[发明专利]半导体制造装置

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造装置，详细地说是涉及通过反复进行原子层或分子层级的堆积，形成所希望厚度的膜的成膜装置，特别是涉及为防止发生颗粒，有效地进行反应室内的预涂层的技术。

背景技术

随着半导体装置的高集成化，正进行元件图形的微细化。例如，在动态型随机存取存储器(DRAM)中，1千兆位容量的产品已经实现实用化。在这些大容量DRAM中，随着元件尺寸的微细化，其表面积也缩小。因为DRAM以积蓄在存储器单元电容器中的电荷量作为存储信息，所以，存储器单元电容器的电容值需要为某程度以上的大小。因此，存储器单元电容器的纵横尺寸比非常大。在现有技术中，在构成电容器的电容绝缘膜的成膜中使用CVD(Chemical Vapor Deposition：化学气相沉积)法。但是，在CVD法中，对于高纵横尺寸比的槽来说，难于以高的覆盖性均匀地形成绝缘膜。在存储器单元电容器中，为了保持存储信息，需要高的电容值，并且需要低的漏电电流。因此，必需形成尽可能薄而且均匀的膜。

为了解决这个问题，近年来进行通过反复堆积原子层级厚度的膜，形成所希望厚度的膜的ALD(Atomic Layer Deposition：原子层沉积)法。另外，存在通过反复堆积分子层级的厚度的膜，形成所希望厚度的膜的成膜方法，将该成膜方法称为MLD(Molecular Layer Deposition：分子层沉积)法，虽然有与ALD法相区别的情形，但两者的本质原理相同，在本说明书中，两者都称为ALD法。在利用ALD法在半导体基板上形成氧化铪(以下简称“HfO”)膜的情况下，将半导体基板维持为规定温度，并且进行多次以供给作为有机金属材料的四乙基甲基氨基铪(以下简称“TEMAH”)气体和供给臭氧(O₃)作为一个循环的气体供给循环。在供给一种气体后至供给另一种气体之间，进行反应室内的抽真空和不活性气体的吹扫，使得两气体只在半导体基板上反应。在每一个循环中，在半导体基板上，堆积原子层级的厚度的HfO膜。通过只进行根据所希望的膜厚决定的规定次数的上述气体供给循环，能够具有高的膜厚再现性而形成HfO膜。

ALD法具有高的膜厚再现性的优点，另一方面有成膜时间长的缺点。例如，在形成HfO膜的情况下，一个循环中堆积的膜的厚度为0.1nm左右。因此，当形成厚度为5nm的HfO膜时，必需50个循环。如果一个循环所要的时间为1分钟，则需要大约50分钟的成膜时间。因此，从提高生产率的观点来看，相比较枚页式装置，优选使用分批式装置。

图5表示用于形成HfO膜的现有技术的分批式ALD装置的结构，图6表示该装置附带的配管图。在构成反应室1101的反应管1102的顶上部分上设置有真空排气口1103。真空排气口1103通过设置着压力调整阀1104的抽真空配管，与真空泵1105连接。搭载有多块半导体基板1107的晶舟1108，在用晶舟搭载机1106支承的状态下，装载在反应室1101内。在反应管1102的周围配置有加热半导体基板用的加热器1109。

液体TEMAH从TEMAH供给源1110经由液体流量调整器1111送至气化器1112，在那里被气化，将作为原料气体的TEMAH气体从TEMAH喷嘴1113供给至反应室1101内。氮(N₂)气从氮供给源1114经由流量调整器1115供给至气化器1112，辅助TEMAH的气化。氧(O₂)气从氧供给源(图中没有示出)，经由流量调整器(图中没有示出)送至臭氧发生器(图中没有示出)，在那里被变换为臭氧，将作为氧化剂的臭氧从臭氧喷嘴1113供给反应室1101内。另外，将作为吹扫气体的氮气从氮供给源1114经由流量调整器1116，通过氮气喷嘴1113供给反应室1101内。在图5中，为了简化图面，只表示一个喷嘴1113，但是实际上设置有分别与各气体对应的多个喷嘴1113。