專利名稱：半導(dǎo)體器件制造方法、襯底處理裝置和半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及用于在襯底上制造諸如集成電路(IC)之類的半導(dǎo)體器件的襯底處理技術(shù)，并且更具體地涉及用于通過處理諸如半導(dǎo)體晶片(此后稱作晶片)之類的襯底來制造半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體制造設(shè)備，用于處理襯底的襯底處理裝置或者半導(dǎo)體器件制造方法。
背景技術(shù)：
作為用于在襯底上形成膜的膜形成方法的示例，存在物理氣相沉積方法(PVD)方法、化學(xué)氣相沉積(CVD)方法以及原子層沉積(ALD)方法。PVD方法指的是通過使用離子轟擊或者熱能從固體原材料物理地釋放氣相中的原材料原子而在襯底上形成包含在原材料中的元素的膜的方法。CVD方法指的是通過使用兩種或者多種類型的原材料進(jìn)行氣相反應(yīng)或者在襯底表面上的反應(yīng)而形成包含在原材料分子中的原子的膜的方法。由于CVD方法使用氣相反應(yīng)或者在襯底表面上的反應(yīng)，因此與PVD 方法相比，其具有極好的臺(tái)階覆蓋性。ALD方法指的是在某一膜形成條件(溫度或者時(shí)間) 下向襯底逐個(gè)地交替供應(yīng)用于膜形成的兩種或者多種原材料，以使原材料以原子層的單元吸附在襯底上，并且通過使用表面反應(yīng)的原子層級(jí)控制來形成膜的方法。例如，如在國(guó)際公開No. 2007/(^874中所公開的，ALD方法可以比CVD方法在更低的襯底溫度(處理溫度)下執(zhí)行，并且可以根據(jù)膜形成循環(huán)的數(shù)目來控制膜厚度。此外，作為在襯底上形成的絕緣層，例如可以是鉿(Hf)、鋯(Zr)或者鋁(Al)的氧化物和氮化物，這些物質(zhì)都是具有高的相對(duì)介電常數(shù)的高k(高介電常數(shù))膜。具體地，通過使含Hf或者&的有機(jī)或者無機(jī)材料與諸如氧氣(O2)或者臭氧(O3)之類的氧化氣體反應(yīng)而形成是高k膜的鉿氧化物膜(HfOx)、鋯氧化物膜(ZrOx)等。這些技術(shù)例如用于形成動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)的電容器的電容器電極或者晶體管柵極結(jié)構(gòu)。電容器具有層壓結(jié)構(gòu)，在層壓結(jié)構(gòu)中，絕緣膜介于電極之間。通過交替地形成氮化鈦(TiN)膜、高k膜和氮化鈦膜，形成了具有層壓結(jié)構(gòu)的電容器，在該層壓結(jié)構(gòu)中， 作為電容性絕緣膜的高k膜介于作為頂部電極和底部電極的氮化鈦膜之間。使用諸如四氯化鈦(TiCl4)之類的含Ti氣體和諸如氨氣(NH3)之類的氮化劑(含氮(N)氣體)形成氮化鈦膜。作為高k膜的示例，使用諸如四-(乙基甲胺)鋯(TEMAZ: Zr [N (CH3) CH2CHJ4)和臭氧 (O3)之類的氧化劑(含氧(0)氣體)來形成氧化鋯(&0)膜。此外，在形成高k膜之后，可以進(jìn)行結(jié)晶化退火以便改善相對(duì)介電常數(shù)。這是由于高k膜的相對(duì)介電常數(shù)依賴于其晶體結(jié)構(gòu)。
例如，在DRAM電容器的情況下，在由氮化鈦膜形成的底部電極上形成高k膜。由于氧化劑的較差氧化能力、工藝條件的不穩(wěn)定性或者對(duì)低溫度的需求，不能完全氧化構(gòu)成高k 膜的所有原材料，并且在進(jìn)行結(jié)晶化退火以便改善高k膜的相對(duì)介電常數(shù)時(shí)，氧被釋放。由于這些原因，可能在膜中出現(xiàn)缺陷。例如，可能在高k膜中缺失氧，或者可能在高k膜中保留碳(C)。由于這些膜缺陷充當(dāng)電流流動(dòng)的路徑，所以可能出現(xiàn)諸如電容器的泄露電流增加或者電容器退化之類的缺陷的現(xiàn)象。此外，如果結(jié)晶化退火的優(yōu)化不足，從而使得高k膜的晶體結(jié)構(gòu)并非完全受控時(shí)，具有相對(duì)低的介電常數(shù)的晶相占主導(dǎo)地位并且生成了不能實(shí)現(xiàn)期望的相對(duì)介電常數(shù)的大晶體顆粒，從而使得泄漏電流增加。

發(fā)明內(nèi)容
本公開提供了半導(dǎo)體器件制造方法、襯底處理裝置以及半導(dǎo)體器件的一些實(shí)施例，它們可以在具有高k膜的半導(dǎo)體器件制造工藝期間實(shí)現(xiàn)晶體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化、結(jié)晶化的加速、氧缺陷的減少以及剩余雜質(zhì)的減少，并且可以執(zhí)行適于絕緣膜的改性工藝(reforming process)。根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種半導(dǎo)體器件制造方法，其包括將襯底加載到處理室中，在該襯底上形成了高k膜；通過在該襯底上的輻射微波而加熱高k膜；以及從處理室卸載該襯底。根據(jù)本公開的另一實(shí)施例，提供了一種襯底處理裝置，其包括處理室；微波生成設(shè)備，配置成生成微波；波導(dǎo)，配置成將在微波生成設(shè)備中生成的微波供應(yīng)給處理室；以及控制單元，配置成控制微波生成設(shè)備，以將微波從波導(dǎo)供應(yīng)到處理室，其中該處理室容納在其上形成了高k膜的襯底。根據(jù)本公開的另一實(shí)施例，提供了一種襯底處理裝置，其包括反應(yīng)容器，配置成容納在其上形成了高k膜的多個(gè)襯底；襯底支撐構(gòu)件，配置成支撐堆疊在反應(yīng)容器內(nèi)的襯底；微波生成設(shè)備，配置成生成微波；以及波導(dǎo)，配置成將在微波生成設(shè)備中生成的微波供應(yīng)給反應(yīng)容器，其中，襯底堆疊在襯底支撐構(gòu)件中，從而使得在相應(yīng)襯底的頂表面上形成具有高度大于供應(yīng)到反應(yīng)容器中的微波的半波長(zhǎng)的空間，并且波導(dǎo)安裝在反應(yīng)容器的側(cè)壁上。


圖1是根據(jù)本公開的第一實(shí)施例的膜形成處理裝置的透視圖。圖2是根據(jù)本公開的第一實(shí)施例的處理爐和其外圍結(jié)構(gòu)的示意圖。圖3是沿圖2的線A-A截取的橫截面圖。圖4是根據(jù)本公開的第一實(shí)施例的改性處理裝置的縱向截面圖。圖5是圖示了微波功率與襯底溫度之間的相關(guān)性的示例的圖。圖6是根據(jù)本公開的第一實(shí)施例的膜形成處理裝置的膜形成操作的流程圖。圖7是圖示了在膜形成操作中的氣體供應(yīng)時(shí)序的圖。圖8是根據(jù)本公開的第一實(shí)施例的改性處理裝置的改性操作的流程圖。圖9是根據(jù)本公開的第二實(shí)施例的改性處理裝置的縱向截面圖。圖10是根據(jù)本公開的第三實(shí)施例的改性處理裝置的縱向截面圖。
圖11A、圖IlB和圖IlC是說明了根據(jù)本公開的第三實(shí)施例的改性處理裝置的另一示例的示意圖。圖12A、圖12B和圖12C是說明了根據(jù)本公開的第四實(shí)施例的改性處理裝置的一個(gè)示例的示意圖。圖13是說明了根據(jù)本公開的第五實(shí)施例的改性處理裝置的一個(gè)示例的示意圖。圖14是根據(jù)本公開的第五實(shí)施例的改性處理裝置的改性操作的流程圖。圖15是說明了根據(jù)本公開的第五實(shí)施例的改性處理裝置的另一示例的示意圖。圖16是說明了根據(jù)本公開的第五實(shí)施例的改性處理裝置的另一示例的示意圖。圖17是說明了根據(jù)本公開的第五實(shí)施例的改性處理裝置的另一示例的示意圖。圖18是說明了根據(jù)本公開的第六實(shí)施例的改性處理裝置的另一實(shí)施例的示意圖。圖19是根據(jù)本公開的第七實(shí)施例的改性處理裝置的改性操作的流程圖。
具體實(shí)施例方式(第一實(shí)施例)將基于附圖描述本公開的一個(gè)實(shí)施例。在當(dāng)前實(shí)施例中，襯底處理裝置系統(tǒng)是執(zhí)行在用于制造半導(dǎo)體器件(集成電路 (IC))的方法中的襯底處理工藝(例如，膜形成工藝和改性工藝)的半導(dǎo)體制造裝置系統(tǒng)。襯底處理裝置系統(tǒng)包括膜形成處理裝置10和改性處理裝置200。<膜形成處理裝置的結(jié)構(gòu)>首先，將描述膜形成處理裝置10。圖1是根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的膜形成處理裝置10的透視圖。此外，在以下描述中，將描述批量類型的立式裝置用作膜形成處理裝置10的情況。在膜形成處理裝置10中，晶盒4用作容納晶片2的晶片載體，其中晶片2是由硅等制成的襯底。膜形成處理裝置10包括外殼12。在外殼12的前壁12a的下部處，形成允許維護(hù)的前維護(hù)開口 18。在前維護(hù)開口 18處，安裝了可開啟/可關(guān)閉的維護(hù)門20。在前維護(hù)門20處，形成晶盒加載/卸載開口 22以與外殼12的內(nèi)部和外部連通。 晶盒加載/卸載開口 22被配置成由前閘板M開啟或者關(guān)閉。在外殼12內(nèi)部的與晶盒加載/卸載開口 22面對(duì)處安裝晶盒臺(tái)26。晶盒4通過設(shè)施內(nèi)(in-plant)承載設(shè)備(未示出)承載到晶盒臺(tái)沈上或者通過其從晶盒臺(tái)沈取出。晶盒4借助于設(shè)施內(nèi)承載設(shè)備加載到晶盒臺(tái)沈上。晶片2以豎直姿態(tài)保持在晶盒4內(nèi)部，并且晶盒4的晶片裝載/卸下開口面朝上。晶盒臺(tái)沈被配置成使得晶盒4向右轉(zhuǎn)到朝向外殼12的背面，并且順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度，借此在晶盒4內(nèi)的晶片2被設(shè)置為水平的姿態(tài)，并且晶盒4的晶片裝載/卸下開口面朝外殼12的背面。在外殼12內(nèi)部的下部近似中心處，在前后方向上安裝晶盒架洲。晶盒架觀被配置成使得多個(gè)晶盒4被存儲(chǔ)在多個(gè)臺(tái)中，并且被存儲(chǔ)在多個(gè)行中。在晶盒架觀中，傳遞架 30容納作為晶片傳遞機(jī)構(gòu)36 (以后將描述)的傳遞目標(biāo)的晶盒4。在晶盒臺(tái)沈之上，預(yù)備晶盒架32可以存儲(chǔ)預(yù)備晶盒4。
晶盒載體設(shè)備34定位在晶盒臺(tái)沈和晶盒架觀之間。晶盒載體設(shè)備34包括保持和升降晶盒4的晶盒升降機(jī)34a，以及作為承載機(jī)構(gòu)的晶盒承載機(jī)構(gòu)34b。晶盒載體設(shè)備34 通過晶盒升降機(jī)3 和晶盒承載設(shè)備34b的操作，在晶盒臺(tái)26、晶盒架觀以及預(yù)備晶盒架 32之間運(yùn)送晶盒4。在晶盒架觀的背面，安裝了晶片傳遞機(jī)構(gòu)36。晶片傳遞機(jī)構(gòu)36包括晶片傳遞設(shè)備36a以及晶片傳遞設(shè)備升降機(jī)36b，其中晶片傳遞設(shè)備36a可以在水平方向上旋轉(zhuǎn)晶片 2，或者可以直線地移動(dòng)晶片2，而晶片傳遞設(shè)備升降機(jī)36b升降晶片傳遞設(shè)備36a。晶片傳遞設(shè)備升降機(jī)36b安裝在外殼12的右端。晶片傳遞機(jī)構(gòu)36通過晶片傳遞設(shè)備36a和晶片傳遞設(shè)備升降機(jī)36b的操作而用晶片傳遞設(shè)備36a的鑷子36c拾取晶片2、 將晶片2裝載到晶舟38中以及從晶舟38卸下晶片2。在外殼12的背面上部，安裝處理爐40。在處理爐40的下端被配置成通過處理爐口閘板42而開啟或者關(guān)閉。在處理爐40之下，安裝晶舟升降機(jī)44以將晶舟38升降到處理爐40。作為連接工具的臂46連接到晶舟升降機(jī)44，并且作為蓋的密封帽48水平地安裝在臂46上。晶舟38具有多個(gè)保持構(gòu)件，以水平地保持多個(gè)晶片2 (例如，大約50到150個(gè)晶片)，其中晶片2的中心豎直地對(duì)準(zhǔn)。密封帽48由金屬(例如不銹鋼)制成，并且被形成為盤型。密封帽48豎直地支撐晶舟38，并且被配置成封閉處理爐40的下端。在晶盒架觀之上，安裝第一清潔單元50a以供應(yīng)清潔空氣，該清潔空氣是清潔的大氣。第一清潔單元50a具有供氣扇和防塵過濾器，從而使得清潔空氣循環(huán)進(jìn)入到外殼12 的內(nèi)部。在外殼12的左端(即，與晶片傳遞設(shè)備升降機(jī)36b和晶舟升降機(jī)44相對(duì)的側(cè)) 安裝第二清潔單元50b以供應(yīng)清潔空氣。與第一清潔單元50a —樣，第二清潔單元50b也具有供氣扇和防塵過濾器。從第二清潔單元50b供應(yīng)的清潔空氣循環(huán)進(jìn)入到晶片傳遞設(shè)備 36a、晶舟38等的鄰近區(qū)域中，并且然后從排出設(shè)備(未示出)排出到外殼12的外部。接下來，將描述膜形成處理裝置10的操作。在將晶盒4供應(yīng)到晶盒臺(tái)沈之前，晶盒加載/卸載開口 22由前閘板M開啟。此后，晶盒4穿過晶盒加載/卸載開口 22加載到晶盒臺(tái)沈上。此時(shí)，晶盒4內(nèi)的晶片2布置為豎直姿勢(shì)，并且晶盒4的晶片裝載/卸下開口面朝上。此后，晶盒4由晶盒臺(tái)沈向右轉(zhuǎn)并且順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度，從而使得晶盒4內(nèi)的晶片 2被設(shè)置為水平姿態(tài)，并且晶盒4的晶片裝載/卸下開口面朝外殼12的背面。接下來，晶盒4由晶盒傳遞設(shè)備34自動(dòng)地傳遞到晶盒架觀或者預(yù)備晶盒架32的指定架位置以臨時(shí)存儲(chǔ)在其中，并且由晶盒傳遞設(shè)備34從晶盒架觀或者預(yù)備晶盒架32傳遞到傳遞架30，或者直接傳遞到傳遞架30。當(dāng)晶盒4被傳遞到傳遞架30時(shí)，由晶片傳遞設(shè)備36a的鑷子36c穿過晶片裝載/ 卸下開口拾取晶片2，并且晶片2被裝載到晶舟38中。將晶片2傳遞到晶舟38的晶片傳遞設(shè)備36a被返回到晶盒4，并且將下一晶片2裝載到晶舟38中。當(dāng)先前指定數(shù)目個(gè)晶片2被裝載到晶舟38中時(shí)，爐口閘門42開啟，并且處理爐40 的下端部分開啟。隨后，保持晶片2群組的晶舟38通過由晶舟升降機(jī)44升降密封帽48而加載到處理爐40中。在加載之后，晶片2在處理爐40中進(jìn)行處理。在處理之后，晶盒4和晶片2在與以上描述的過程相反的過程中卸下到外殼12的外部。接下來，將描述處理爐40的外圍結(jié)構(gòu)。圖2是處理爐40及其外圍結(jié)構(gòu)的示意圖。圖3是沿圖2的線A-A截取的截面圖。處理爐40包括作為加熱單元(加熱機(jī)構(gòu))的加熱器72。加熱器72具有圓柱形狀，并且通過由作為保持板的加熱器基座(未示出)支撐而豎直地安裝。在加熱器72的內(nèi)部，與加熱器72同心地安裝構(gòu)成反應(yīng)容器(處理容器)的反應(yīng)管74。在反應(yīng)管74之下，提供了可以空氣密封地封閉反應(yīng)管74的下端開口的密封帽48。 密封帽48與反應(yīng)管74的下端部分接觸。在密封帽48的頂表面上，安裝與反應(yīng)管74的下端部分接觸的、作為密封構(gòu)件的0型環(huán)76。在處理爐40中，形成處理室(膜形成室)80。處理室80至少利用反應(yīng)管74和密封帽48執(zhí)行膜形成工藝。旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)82旋轉(zhuǎn)定位在處理室的密封帽48的相對(duì)側(cè)處的晶舟38。旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)82 的旋轉(zhuǎn)軸84穿過密封帽48以連接到晶舟38，并且通過旋轉(zhuǎn)晶舟38來旋轉(zhuǎn)晶片2。當(dāng)密封帽48由晶舟升降機(jī)44在豎直方向上升降時(shí)，晶舟38加載到處理室80中或者從處理室80卸載。晶舟38經(jīng)由作為隔熱構(gòu)件的石英帽86裝配在密封帽48上。石英帽86由耐熱材料(例如石英或者碳化硅)制成，并且作為隔熱單元以及同時(shí)作為用于保持晶舟38的保持主體起作用。在反應(yīng)管74中，安裝排出管線90，以排出處理室80內(nèi)的大氣。作為真空排出設(shè)備的真空泵96連接到排出管線90。壓強(qiáng)傳感器92是用于檢測(cè)處理室80內(nèi)的壓強(qiáng)的壓強(qiáng)檢測(cè)器(壓強(qiáng)檢測(cè)單元)，自動(dòng)壓強(qiáng)控制器(APC)閥94是壓強(qiáng)調(diào)整器(壓強(qiáng)調(diào)整單元)，壓強(qiáng)傳感器92和自動(dòng)壓強(qiáng)控制器(APC)閥94安裝在排出管線90處。真空泵96執(zhí)行真空排出，從而使得處理室80內(nèi)部的壓強(qiáng)被設(shè)置成預(yù)定壓強(qiáng)(真空度)。此外，APC閥94為開關(guān)閥，其可以通過開啟或者關(guān)閉閥來開始或者停止處理室80 內(nèi)部的真空排出，并且也通過調(diào)節(jié)閥開啟程度來調(diào)節(jié)壓強(qiáng)。大體上，排出系統(tǒng)由排出管線90、壓強(qiáng)傳感器92、APC閥94和真空泵96來配置。在反應(yīng)管74中，安裝作為溫度檢測(cè)器的溫度傳感器98?；谟蓽囟葌鞲衅?8檢測(cè)的溫度信息，通過調(diào)節(jié)加熱器72的開/關(guān)狀態(tài)將處理室80內(nèi)部的溫度維持在期望的溫度分布。溫度傳感器98形成為L(zhǎng)形，并且沿著反應(yīng)管74的內(nèi)壁安裝。在處理室80中，在反應(yīng)管74的下部安裝穿過反應(yīng)管74的四個(gè)噴嘴100a、100b、 IOOc 和 IOOdo氣體供應(yīng)管線10加、102b、102c和102d分別連接到噴嘴100a、100b、IOOc和100d。這樣，四個(gè)噴嘴IOOa至IOOd和四個(gè)氣體供應(yīng)管線10 至102d安裝在反應(yīng)管74 中，并且處理室80被配置成將多種氣體供應(yīng)到反應(yīng)管74的內(nèi)部。在氣體供應(yīng)管線10 處，作為流速控制器(流速控制單元)的質(zhì)量流控制器 (MFC) 104a、作為用于蒸發(fā)液體原材料并且生成作為原材料氣體的蒸發(fā)氣體的蒸發(fā)設(shè)備(蒸發(fā)單元)的蒸發(fā)器106以及作為開關(guān)閥的閥108a從上游方向以這一順序安裝。通過開啟閥108a，在蒸發(fā)器106a內(nèi)生成的蒸發(fā)氣體經(jīng)由噴嘴IOOa供應(yīng)到處理室 80中。連接到排出管線90的折線IlOa連接在氣體供應(yīng)管線10 的蒸發(fā)器106a與閥 108a之間。作為開關(guān)閥的閥118a安裝在折線IlOa中。如果原材料氣體并未供應(yīng)到處理室 80，則原材料氣體可以經(jīng)由閥118a供應(yīng)到折線110a。因此，通過關(guān)閉閥108a并且開啟閥118a，可以停止向處理室80中供應(yīng)蒸發(fā)氣體， 同時(shí)繼續(xù)在蒸發(fā)器106a內(nèi)生成蒸發(fā)氣體。需要預(yù)定時(shí)間來穩(wěn)定地生成蒸發(fā)氣體，但是在當(dāng)前實(shí)施例中，通過閥108a和閥 118a的切換操作，可以在短時(shí)間內(nèi)在將蒸發(fā)氣體供應(yīng)到處理室80中和不將其供應(yīng)到處理室80中之間切換。在氣體供應(yīng)管線10 處，惰性氣體供應(yīng)管線12 連接到閥108a的下游側(cè)(靠近反應(yīng)管74的一側(cè))。在惰性氣體供應(yīng)管線12 處，MFC 124a和作為開-關(guān)閥的閥128a從上游方向以這一順序安裝。噴嘴IOOa連接到氣體供應(yīng)管線10 的前端。噴嘴IOOa安裝在反應(yīng)管74與晶片 2之間的弧形空間中，以沿著反應(yīng)管74的內(nèi)壁在晶片2的向上堆疊方向上延伸。噴嘴IOOa被配置成具有L形的長(zhǎng)噴嘴。在噴嘴IOOa的一側(cè)處，形成多個(gè)氣體供應(yīng)孔130a，通過這些孔供應(yīng)氣體。氣體供應(yīng)孔130a朝向反應(yīng)管74的中心開啟。氣體供應(yīng)孔130a被形成為從反應(yīng)管74的下部到上部。相應(yīng)氣體供應(yīng)孔130a的開口具有相同的面積并且以相同的開口間距設(shè)置。大體上，第一氣體供應(yīng)系統(tǒng)由氣體供應(yīng)管線102a、折線110a、MFC 104a、蒸發(fā)器 106a、閥108a和閥118a以及噴嘴IOOa配置而成。此外，大體上，第一惰性氣體供應(yīng)系統(tǒng)由惰性氣體供應(yīng)管線122a、MFC IMa、閥 128a配置而成。在氣體供應(yīng)管線102b處，MFC 104b和為開關(guān)閥的閥108b從上游方向上以這一順
序安裝。在氣體供應(yīng)管線102b處，惰性氣體供應(yīng)管線122b連接到閥108b的下游側(cè)(靠近反應(yīng)管74的一側(cè))。在惰性氣體供應(yīng)管線122b處，MFC 124b和為開關(guān)閥的閥128b從上游方向上以這一順序安裝。噴嘴IOOb連接到氣體供應(yīng)管線102b的前端。噴嘴IOOb安裝在反應(yīng)管74的內(nèi)壁與晶片2之間的弧形空間中，以沿著反應(yīng)管74的內(nèi)壁在晶片2的向上堆疊方向上延伸。噴嘴IOOb被配置成具有L形的長(zhǎng)噴嘴。在噴嘴IOOb的一側(cè)處，形成多個(gè)氣體供應(yīng)孔130b，通過這些孔供應(yīng)氣體，并且氣體供應(yīng)孔130b朝向反應(yīng)管74的中心開啟。氣體供應(yīng)孔130b被形成為從反應(yīng)管74的下部到上部。相應(yīng)氣體供應(yīng)孔130b的開口具有相同的面積并且以相同的開口間距提供。大體上，第二氣體供應(yīng)系統(tǒng)由氣體供應(yīng)管線102b、MFC 104b、閥108b以及噴嘴 IOOb配置而成。此外，大體上，第二惰性氣體供應(yīng)系統(tǒng)由惰性氣體供應(yīng)管線122b、MFC 124b和閥 128b配置而成。
在氣體供應(yīng)管線102c處，MFC 104c、蒸發(fā)器106c和為開-關(guān)閥的閥108c從上游方向上以這一順序安裝。通過開啟閥108c，在蒸發(fā)器106c內(nèi)生成的蒸發(fā)氣體經(jīng)由噴嘴IlOc供應(yīng)到處理室 80中。連接到排出管線90的折線IlOc連接在氣體供應(yīng)管線102c的蒸發(fā)器106c與閥 108c之間。作為開關(guān)閥的閥118c安裝在折線IlOc中。如果原材料氣體并不供應(yīng)到處理室 80中，則原材料氣體可以經(jīng)由閥118c供應(yīng)到折線110c。因此，通過關(guān)閉閥108c并且開啟閥118a，可以停止向處理室80中供應(yīng)蒸發(fā)氣體， 同時(shí)繼續(xù)在蒸發(fā)器106c內(nèi)生成蒸發(fā)氣體。在一些實(shí)施例中，需要預(yù)定時(shí)間來穩(wěn)定地生成蒸發(fā)的氣體，但是在當(dāng)前實(shí)施例中， 可以通過閥108a和閥118a的切換操作，在短時(shí)間內(nèi)在將蒸發(fā)氣體供應(yīng)到處理室80中和不將其供應(yīng)到處理室80中之間切換。在氣體供應(yīng)管線102c處，惰性氣體供應(yīng)管線122c連接到閥108c的下游側(cè)。在惰性氣體供應(yīng)管線122c處，MFC 124c和作為開關(guān)閥的閥128c從上游方向以這一順序安裝。 I噴嘴IOOc連接到氣體供應(yīng)管線102c的前端。噴嘴IOOc安裝在反應(yīng)管74的內(nèi)壁與晶片2之間的弧形空間中，以沿著反應(yīng)管74的內(nèi)壁在晶片2的向上堆疊方向上延伸。噴嘴IOOc被配置成具有L形的長(zhǎng)噴嘴。在噴嘴IOOc的一側(cè)處，形成多個(gè)氣體供應(yīng)孔130c，氣體穿過這些孔進(jìn)行供應(yīng)。氣體供應(yīng)孔130c朝向反應(yīng)管74的中心開啟。氣體供應(yīng)孔130c被形成為從反應(yīng)管74的下部到上部。相應(yīng)氣體供應(yīng)孔130c的開口具有相同的面積并且以相同的開口間距提供。大體上，第三氣體供應(yīng)系統(tǒng)由氣體供應(yīng)管線102c、折線110c、MFC 104c、蒸發(fā)器 106c、閥108c和閥118c以及噴嘴IOOc配置而成。此外，大體上，第三惰性氣體供應(yīng)系統(tǒng)由惰性氣體供應(yīng)管線122c、MFC 12 和閥 128c配置而成。在氣體供應(yīng)管線102d處，作為臭氧(O3)氣體生成裝置的臭氧發(fā)生器132、閥134d、 MFC 104d、蒸發(fā)器106d和為開關(guān)閥的閥108d從上游方向上以這一順序安裝。氣體供應(yīng)管線102d的上游側(cè)連接到供應(yīng)氧氣(O2)氣體的氧氣氣體供應(yīng)源(未示出)。供應(yīng)到臭氧發(fā)生器132的&氣體在臭氧發(fā)生器中轉(zhuǎn)變?yōu)镺3氣體，并且O3氣體被供應(yīng)到處理室80中。連接到排出管線90的折線IlOd連接在氣體供應(yīng)管線102d的臭氧發(fā)生器132與閥134d之間。在折線IlOd處，安裝作為開關(guān)閥的閥118d。如果O3氣體并不供應(yīng)到處理室 80，則O3氣體可以經(jīng)由閥118d供應(yīng)到折線IlOd0因此，通過關(guān)閉閥108d并且開啟閥134d，可以停止向處理室80中供應(yīng)O3氣體，同時(shí)繼續(xù)在臭氧發(fā)生器132中生成O3氣體。在一些實(shí)施例中，需要預(yù)定時(shí)間來穩(wěn)定地生成O3氣體，但是在當(dāng)前實(shí)施例中，可以通過閥108d、閥134d和閥118d的切換操作，在短時(shí)間內(nèi)在將O3氣體供應(yīng)到處理室80中和不將其供應(yīng)到處理室80中之間切換。在氣體供應(yīng)管線102d處，惰性氣體供應(yīng)管線122d連接到閥108d的下游側(cè)。在惰性氣體供應(yīng)管線122d處，MFC 124d和作為開關(guān)閥的閥128d從上游方向以這一順序安裝。 I噴嘴IOOd連接到氣體供應(yīng)管線102d的前端。噴嘴IOOd安裝在反應(yīng)管74的內(nèi)壁與晶片2之間的弧形空間中，以沿著反應(yīng)管74的內(nèi)壁在晶片2的向上堆疊方向上延伸。噴嘴IOOd被配置成具有L形的長(zhǎng)噴嘴。在噴嘴IOOd的一側(cè)處，形成多個(gè)氣體供應(yīng)孔130d，通過這些孔供應(yīng)氣體。氣體供應(yīng)孔130d朝向反應(yīng)管74的中心開啟。氣體供應(yīng)孔130d被形成為從反應(yīng)管74的下部到上部。相應(yīng)氣體供應(yīng)孔130d的開口具有相同的面積并且以相同的開口間距提供。大體上，第四氣體供應(yīng)系統(tǒng)由氣體供應(yīng)管線102d、折線110d、MFC 104d、臭氧發(fā)生器132、閥108d、閥134d和閥118d以及噴嘴IOOd配置而成。此外，大體上，第四惰性氣體供應(yīng)系統(tǒng)由惰性氣體供應(yīng)管線122d、MFC 124d和閥 128d配置而成。作為第一原材料氣體(處理氣體)示例的鈦原材料氣體(即，含鈦(Ti)氣體(含鈦氣體))從氣體供應(yīng)管線10 經(jīng)由MFC 104a、蒸發(fā)器106a、閥108a和噴嘴100a供應(yīng)到處理室80中?？梢允褂盟穆然?TiCl4)作為含鈦氣體。第一原材料氣體(第一原材料)可以為在通常溫度和壓強(qiáng)下的固體、液體、以及氣體中的任意一種。然而，在當(dāng)前實(shí)施例中，將描述第一原材料是液體的情況。在通常溫度和壓強(qiáng)下第一原材料為氣體的情況中，可以省略蒸發(fā)器106a。作為氮化氣體(氮化劑)的含氮(N)處理氣體(含氮?dú)怏w)從氣體供應(yīng)管線102b 經(jīng)由MFC 104b、閥108b和噴嘴IOOb供應(yīng)到處理室80中?？梢允褂冒?NH3)氣、氮?dú)?N2)、三鉿化氮(NF3)或者N3H8氣體作為含氮?dú)怏w。作為第二原材料氣體(處理氣體)的鋯原材料氣體(即含鋯(Zr)氣體(含鋯氣體))從氣體供應(yīng)管線102c經(jīng)由MFC 104c、蒸發(fā)器106c、閥108c和噴嘴100c供應(yīng)到處理室80中?？梢允褂盟?乙基甲胺)鋯(TEMAZ = Zr(N(CH3)C2H5)4作為含鋯氣體。第二原材料氣體(第二原材料)可以是在通常溫度和壓強(qiáng)下的固體、液體、以及氣體中的任意一種。然而，在當(dāng)前實(shí)施例中，將描述第二原材料是液體的情況。在通常溫度和壓強(qiáng)下第二原材料為氣體的情況中，蒸發(fā)器106c可以省略。作為氧化氣體(氧化劑)的O3氣體從氣體供應(yīng)管線102d經(jīng)由閥134d、MFC 104d 和閥108d供應(yīng)到處理室80中。O3氣體通過將含氧處理氣體(含氧氣體)供應(yīng)到臭氧發(fā)生器132中生成。含氧氣體可以使用O2氣體。此外，作為氧化氣體的&氣體可以被供應(yīng)到處理室80中，而不在臭氧發(fā)生器132 中生成O3氣體。作為惰性氣體的氮?dú)?N2)從惰性氣體供應(yīng)管線12 至122d經(jīng)由相應(yīng)的MFC 124a 至lMd、閥128a至128d、氣體供應(yīng)管線10 至102d以及噴嘴IOOa至IOOd供應(yīng)到處理室 80中。除了 N2之外，諸如氬氣(Ar)氣體、氦氣(He)氣體、氖氣(Ne)氣體以及氙氣(Xe) 氣體之類的惰性氣體可以用作惰性氣體。
〈改性處理裝置的結(jié)構(gòu)〉接下來，將描述改性處理裝置200。圖4是根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的改性處理裝置200的縱向截面圖。改性處理裝置200包括處理室(改性室)210、傳遞室(未示出)以及微波供應(yīng)單元(微波生成裝置、 微波生成器)。處理室210對(duì)晶片2進(jìn)行改性。微波供應(yīng)單元包括微波生成單元220、波導(dǎo) 221以及波導(dǎo)開口 222。微波生成單元220生成例如固定頻率的微波或者可變頻率的微波。微波生成單元 220例如使用磁控管、速調(diào)管或者回旋管。在微波生成單元220中生成的微波經(jīng)由波導(dǎo)221 從與處理室210連通的波導(dǎo)開口 222引入到處理室210中。此外，在圖4中，雖然微波從橫向方向上水平地引入到晶片2，但是并不限于此。例如，微波可以在相對(duì)于晶片2的豎直方向上從處理室210的上部引入。此外，可能存在多個(gè)波導(dǎo)221，并且微波可以從多個(gè)波導(dǎo)221 引入到處理室210中。引入到處理室210的微波在處理室210的壁上重復(fù)地反射。微波在處理室210內(nèi)在各種方向上反射，從而使得處理室210的內(nèi)部充滿微波。在處理室210內(nèi)與晶片2接觸的微波被吸收進(jìn)入晶片2，晶片2因而由微波介電加熱。此外，微波是對(duì)于具有大約300MHz到大約300GHz頻帶的電磁波的通用術(shù)語。就在真空中的波長(zhǎng)而言，微波是具有大約Im到大約Imm波長(zhǎng)的電磁波。該微波包括大約30GHz 到大約300GHz的毫米波。當(dāng)微波功率低時(shí)晶片2的溫度低，而當(dāng)微波功率高時(shí)晶片2的溫度高。圖5圖示了當(dāng)微波輻射在硅晶片上時(shí)微波功率和晶片溫度的相關(guān)性數(shù)據(jù)。圖5是圖示了微波功率和晶片溫度的相關(guān)性的示例的示意圖。如圖5所示，晶片溫度隨著微波功率的增加而升高。此外，晶片溫度依賴于處理室的尺寸或者形狀、微波的波導(dǎo)的位置以及晶片的位置而改變。此處晶片溫度值的數(shù)據(jù)是示例性的。然而，晶片溫度隨著微波功率增加而增加的相關(guān)性是不變的。形成處理室210的處理容器218例如由諸如鋁(Al)和不銹鋼(SUS)之類的金屬材料制成，并且處理室210從外部微波屏蔽。在處理室210中，安裝襯底支撐管腳213作為支撐晶片2的襯底支撐單元。襯底支撐管腳213被安裝為使得所支撐的晶片2的中心和處理室210的中心在豎直方向上近似彼此對(duì)準(zhǔn)。襯底支撐管腳213被配置有多個(gè)支撐管腳(在當(dāng)前實(shí)施例中，為三個(gè)支撐管腳)， 該多個(gè)支撐管腳例如由石英或者特氟隆(商標(biāo))制成，并且襯底支撐管腳213的上端部分支撐晶片2。在晶片2之下，安裝作為襯底溫度控制單元(包括溫度控制機(jī)構(gòu))的導(dǎo)電襯底支撐臺(tái)(襯底保持臺(tái))212。襯底支撐臺(tái)212例如由為導(dǎo)體的金屬材料(諸如鋁(Al)等)制成。當(dāng)從頂表面之上觀看時(shí)，襯底支撐臺(tái)212具有外直徑大于晶片2的外直徑的圓形形狀， 并且襯底支撐臺(tái)212被形成為盤形或者圓柱形。由于襯底支撐臺(tái)212由金屬材料制成，所以微波的電勢(shì)在襯底支撐臺(tái)212中變?yōu)榱?。因此，如果晶?直接放置在襯底支撐臺(tái)212的表面上，則微波的電場(chǎng)強(qiáng)度將變得很弱。 因此，在當(dāng)前實(shí)施例中，晶片2放置在距離襯底支撐臺(tái)212為微波的四分之一波長(zhǎng)(λ/4) 位置處，或者為λ/4的奇數(shù)倍的位置處。由于電場(chǎng)在λ/4的奇數(shù)倍的位置處強(qiáng)，所以晶片2可以被微波有效地加熱。在當(dāng)前實(shí)施例中，使用例如5. 8GHz微波。由于微波的波長(zhǎng)為51. 7mm，所以從襯底支撐臺(tái)212到晶片2的高度被設(shè)置成12. 9mm。在襯底支撐臺(tái)212內(nèi)部，形成冷卻劑通路231，冷卻劑流動(dòng)穿過該通路以冷卻晶片 2。在當(dāng)前實(shí)施例中，水用作冷卻劑，并且也可以使用諸如冷卻器之類的其他冷卻劑。冷卻劑通路231連接到冷卻劑供應(yīng)管線232和冷卻劑排出管線236，該冷卻劑供應(yīng)管線232將冷卻劑從處理室210的外部供應(yīng)到冷卻劑通路231，并且冷卻劑排出管線236將冷卻劑從冷卻劑通路231排出。在冷卻劑供應(yīng)管線232處，開啟/關(guān)閉冷卻劑供應(yīng)管線232的開關(guān)閥233、 對(duì)冷卻劑流速進(jìn)行控制的流速控制設(shè)備234以及冷卻劑源235從下游以這一順序安裝。開關(guān)閥233和流速控制設(shè)備234電連接到稍后描述的控制器300，并且由控制器300控制。在晶片2之上，在處理室210中安裝用于檢測(cè)晶片2的溫度的溫度檢測(cè)器214和溫度控制機(jī)構(gòu)(未示出)。溫度檢測(cè)器214例如可以使用紅外傳感器。溫度檢測(cè)器214電連接到控制器300。如果由溫度檢測(cè)器214檢測(cè)的晶片2的溫度高于預(yù)定溫度，則控制器 300通過控制開關(guān)閥233和流速控制設(shè)備234來調(diào)節(jié)流過冷卻劑通路231的冷卻水的流速， 從而使得晶片2的溫度變?yōu)轭A(yù)定溫度。相反，如果晶片2的溫度低于預(yù)定溫度，則晶片2可以由溫度控制機(jī)構(gòu)加熱，以便改善改性處理的效果。在處理容器218之上，在處理室210的頂壁處安裝氣體供應(yīng)管線252，通過該管線引入氮(N2)氣等。在氣體供應(yīng)管線252處，氣體供應(yīng)源255、調(diào)節(jié)氣體流速的流速控制設(shè)備 254以及開啟/關(guān)閉氣體通路的閥253從上游以這一順序安裝。通過開啟/關(guān)閉該閥253， 氣體被從氣體供應(yīng)管線252引入到處理室210中，或者停止氣體的引入。從氣體供應(yīng)管線 252引入的氣體用來冷卻晶片2或者用作驅(qū)除處理室210內(nèi)部的氣體的吹掃氣體。在氣體供應(yīng)管線252處，可以安裝用于均勻地漫射氣體的漫射器。氣體供應(yīng)單元由氣體供應(yīng)源255、氣體供應(yīng)管線252、流速控制設(shè)備邪4以及閥253 配置。流速控制設(shè)備2M和閥253電連接到控制器300并且由控制器300控制。如圖4中所示，例如，在矩形并行管線處理容器218的下部，在處理室210的側(cè)壁處安裝了氣體排出管線262，以排出處理室210內(nèi)部的氣體。在氣體排出管線262處，壓強(qiáng)調(diào)整閥263和作為排出設(shè)備的真空泵264從上游以這一順序安裝，并且通過調(diào)節(jié)壓強(qiáng)調(diào)整設(shè)備沈3的打開程度，將處理室210內(nèi)部的壓強(qiáng)調(diào)整為預(yù)定值。氣體排出單元由氣體排出管線沈2、壓強(qiáng)調(diào)整閥沈3以及真空泵264配置而成。壓強(qiáng)調(diào)整閥263和真空泵沈4電連接到控制器300并且壓強(qiáng)調(diào)整由控制器300控制。如圖4所示，在處理容器218的一側(cè)處，安裝晶片傳遞開口 271，晶片2通過該開口傳遞到處理室210內(nèi)部以及傳遞到處理室210外部。在晶片傳遞開口 271處，安裝了閘門閥272。當(dāng)閘門閥272由閘門閥驅(qū)動(dòng)單元273開啟時(shí)，處理室210的內(nèi)部和傳遞室的內(nèi)部相互連通。在傳遞室的內(nèi)部，安裝用于傳遞晶片2的傳遞機(jī)械手(未示出)。在傳遞機(jī)械手處，提供傳遞臂以當(dāng)傳遞晶片2時(shí)支撐晶片2。通過開啟閘門閥272，晶片2可以由傳遞機(jī)械手在處理室210的內(nèi)部和傳遞室的內(nèi)部之間傳遞?！纯刂破鞯慕Y(jié)構(gòu)〉在襯底處理裝置系統(tǒng)處，安裝作為控制單元(控制裝置)的控制器300，并且控制器300控制膜形成處理裝置10和改性處理裝置200的相應(yīng)部件的操作。具體而言，對(duì)于膜形成處理裝置10而言，控制器300連接到MFC 10 至MFC 104d 和 MFC 124a 至 MFC 124d、閥 108a 至閥 108d、閥至閥 128d、閥 118a、閥 118c、閥 118d 和閥i;34d、蒸發(fā)器106a、蒸發(fā)器106c和蒸發(fā)器106d、臭氧發(fā)生器132、壓強(qiáng)傳感器92、APC 閥94、加熱器72、溫度傳感器98、真空泵96、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)82、晶舟升降機(jī)44等?？刂破?00通過MFC 104a至MFC 104d和MFC124a至MFC124d控制各種氣體的流速控制操作；控制器300控制閥108a至閥108d、閥128a至閥128d，118a、118c、118d和 134d的開啟/關(guān)閉操作，并且控制蒸發(fā)器106a、106c和106d和臭氧發(fā)生器132的操作；控制器300基于壓強(qiáng)傳感器92和APC閥94的開啟/關(guān)閉控制壓強(qiáng)調(diào)整操作，以及基于溫度傳感器98控制加熱器72的溫度調(diào)整操作；控制器300控制真空泵96的開始和結(jié)束、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)82的旋轉(zhuǎn)速度調(diào)整操作以及晶舟升降機(jī)44的升降操作。對(duì)于改性處理裝置200而言，控制器300控制微波生成單元220的相應(yīng)部件的操作、閘門閥驅(qū)動(dòng)單元273、傳遞機(jī)械手、流速控制設(shè)備2M和流速控制設(shè)備234、閥253和閥 233、壓強(qiáng)調(diào)整閥263等的操作。在膜形成處理裝置10和改性處理裝置200處，可以安裝用于控制構(gòu)成相應(yīng)設(shè)備的相應(yīng)單元的相應(yīng)控制器?！刺幚聿僮鳌到酉聛?，作為用于使用襯底處理裝置系統(tǒng)制造半導(dǎo)體裝置(半導(dǎo)體器件)的多個(gè)工藝中的一個(gè)，將描述用于在晶片2上執(zhí)行膜形成工藝和改性工藝的處理操作。將示意性地描述處理操作。在常規(guī)膜形成方法中，CVD方法同時(shí)地供應(yīng)包含多種元素元素的多種氣體，該多種元素構(gòu)成待形成的膜。此外，ALD方法替代地供應(yīng)包含構(gòu)成待形成的膜的多種元素的多種氣體。通過控制諸如氣體供應(yīng)流速、氣體供應(yīng)時(shí)間、等離子功率等的供應(yīng)條件，當(dāng)供應(yīng)氣體時(shí)，形成氮化硅膜(SiN膜)或者氧化硅膜(SiO)膜。在這些膜形成方法中，例如，在形成SiN膜的情況中，供應(yīng)條件被控制成使得膜組成比率具有為N/Si N 1.33的化學(xué)計(jì)量成分組成，并且在形成SiO膜的情況中，供應(yīng)條件被控制成使得膜組成比率具有為O/Si N 2的化學(xué)計(jì)量成分。同時(shí)，供應(yīng)條件可以被控制成使得待形成的膜的組成比率不同于化學(xué)計(jì)量成分組成。即，供應(yīng)條件可以被控制成使得構(gòu)成待形成的膜的多種元素中的至少一種相對(duì)于化學(xué)計(jì)量成分組成變得比其他元素的量更多。這樣，可以在控制構(gòu)成待形成的膜的多個(gè)元素的比率(膜組成比率)的同時(shí)執(zhí)行膜形成。此外，術(shù)語“金屬膜”指代由包含金屬元素的導(dǎo)電材料制成的膜。除了由金屬單體制成的導(dǎo)電金屬單體膜之外，金屬膜包括導(dǎo)電金屬氮化物膜、導(dǎo)電金屬氧化物膜、導(dǎo)電金屬氮氧化物膜、導(dǎo)電金屬復(fù)合物膜、導(dǎo)電金屬合金膜、導(dǎo)電金屬硅化物膜等。例如，氮化鈦膜是導(dǎo)電金屬氮化物膜。以下描述將基于層壓具有化學(xué)計(jì)量成分組成的兩種類型的膜的序列示例給出，這兩種類型的膜的序列是通過交替地供應(yīng)包含不同種類的元素的多種氣體并且改性所層壓的膜而形成。在當(dāng)前實(shí)施例中，膜形成處理裝置10形成包括金屬氮化物膜和絕緣膜的層壓膜， 該層壓膜是通過在襯底上形成作為金屬氮化物膜的氮化鈦膜(TiN膜)(金屬膜形成工藝) 以及形成作為絕緣膜的氧化鋯膜(ZrO膜)(絕緣膜形成工藝)而形成。作為電容器絕緣膜的氧化鋯膜層壓在襯底上的作為底部電極的氮化鈦膜上。以下描述將在以下示例中給出， 在該示例中，在其上形成層壓膜的襯底被引入到改性處理裝置200中，并且通過使用微波改性所層壓的膜(改性工藝)來進(jìn)行薄膜的晶體生長(zhǎng)。在以下描述中，構(gòu)成襯底處理裝置系統(tǒng)的相應(yīng)單元的操作由控制器300控制?！茨ば纬晒に嚒凳紫龋瑢⒚枋鲇梢r底處理裝置系統(tǒng)的膜形成處理裝置10進(jìn)行的膜形成操作 (SlO)。圖6是由膜形成處理裝置10進(jìn)行的膜形成操作(SlO)的流程圖。圖7圖示了在膜形成操作(SlO)中的氣體供應(yīng)時(shí)序。在當(dāng)前實(shí)施例中，作為含鈦(Ti)氣體的TiCl4氣體用作第一原材料氣體，作為含氮?dú)怏w的NH3氣體用作氮化氣體，作為含鋯(Zr)氣體的TEMAZ氣體和有機(jī)金屬原材料氣體用作第二原材料氣體，并且作為含氧(0)氣體的O3氣體用作氧化氣體。此外，N2氣體用作惰性氣體。(加載過程)(步驟IO2)首先，多個(gè)晶片2被裝載到晶舟38中(晶片裝載)。(步驟104)保持多個(gè)晶片2的晶舟38由晶舟升降機(jī)44提升，并且被加載到處理室80中(晶舟加載)。在該階段，密封帽48經(jīng)由0型環(huán)76密封反應(yīng)管74的底部。(步驟106)處理室80的內(nèi)部由真空泵96抽空，從而使得其被設(shè)置成期望的壓強(qiáng)(真空度)。 此時(shí)，處理室80內(nèi)部的壓強(qiáng)由壓強(qiáng)傳感器92測(cè)量，并且基于所測(cè)量的壓強(qiáng)反饋控制(壓強(qiáng)調(diào)整)APC閥94。此外，處理室80的內(nèi)部由加熱器72加熱，從而使得其被設(shè)置成期望的溫度。此時(shí)， 基于由溫度傳感器98檢測(cè)的溫度信息反饋控制加熱器72的供電狀態(tài)，從而使得處理室80 的內(nèi)部被設(shè)置成期望的溫度分布(溫度調(diào)整)。隨著旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)82旋轉(zhuǎn)晶舟38，連續(xù)地旋轉(zhuǎn)晶片2?！唇饘倌ば纬晒に嚒到酉聛恚ㄟ^將TiCl4氣體和NH3氣體供應(yīng)到處理室80中，執(zhí)行用于形成作為金屬膜的氮化鈦膜的金屬膜形成工藝。在金屬膜形成工藝中，順序地執(zhí)行以下四個(gè)步驟。(步驟110)在步驟110中，作為第一原材料氣體的TiCl4氣體被供應(yīng)到處理室80中(第一過程)。通過開啟氣體供應(yīng)管線10 的閥108a并且關(guān)閉折線IlOa的閥118a，TiCl4氣體穿過蒸發(fā)器106a流入氣體供應(yīng)管線10 中。MFCKMa控制流過氣體供應(yīng)管線10 的TiCl4 氣體的流速。流速受控的TiC14氣體從噴嘴IOOa的氣體供應(yīng)孔130a供應(yīng)到處理室80的內(nèi)部， 并且從排出管線90排出。此時(shí)，開啟閥128以使得N2氣體流過惰性氣體供應(yīng)管線122a。MFC 12 控制流過惰性氣體供應(yīng)管線12 的隊(duì)氣體的流速。流速受控的隊(duì)氣體與將要供應(yīng)到處理室80中的TiCl4氣體匯合，并且從排出管線90排出。此時(shí)，通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)APC閥94，處理室80內(nèi)部的壓強(qiáng)被設(shè)置在例如401 至 900Pa的范圍中。由MFC 10 控制的TiCl4氣體的供應(yīng)流速被設(shè)置為例如在0. 05g/min至0. 3g/min 的范圍中。晶片2暴露給TiCl4氣體的時(shí)間，即氣體供應(yīng)時(shí)間(輻射時(shí)間)被設(shè)置為例如在 15秒至120秒的范圍中。加熱器72的溫度被設(shè)置成使得晶片2的溫度(膜形成處理溫度)被設(shè)置成例如在300°C至550°C的范圍中。通過供應(yīng)TiCl4氣體，在晶片2的表面的基底膜上形成了含鈦的第一層。即，在晶片2(基底膜)上形成了為小于1個(gè)原子層到若干原子層的作為含鈦層的鈦層(Ti層)。含鈦層可以是TiCl4的化學(xué)吸收(表面吸收)層。此外，鈦是它自己變?yōu)楣腆w的元素。與由鈦配置的連續(xù)層一樣，鈦層也可包括不連續(xù)層或者其層壓層。在一些情況中， 由鈦配置的連續(xù)層被稱為“薄膜”。此外，TiCl4的化學(xué)吸收層包括不連續(xù)化學(xué)吸收層，以及TiCl4分子的連續(xù)化學(xué)吸收層。如果在晶片2上形成的含鈦層的厚度超過若干原子層，則在步驟114中的氮化操作不會(huì)影響整個(gè)含鈦層。此外，可以在晶片2上形成的含鈦層的最小值為小于1個(gè)原子層。因此，優(yōu)選的是，含鈦層的厚度在從小于1個(gè)原子層到若干原子層的范圍中。通過調(diào)節(jié)諸如膜形成處理溫度和處理室80內(nèi)部的壓強(qiáng)之類的條件，可以調(diào)節(jié)在晶片2上形成的層的狀態(tài)。具體而言，如果TiCl4氣體處于自分解條件情形，則在晶片2上沉積鈦以形成鈦層。同時(shí)，如果TiCl4氣體并未處于自分解情形，則在晶片2上化學(xué)地吸收TiCl4以形成 TiCl4氣體的化學(xué)吸收層。與在晶片2上形成TiCl4化學(xué)吸收層的情況相比，在晶片2上形成鈦層的情況中， 膜形成速率(膜形成速度)可以增加。此外，與在晶片2上形成的TiCl4的化學(xué)吸收層的情況中相比，在晶片2上形成鈦層的情況中可以形成致密層。(步驟Il2)在步驟112中，去除保留在處理室80內(nèi)的氣體(第二過程)。在形成含鈦層之后，關(guān)閉閥108a，并且開啟閥118a，從而使得停止向處理室供應(yīng) TiCl4氣體，并且使得TiCl4氣體流入折線1 IOa中。此時(shí)，排出管線90的APC閥94保持開啟，并且處理室80的內(nèi)部由真空泵96抽空。因此，從處理室80中去除了保留在處理室80內(nèi)的未反應(yīng)TiCl4氣體或者在對(duì)形成含鈦層做出貢獻(xiàn)之后的TiCl4氣體。此時(shí)，閥128a保持開啟，并且向處理室80內(nèi)維持供應(yīng)N2氣體。這改善了以下效果，S卩，從處理室80中去除了保留在處理室80內(nèi)的未反應(yīng)TiCl4 氣體或者在對(duì)形成含鈦層做出貢獻(xiàn)之后的TiCl4氣體。(步驟114)在步驟114中，作為氮化氣體的NH3氣體被供應(yīng)到處理室80中(第三過程)。在除去處理室80內(nèi)的剩余氣體之后，氣體供應(yīng)管線102b的閥118b開啟，從而使得NH3氣體流入氣體供應(yīng)管線102b。MFC 104b控制流入氣體供應(yīng)管線102b的NH3氣體流速。流速受控的NH3氣體從氣體供應(yīng)孔130b供應(yīng)到處理室80的內(nèi)部并且從排出管線90排出。此時(shí)，開啟閥U8b，從而使得N2氣體流入惰性氣體供應(yīng)管線122b。MFC 124b控制流入惰性氣體供應(yīng)管線122b的隊(duì)氣體的流速。流速受控的隊(duì)氣體與將要供應(yīng)到處理室80 中的NH3氣體匯合，并且從排出管線90排出。當(dāng)NH3氣體流動(dòng)時(shí)，處理室80內(nèi)部的壓強(qiáng)被設(shè)置在例如401 至900Pa的范圍中。由MFC 104b控制的NH3氣體的供應(yīng)流速被設(shè)置為例如在6slm至15slm的范圍中。晶片2暴露給NH3氣體的時(shí)間，即氣體供應(yīng)時(shí)間(輻射時(shí)間)被設(shè)置為例如在15 秒至120秒的范圍中。與步驟110類似，加熱器72的溫度被設(shè)置成使得晶片2的溫度被設(shè)置成例如在 300°C至550°C的范圍中。此時(shí)，供應(yīng)到處理室80內(nèi)的氣體是NH3氣體，而TiCl4并未供應(yīng)到處理室80中。 因此，NH3氣體并不進(jìn)行氣相反應(yīng)，而是與作為在步驟110中在晶片2上形成的第一層的含鈦層的一部分反應(yīng)。因此，含鈦層被氮化，以形成含鈦和氮的第二層，S卩，氮化鈦層(TiN層)。(步驟116)在步驟116中，除去保留在處理室80內(nèi)的氣體(第四過程)。通過關(guān)閉氣體供應(yīng)管線102b的閥108b，停止NH3氣體的供應(yīng)。此時(shí)，排出管線90的APC閥94保持開啟，并且處理室80的內(nèi)部由真空泵96抽空。 因此，從處理室80中除去了保留在處理室80內(nèi)的未反應(yīng)NH3氣體或者在對(duì)氮化做出貢獻(xiàn)之后的NH3氣體。此時(shí)，閥128b保持開啟，并且維持向處理室80內(nèi)供應(yīng)隊(duì)氣體。這改善了以下效果，即從處理室80中除去了保留在處理室80內(nèi)的未反應(yīng)NH3氣體或者在對(duì)氮化做出貢獻(xiàn)之后的NH3氣體。(步驟118)在步驟118中，步驟110至步驟116被設(shè)置為1個(gè)循環(huán)，并且確定該循環(huán)是否執(zhí)行了預(yù)定數(shù)目次。如果該循環(huán)執(zhí)行了預(yù)定數(shù)目次，則該工藝進(jìn)行到步驟120，而如果未執(zhí)行預(yù)定數(shù)目次，則該工藝行進(jìn)到步驟110。這樣，通過執(zhí)行步驟110至步驟116的循環(huán)至少一次，可以將含鈦和氮的氮化鈦膜形成為預(yù)定厚度。優(yōu)選的是，步驟110至步驟116的循環(huán)重復(fù)多次。(絕緣膜形成工藝)
接下來，通過將TEMAZ氣體和O3氣體供應(yīng)到處理室80中而執(zhí)行用于形成作為絕緣膜的氧化鋯膜的絕緣膜形成工藝。在絕緣膜形成工藝中，順序地執(zhí)行以下四個(gè)步驟。(步驟 120)在步驟120中，將作為第二原材料氣體的TEMAZ氣體供應(yīng)到處理室80中(第五過程)。通過開啟氣體供應(yīng)管線102c的閥108c并且關(guān)閉折線IlOc的閥118c，TEMAZ氣體通過蒸發(fā)器106c流入氣體供應(yīng)管線102c中。MFC 104c控制流入氣體供應(yīng)管線102c的TEMAZ氣體的流速。流速受控的TEMAZ 氣體從氣體供應(yīng)孔103c供應(yīng)到處理室80的內(nèi)部，并且從排出管線90排出。此時(shí)，開啟閥128c從而使得N2氣體流入惰性氣體供應(yīng)管線122c。MFC 124c控制流入惰性氣體供應(yīng)管線122c的隊(duì)氣體的流速。流速受控的隊(duì)氣體與將要供應(yīng)到處理室80 中的TEMAZ氣體匯合，并且從排出管線90排出。當(dāng)TEMAZ氣體流動(dòng)時(shí)，處理室80內(nèi)部的壓強(qiáng)被設(shè)置在例如501 至400Pa的范圍中。MFC 104c控制的TEMAZ氣體的供應(yīng)流速被設(shè)置為例如在0. lg/min至0. 5g/min的范圍中晶片2暴露給TEMAZ氣體的時(shí)間，即氣體供應(yīng)時(shí)間(輻射時(shí)間)被設(shè)置為例如在 30秒至240秒的范圍中。加熱器72的溫度被設(shè)置成使得晶片2的溫度(膜形成處理溫度)被設(shè)置成例如在150°C至250°C的范圍中。通過供應(yīng)TEMAZ氣體，在晶片2的表面的基底膜上形成了含鋯的第三層。即，在晶片2(基底膜)上形成了為小于1個(gè)原子層到若干原子層的作為含鋯層的鋯層( 層)。含鋯層可以是TEMAZ的化學(xué)吸收(表面吸收)層。此外，鋯是它自己變?yōu)楣腆w的元素。 與由鋯配置的連續(xù)層一樣，鋯層也可包括不連續(xù)層或者其層壓層。在一些情況中， 由鋯配置的連續(xù)層被稱為“薄膜”。此外，TEMAZ的化學(xué)吸收層包括不連續(xù)化學(xué)吸收層，以及TEMAZ分子的連續(xù)化學(xué)吸收層。如果在晶片2上形成的含鋯層的厚度超過若干原子層，則在步驟124中的氧化操作不會(huì)影響整個(gè)含鋯層。此外，可以在晶片2上形成的含鋯層的最小值為小于1個(gè)原子層。因此，優(yōu)選的是，含鋯層的厚度在從小于1個(gè)原子層到若干原子層的范圍中。通過調(diào)節(jié)諸如膜形成處理溫度和處理室80內(nèi)部的壓強(qiáng)之類的條件，可以調(diào)節(jié)在晶片2上形成的層的狀態(tài)。具體而言，如果TEMAZ氣體處于自分解條件情形，則沉積在晶片2上的鋯將形成鋯層。同時(shí)，如果TEMAZ氣體并不處于自分解情形，則在晶片2上化學(xué)地吸收TEMAZ，以形成 TEMAZ氣體的化學(xué)吸收層。與在晶片2上形成TEMAZ的化學(xué)吸收層的情況相比，在晶片2上形成鋯層的情況中，膜形成速率(膜形成速度)可以增加。此外，與在晶片2上形成TEMAZ的化學(xué)吸收層的情況中相比，在晶片2上形成鋯層的情況中可以形成致密層。
(步驟 I22)在步驟122中，除去保留在處理室80內(nèi)的氣體(第六過程)。在形成含鋯層之后，關(guān)閉閥108c，并且開啟閥118c，從而使得停止向處理室供應(yīng) TEMAZ氣體，并且使得TEMAZ氣體流入折線IlOc中。此時(shí)，排出管線90的APC閥94保持開啟，并且處理室80的內(nèi)部由真空泵96抽空。 因此，從處理室80中除去了保留在處理室80內(nèi)的未反應(yīng)TEMAZ氣體或者在對(duì)形成含鋯層做出貢獻(xiàn)之后的TEMAZ氣體。此時(shí)，閥128c保持開啟，并且向處理室80內(nèi)維持供應(yīng)N2氣體。這改善了以下效果，即從處理室80中除去了保留在處理室80內(nèi)的未反應(yīng)TEMAZ 氣體或者在對(duì)形成含鈦層做出貢獻(xiàn)之后的TEMAZ氣體。(步驟 1 )在步驟124中，將作為氧化氣體的O3氣體供應(yīng)到處理室80中(第七過程)。在除去處理室80內(nèi)的剩余氣體之后，O2氣體流入氣體供應(yīng)管線102d。流入氣體供應(yīng)管線102d的化氣體被臭氧發(fā)生器132轉(zhuǎn)換為O3氣體。通過開啟閥134d和氣體供應(yīng)管線102d的閥108d并且關(guān)閉折線IlOd的閥118d， MFC 106d控制在臭氧發(fā)生器132中生成的O3氣體的流速。流速受控的O3氣體從氣體供應(yīng)孔130d供應(yīng)到處理室80的內(nèi)部，并且從排出管線90排出。此時(shí)，開啟閥128d從而使得N2氣體流入惰性氣體供應(yīng)管線122d。MFC 124d控制流入惰性氣體供應(yīng)管線122d的隊(duì)氣體的流速。流速受控的隊(duì)氣體與將要供應(yīng)到處理室80 中的O3氣體匯合，并且從排出管線90排出。當(dāng)O3氣體流動(dòng)時(shí)，處理室80內(nèi)部的壓強(qiáng)被設(shè)置在例如50 至400 的范圍中。由MFC 104d控制的O3氣體的供應(yīng)流速被設(shè)置為例如在IOslm至20slm的范圍中。晶片2暴露給03氣體的時(shí)間，即氣體供應(yīng)時(shí)間(輻射時(shí)間)被設(shè)置為例如在60秒至300秒的范圍中。與步驟120類似，加熱器72的溫度被設(shè)置成使得晶片2的溫度被設(shè)置成例如在 150°C至250°C的范圍中。此時(shí)，供應(yīng)到處理室80內(nèi)的氣體是O3氣體，TEMAZ氣體并未供應(yīng)到處理室80中。 因此，O3氣體并不進(jìn)行氣相反應(yīng)，而是與作為在步驟120中在晶片2上形成的第三層的含鋯層的一部分反應(yīng)。因此，含鋯層被氧化以形成含鋯和氧的第四層，即，氧化鋯層( 層)。(步驟 I26)在步驟126中，除去保留在處理室80內(nèi)的氣體(第八過程)。通過關(guān)閉氣體供應(yīng)管線102d的閥108d并且開啟閥118d，停止向處理室80中供應(yīng) O3氣體，因而O3氣體流入折線IlOd中。此時(shí)，排出管線90的APC閥94保持開啟，并且處理室80的內(nèi)部由真空泵96抽空。 因此，從處理室80中除去了保留在處理室80內(nèi)的未反應(yīng)O3氣體或者在對(duì)氧化做出貢獻(xiàn)之后的O3氣體。此時(shí)，閥128d保持開啟，并且向處理室80內(nèi)維持供應(yīng)N2。N2氣體充當(dāng)吹掃氣體，并且從處理室80中除去了保留在處理室80內(nèi)的氣體(吹掃)。
這改善了以下效果，即從處理室80中除去了保留在處理室80內(nèi)的未反應(yīng)O3氣體或者在對(duì)氧化做出貢獻(xiàn)之后的O3氣體。(步驟128)在步驟128中，步驟120至步驟1 被設(shè)置為1個(gè)循環(huán)，并且確定該循環(huán)是否執(zhí)行了預(yù)定數(shù)目次。如果該循環(huán)執(zhí)行了預(yù)定數(shù)目次，則該過程進(jìn)行到步驟132，并且如果未執(zhí)行預(yù)定數(shù)目次，則該過程進(jìn)行到步驟120。這樣，通過執(zhí)行步驟120至步驟126的循環(huán)至少一次，可以將包含鋯和氧的氧化鋯膜形成為預(yù)定厚度。優(yōu)選的是，步驟120至步驟126的循環(huán)重復(fù)多次。(卸載過程)(步驟132)如果絕緣膜形成工藝完成，處理室80內(nèi)部(其中用隊(duì)氣體替換內(nèi)部大氣)的壓強(qiáng)返回到正常壓強(qiáng)(大氣壓強(qiáng)返回)。(步驟134)此后，密封帽48由升降機(jī)44向下移動(dòng)，從而使得反應(yīng)管74的下端部被開啟，并且同時(shí)，經(jīng)處理的晶片2從反應(yīng)管74的下端部卸載到外部，而經(jīng)處理的晶片2保持在晶舟38 中(晶舟卸載)。(步驟 136)接下來，經(jīng)處理的芯片2由晶片傳遞設(shè)備36a從晶舟38卸下(晶片卸下)。此外，雖然使用同一襯底處理裝置系統(tǒng)的膜形成處理裝置10執(zhí)行氮化鈦膜的膜形成和氧化鋯膜的膜形成，但是層壓膜的膜形成可以使用具有與膜形成處理裝置10相同配置的單獨(dú)氮化鈦膜形成裝置和單獨(dú)的氧化鋯膜形成裝置來執(zhí)行。<改性處理>接下來，將描述通過襯底處理裝置系統(tǒng)的改性處理裝置200進(jìn)行的改性操作。圖8是由改性處理裝置200進(jìn)行的改性操作S20的流程圖。(襯底加載過程)(步驟 2O2)在用于將其中形成了氧化鋯膜的晶片2加載到處理室210中的襯底加載過程中， 首先打開閘門閥272以將處理室210與傳遞室連通。然后，通過傳遞機(jī)械手將作為處理目標(biāo)的晶片2從傳遞室加載到處理室210的內(nèi)部(晶片裝載)。(步驟 204)加載到處理室210中的晶片2由傳遞機(jī)械手放置在襯底支撐管腳213的上端上， 并且由襯底支撐管腳213支撐。此后，如果傳遞機(jī)械手從處理室210的內(nèi)部返回到傳遞室的內(nèi)部，則閘門閥272可以被關(guān)閉(晶片放置)。(步驟 2O6)如果處理室210的內(nèi)部由真空泵(未示出)抽空，從而使得其被設(shè)置到期望的壓強(qiáng)(真空度)。當(dāng)襯底被加載時(shí)，處理室外部的周圍大氣變?yōu)橐惑w。處理室的內(nèi)部足夠耗盡，從而使得在周圍大氣中的水或者氧氣不影響該工藝。此時(shí)，處理室210內(nèi)部的壓強(qiáng)由壓強(qiáng)傳感器(未示出)測(cè)量，并且壓強(qiáng)調(diào)整閥263基于所測(cè)量的壓強(qiáng)進(jìn)行反饋控制(壓強(qiáng)調(diào)整)。(步驟 2O8)然后，由氮?dú)?N2)大氣替換處理室210的內(nèi)部大氣。優(yōu)選地，由100%的隊(duì)氣體替換處理室210的內(nèi)部大氣。處理室210內(nèi)部的氣體(大氣)由真空泵264從氣體排出管線 262排出，并且同時(shí)N2氣體從氣體供應(yīng)管線252引入到處理室210的內(nèi)部(替換)。此時(shí)， 處理室210內(nèi)部的壓強(qiáng)被調(diào)整為在200 至200，OOOPa范圍內(nèi)的預(yù)定值，例如，大氣壓強(qiáng)。(改性工藝)(步驟 210)然后，在微波生成單元220中生成的微波從波導(dǎo)222引入到處理室210的內(nèi)部，并且輻射在晶片2的表面?zhèn)壬?。通過微波的輻射，在晶片2表面上的氧化鋯膜被加熱到100°C 至450°C (例如400°C )，并且氧化鋯膜被改性，即，從氧化鋯膜釋放諸如C或者H之類的雜質(zhì)，并且氧化鋯膜被致密化，從而使得其被改性為穩(wěn)定的絕緣薄膜。此外，晶片2的最佳加熱溫度基于在晶片2的表面上形成的膜的種類而不同。此外，最佳加熱溫度基于基底、互連結(jié)構(gòu)等而不同。絕緣體(諸如包括氧化鋯膜的高K膜)基于介電常數(shù)而具有不同的微波吸收率。 介電常數(shù)越高，越容易吸收微波。根據(jù)本發(fā)明人的研究，已知如果晶片通過在其上輻射高功率微波而進(jìn)行處理，則在晶片上的絕緣體膜被加熱并且改性。此外，已知通過微波加熱是基于介電常數(shù)(ε )和介電因數(shù)(tan δ )的介電加熱。因此，如果具有不同物理性質(zhì)值的材料同時(shí)由微波加熱，則僅容易被加熱的材料(即，具有較高介電常數(shù)的材料)容易被選擇性地加熱到較高溫度。將描述高k膜的退火。高k膜比作為晶片襯底材料的硅具有較高的介電常數(shù)(ε )。 例如，硅的相對(duì)介電常數(shù)(ε r)為3. 9，而作為高k膜的HfO膜的相對(duì)介電常數(shù)(ε》為25， 而ZrO膜的相對(duì)介電常數(shù)(ε,)為35。因此，如果微波輻射在形成了高k膜的晶片上，則高 k膜被選擇性地加熱到較高溫度。此外，硅和高k膜之間的溫度差明顯地由熱傳遞減輕。根據(jù)本發(fā)明人的研究，高功率微波的輻射給出較大的改性效果。如果輻射了高功率微波，則高k膜的溫度可以快速增加。然而，如果長(zhǎng)時(shí)間輻射具有比高功率微波相對(duì)低功率的微波，則在改性工藝期間整個(gè)晶片的溫度升高。這是由于，隨著時(shí)間流逝，硅本身由微波進(jìn)行介電加熱，并且硅的溫度由從高k膜到硅的熱傳遞而升高。考慮，絕緣體可以由介電加熱加熱到高溫度，直到晶片的溫度升高并且達(dá)到通過輻射高功率微波的上限溫度。例如， 在HfO膜的情況下，即使在改性期間晶片的溫度被設(shè)置為大約400°C，基底的溫度進(jìn)一步升高。因此，有必要通過冷卻以抑制溫度升高。因此，在當(dāng)前實(shí)施例中，晶片2的溫度升高通過在微波輻射期間向冷卻劑通路231 供應(yīng)冷卻水而得以抑制。優(yōu)選地，在一些實(shí)施例中，通過控制開關(guān)閥233和流速控制設(shè)備 234，使得晶片2的溫度被設(shè)置在預(yù)定的溫度，通過冷卻劑通路231的冷卻水的流速得以控制。這樣，通過將晶片2的處理溫度維持恒定，當(dāng)處理多個(gè)晶片時(shí)，可以改善工藝結(jié)果的再現(xiàn)性。此外，在加熱處理過程中，控制單元300開啟閥253，以將隊(duì)氣體從氣體供應(yīng)管線 252引入到處理室210的內(nèi)部，并且同時(shí)地在將處理室210內(nèi)部的N2氣體從氣體排出管線 262排出時(shí)，使用壓強(qiáng)調(diào)整閥263將處理室210的內(nèi)部的壓強(qiáng)調(diào)整到預(yù)定值，諸如在當(dāng)前實(shí)施例中為大氣壓強(qiáng)。以這種方式，在改性工藝中，處理室210的內(nèi)部被維持在預(yù)定壓強(qiáng)值。在該示例中，使用具有頻率為0. 5GHz至300GHz，優(yōu)選地為1. OGHz至50GHz，更優(yōu)選地為5. 8GHz至7. OGHz (例如5. 8GHz)的微波在IOOff至2，OOOff的功率下(例如，1600W的功率)和如下條件下進(jìn)行5分鐘加熱處理，即晶片2的溫度被設(shè)置為400°C，并且處理室210 內(nèi)部的壓強(qiáng)被設(shè)置為大氣壓強(qiáng)。此外，通過控制引入到處理室210內(nèi)部的N2氣體的流速， 可以進(jìn)行晶片2的冷卻。在主動(dòng)地使用隊(duì)氣體的冷卻效應(yīng)的情況中，氣體供應(yīng)管線252安裝在襯底支撐臺(tái)之上，并且氣體在襯底和襯底支撐臺(tái)之間流動(dòng)。以這種方式，可以改善冷卻效果。通過控制該氣體的流速，可以進(jìn)行襯底的溫度控制。此外，雖然在當(dāng)前實(shí)施例中使用了隊(duì)氣體，但是如果在穩(wěn)定性方面不存在工藝難題或者問題，則可以通過添加具有高熱傳導(dǎo)率的其他氣體(例如稀釋的He氣體等)來改善襯底的冷卻效果。以這種方式，通過振動(dòng)或者旋轉(zhuǎn)來激勵(lì)構(gòu)成氧化鋯膜的偶極子，對(duì)在晶片2上形成的氧化鋯膜執(zhí)行了諸如晶體生長(zhǎng)、氧缺陷恢復(fù)或者移除所含雜質(zhì)(有機(jī)材料等)之類的改性。此外，在諸如氧化鋯膜之類的高k膜的情況中，在微波區(qū)域中存在其中能量被有效地吸收以用于加熱的頻帶。這是由于通過極化現(xiàn)象(當(dāng)對(duì)現(xiàn)有的電場(chǎng)施加微波時(shí)出現(xiàn)該極化現(xiàn)象，并且該極化現(xiàn)象變?yōu)楦呓殡姵?shù)的致因)的定向極化引起的峰值介電頻散，并且離子極化的諧振類型峰值頻移到比由結(jié)晶化引起的典型紅外區(qū)域低的頻帶。由于以上描述的理由，可以通過針對(duì)高k膜適當(dāng)?shù)剡x擇微波頻率來有效地執(zhí)行加熱。例如，由于由定向極化的介電頻散的峰值呈現(xiàn)相對(duì)寬的頻散，所以使用若干GHz 的微波使得可以選擇性并且相對(duì)容易地加熱諸如高k膜之類的材料，其中容易獲得這些高 k膜的定向極化。此外，當(dāng)使用在所謂的毫米波之上的較高微波區(qū)域時(shí)，可以預(yù)期有效地使用高k膜的離子極化的加熱效果。此外，當(dāng)旨在更有效地加熱高k膜時(shí)，根據(jù)以下指導(dǎo)確定適當(dāng)頻帶是有效的。艮口， 先前測(cè)量高k膜的介電弛豫的頻率特性。首先，測(cè)量高k膜在AC電場(chǎng)中和電磁場(chǎng)中的介電弛豫的虛數(shù)項(xiàng)。以這種方式，獲得了目標(biāo)高k膜獨(dú)特的峰值頻率。使用具有頻率等于或者大于峰值頻率的1/2的微波在當(dāng)前應(yīng)用中是有效的。例如，如果假定有具有陡峭分布的德拜(Debye)類型的弛豫，則微波的吸收率為在峰值頻率處的飽和值的大約一半，并且在峰值頻率的1/2處為大約四分之一。因此，對(duì)于有效的加熱而言，在一些實(shí)施例中，優(yōu)選使用具有頻率等于或者大于峰值頻率的1/2的微波。此外，高k膜的弛豫的峰值趨于與溫度升高一起朝向高頻率側(cè)頻移。因此，如果在加熱期間在溫度升高之后期望高的效率，則選擇高于室溫時(shí)峰值頻率的頻率是有效的，優(yōu)選地選擇室溫下的峰值頻率的10倍或者更多。相反，如果期望防止在高溫下的過熱，則通過選擇低于峰值頻率的頻率而在溫度升高之后降低加熱效率是有效的。此外，雖然以上給出了關(guān)于Debye類型的弛豫假設(shè)的描述，但是以上指導(dǎo)并不限于Debye類型的馳豫，而是顯然對(duì)于其他類型的介電弛豫或者諧振類型或者振蕩器類型頻散也是有效的。如上所述，在通過引入預(yù)定時(shí)間的微波而執(zhí)行了改性處理之后，停止引入微波 (微波引入)。
21
此外，在當(dāng)前實(shí)施例中，執(zhí)行加熱處理，而在水平方向上沒有旋轉(zhuǎn)晶片2，但是也可以在旋轉(zhuǎn)晶片2時(shí)執(zhí)行加熱處理。(卸載過程)(步驟 212)在完成改性處理之后，處理室210內(nèi)部的壓強(qiáng)返回到大氣壓強(qiáng)(大氣壓強(qiáng)返回)。(步驟 218)通過開啟閘門閥272，處理室210和傳遞室彼此連通。經(jīng)處理的晶片2由傳遞機(jī)械手從處理室210內(nèi)部的襯底支撐臺(tái)212卸載到傳遞室270(晶片卸下)。此外，在當(dāng)前實(shí)施例中，在改性處理期間的壓強(qiáng)被設(shè)置為大氣壓強(qiáng)，但是如果改性處理在減壓下進(jìn)行，則處理室210內(nèi)部的壓強(qiáng)通過將例如隊(duì)氣體引入到處理室210內(nèi)而返回大氣壓強(qiáng)，并且然后卸載晶片2。此外，通過安裝與處理室鄰近的加載鎖定室(其中在它們之間有分隔壁介入)，可以在不返回到大氣壓強(qiáng)的情況下交換晶片并且連續(xù)地處理晶片。 此外，當(dāng)不在減壓下進(jìn)行處理時(shí)，可以通過安裝與處理室鄰近的加載鎖定室(其中在它們之間有分隔壁介入)，抑制來自外部的雜質(zhì)或者大氣成分的混入。在該情況中，在傳遞期間， 將處理室內(nèi)部的壓強(qiáng)設(shè)定成高于負(fù)載鎖定室的壓強(qiáng)是有效的。此外，在當(dāng)前實(shí)施例中，如果處理環(huán)境等于或者低于1個(gè)大氣壓，則提出了使用真空泵以通過減壓來維持處理室210內(nèi)部的壓強(qiáng)。然而，如果處理環(huán)境大于1個(gè)大氣壓，則泵是不必要的。此外，在處理之前的排出步驟中，可以應(yīng)用諸如使用氮?dú)庵惖拇祾?，以及使用泵的?qiáng)制排出的各種方法。此外，雖然在當(dāng)前實(shí)施例中已經(jīng)描述了用于一次處理一片襯底的單晶片類型裝置，但是本公開并不限于此。本公開也可以應(yīng)用于一次處理多個(gè)襯底的批量類型裝置，或者一次處理多個(gè)堆疊的襯底的批量類型立式裝置。可以由晶片的片數(shù)乘以供應(yīng)給一片襯底的功率量(即，與處理一片襯底的情況下相比，為晶片的片數(shù)一樣多倍)來確定供應(yīng)到批量類型裝置的微波的功率。此外，雖然在當(dāng)前實(shí)施例中已經(jīng)描述了在改性期間冷卻晶片2的示例，但是晶片2 可以在改性工藝之后冷卻。執(zhí)行冷卻以控制膜的結(jié)晶化性質(zhì)。由于晶體生長(zhǎng)在晶片溫度下降時(shí)也在進(jìn)行，所以可以通過通過盡快冷卻來抑制晶體生長(zhǎng)并且猝滅晶體生長(zhǎng)來獲得期望的晶體結(jié)構(gòu)。因此，例如，晶片2被冷卻到預(yù)定的溫度。晶片2可以在其從處理室210卸載之后(在立式裝置的情況下包括晶舟下降)由惰性氣體冷卻。此外，當(dāng)晶片2容納在處理室210中時(shí)，可以通過停止微波并且供應(yīng)預(yù)定時(shí)間的惰性氣體到處理室210的內(nèi)部(優(yōu)選地供應(yīng)到晶片2的背表面)來冷卻晶片2，并且然后晶片2可以在其變?yōu)轭A(yù)定溫度時(shí)卸載。(第二實(shí)施例)將參照?qǐng)D9描述根據(jù)本公開的第二實(shí)施例的襯底處理裝置系統(tǒng)。圖9是在根據(jù)本公開的第二實(shí)施例的襯底處理裝置系統(tǒng)中包括的改性處理裝置的縱向截面圖。在第二實(shí)施例中，改性工藝通過改變(隨著時(shí)間改變)在改性處理裝置的微波生成單元220中生成的微波頻率而執(zhí)行。由于其他方面與第一實(shí)施例相同，所以將省略對(duì)這些方面的描述。當(dāng)選擇了適于激勵(lì)薄膜的頻率時(shí)，如果唯一地確定頻率，則通過與壁表面的干涉形成了駐波，并且基于位置而在局部有效功率中出現(xiàn)差異。當(dāng)頻率具有多個(gè)分立值(諸如2 個(gè)周波或者3個(gè)周波時(shí))在某些程度上減輕了由駐波引起的有效功率的偏離。然而，本質(zhì)上來講，出現(xiàn)類似的問題。同時(shí)，當(dāng)頻率在某一帶寬內(nèi)變化并且變化的頻帶被設(shè)置成目標(biāo)極化膜的偶極子所響應(yīng)的頻帶時(shí)，如果極化膜的諧振頻率在相對(duì)寬的頻帶具有平緩分布，則微波的能量在寬頻帶(駐波在該頻帶中的位置不同)的目標(biāo)極化膜中被吸收。因此，很大程度上減輕了由于位置依賴性導(dǎo)致的有效功率位置依賴性和改性效果的偏離。此外，當(dāng)微波的頻率變化時(shí)，在一些實(shí)施例中，根據(jù)變化的頻帶的代表性頻率的波長(zhǎng)，優(yōu)選地獲得了從襯底支撐臺(tái)212到晶片2的高度。例如，當(dāng)微波的頻率改變成5. 8GHz 至7. OGHz時(shí)，代表性頻率被設(shè)置為變化的頻帶的中心頻率，并且基于6. 4GHz代表性頻率的 46mm波長(zhǎng)，從襯底支撐臺(tái)212到晶片2的高度被設(shè)置為115mm。(第三實(shí)施例)將參考圖10描述根據(jù)本公開的第三實(shí)施例的襯底處理裝置系統(tǒng)。圖10是在根據(jù)本公開的第三實(shí)施例的襯底處理裝置系統(tǒng)中包括的改性處理裝置的縱向截面圖。在第三實(shí)施例中，在改性處理裝置中提供了可以修改襯底和處理室的內(nèi)壁之間的相對(duì)位置關(guān)系的機(jī)構(gòu)。由于其他方面與第一實(shí)施例或者第二實(shí)施例相同，所以將省略對(duì)這些方面的描述。當(dāng)選擇了適于激勵(lì)薄膜的頻率時(shí)，如果唯一地確定頻率，則通過與壁表面干涉形成了駐波，并且基于位置而在局部有效功率中出現(xiàn)差異。該效應(yīng)在目標(biāo)極化膜響應(yīng)的諧振頻率具有陡峭分布時(shí)變得顯著，并且存在其中即使改變微波的頻率也不能獲得足夠效果的情況。為了解決這一問題，在當(dāng)前實(shí)施例中，提供了可以修改襯底和壁之間的相對(duì)位置關(guān)系的機(jī)構(gòu)。此外，只要從波導(dǎo)開口 222發(fā)射的微波在處理室210的壁表面上反射時(shí)，能量便被衰減。在處理襯底的情況中，可以在襯底上輻射高能量微波來快速地加熱襯底。在本發(fā)明人的研究中，在襯底上直接輻射微波的情況比反射波占主導(dǎo)地位的狀態(tài)中處理晶片時(shí)示出了較高的襯底改性效果。然而，在直接將微波輻射在晶片上的情況中，波導(dǎo)開口的尺寸與晶片的面積相比較小。此外，在微波從波導(dǎo)開口發(fā)射之后，微波并不散開。因此，不容易使微波的能量均勻地輻射在晶片的表面上。此外，即使微波直接輻射在晶片上，也并非所有能量都吸收到晶片中，而是能量的一部分從晶片表面反射，或者能量的一部分穿過晶片。該反射的微波在處理室內(nèi)生成駐波。如果在處理室內(nèi)生成了駐波，則晶片表面的一部分良好地加熱，而晶片的一部分并未良好地加熱。這導(dǎo)致晶片的不均勻加熱，并且晶片膜質(zhì)量的平面均勻性退化。因此，在當(dāng)前實(shí)施例中，波導(dǎo)開口 222提供在處理室210的頂壁中，并且波導(dǎo)開口 222與由襯底支撐管腳213支撐的晶片2的表面之間的距離被設(shè)置為小于所供應(yīng)的微波的 1個(gè)波長(zhǎng)。在當(dāng)前實(shí)施例中，所使用的微波的頻率被設(shè)置在5. 8GHz，并且微波的波長(zhǎng)被設(shè)置為小于51. 7mm?？紤]到，在距離波導(dǎo)開口 1個(gè)波長(zhǎng)距離的范圍內(nèi)，從波導(dǎo)開口發(fā)射的直接微波占主導(dǎo)地位。在以上情況中，由于從波導(dǎo)開口 222發(fā)射的直接微波占主導(dǎo)地位，所以可以減小處理室內(nèi)的駐波的影響。因此，可以迅速地加熱波導(dǎo)開口 222附近的晶片。然而，單獨(dú)使用該方法使晶片膜質(zhì)量的平面均勻性退化，這是由于晶片2的僅在波導(dǎo)開口 222鄰近區(qū)域的一部分被加熱。
因此，在當(dāng)前實(shí)施中，波導(dǎo)開口 222面向由襯底支撐管腳213支撐的晶片2的表面，但是波導(dǎo)222的中心位置與由襯底支撐管腳213支撐的晶片2呈同心。在該示例中，晶片2的直徑為300mm，并且從波導(dǎo)開口 222的中心位置到晶片2的中心位置的距離為90mm。 此外，晶片2由稍后將描述的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)單元332旋轉(zhuǎn)，并且晶片表面由從波導(dǎo)開口 222輻射的微波掃描。因此，晶片2可以更加均勻地加熱。襯底支撐臺(tái)212通過由諸如不銹鋼(SUS)之類的金屬制成的旋轉(zhuǎn)軸331支撐，并且旋轉(zhuǎn)軸331由旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)單元332在水平方向上旋轉(zhuǎn)。因此，旋轉(zhuǎn)軸331、襯底支撐臺(tái)212 和晶片2可以通過旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)單元332在水平方向上旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)單元332電連接到控制單元300并且由控制單元300控制。當(dāng)晶片停留在靠近波導(dǎo)開口 222時(shí)，晶片表面由微波快速加熱，但是當(dāng)晶片遠(yuǎn)離波導(dǎo)開口 222時(shí)，難于加熱晶片表面，因此晶片溫度下降。這樣，旋轉(zhuǎn)晶片2可以抑制在整個(gè)晶片中的溫度升高。更為優(yōu)選地，在一些實(shí)施例中，通過在微波的輻射期間冷卻晶片2，抑制了晶片2的溫度升高。為了冷卻晶片2，例如，增加通過處理室210內(nèi)部的隊(duì)氣體的量， 或者在襯底支撐臺(tái)212中安裝用于使冷卻劑循環(huán)的冷卻劑通路。在圖10中，波導(dǎo)開口 222與晶片2的中心位置同心。然而，如在圖IlA中，波導(dǎo)開口 222可以安裝在面向晶片2的中心位置的位置處，并且旋轉(zhuǎn)軸331可以安裝在遠(yuǎn)離襯底支撐臺(tái)212的中心位置的位置處。備選地，如在圖IlB中，波導(dǎo)開口 222可以提供在面向襯底支撐臺(tái)212的中心位置的位置處，并且晶片2可以放置在襯底支撐臺(tái)的末端位置處，從而使得晶片2的中心位置和襯底支撐臺(tái)212的中心位置彼此并未對(duì)準(zhǔn)。在圖IlA和圖IlB的配置中，通過旋轉(zhuǎn)晶片2，波導(dǎo)開口 222可以變?yōu)榕c晶片2的旋轉(zhuǎn)中心同心，如在圖IlC中示出。(第四實(shí)施例)將參考圖12A、圖12B和圖12C描述根據(jù)本公開的第四實(shí)施例的襯底處理裝置系統(tǒng)。圖12A、圖12B和圖12C是在根據(jù)本公開的第四實(shí)施例的襯底處理裝置系統(tǒng)中包括的改性處理裝置的縱向截面圖。第三實(shí)施例公開了以下發(fā)明，在該發(fā)明中，通過提供可以修改襯底和處理室的內(nèi)壁之間的相對(duì)位置關(guān)系的機(jī)構(gòu)，減小了由于在處理室內(nèi)部生成駐波而導(dǎo)致微波在襯底表面上的激勵(lì)位置依賴性。同時(shí)，第四實(shí)施例通過在改性處理裝置的處理室內(nèi)安裝反射機(jī)構(gòu) (漫射機(jī)構(gòu))以反射和漫射處理室內(nèi)的微波來減小微波在襯底表面上的激勵(lì)位置依賴性。 由于其他方面與第三實(shí)施例相同，所以將省略對(duì)這些方面的描述。在圖12A中，反射機(jī)構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)411和可移動(dòng)反射板(可移動(dòng)漫射板)421。 例如，具有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)411的可移動(dòng)反射板421安裝在與處理室210的上部中的側(cè)壁鄰近的、 處理容器218的上部壁處，或者安裝在處理容器218的上部壁和側(cè)壁之間的界面處。如果在處理室210內(nèi)生成了駐波，則存在具有最大幅度的熱點(diǎn)和具有零幅度的冷點(diǎn)，因此難于在晶片2的表面上實(shí)現(xiàn)均勻的激勵(lì)。然而，通過安裝旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，微波在處理室210中被反射并且漫射，因此可以減小位置依賴性。此外，微波的漫射效應(yīng)可以通過由旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)411旋轉(zhuǎn)反射機(jī)構(gòu)來進(jìn)一步改善。此外，如在圖12B中一樣，具有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)412和可移動(dòng)反射板(可移動(dòng)漫射板)422的反射機(jī)構(gòu)可以安裝在處理容器218的上壁的如下位置處，該位置在處理室210的上部中偏離晶片2的中心位置。當(dāng)可移動(dòng)反射板422以這種方式安裝在波導(dǎo)221與晶片2之間時(shí)， 可以通過在處理室210中反射和漫射微波而減小位置依賴性。此外，微波的漫射效應(yīng)可以通過由旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)412旋轉(zhuǎn)反射機(jī)構(gòu)來進(jìn)一步改善。此外，如圖12C中所示，具有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)413和可移動(dòng)反射板(可移動(dòng)漫射板)423 的反射機(jī)構(gòu)可以安裝在處理容器218的上部壁上的如下位置處，該位置在處理室210的上部中對(duì)應(yīng)于晶片2的中心位置。當(dāng)可移動(dòng)反射板422以這種方式安裝在波導(dǎo)221和晶片2 之間時(shí)，可以通過在處理室210中反射和漫射微波而減小位置依賴性。此外，可以通過由旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)413旋轉(zhuǎn)反射機(jī)構(gòu)來進(jìn)一步改善微波的漫射效應(yīng)。此外，可以應(yīng)用與圖12A、圖12B、圖12C不同的其他配置，只要通過在處理室210 中反射和漫射微波來減小微波的激勵(lì)位置依賴性。作為可移動(dòng)反射板421、422和423的材料，具有低電阻的金屬是適當(dāng)?shù)模缈梢允褂勉~、SUS以及鋁。(第五實(shí)施例)將參照?qǐng)D13來描述根據(jù)本公開的第五實(shí)施例的襯底處理裝置系統(tǒng)。第五實(shí)施例的配置可以應(yīng)用到第一實(shí)施例和第二實(shí)施例這兩者。在當(dāng)前實(shí)施例中，襯底處理裝置系統(tǒng)具有作為改性處理裝置的批量類型的立式裝置。膜形成處理裝置與第一實(shí)施例和第二實(shí)施例的類似。此外，改性處理工藝與第一實(shí)施例至第五實(shí)施例的改性處理工藝類似。在本公開的改性處理裝置中，處理爐的結(jié)構(gòu)與膜形成處理裝置的結(jié)構(gòu)不同，但是其他方面類似。因此，將省略對(duì)它們的描述。將參照?qǐng)D13來描述當(dāng)前實(shí)施例的處理爐635的結(jié)構(gòu)。處理爐635具有屏蔽罩636。 屏蔽罩636由可以有效地防止電磁波泄露到外部的導(dǎo)電材料制成。例如，該導(dǎo)電材料可以是銅、鋁、不銹鋼、鉬、銀等。然而，用于形成屏蔽罩636的材料并不限于導(dǎo)電材料。屏蔽罩 636可以由多層屏蔽材料制成。例如，多層屏蔽材料可以通過在由導(dǎo)電材料制成的襯底的內(nèi)表面上形成反射電磁波的反射表面和吸收電磁波的吸收層來構(gòu)建。屏蔽罩636被形成為一端開放和另一端閉合的圓柱形狀。屏蔽罩636豎直布置， 從而使得中心線為垂直的，并且因此被固定地支撐。屏蔽罩636的圓柱中空部分形成處理室637，在該處理室637中，容納了多個(gè)晶片2，并且屏蔽罩636的內(nèi)直徑被設(shè)置成大于待處理的晶片2的最大外直徑。在屏蔽罩636的下端部分處，安裝爐口凸緣638。爐口凸緣638形成處理爐635的爐口 639。在爐口凸緣638由子殼擬4支撐的狀態(tài)中，屏蔽罩636豎直地安裝。如圖13中所示，晶舟升降機(jī)630安裝在處理爐635下方。在晶舟升降機(jī)630的臂 631上支撐的密封帽632封閉爐口 639。S卩，密封帽632形成為具有直徑大致等于爐口凸緣638的外直徑的盤形，并且由升降機(jī)630向上移動(dòng)以氣密地密封爐口 639。排出管線640 的一端連接到屏蔽罩636的下端側(cè)壁，并且排出管線640的另一端連接到排出設(shè)備(未示出)。排出設(shè)備經(jīng)由排出管線640對(duì)處理室637進(jìn)行排氣。用于供應(yīng)氣體到處理室637的氣體供應(yīng)管線641的一端連接到與屏蔽罩636的排出管線640不同的位置處。在密封帽632上，支撐晶片2的晶舟(襯底支撐單元，襯底支撐構(gòu)件)642豎立并且被支撐。晶舟642保持多個(gè)晶片2，并且被加載到處理室637中(晶舟加載)或從處理室 637卸載(晶舟卸載)。晶舟642使用諸如石英之類的絕緣體制成。晶舟642具有一對(duì)端板 643和644，以及三個(gè)保持柱645。三個(gè)保持柱645在豎直方向上交聯(lián)兩個(gè)端板643和644。 在三個(gè)保持柱645處，以相等間隔豎直地布置多個(gè)保持凹槽646，并且在相同級(jí)的保持凹槽 646構(gòu)建相同板。即，晶舟642使用相同級(jí)的保持凹槽646保持晶片2的外圓周，從而使得將多個(gè)晶片2的中心保持為對(duì)準(zhǔn)。在晶舟642的下部處，布置多個(gè)隔熱板647。隔熱板647 抑制來自處理室637的熱輻射。在密封帽632的底部中心處，安裝可旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器648。可旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器648的旋轉(zhuǎn)軸649支撐晶舟642。即，可旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器648通過旋轉(zhuǎn)軸649旋轉(zhuǎn)晶舟642。在屏蔽罩636 的外部處，水平地布置基座651，并且在基座651上與屏蔽罩636同心配置地安裝管殼652。 管殼652被形成為具有上部端封閉圓柱形或者多邊圓柱形，并且管殼652大于屏蔽罩636。 管殼652封閉屏蔽罩636的外部，以防止電磁波的泄漏，借此，保護(hù)了屏蔽罩636并且同時(shí)保護(hù)周圍環(huán)境。此外，可以省略管殼652。在屏蔽罩636的側(cè)壁處鉆有電磁波引入端口 653。用于將電磁波供應(yīng)到處理室637 中的波導(dǎo)654的一端連接到電磁波引入端口 653。波導(dǎo)654的另一端連接到作為將電磁波供應(yīng)到處理室637中并且對(duì)其進(jìn)行加熱的加熱源的微波生成單元(電磁波源)655。微波生成單元655供應(yīng)為電磁波的微波(包括毫米波)。微波生成單元655向波導(dǎo)6M供應(yīng)為 0. 5GHz至300GHz的電磁波?？刂破?00連接到微波生成單元655。作為測(cè)量處理室637內(nèi)部的上部溫度的上部溫度計(jì)的上部熱電偶657和作為測(cè)量處理室637內(nèi)部的下部溫度的下部溫度計(jì)的下部熱電偶658連接到控制器300。作為上部熱電偶657的檢測(cè)元件的熱接觸點(diǎn)657a布置在設(shè)置于晶舟642的最上級(jí)的晶片2A(稱為上部監(jiān)測(cè)晶片)上以用于監(jiān)測(cè)上部溫度，而作為下部熱電偶658的檢測(cè)元件的熱接觸點(diǎn)658a布置在設(shè)置在晶舟642的最下級(jí)的晶片2B(稱為下部監(jiān)測(cè)晶片)以用于監(jiān)測(cè)下部溫度。因此，上部熱電偶657測(cè)量上部監(jiān)測(cè)晶片2A的溫度并且將其傳遞給控制器300，而下部熱電偶658測(cè)量下部監(jiān)測(cè)晶片2B的溫度并且將其傳遞給控制器300。上部監(jiān)測(cè)晶片2A和下部監(jiān)測(cè)晶片2B被制造成使得熱特性(具體來說溫度特性) 變成等效于待熱加熱的晶片(此后，在一些情況中，稱為產(chǎn)品晶片)。上部監(jiān)測(cè)晶片2A和下部監(jiān)測(cè)晶片2B可以使用變?yōu)閺U棄制品的產(chǎn)品晶片2。多個(gè)產(chǎn)品晶片2布置在晶舟642的上部監(jiān)測(cè)晶片2A和下部監(jiān)測(cè)晶片2B之間。在一些實(shí)施例中，優(yōu)選地，所布置的產(chǎn)品晶片2的數(shù)目為20個(gè)到30個(gè)。這是由于其對(duì)應(yīng)于當(dāng)微波從單個(gè)電磁引入端口 653引入微波時(shí)波束的漫射，并且微波與產(chǎn)品晶片2 的邊緣之間的距離為大約150cm。優(yōu)選地，在一些實(shí)施例中，產(chǎn)品晶片2的數(shù)目為25個(gè)。這是由于其對(duì)應(yīng)于晶舟642的接收數(shù)目，并且與晶片傳遞機(jī)構(gòu)匹配。在屏蔽罩636的內(nèi)圓周的下部處，同心地安裝用于加熱下部的輔助加熱器659，并且輔助加熱器659安裝在下部監(jiān)測(cè)晶片2B的鄰近區(qū)域中。輔助加熱器659由電阻加熱元件等制成，并且連接到由控制器300控制的功率源660。控制器300控制微波生成單元655 和功率源660，從而通過基于上部熱電偶657所測(cè)量的溫度來反饋控制微波生成單元655并且基于下部熱電偶658所測(cè)量的溫度來反饋控制輔助加熱器659，使得上部熱電偶657的溫度和下部熱電偶658的溫度變得彼此相等。接下來，將描述使用與本配置相關(guān)的批量類型的改性處理裝置的改性操作。圖14 是由批量類型的改性處理裝置執(zhí)行的改性操作(S30)的流程圖。(襯底加載過程)(步驟 3O2)如圖13和圖15所示，與待熱處理的產(chǎn)品晶片2具有相同熱特性的上部監(jiān)測(cè)晶片 2A和下部監(jiān)測(cè)晶片2B分別布置在晶舟642的最上級(jí)和最下級(jí)。如果將預(yù)定數(shù)目的晶片2傳遞到晶舟642，則晶舟升降機(jī)630向上移動(dòng)晶舟642，并且將其加載到處理爐635的處理室 637中(晶舟加載)，如圖14中所圖示的(晶片裝載)。此外，產(chǎn)品晶片2之間的間隔等于或者大于所輻射的電磁波(微波或者毫米波)的半波長(zhǎng)。即，如果電磁波的頻率為10GHz， 則產(chǎn)品晶片2之間的間隔是15cm或者更大；如果為6GHz，則為2. 5cm或者更大；并且如果為3GHz，則為5cm或者更大。(步驟 304)如果晶舟642達(dá)到上限，則密封帽632封閉爐口 639并且因此處理室637氣密地封閉。如果氣密地封閉，則排出管線640對(duì)處理室637進(jìn)行排氣(壓強(qiáng)調(diào)整)。(步驟 3O6)可旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器648旋轉(zhuǎn)晶舟642。此時(shí)，從氣體供應(yīng)管線641供應(yīng)諸如氮?dú)庵惖亩栊詺怏w(替換)。處理室637內(nèi)部的壓強(qiáng)被調(diào)整為在200 至200，OOOPa范圍內(nèi)的預(yù)定值，例如大氣壓強(qiáng)。(改性工藝)(步驟 3O8)微波生成單元655將晶片2的溫度升高到100°C至450°C，例如400°C。即，微波生成單元655通過波導(dǎo)6M將微波或者毫米波供應(yīng)到處理室637的內(nèi)部。由于供應(yīng)到處理室637中的微波入射到晶片2上，并且被有效地吸收，所以晶片2的溫度非常有效地升高。 此外，供應(yīng)到處理室637中的微波的功率對(duì)應(yīng)于功率供應(yīng)給單個(gè)晶片的功率乘以晶片的片數(shù)。此時(shí)，上部熱電偶657和下部熱電偶658分別測(cè)量上部監(jiān)測(cè)晶片2A的溫度和下部監(jiān)測(cè)晶片2B的溫度，并且將所測(cè)量的溫度傳送給控制器300?？刂破?00控制微波生成單元655和功率源660，從而通過基于上部熱電偶657所測(cè)量的溫度反饋控制微波生成單元 655并且基于下部熱電偶658所測(cè)量的溫度反饋控制輔助加熱器659，使得上部熱電偶657 的溫度和下部熱電偶658的溫度變得彼此相等。如果進(jìn)行了預(yù)設(shè)的處理時(shí)間，則停止晶舟 642的旋轉(zhuǎn)、氣體的供應(yīng)、微波的供應(yīng)以及排出管線640的排氣(微波引入)。(卸載過程)(步驟310)在完成了改性工藝之后，處理室210內(nèi)部的壓強(qiáng)返回到大氣壓強(qiáng)(大氣壓強(qiáng)返回)。(步驟 3I2)此后，晶舟升降機(jī)630向下移動(dòng)密封帽632以開啟爐口 639并且同時(shí)將晶舟642 從爐口 639卸載到處理室外部(晶舟卸載)(晶片卸下)。
27
通過重復(fù)以上描述的操作，批量地處理了多個(gè)晶片2。雖然以上已經(jīng)描述了提供單個(gè)功率元，并且并未安裝分布器，但是可以安裝固定的分布器以針對(duì)每個(gè)晶片2分布微波，如圖16中所圖示。此外，可以安裝多個(gè)功率源。例如，如圖17所示，可以針對(duì)每個(gè)晶片安裝多個(gè)功率源。在該情況中，波導(dǎo)安裝在相應(yīng)晶片之間。如在當(dāng)前實(shí)施例中，與逐個(gè)地處理晶片相比，通過批量地處理多個(gè)晶片，可以顯著
地改善生產(chǎn)量。此外，在單個(gè)晶片類型的裝置中，當(dāng)相對(duì)于晶片表面豎直地輻射微波時(shí)，存在從晶片反射的分量。同時(shí)，通過如立式類型的裝置一樣水平地輻射微波，可以抑制當(dāng)豎直地輻射微波時(shí)從與波導(dǎo)鄰近的最上部晶片的反射。(第六實(shí)施例)將參照?qǐng)D18來描述根據(jù)本公開的第六實(shí)施例的襯底處理裝置系統(tǒng)。第六實(shí)施例的配置可以應(yīng)用到第一實(shí)施例至第五實(shí)施例。在當(dāng)前實(shí)施例中，襯底處理裝置系統(tǒng)包括與改性處理裝置分離并且不同的冷卻處理裝置，以作為用于冷卻經(jīng)處理的襯底的冷卻機(jī)構(gòu)。 從改性處理裝置卸載的襯底被加載到冷卻處理裝置中，并且由冷卻處理裝置冷卻。膜形成處理裝置和改性處理裝置與第一至第五實(shí)施例的類似。如圖18中所示，襯底處理裝置系統(tǒng)包括加載鎖定室510、傳遞室520、改性處理室 (對(duì)應(yīng)于與第一至第四實(shí)施例有關(guān)的改性處理室的處理室)530以及具有冷卻機(jī)構(gòu)的冷卻處理室(冷卻室)540。襯底由傳遞機(jī)械手522從加載鎖定室510通過傳遞室530加載到改性處理室530中，并且對(duì)襯底執(zhí)行改性工藝。在改性處理之后，襯底由傳遞機(jī)械手522從改性處理室530通過傳遞室520加載到冷卻處理室M0。襯底在冷卻處理室540內(nèi)快速冷卻。 執(zhí)行快速冷卻以控制膜的結(jié)晶化性質(zhì)。由于晶體生長(zhǎng)在晶片溫度下降的同時(shí)也在進(jìn)行，所以可以通過盡快冷卻來抑制晶體生長(zhǎng)并且猝滅晶體生長(zhǎng)來獲得期望的晶體結(jié)構(gòu)。因此，例如，襯底在冷卻處理裝置540內(nèi)冷卻，直到襯底的溫度變?yōu)?00°C或者更低。此外，由傳遞機(jī)械手522進(jìn)行的襯底傳遞、襯底的加熱以及襯底的冷卻由未示出的控制器控制。此外，生產(chǎn)量可以通過當(dāng)襯底在冷卻處理裝置MO內(nèi)冷卻的同時(shí)，在改性處理室執(zhí)行其他襯底的改性處理，從而得以改善。(第七實(shí)施例)接下來，將描述由根據(jù)第七實(shí)施例的襯底處理裝置系統(tǒng)的改性處理裝置執(zhí)行的改性操作。在第七實(shí)施例中的改性處理裝置類似于第一實(shí)施例中的改性處理裝置。圖19是由改性裝置200執(zhí)行的改性操作的流程圖。(加載過程)(步驟 2O2)通過打開閘門閥沈2，將處理室216與傳遞室270彼此連通。通過傳遞機(jī)械手274 將其上形成了 TiN膜和^O2膜的目標(biāo)晶片2從傳遞室270的內(nèi)部加載到處理室216的內(nèi)部，使得其由傳遞臂27 支撐(晶片裝載)。(步驟 204)加載到處理室216中的晶片2放置在柱232的放置凹槽234中，并且由晶舟230 支撐。如果傳遞機(jī)械手274的傳遞臂27 從處理室216的內(nèi)部返回到傳遞室270的內(nèi)部，則可以關(guān)閉閘門閥262 (晶片放置)。(步驟 2O6)處理室216的內(nèi)部由真空泵(未示出)排氣，從而使得其被設(shè)置到期望的壓強(qiáng)(真空度)。此時(shí)，處理室216內(nèi)部的壓強(qiáng)由壓強(qiáng)傳感器(未示出)測(cè)量，并且基于所測(cè)量的壓強(qiáng)反饋控制閥V2(壓強(qiáng)調(diào)整)。(步驟 2O8)通過開啟閥V2，處理室216內(nèi)部的氣體(大氣)從氣體排出單元242排出，并且同時(shí)通過開啟閥VI，N2氣體從氣體引入單元MO引入到處理室216的內(nèi)部。在處理室216的內(nèi)部由隊(duì)大氣替換之后，通過關(guān)閉閥Vl和V2來停止氣體的排出和引入(替換)。(改性工藝)(步驟 210)通過開啟閥VlJ2氣體流經(jīng)氣體引入單元240到處理室216的內(nèi)部。將O2氣體供應(yīng)到處理室216中，并且從氣體排出單元242排出( 供應(yīng))。作為改性氣體，除了 02、03之外，可以使用水(濕氣、H20等)等。(步驟 2I2)通過使用電磁波生成單元220生成電磁波，電磁波從波導(dǎo)224引入到處理室216 中。此外，通過供應(yīng)冷卻水到冷卻板254，抑制了壁表面252的溫度上升。在引入電磁波達(dá)預(yù)定時(shí)間之后，停止微波的引入(微波引入)。如果溫度檢測(cè)器2 檢測(cè)到晶片2的溫度高于預(yù)定溫度，則控制器300開啟閥Vl 和V2，以將隊(duì)氣體從氣體引入單元240引入到處理室216中，并且同時(shí)將處理室216內(nèi)部的N2氣體從氣體排出單元242排出。以這種方式，晶片2被冷卻，從而使得其被設(shè)置成預(yù)定溫度。此時(shí)，通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)閥V2，處理室216內(nèi)部的壓強(qiáng)被設(shè)置成例如在1001 至 100，OOOPa的范圍中，例如，為5X104Pa。O2氣體的供應(yīng)流速被設(shè)置成在0. Islm到IOslm的范圍中，例如，為3slm。晶片2暴露給&氣體的時(shí)間，即氣體供應(yīng)時(shí)間(輻射時(shí)間)被設(shè)置成在10秒至 300秒的范圍中，例如，為180秒。晶片2的溫度被設(shè)置成在100°C至500°C的范圍中，例如，為250°C。以這種方式，通過振動(dòng)或者旋轉(zhuǎn)激勵(lì)構(gòu)成^O2的偶極子，對(duì)在晶片2上形成的^O2 膜執(zhí)行了諸如晶體生長(zhǎng)、氧缺陷恢復(fù)或者移除所含雜質(zhì)之類的改性。此外，在改性工藝中，可以供應(yīng)NH3氣體以及O2氣體。因此，如果在金屬膜形成工藝中形成的TiN膜中存在自由的Ti，則Ti可以被氮化。(卸載過程)(步驟214)在改性處理中，從氣體引入單元MO引入作為吹掃氣體的N2氣體。因此，從處理室216去除了保留在處理室216內(nèi)的諸如化之類的氣體(吹掃)。(步驟216)處理室80的內(nèi)部(其中內(nèi)部大氣用Ν2氣體替換)返回到正常壓強(qiáng)(大氣壓強(qiáng)返回)。
(步驟 218)通過開啟閘門閥沈2，處理室216和傳遞室270彼此連通。通過傳遞機(jī)械手274從處理室216內(nèi)部的晶舟230卸載經(jīng)處理的晶片2到傳遞室270(晶片卸下)。根據(jù)本公開，可以通過對(duì)在其上形成有具有高介電常數(shù)的絕緣薄膜或者極化的薄膜的襯底供應(yīng)諸如微波(包括毫米波)之類的電磁波的能量執(zhí)行晶體顆粒生長(zhǎng)或者結(jié)晶化方向改善，即所謂的改性處理。此外，根據(jù)本公開，薄膜的改性處理可以通過從薄膜的極化偶極子所響應(yīng)的或者在其中極化偶極子振動(dòng)或旋轉(zhuǎn)的帶寬中選擇輻射在襯底上的微波的波長(zhǎng)來有效地執(zhí)行。此外，根據(jù)本公開，結(jié)晶化性質(zhì)的控制通過控制溫度下降狀況來促進(jìn)。此外，根據(jù)本公開，通過指定相對(duì)膜厚度或者襯底和薄膜的相對(duì)位置，薄膜的改性處理可以有效地執(zhí)行并同時(shí)抑制溫度升高。此外，根據(jù)本公開，可以抑制由局部微波功率的差異所導(dǎo)致的薄膜改性效果的平面不均勻分布的出現(xiàn)，而局部微波的差異由微波的反射所生成的駐波導(dǎo)致。此外，根據(jù)本公開，可以有效地將微波功率傳遞給待改性的薄膜。此外，根據(jù)本公開，將微波輻射在由極化分子制成的薄膜上，以激勵(lì)薄膜中的極化分子，借此執(zhí)行諸如薄膜的結(jié)晶化性質(zhì)的改善、膜致密性的改善以及反應(yīng)氣體的氧化和氮化之類的薄膜改性。此外，本公開并不限于第一實(shí)施例至第七實(shí)施例，并且可以進(jìn)行各種修改而不脫離本發(fā)明的范圍。例如，雖然以上已經(jīng)描述了在改性處理中在輻射微波時(shí)將隊(duì)氣體供應(yīng)到處理室中的示例，但是可以添加少量的A氣體來替代隊(duì)氣體。A氣體的添加可以支持高k膜的氧化。此外，雖然在以上實(shí)施例中已經(jīng)描述了形成氧化鋯膜作為絕緣膜(極化的薄膜) 的示例，但是本公開并不限于此。本公開可以應(yīng)用到具有為8或者更大的介電常數(shù)并且包括硅(Si)、鋁(Al)、鉿(Hf)、銫(Sr)Ji^PTi中的任意一種的原子百分比為20%或者更多的化合物，或者是包括它們的層壓膜。例如，本公開可以應(yīng)用到氧化鉿膜01 )2膜)、氧化鈦膜(1102膜)、氧化鋯鋁膜 (ZrAlO膜)、氧化鉿鋁膜(HfAW膜)、氧化銫鈦膜(SrTiO膜)等。此外，待處理的襯底不限于在LSI、CMOS等中使用的半導(dǎo)體晶片，并且其可以是在 LED等中使用的襯底。此外，當(dāng)執(zhí)行薄膜改性處理時(shí)，改性可以通過加熱以及微波的輻射而有效地執(zhí)行薄膜的改性處理。此外，當(dāng)在晶體離子極化中主動(dòng)地使用加熱時(shí)，可以使用在微波區(qū)域中的大約 30GHz至300GHz頻帶的毫米波。此外，高k膜也可以在電容器中使用。在該情況中，可以進(jìn)一步利用底層金屬電極或者頂層金屬電極的層壓結(jié)構(gòu)。如果針對(duì)金屬使用若干GHz的微波，則可能發(fā)生電弧作用， 從而破壞電容器結(jié)構(gòu)。然而，在微波為若干個(gè)IOGHz的情況下，不太可能引起電弧作用。因此，在電容器應(yīng)用的情況下，在一些實(shí)施例中，優(yōu)選使用例如IOGHz至40GHz的微波。<本公開的一些方面>
此后，將附加地闡述本公開的一些優(yōu)選方面。本公開的第一方面可以提供一種半導(dǎo)體器件制造方法以及使用該半導(dǎo)體器件制造方法而制造的半導(dǎo)體器件，該方法通過供應(yīng)微波能量激勵(lì)極化的材料，來執(zhí)行諸如薄膜的結(jié)晶化性質(zhì)的改善、膜致密性的改善以及反應(yīng)氣體的氧化和氮化之類的薄膜改性。根據(jù)本公開的第二方面，極化的薄膜是具有為8或者更大的介電常數(shù)并且包括 Si、Al、&、Hf、Ti和Sr中的任意一種的原子百分比為20%或者更多的化合物，或者是包括該化合物的層壓膜。根據(jù)本公開的第三方面，所使用的微波的波長(zhǎng)被設(shè)置為包括形成目標(biāo)極化的薄膜的材料的偶極子所響應(yīng)的諧振頻帶。根據(jù)本公開的第四方面，在改性期間，在輻射微波的同時(shí)執(zhí)行加熱和冷卻中的至少一個(gè)。根據(jù)本公開的第五方面，至少一個(gè)絕緣薄膜整個(gè)或者部分地在襯底上(除了絕緣體之外)形成，并且目標(biāo)對(duì)象滿足以下條件中的至少一個(gè)條件其中絕緣薄膜的膜厚度相對(duì)于襯底為1/100或者更小，以及其中絕緣體相對(duì)于目標(biāo)對(duì)象的量為1/100或者更小。本公開的第六方面公開了一種襯底處理裝置，其包括激勵(lì)在本公開的第一方面至第五方面中描述的半導(dǎo)體器件制造方法中所使用的目標(biāo)薄膜所需的微波生成機(jī)構(gòu)。根據(jù)本公開的第七方面，為了在處理期間控制其中形成有薄膜的襯底的溫度，該襯底處理裝置包括在處理室內(nèi)的加熱機(jī)構(gòu)或者冷卻機(jī)構(gòu)中至少一個(gè)，或者在處理室內(nèi)的溫度控制機(jī)構(gòu)或者在分離的處理室中的四種冷卻機(jī)構(gòu)以用于在處理之后控制溫度下降分布。本公開的第八方面提供了一種用于薄膜改性的制造裝置，其移動(dòng)襯底和處理室之間的相對(duì)位置至少四分之一波長(zhǎng)或者更多，或者通過在處理室內(nèi)安裝可移動(dòng)反射和漫射板而激勵(lì)微波，以便解決由在處理室內(nèi)生成駐波而導(dǎo)致的微波激勵(lì)在襯底中的位置依賴性。根據(jù)本公開的第九方面，通過確保微波的半波長(zhǎng)的距離或者更多而在處理室內(nèi)并行地安裝多個(gè)襯底，并且微波通過安裝在襯底的側(cè)向方向上的波導(dǎo)而被引入到襯底表面。根據(jù)本公開的第十方面，微波的波長(zhǎng)具有至少為0. 5GHz至300GHz，優(yōu)選地為IGHz 至50GHz的一個(gè)頻率。本公開的第十一方面提供了一種半導(dǎo)體器件制造方法，其包括將襯底加載到處理室中，在該襯底上形成了高k膜；通過在該襯底上的微波輻射加熱該高k膜來執(zhí)行改性工藝；以及從該處理室卸載該襯底。 根據(jù)本公開的第十二方面，該高k膜是具有為8或者更大的介電常數(shù)并且包括Si、 Al、Zr、Hf、Ti和Sr中的任意一種的原子百分比為20%或者更多的化合物，或者是包括該化合物的層壓膜。根據(jù)本公開的第十三方面，微波的頻率選自構(gòu)成分子的偶極子所響應(yīng)的頻帶。根據(jù)本公開的第十四方面，基于該高k膜的介電弛豫的頻率特性而選擇微波頻率。根據(jù)本公開的第十五方面，從為0. 5GHz至300GHz的頻帶選擇微波頻率。根據(jù)本公開的第十六方面，當(dāng)改性高k膜時(shí)，在微波輻射到襯底上時(shí)該襯底被冷卻或者加熱。本公開的第十七方面提供了一種襯底處理裝置，其包括處理室；微波生成設(shè)備，配置成生成微波；以及波導(dǎo)，配置成將在微波生成設(shè)備中生成的微波供應(yīng)到處理室，其中控制該微波生成設(shè)備，以將微波從波導(dǎo)供應(yīng)到處理室，該該處理室中容納在其上形成了高k 膜的襯底。根據(jù)本公開的第十八方面，該襯底處理裝置包括襯底支撐單元，其支撐襯底并且具有襯底旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；以及控制單元，其控制微波生成設(shè)備和襯底旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，從而使得波導(dǎo)的中心位置與容納在處理室中的襯底的中心位置之間的相對(duì)距離隔開大于微波的四分之一波長(zhǎng)，同時(shí)將微波供應(yīng)到處理室。根據(jù)本公開的第十九方面，在處理室內(nèi)設(shè)置反射機(jī)構(gòu)，該反射機(jī)構(gòu)具有配置成反射微波的反射板并且具有配置成旋轉(zhuǎn)該反射機(jī)構(gòu)的反射板旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；以及控制單元，其控制微波生成設(shè)備和該反射機(jī)構(gòu)，以將微波供應(yīng)到處理室、旋轉(zhuǎn)該反射板并且將該微波漫射在處理室內(nèi)。本公開的第二十方面提供了一種襯底處理裝置，其包括反應(yīng)管或者反應(yīng)容器，配置成容納多個(gè)襯底，在多個(gè)襯底中形成了包含極化材料的薄膜；襯底支撐構(gòu)件，配置成支撐在反應(yīng)管或者反應(yīng)容器內(nèi)堆疊的襯底；微波生成設(shè)備，配置成生成微波；以及波導(dǎo)，配置成將在微波生成設(shè)備內(nèi)生成的微波供應(yīng)給反應(yīng)管或者反應(yīng)容器，其中，襯底堆疊在襯底支撐構(gòu)件中，從而使得在相應(yīng)襯底的頂表面上形成具有高度大于供應(yīng)到反應(yīng)管中的微波的半波長(zhǎng)的空間，并且波導(dǎo)安裝在反應(yīng)管的側(cè)壁上。根據(jù)本公開，在一些實(shí)施例中，可以提供一種半導(dǎo)體器件制造方法和襯底處理裝置，它們對(duì)在其上形成了具有高介電常數(shù)的絕緣薄膜的襯底執(zhí)行晶體顆粒生長(zhǎng)或者結(jié)晶化定向改善，即，所謂的改性處理。盡管已經(jīng)描述了某些實(shí)施例，但是這些實(shí)施例僅通過示例的方式給出，并且并不旨在限制本公開的范圍。相反，本文描述的新穎的方法和裝置可以體現(xiàn)成多種其他形式；此外，可以對(duì)本文描述的實(shí)施例進(jìn)行各種省略、替換和修改而不脫離本公開的精神實(shí)質(zhì)。所附權(quán)利要求和它們的等價(jià)物旨在覆蓋將落入本公開的范圍和精神實(shí)質(zhì)的這種形式或者修改。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件制造方法，包括將襯底加載到處理室中，在所述襯底上形成了高k膜； 通過在所述襯底上輻射微波而加熱所述高k膜；以及從所述處理室卸載所述襯底。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述高k膜是具有為8或者更大的介電常數(shù)并且包括Si、Al、&、Hf、Ti和Sr中的任意一種的原子百分比為20%或者更多的化合物，或者是包括所述化合物的層壓膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中基于所述高k膜的介電弛豫的頻率特性選擇所述微波的頻率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述微波的頻率選自為0.5GHz至300GHz的頻帶。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中當(dāng)所述高k膜被改性時(shí)，在所述微波輻射到所述襯底上時(shí)冷卻或者加熱所述襯底。
6.一種半導(dǎo)體器件，其通過權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體制造方法制造。
7.一種襯底處理裝置，包括 處理室；微波生成設(shè)備，配置成生成微波；波導(dǎo)，配置成將在所述微波生成設(shè)備中生成的所述微波供應(yīng)給所述處理室；以及控制單元，配置成控制所述微波生成設(shè)備以將所述微波從所述波導(dǎo)供應(yīng)到所述處理室，所述處理室中容納在其上形成了高k膜的襯底。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，進(jìn)一步包括反射機(jī)構(gòu)，其具有配置成反射所述微波的反射板并且具有配置成旋轉(zhuǎn)所述反射機(jī)構(gòu)的反射板旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，所述反射機(jī)構(gòu)被提供在處理室中，并且其中所述控制單元控制所述微波生成設(shè)備和所述反射機(jī)構(gòu)以將所述微波供應(yīng)到所述處理室、旋轉(zhuǎn)所述反射板并且在所述處理室中漫射所述微波。
9.一種襯底處理裝置，包括反應(yīng)容器，配置成容納在其上形成了高k膜的多個(gè)襯底； 襯底支撐構(gòu)件，配置成支撐在所述反應(yīng)容器內(nèi)堆疊的所述襯底； 微波生成設(shè)備，配置成生成微波；以及波導(dǎo)，配置成將在所述微波生成設(shè)備內(nèi)生成的所述微波供應(yīng)給所述反應(yīng)容器， 其中，所述襯底堆疊在所述襯底支撐構(gòu)件中，從而使得在相應(yīng)襯底的頂表面上形成具有高度大于供應(yīng)到所述反應(yīng)容器中的所述微波的半波長(zhǎng)的空間，并且所述波導(dǎo)安裝在所述反應(yīng)容器的側(cè)壁上。
10.一種半導(dǎo)體器件，其通過使用根據(jù)權(quán)利要求7所述的襯底處理裝置制造而成。
11.一種半導(dǎo)體器件，其通過使用根據(jù)權(quán)利要求9所述的襯底處理裝置制造而成。
全文摘要
本公開的一些實(shí)施方式提供了半導(dǎo)體器件制造方法、襯底處理裝置和半導(dǎo)體器件。一種半導(dǎo)體器件制造方法，包括將襯底加載到處理室中，在該襯底上形成了高k膜；通過在襯底上輻射微波而加熱高k膜；以及從處理室卸載該襯底。
文檔編號(hào)H01L21/324GK102446741SQ20111030921
公開日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2011年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月7日
發(fā)明者奧野正久, 山本克彥, 齋藤達(dá)之, 竹林雄二 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立國(guó)際電氣