飛散。又，此磁封單元85亦具有區劃出空間72之真空氛圍與真空容器11外部之大氣氛圍的功用。成膜裝置8中，如圖13所說明般，來自氣體供給管15之N2氣體會流入至凹部31內及空間72而可進行吹淨。又，與成膜裝置1同樣地，空間72係開設有從氣體噴嘴48來供給N2氣體之氣體流道47，而構成為可藉由該N2氣體來吹淨空間72內。
磁性齒輪81會與晶圓保持器24之公轉一同地公轉，並以其周緣部會重疊於磁性齒輪82之周緣部的方式來通過旋轉之磁性齒輪82的上方。如此般，在磁性齒輪81周緣部與磁性齒輪82周緣部重疊期間，便會因磁性齒輪81及磁性齒輪82間所作用的磁力，以對應於磁性齒輪82之轉速的轉速來讓磁性齒輪81相對於該磁性齒輪82而非接觸性地旋轉。然後，晶圓保持器24會因此磁性齒輪81的旋轉而旋轉，並使得晶圓W自轉。亦即，此成膜裝置8中，係在磁性齒輪82與磁性齒輪81重疊期間才會限定性地進行晶圓W之自轉，故便可在公轉中間歇性地進行晶圓W之自轉。此範例中，係以相對於磁性齒輪82之轉速而讓磁性齒輪81之轉速變小的方式來設定各磁性齒輪81,82之大小及磁極數量。
此成膜裝置8中，例如係與成膜裝置1同樣地，讓操作員從設定部101來選擇配方(目標膜厚T及旋轉台2之轉速V)、循環率R、自轉次數N，以算出晶圓之自轉速度A(rpm)。然後，以成為所算出之自轉速度的方式，來控制構成讓磁性齒輪82旋轉之旋轉驅動部84的馬達轉速。
圖16~圖18係顯示成膜處理中晶圓W自轉及公轉狀態的概略圖。該等概略圖中，係與圖7~圖10同樣地以W1~W5來表示晶圓W，以箭頭A1~A5來表示該等晶圓W1~W5之方向。成膜處理時，係以在成膜裝置1所說明般來供給各氣體。然後，如上述般，以操作員所設定之轉速來讓旋轉台2旋轉，而讓晶圓W公轉。此公轉同時，會以如上述般基於此旋轉台2之轉速所算出之轉速來讓旋轉驅動部84之馬達旋轉，而讓磁性齒輪82旋轉(圖16)。
因旋轉台2之旋轉，例如連接於保持晶圓W1的晶圓保持器24之磁性齒輪81便會從旋轉方向上游側朝磁性齒輪82之上方移動，當位於與該磁性齒輪82重疊之位置時，便會因磁性齒輪81,82間之磁力而開始該磁性齒輪81之旋轉，而使得晶圓W1自轉(圖17)。進一步地持續旋轉台2之旋轉，當該磁性齒輪81相對於磁性齒輪82而朝旋轉方向下游側移動時，該磁力便會減弱，而停止晶圓W1的自轉。藉由如所述般基於旋轉台2之轉速來算出晶圓W之自轉速度，便會使得此自轉停止時的晶圓W1方向會成為與自轉開始時之方向不同的方向，以如此般地改變方向的狀態下，讓晶圓W1因公轉而移動至吸附區域R1。此方向變化量係依存於如上述般所算出之晶圓W的自轉速度。
進一步地持續公轉，便會在每次該磁性齒輪81移動至磁性齒輪82上時讓晶圓W1自轉，且其方向會如上述般改變，而移動至吸附區域R1。關於晶圓W2~W5亦與晶圓W1同樣地，每公轉一次便會因自轉而改變其方向，並移動至吸附區域R1。從而，成膜裝置8亦可與成膜裝置1同樣地提高晶圓W周圍方向之膜厚均勻性。又，此成膜裝置8中，由於不需要設置複數個用以讓晶圓W1~W5自轉之旋轉驅動部84，故可抑制裝置之製造成本。再者，由於用以將此旋轉驅動部84之動力傳遞至晶圓保持器24的磁性齒輪81,82間係非接觸的，故可抑制微粒產生。然後，即便用以讓晶圓W自轉之旋轉軸26與支撐該旋轉軸26的支撐環42之間產生有微粒，該等旋轉軸26及支撐環42會如圖13所說明般，係設置在成膜處理時會藉由N2氣體來吹淨的空間72，故可防止該微粒附著於晶圓W。
成膜裝置8中，雖僅設有1個磁性齒輪82及旋轉驅動部84，但亦可設置複數個，讓晶圓W在公轉一圈的期間於複數位置處進行自轉。又，磁性 齒輪81,82如圖19所示，亦可相互地配置於橫向，藉由讓因公轉而接近磁性齒輪82的磁性齒輪81選擇性地旋轉，來讓各晶圓W間歇性地自轉。另外，圖19所示範例中，磁性齒輪81,82雖顯示為圓柱狀，但仍係構成為與圖14，圖15所示的圓板狀磁性齒輪81,82同樣地配列有磁石。又，上述範例中，雖係以磁石來構成磁性齒輪81,82雙方，但亦可為任一方係由非磁石之磁性體所構成。例如，分別將磁性齒輪82以磁石，將磁性齒輪81以鐵等磁性體來加以構成。藉此，如上述範例般，在磁性齒輪81接近磁性齒輪82時便會追隨著磁性齒輪82的旋轉，使得磁性齒輪81旋轉，而讓晶圓W自轉。亦可讓磁性齒輪82為磁性體，磁性齒輪81為磁石。
(評價試驗)
就本發明相關之評價試驗來加以說明。各評價試驗之說明中，係就各晶圓保持器24所載置之晶圓W，將成膜處理開始時一致於通過旋轉台2中心的線而通過晶圓W中心的線記載為Y線。從而，Y線便是圖7中箭頭A1~A5所示之區域。然後，相對於Y線正交而通過晶圓W中心的線便記載為X線。
評價試驗1
進行調查直徑300mm之晶圓W因自轉所致膜厚分布變化的試驗。評價試驗1-1係在成膜裝置1中未讓晶圓W自轉而實施成膜之模擬。又，評價試驗1-2除了讓晶圓W自轉外，係與和評價試驗1-1相同的條件來實施進行成膜的模擬。但是，此評價試驗1-2中與實施形態有所差異，係設定為從成膜處理開始至成膜處理結束，晶圓W係設定為只會自轉180°。又，評價試驗1-3雖與評價試驗1-2進行相同之試驗，但差異點在於晶圓W係設定為只會自轉45°。進一步地，評價試驗1-4除了與實施形態同樣地，晶圓W係設定為整數次的自轉外，係以與評價試驗1-1~1-3相同的條件來實施模擬。分別就評價試驗1~1-1~4來測定晶圓W面內之膜厚分布。
圖20之上段、下段係分別概略地顯示評價試驗1-1、1-2之晶圓W面內的膜厚分布，圖21之上段、下段係分別概略地顯示評價試驗1-3、1-4之晶圓W面內的膜厚分布。實際所取得之試驗結果，係對應於晶圓W面內之膜厚而著色之電腦圖，但圖20、圖21中為了圖示之方便，係將晶圓W面內依膜厚為既定範圍之區域以等高線來包圍以顯示模樣。
又，圖22之上段係顯示評價試驗1-1、1-4之各Y線的膜厚分布之圖表，下段則是顯示評價試驗1-1、1-4之各X線的膜厚分布之圖表。各圖表之橫軸係表示從晶圓W一端之距離(單位：mm)。Y線圖表中所謂晶圓W一端係旋轉台2中心軸側之一端。各圖表之縱軸係表示膜厚(單位：nm)。圖23之上段係顯示評價試驗1-2、1-3之各Y線的膜厚分布之圖表，下段則係顯示評價試驗1-2、1-3之各X線的膜厚分布之圖表。
從圖20、圖21之晶圓W概略圖，得知藉由讓晶圓W自轉會提高晶圓W周圍方向之膜厚分布均勻性，在整數圈旋轉之評價試驗1-4中，該周圍方向之均勻性會為變得極高。又，觀看各圖表，X線的膜厚分布並未在評價試驗1-1~1-4中發現大的差異。關於Y線的膜厚分布，在評價試驗1-1所見到的Y線一端部與另端部之間的膜厚有若干差異，但在評價試驗1-2、1-3中則變小，在評價試驗1-4中則幾乎消失。從而，亦可由各圖表得知晶圓W周圍方向之膜厚分布均勻性變高。
又，關於各評價試驗1-1~1-4，以下述表1來表示包含X線上及Y線上之各測定位置，由晶圓W面內之49處位置測定之膜厚所算出之膜厚平均值、膜厚最大值、膜厚最小值、膜厚最大值與最小值的差、以及表示面內均勻性之指標的WinW。所謂WinW係±{(膜厚最大值-膜厚最小值)/(膜厚平均值)}/2×100(%)，表1中係表示其絕對值。此絕對值越小則面內均勻性越高。比較評價試驗1-1~1-4之WinW，得知藉由讓晶圓W自轉，則不僅周圍方向，連晶圓W面內整體的膜厚均勻性均會提高，以及評價試驗1-4的面內整體膜厚均勻性會最高。從而，從此評價試驗1，得知如實施形態所說明般，讓晶圓W自轉會有效提高晶圓W面內之膜厚均勻性，並得知讓自轉次數為整數時會特別有效。
評價試驗2係進行了用以調查圖12所說明之晶圓保持器24之凹部25側壁高度H1，以及晶圓W因自轉之膜厚分布影響的試驗。評價試驗2-1係將該側壁高度H1設定為與晶圓W厚度H2相同之1.0mm，並與評價試驗1-1同樣地不讓晶圓W自轉而進行以成膜裝置1來進行成膜處理之模擬。旋轉台2之轉速係設定在120rpm。又，評價試驗2-2除了在晶圓W公轉中會讓晶圓W自轉外，係與評價試驗2-1同樣的條件來進行模擬，以測定晶圓W各部之膜厚。評價試驗2-3、2-4除了將側壁高度H1如圖12所示般設定為1.8mm外，係分別與評價試驗2-1、2-2同樣的條件來進行模擬。關於評價試驗2-1~2-4係測定成膜後之晶圓W各部的膜厚。
圖24之上段、下段係將分別就評價試驗2-1、2-2之晶圓W膜厚分布所獲得之影像與評價試驗1同樣地表示之概略圖。圖25之上段、下段係與圖24同樣地，顯示關於評價試驗2-3、2-4之晶圓W的概略圖。又，圖26上段的圖表係表示評價試驗2-1、2-2之X線膜厚分布，圖26下段之圖表係表示評價試驗2-1、2-2之Y線膜厚分布。圖27上段之圖表係表示評價試驗2-3、2-4之X線膜厚分布，圖27下段之圖表係表示評價試驗2-3、2-3之Y線膜厚分布。圖26、圖27之各圖表橫軸與評價試驗1之各圖表橫軸相同，係表示從晶圓W一端起的距離。但是，縱軸則取代膜厚而表示為沉積率(單位：nm/分鐘)。
從圖24~圖27之個概略圖及各圖表，可知無關於側壁高度H1的大小，讓晶圓W自轉便可提高晶圓W周圍方向之膜厚均勻性。又，就X線與Y線之兩端部膜厚來看，在側壁高度H1為1mm之評價試驗2-2中為5.5mm左右，在側壁高度H1為1.8mm之評價試驗2-4中為5.0mm左右，評價試驗2-4方面會較低。從而，為了讓晶圓W周緣部之膜厚變小，則讓側壁高度H1較晶圓W厚度要大，而如實施形態所說明般在凹部25與晶圓W表面形成段差會是有效的。
又，與評價試驗1同樣地，關於評價試驗2-1~2-4亦於下述表2表示由晶圓W之各測定處膜厚所算出的膜厚平均值、膜厚最大值、膜厚最小值、膜厚最大值與最小值的差、以及WinW。從評價試驗2-1、2-2各試驗結果的比較，與評價試驗2-3、2-4各試驗結果的比較，得知藉由讓晶圓W自轉 可讓WinW變小。從而，得知藉由讓晶圓W自轉，則不僅周圍方向，連在晶圓W面內整體也可提高膜厚均勻性。
評價試驗3
調查晶圓保持具24之凹部25對膜厚分布所造成之影響。此評價試驗3中，係進行不讓晶圓W自轉來進行成膜處理之模擬，以測定晶圓W各部之膜厚。評價試驗3-1~3-3中，凹部25之側壁高度H1係設定為1.0mm，評價試驗3-4~3-6中，凹部之側壁高度H1係設定為1.8mm。評價試驗3-1、3-4中，係分別將旋轉台2之轉速設定為20rpm，在評價試驗3-2、3-5中將旋轉台2之轉速設定為60rpm，在評價試驗3-3、3-6中將旋轉台2之轉速設定為120rpm。分別設定成膜處理時之晶圓W溫度為600℃，真空容器11內之壓力為1.8Torr(240.0Pa)，原料氣體的流量為200sccm(0.34Pa‧m3/秒)，為氧化氣體之O3氣體流量為6slm(1.01Pa‧m3/秒)，來自中心區域形成部C之N2氣體流量為0sccm，進行成膜處理之時間為10分鐘。
圖28之上段、中段、下段係分別將就評價試驗3-1、3-2、3-3之晶圓W膜厚分布所獲得的影像，如評價試驗1之圖20、圖21同樣地來表示為概略圖。與圖28同樣地，圖29之上段、中段、下段係分別將就評價試驗3-1、3-2、3-3之晶圓W膜厚分布所獲得的影像表示為概略圖。又，圖30之上段、下段的圖表係分別表示評價試驗3-2~3-6中的X線、Y線膜厚分布。圖30之各圖表的橫軸、縱軸係與評價試驗2之圖26、圖27的各圖表之橫軸、縱軸相同，分別表示起自晶圓W一端之距離、沉積率。評價試驗3-1之X線及Y線各膜厚分布係與評價試驗3-4之X線及Y線各膜厚分布為略相同之結果，故省略掉圖表中之表示。
從圖表及概略圖，得知在旋轉台2之轉速較高，且凹部25之側壁高度H1為1.8mm之評價試驗3-5、3-6中，晶圓W周緣部內之一部分膜厚會變得比其他區域之膜厚要小。推測是因讓晶圓W自轉，使得晶圓W周圍方向之膜厚分布分配均勻，故如此般設定凹部之側壁高度H1來讓晶圓W自轉，便可讓旋轉台2之轉速較高，而可在晶圓W整周讓周緣部之膜厚變小。
依本發明，便會基於包含旋轉台之轉速的參數，來演算該基板之自轉速度，並以演算後之自轉速度來讓基板自轉。藉此，基板在每次位於該旋轉台上之氣體供給區域時，便可確實地改變該基板之方向。從而，便可在基板周圍方向以均勻性高的膜厚來進行成膜。
本次所揭示之實施形態的所有要點應被認為是僅為例示而非為限制者。實際上，上述實施形態可以多樣的形態來具體實現。又，上述實施形態在不脫離所添附之請求範圍及其要旨下，可以各種形態來加以省略、置換、變更。本發明之範圍意圖包含有所添附之申請專利範圍及其均等涵義以及範圍內的所有變更。
本揭示係基於2014年10月31日所申請之日本特願第2014-223701號的優先權之利益，將該日本申請案之所有內容作為參照文獻而援用於此。
W‧‧‧晶圓
R2‧‧‧氧化區域
R3‧‧‧電漿形成區域
C‧‧‧中心區域形成部
1‧‧‧成膜裝置
100‧‧‧控制部
11‧‧‧真空容器(處理容器)
12‧‧‧頂板
13‧‧‧容器本體
14‧‧‧開口部
15‧‧‧氣體供給管
18‧‧‧流道
2‧‧‧旋轉台
20‧‧‧磁封單元
21‧‧‧中心軸
22‧‧‧公轉用旋轉驅動部
24‧‧‧晶圓保持器
25‧‧‧凹部
26‧‧‧旋轉軸
27‧‧‧自轉用旋轉驅動部
31‧‧‧凹部
32‧‧‧缺槽
33‧‧‧加熱器
34‧‧‧罩體
36‧‧‧排氣口
37‧‧‧缺槽
41‧‧‧支柱
42‧‧‧支撐環
44‧‧‧罩環
45‧‧‧下方壁部
46‧‧‧充電機構
48‧‧‧氣體噴嘴
53‧‧‧氣體噴嘴
54‧‧‧氣體噴嘴
56‧‧‧噴出口
61‧‧‧電漿形成部
62‧‧‧突條部
63‧‧‧法拉第遮罩
64‧‧‧絕緣用板構件
65‧‧‧天線
66‧‧‧高頻電源

Claims (13)

  1. 一種成膜裝置，係將處理氣體供給至基板來獲得薄膜之成膜裝置，具備有：旋轉台，係配置於真空容器內，用以於其一面側所設置之載置區域載置基板而公轉；旋轉機構，係以讓該基板自轉之方式讓該載置區域旋轉；處理氣體供給機構，係用以將該處理氣體供給至該旋轉台一面側之處理氣體供給區域，藉由該公轉而複數次重複地通過該處理氣體供給區域來在基板進行成膜；以及，控制部，係基於以在基板每次位於該處理氣體供給區域則改變該基板方向之方式，來包含該旋轉台之轉速的參數而演算該基板之自轉速度，並以演算後之自轉速度來讓基板自轉之方式而輸出控制訊號。
  2. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中該演算係包含該旋轉台轉速與將旋轉台每次旋轉的膜厚增加量除以目標膜厚之除算值的乘算。
  3. 如申請專利範圍第2項之成膜裝置，其中該演算係包含該旋轉台轉速，與將旋轉台每次旋轉的膜厚增加量除以目標膜厚之除算值，與1以上之自然數的乘算；具備有用以讓操作員設定該自然數數值之設定部。
  4. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中該自轉機構係具備有設置於該旋轉台之另面側，並會因該旋轉台之旋轉而公轉的自轉用旋轉軸；為了將該自轉用旋轉軸支撐於該旋轉台，旋轉台之另面側設有支撐構件；該自轉用旋轉軸及支撐構件之移動路徑內側、外側係分別沿著該旋轉台之旋轉方向設有用以從另面側加熱該旋轉台之加熱器。
  5. 如申請專利範圍第4項之成膜裝置，其中該支撐構件係具備有：支柱，係在旋轉台另面側中相對於該自轉用旋轉軸而遠離設置於旋轉台的旋轉方向；以及，連接部，係在該加熱器下方側連接該支柱與該自轉機構而相對於支柱來支撐該自轉機構。
  6. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其具備有：第1旋轉體，係由與該載置區域一同公轉，並藉由其旋轉讓該載置區域旋轉之磁石或磁性體所構成；以及，第2旋轉體，該旋轉機構係由磁石或磁性體所構成；該第1旋轉體及該第2旋轉體之至少一者係由磁石所構成；將公轉之該第1旋轉體藉由該第1旋轉體與第2旋轉體間的磁力來非接觸地間歇性旋轉。
  7. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其具備有：反應氣體供給機構，係將與該處理氣體反應之反應氣體供給至相對於該處理氣體供給區域而離間地設置在該旋轉台周圍方向之反應氣體供給區域；以及，分離氣體供給部，係用以將分離氣體供給至該反應氣體供給區域及該處理氣體供給區域之間所設置的分離區域；該載置區域係由凹部的底面所構成，凹部的深度係較基板的厚度要大。
  8. 如申請專利範圍第7項之成膜裝置，其中該凹部的深度係基板厚度的1.8倍。
  9. 一種成膜方法，係將處理氣體供給至基板來獲得薄膜之成膜方法，具備有：將基板載置於真空容器內所配置之旋轉台一面側所設置的載置區域來公轉之工序；藉由旋轉機構以讓該基板自轉之方式來讓載置區域旋轉之工序；藉由處理氣體供給機構將該處理氣體供給至該旋轉台一面側之處理氣體供給區域，並複數次反覆地通過該處理氣體供給區域來於基板進行成膜之工序；基於以在基板每次位於該處理氣體供給區域則改變該基板方向之方式，來包含該旋轉台之轉速的參數而演算該基板之自轉速度的工序；以及，以演算後之自轉速度來讓基板自轉之工序。
  10. 如申請專利範圍第9項之成膜方法，其中該演算基板之自轉速度的工序係包含進行該旋轉台轉速與將旋轉台每次旋轉的膜厚增加量除以目標膜厚之除算值的乘算之工序。
  11. 如申請專利範圍第10項之成膜方法，其中該演算基板之自轉速度的工序中，該演算係包含進行該旋轉台轉速，與將旋轉台每次旋轉的膜厚增加量除以目標膜厚之除算值，與1以上之自然數的乘算之工序；以及，設定該自然數數值之工序。
  12. 如申請專利範圍第9項之成膜方法，其中該讓載置區域旋轉之工序係包含：將磁石所構成之第1旋轉體與該載置區域一同公轉之工序；藉由構成該旋轉機構並由磁石所構成之第2旋轉體與該第1旋轉體之間所作用的磁力，將該第1旋轉體非接觸地間歇性旋轉之工序；以及，藉由該第1旋轉體的旋轉來讓該載置區域旋轉之工序。
  13. 一種記憶媒體，係收納有用於可將處理氣體供給至基板來獲得薄膜之成膜裝置的電腦程式之非暫時性的電腦可讀取記憶媒體，其中該電腦程式係以實施如申請專利範圍第9項之成膜方法的方式來構成步驟。
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