襯底處理裝置、半導(dǎo)體器件的制造方法及記錄介質(zhì)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用氣體處理襯底的襯底處理裝置、半導(dǎo)體器件的制造方法及記錄介質(zhì)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著大規(guī)模集成電路(Large Scale Integrated Circuit:以下簡稱為LSI)的微細(xì)化，控制晶體管元件間的漏電流干擾的加工技術(shù)逐漸增加了技術(shù)難度。對(duì)于LSI的元件間的分離，采用在作為襯底的硅(Si)上在欲分離的元件間形成槽或孔等空隙、并在該空隙中堆積絕緣物的方法。作為絕緣物，多使用氧化膜，例如使用氧化硅膜。氧化硅膜通過Si襯底自身的氧化、或化學(xué)氣相沉積法(Chemical Vapor Deposit1n:CVD)、絕緣物涂敷法(Spin On Dielectric:SOD)形成。
[0003]由于近幾年的微細(xì)化，對(duì)于微細(xì)結(jié)構(gòu)的嵌入，尤其是氧化物向縱方向上很深、或橫方向上很窄的空隙結(jié)構(gòu)內(nèi)的嵌入，以CVD法進(jìn)行的嵌入方法正逐漸達(dá)到技術(shù)上的極限。在這樣的背景下，使用具有流動(dòng)性的氧化物的嵌入方法即SOD的采用呈增加趨勢(shì)。在SOD中，使用稱為SOG (Spin on glass，旋涂玻璃)的含有無機(jī)或有機(jī)成分的涂敷絕緣材料。這種材料在CVD氧化膜出現(xiàn)之前用于LSI的制造工序中，但由于加工技術(shù)是0.35 μ m?I μ m左右的加工尺寸，不是微細(xì)的，所以通過在氮?dú)夥罩羞M(jìn)行400°C左右的熱處理而允許實(shí)施涂敷后的改性方法。
[0004]另一方面，也逐漸提出了對(duì)于晶體管的熱載荷的降低要求。作為想要降低熱載荷的理由，包括:防止為晶體管的動(dòng)作用而注入的、硼或砷、磷等雜質(zhì)的過度擴(kuò)散；防止電極用金屬硅化物的凝聚；防止柵極用功函數(shù)金屬材料的性能變動(dòng)；和確保存儲(chǔ)元件的反復(fù)寫入/讀取的壽命等。
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本特開2011-86908號(hào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]然而，近幾年以LS1、DRAM (Dynamic Random Access Memory、動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)和閃存(Flash Memory)為代表的半導(dǎo)體器件的最小加工尺寸已經(jīng)變得比50nm的寬度還小，保證質(zhì)量的狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)微細(xì)化、實(shí)現(xiàn)制造生產(chǎn)率的提高、處理溫度的低溫化變得越來越困難。
[0007]本發(fā)明的目的是，提供一種能夠使半導(dǎo)體器件的制造質(zhì)量提高、并使制造生產(chǎn)率提高的襯底處理裝置、半導(dǎo)體器件的制造方法、記錄介質(zhì)。
[0008]根據(jù)一個(gè)方式，提供一種襯底處理裝置，其具有:收納襯底的處理容器；向所述襯底供給處理氣體的氣體供給部；封閉所述處理容器的蓋體；設(shè)置在所述蓋體上的熱導(dǎo)體；和加熱所述熱導(dǎo)體的熱導(dǎo)體加熱部。
[0009]根據(jù)另一方式，提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法，其具有:將襯底收納到處理容器內(nèi)的工序；向所述襯底供給處理氣體的工序；和熱導(dǎo)體加熱部對(duì)設(shè)置在封閉所述處理容器的蓋體上的熱導(dǎo)體進(jìn)行加熱的工序。
[0010]進(jìn)而根據(jù)其他方式，提供一種記錄介質(zhì)，其記錄有使計(jì)算機(jī)執(zhí)行如下步驟的程序，即，將襯底收納到處理容器內(nèi)的步驟；向所述襯底供給處理氣體的步驟；和熱導(dǎo)體加熱部對(duì)設(shè)置在封閉所述處理容器的蓋體上的熱導(dǎo)體進(jìn)行加熱的步驟。
[0011]根據(jù)本發(fā)明中的襯底處理裝置、半導(dǎo)體器件的制造方法、記錄介質(zhì)，能夠使半導(dǎo)體器件的制造質(zhì)量提尚，并使制造生廣率提尚。
【附圖說明】
[0012]圖1是第一實(shí)施方式中的襯底處理裝置的示意性結(jié)構(gòu)圖。
[0013]圖2是第一實(shí)施方式中的襯底處理裝置的縱剖面示意圖。
[0014]圖3是第一?第三實(shí)施方式中適合使用的襯底處理裝置的控制器的示意性結(jié)構(gòu)圖。
[0015]圖4是第一?第三實(shí)施方式中的爐口附近的示意性結(jié)構(gòu)圖。
[0016]圖5是表示第一?第三實(shí)施方式中的爐口附近的另一形態(tài)的示意性結(jié)構(gòu)圖。
[0017]圖6中a)是表示第一?第三實(shí)施方式中的爐口附近的另一形態(tài)的示意性結(jié)構(gòu)圖；b)是表示第一?第三實(shí)施方式中的爐口附近的又一形態(tài)的示意性結(jié)構(gòu)圖。
[0018]圖7是表示第一?第三實(shí)施方式中的氣體供給管和氣體排出管的位置的例子的示意圖。
[0019]圖8是表示第一實(shí)施方式中的襯底處理工序的流程圖。
[0020]圖9是表示第一實(shí)施方式中的襯底處理工序的另一流程例的圖。
[0021]圖10是用第一?第三實(shí)施方式中的襯底處理裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)后的膜厚結(jié)果例。
[0022]圖11是第二實(shí)施方式中的襯底處理裝置的示意圖的例子。
[0023]圖12是設(shè)置在第二實(shí)施方式中的襯底處理裝置上的雙氧水蒸氣生成裝置的示意性結(jié)構(gòu)圖。
[0024]圖13是表示第二實(shí)施方式中的襯底處理工序的流程例的圖。
[0025]圖14是第三實(shí)施方式中的襯底處理裝置的示意圖的例子。
[0026]圖15是第三實(shí)施方式中的襯底處理裝置的縱剖面示意圖。
[0027]圖16是表示第三實(shí)施方式中的襯底處理工序的流程例的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]<第一實(shí)施方式>
[0029]以下，對(duì)第一實(shí)施方式進(jìn)行說明。
[0030](I)襯底處理裝置的結(jié)構(gòu)
[0031]首先，主要使用圖1及圖2對(duì)本實(shí)施方式中的襯底處理裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。圖1是本實(shí)施方式中的襯底處理裝置的示意性結(jié)構(gòu)圖，以縱剖面表示處理爐202部分。圖2是本實(shí)施方式中的襯底處理裝置所具備的處理爐202的縱剖面示意圖。在襯底處理裝置中，例如，能夠進(jìn)行用于制造半導(dǎo)體器件的一個(gè)工序。
[0032](處理容器)
[0033]如圖1所示，處理爐202具有作為處理容器的反應(yīng)管203。反應(yīng)管203例如由石英(S12)或碳化硅(SiC)等耐熱性材料構(gòu)成，形成為上端及下端開口的圓筒形狀。在反應(yīng)管203的筒中空部內(nèi)，形成有處理室201，且其構(gòu)成為能夠通過后述的舟皿(boat)217將作為襯底的晶片200以水平姿勢(shì)且在垂直方向上碼放多層的狀態(tài)進(jìn)行收納。
[0034]在反應(yīng)管203的下部，設(shè)置有能夠氣密性地密封(封閉)反應(yīng)管203的下端開口(爐口)的作為爐口蓋體的密封蓋219。密封蓋219以從垂直方向下側(cè)與反應(yīng)管203的下端抵接的方式構(gòu)成。密封蓋219形成為圓板狀。
[0035]作為襯底的處理空間的襯底處理室201由反應(yīng)管203和密封蓋219構(gòu)成。
[0036](襯底支承部)
[0037]作為襯底支承部的舟皿217以能夠多層地保持多枚晶片200的方式構(gòu)成。舟皿217具有保持多枚晶片200的多根支柱217a。支柱217a例如有三根。多根支柱217a分別架設(shè)在底板217b與頂板217c之間。多枚晶片200以水平姿勢(shì)且相互對(duì)齊中心的狀態(tài)碼放并在管軸方向上呈多層保持在支柱217a上。頂板217c以比保持在舟皿217上的晶片200的最大外徑大的方式形成。
[0038]作為支柱217a、底板217b、頂板217c的構(gòu)成材料，例如可以使用碳化硅(SiC)、氧化鋁(AlO)、氮化鋁(AlN)、氮化硅(SiN)、氧化鋯(ZrO)等導(dǎo)熱性良好的非金屬材料。尤其優(yōu)選熱傳導(dǎo)率為10W/mK以上的非金屬材料。此外，若熱傳導(dǎo)率不成問題，則也可以由石英(S1)等形成，另外，若由金屬對(duì)晶片200造成的污染不成問題，則支柱217a、頂板217c也可以由不銹鋼(SUS)等金屬材料形成。在使用金屬作為支柱217a、頂板217c的構(gòu)成材料的情況下，還可以在金屬上形成陶瓷或特氟隆(Teflon、注冊(cè)商標(biāo))等的被膜。
[0039]在舟皿217的下部，設(shè)置有例如由石英或碳化硅等耐熱材料構(gòu)成的絕熱體218，以來自第一加熱部207的熱變得難以向密封蓋219側(cè)傳遞的方式構(gòu)成。絕熱體218作為絕熱部件發(fā)揮功能，并且還作為保持舟皿217的保持體而發(fā)揮功能。需要說明的是，絕熱體218并不限于如圖所示地以水平姿勢(shì)呈多層設(shè)置有多枚形成為圓板形狀的絕熱板的情況，例如還可以是形成為圓筒形狀的石英帽等。另外，絕熱體218還可以考慮作為舟皿217的構(gòu)成部件之一。
[0040](升降部)
[0041]在反應(yīng)容器203的下方，設(shè)置有使舟皿217升降并將其向反應(yīng)管203的內(nèi)外輸送的作為升降部的舟皿升降機(jī)。在舟皿升降機(jī)上，設(shè)置有在通過舟皿升降機(jī)使舟皿217上升時(shí)密封爐口的密封蓋219。
[0042]在密封蓋219的與處理室201相反的一側(cè)，設(shè)置有使舟皿217旋轉(zhuǎn)的舟皿旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)267。舟皿旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)267的旋轉(zhuǎn)軸261貫穿密封蓋219并與舟皿217連接，以通過使舟皿217旋轉(zhuǎn)而使晶片200旋轉(zhuǎn)的方式構(gòu)成。
[0043](第一加熱部)
[0044]在反應(yīng)管203的外側(cè)，以包圍反應(yīng)管203的側(cè)壁面的同心圓狀，設(shè)置有加熱反應(yīng)管203內(nèi)的晶片200的第一加熱部207。第一加熱部207設(shè)置成由加熱器底座206支承。如圖2所示，第一加熱部207具有第一?第四加熱單元207a?207d。第一?第四加熱單元207a?207d分別沿著反應(yīng)管203內(nèi)的晶片200的層疊方向設(shè)置。
[0045]在反應(yīng)管203內(nèi)，與每個(gè)第一?第四加熱單元207a?207d相應(yīng)地，作為檢測晶片200或周圍溫度的溫度檢測器，例如熱電偶等第一?第四溫度傳感器263a?263d分別設(shè)置在反應(yīng)管203與舟皿217之間。需要說明的是，第一?第四溫度傳感器263a?263d還可以分別設(shè)置為，對(duì)通過第一?第四加熱單元207a?207d分別被加熱的多枚晶片200中的、位于中央的晶片200的溫度進(jìn)行檢測。
[0046]在第一加熱部207、第一?第四溫度傳感器263a?263d上，分別電連接有后述的控制器121?？刂破?21構(gòu)成為:以使反應(yīng)管203內(nèi)的晶片200的溫度達(dá)到規(guī)定溫度的方式，根據(jù)由第一?第四溫度傳感器263a?263d分別檢測出的溫度信息，在規(guī)定時(shí)間分別對(duì)向第一?第四加熱單元207a?207d供給的電力進(jìn)行控制，并針對(duì)每個(gè)第一?第四加熱單元207a?207d單獨(dú)進(jìn)行溫度設(shè)定、溫度調(diào)節(jié)。
[0047](氣體供給部)
[0048]如圖1所示，在反應(yīng)管203的外側(cè)設(shè)置有作為氣體供給部的氣體供給管233，其向反應(yīng)管203內(nèi)供給作為處理氣體的氣化原料。氣化原料可以使用沸點(diǎn)為50?200°C的原料。在本實(shí)施方式中，示出了使用水蒸氣(H2O)的例子。
[0049]氣體供給管233與設(shè)置在反應(yīng)管203內(nèi)的氣體供給噴嘴401連接。氣體供給噴嘴401在從反應(yīng)管203的下部到上部的范圍內(nèi)沿著晶片200的裝載方向設(shè)置。在氣體供給噴嘴401上以能夠向反應(yīng)管203內(nèi)均勻地供給水蒸氣的方式設(shè)置有多個(gè)氣體供給孔402。氣體供給管233與水蒸氣生成器260連接。由水蒸氣生成器260產(chǎn)生的水蒸氣從反應(yīng)管203的下部起在氣體供給噴嘴401內(nèi)上升，并從多個(gè)氣體供給孔402向反應(yīng)管203內(nèi)供給。
[0050]在水蒸氣生成器260上連接有氫氣供給管232a和氧氣供給管232b。在氫氣供給管232a上，從上游起依次設(shè)置有氫氣供給源240a、MFC (Mass Flow Controller:質(zhì)量流量控制器)241a、開閉閥242a。在氧氣供給管232b上，從上游起依次設(shè)置有氧氣供給源240b、MFC241b、開閉閥242b。水蒸氣生成器260使用從氫氣供給源240a供給的氫氣、從氧氣供給源240b供給的氧氣來產(chǎn)生水蒸氣。
[0051]在氣體供給管233的中途連接有非活性氣體供給管232c。在非活性氣體供給管232c上，從上游側(cè)起依次設(shè)置有非活性氣體供給源240c、MFC241c、開閉閥242c。
[0052]在MFC241a、241b、241c或閥242a、242b、242c上，電連接有氣體流量控制部283，以在所期望的時(shí)間進(jìn)行控制使所供給的氣體的流量達(dá)到所期望的量的方式構(gòu)成。
[0053]氣體供給部由氣體供給噴嘴401、氣體供給孔402、氣體供給管233、水蒸氣生成器260、氫氣供給管232a、氧氣供給管232b、MFC242a、MFC242b、開閉閥242a、開閉閥242b等構(gòu)成。
[0054]此外，還可以考慮在氣體供給部內(nèi)包含氫氣供給源240a、氧氣供給源240b、非活性氣體供給管232c、開閉閥242c、MFC241c、非活性氣體供給源240c等結(jié)構(gòu)。
[0055](排氣部)
[0056]在反應(yīng)管203的下方，連接有將襯底處理室201內(nèi)的氣體排出的氣體排出管231的一端。氣體排出管231的另一端經(jīng)由APC(Auto Pressure Controller:自動(dòng)壓力控制器)閥255與真空泵246a(排氣裝置)連接。襯底處理室201內(nèi)通過由真空泵246產(chǎn)生的負(fù)壓而被排氣。需要說明的是，APC閥255是能夠通過閥的開閉來進(jìn)行襯底處理室201的排氣及排氣停止的開閉閥。另外，還可以是能夠通過閥開度的調(diào)節(jié)來調(diào)節(jié)壓力的壓力調(diào)節(jié)閥。
[0057]另外，作為壓力檢測器的壓力傳感器223設(shè)置在APC閥255的上游側(cè)。由此，構(gòu)成為以使襯底處理室201內(nèi)的壓力成為規(guī)定壓力(真空度)的方式進(jìn)行真空排氣。通過APC閥255在襯底處理室201及壓力傳感器223上電連接有壓力控制部284 (參照?qǐng)D3)，壓力控制部284構(gòu)成為:根據(jù)由壓力傳感器223檢測出的壓力，通過APC閥