半導(dǎo)體器件的制造方法、襯底處理裝置以及記錄介質(zhì)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及在襯底上形成薄膜的半導(dǎo)體器件的制造方法、襯底處理裝置以及記錄介質(zhì)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，閃存等半導(dǎo)體器件有高集成化的傾向。與之相伴，圖案尺寸正顯著地微細(xì)化。在形成這些圖案時，作為制造工序的一個工序，有時實施在襯底上進(jìn)行氧化處理和/或氮化處理等預(yù)定處理的工序。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]發(fā)明要解決的問題
[0004]作為形成上述圖案的方法之一，存在如下工序，在電路間形成槽，并在槽內(nèi)形成襯層膜、布線。伴隨著近年來的微細(xì)化，該槽構(gòu)成為高的長徑比。
[0005]本發(fā)明的主要目的在于提供一種能夠以均勻的膜厚在襯底上形成高質(zhì)量的薄膜的半導(dǎo)體器件的制造方法、襯底處理裝置以及記錄介質(zhì)。
[0006]用于解決問題的手段
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式，提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法，進(jìn)行:原料氣體供給工序，在將收容于處理室的襯底維持在第一溫度的同時，向所述處理室供給原料氣體；第一除去工序，向所述處理室供給以比所述第一溫度高的第二溫度加熱后的非活性氣體，除去殘留在所述處理室中的所述原料氣體；反應(yīng)氣體供給工序，向所述處理室供給反應(yīng)氣體；以及第二除去工序，向所述處理室供給非活性氣體，除去殘留在所述處理室中的所述反應(yīng)氣體。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施方式，提供一種襯底處理裝置，具有:收容襯底的處理室；原料氣體供給系統(tǒng)，向所述處理室供給原料氣體；反應(yīng)氣體供給系統(tǒng)，向所述處理室供給反應(yīng)氣體；非活性氣體供給系統(tǒng)，與所述處理室連接，并具有向所述處理室供給非活性氣體的非活性氣體供給管；加熱所述襯底的第一加熱系統(tǒng)；第二加熱系統(tǒng)，設(shè)置于所述非活性氣體供給管，并加熱所述非活性氣體；以及控制部，控制所述原料氣體供給系統(tǒng)、所述反應(yīng)氣體供給系統(tǒng)、所述非活性氣體供給系統(tǒng)、所述第一加熱系統(tǒng)以及所述第二加熱系統(tǒng)，并構(gòu)成為依次進(jìn)行:原料氣體供給處理，在將收容于所述處理室的襯底維持在第一溫度的同時，向所述處理室供給所述原料氣體；第一除去處理，向所述處理室供給以比所述第一溫度高的第二溫度加熱后的所述非活性氣體，除去殘留在所述處理室中的所述原料氣體；反應(yīng)氣體供給處理，向所述處理室供給所述反應(yīng)氣體；以及第二除去處理，向所述處理室供給所述非活性氣體，除去殘留在所述處理室中的所述反應(yīng)氣體。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的又一個優(yōu)選實施方式，提供一種使計算機執(zhí)行的程序，依次進(jìn)行:在將收容于處理室的襯底維持在第一溫度的同時，向所述處理室供給原料氣體的步驟；向所述處理室供給以比所述第一溫度高的第二溫度加熱后的非活性氣體，除去殘留在所述處理室中的所述原料氣體的步驟；向所述處理室供給反應(yīng)氣體的步驟；以及向所述處理室供給非活性氣體，除去殘留在所述處理室中的所述反應(yīng)氣體的步驟。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的又一個優(yōu)選實施方式，提供一種記錄有使計算機執(zhí)行的程序的計算機可讀取記錄介質(zhì)，依次進(jìn)行:在將收容于處理室的襯底維持在第一溫度的同時，向所述處理室供給原料氣體的步驟；向所述處理室供給以比所述第一溫度高的第二溫度加熱的非活性氣體，除去殘留在所述處理室中的所述原料氣體的步驟；向所述處理室供給反應(yīng)氣體的步驟；以及向所述處理室供給非活性氣體，除去殘留在所述處理室中的所述反應(yīng)氣體的步驟。
[0011]發(fā)明的效果
[0012]根據(jù)本發(fā)明，提供一種能夠以均勻的膜厚在襯底上形成高質(zhì)量的薄膜的半導(dǎo)體器件的制造方法、襯底處理裝置以及記錄介質(zhì)。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明的第一實施方式的襯底處理裝置的剖視圖。
[0014]圖2是用于說明本發(fā)明的第一實施方式的襯底處理工序中的各部的動作的圖。
[0015]圖3是表示本發(fā)明的第一實施方式的襯底處理工序的流程圖。
[0016]圖4是說明圖3中的成膜工序S104的詳細(xì)情況的流程圖。
[0017]圖5是本發(fā)明的第二實施方式的襯底處理裝置的剖視圖。
[0018]圖6是本發(fā)明的第三實施方式的襯底處理裝置的剖視圖。
[0019]圖7是本發(fā)明的第三實施方式的襯底處理裝置的非活性氣體供給部249的結(jié)構(gòu)圖。
[0020]圖8是本發(fā)明的第四實施方式的襯底處理裝置的剖視圖。
【具體實施方式】
[0021]〈本發(fā)明的第一實施方式〉
[0022]在形成微細(xì)化的圖案時，存在如下工序，在電路間形成槽，并在槽內(nèi)形成襯層膜、布線。伴隨著近年來的微細(xì)化，該槽構(gòu)成為高的長徑比。作為形成上述膜的方法，例如具有如下方法，將有助于成膜的多種成為原料的處理氣體每次一個種類地交替供給到襯底上，并利用向襯底的吸附反應(yīng)和表面反應(yīng)而在襯底上形成膜。
[0023]在該方法中，例如在使用原料氣體或反應(yīng)氣體作為處理氣體時，與各氣體中的任一種的反應(yīng)促進(jìn)溫度相匹配地設(shè)定支承襯底的基座的溫度。一般來說，多是與反應(yīng)氣體的反應(yīng)促進(jìn)溫度相匹配。但是，在反應(yīng)氣體的反應(yīng)促進(jìn)溫度比原料氣體的熱分解溫度高的情況下，存在如下問題:原料氣體在吸附在襯底上之前分解等，從而對膜質(zhì)有影響。
[0024]為了實現(xiàn)氣體的均勻供給和處理的高速化，可考慮使用兩種氣體的共用簇射頭，并且在供給各氣體期間使大流量的吹掃氣體流動。然而，可認(rèn)為簇射頭由吹掃氣體冷卻，偏離與溫度相關(guān)的最適合的工藝窗口。進(jìn)一步地，簇射頭的緩沖室、簇射頭分散板被冷卻并降低至附著副生成物的溫度。附著的副生成物有時會成為顆粒并給襯底的特性帶來不良影響。進(jìn)一步地，由于緩沖室、簇射頭分散板的溫度降低，有時與最適合的工藝窗口偏離，不能得到期望的膜質(zhì)。發(fā)明者們在認(rèn)真研宄后，發(fā)現(xiàn)了以下解決本問題的方法。
[0025](I)襯底處理裝置的構(gòu)成
[0026]以下，使用【附圖說明】本發(fā)明的第一實施方式的襯底處理裝置。圖1是本實施方式的襯底處理裝置的剖視圖。
[0027]以下說明本實施方式的處理裝置100。襯底處理裝置100是形成薄膜的裝置，如圖1所示，構(gòu)成作為每一次處理一張襯底的單片式襯底處理裝置。
[0028]如圖1所示，襯底處理裝置100包括處理容器202。處理容器202構(gòu)成作為例如橫截面為圓形且扁平的密封容器。另外，處理容器202的側(cè)壁、底壁例如由鋁(Al)、不銹鋼(SUS)等金屬材料構(gòu)成。在處理容器202內(nèi)形成有:處理作為襯底的硅晶片等晶片200的處理室201、搬送空間203。處理容器202由上部容器202a、下部容器202b以及作為頂部的簇射頭230構(gòu)成。在上部容器202a與下部容器202b之間設(shè)置了分隔板204。將由上部處理容器202a和簇射頭230包圍而成且位于分隔板204上方的空間稱為處理室空間，由下部容器202b包圍而成且位于分隔板下方的空間稱為搬運空間。由上部處理容器202a和簇射頭230構(gòu)成且包圍處理空間的構(gòu)成稱為處理室201。進(jìn)一步地，包圍搬運空間的構(gòu)成稱為處理室內(nèi)搬送室203。在各構(gòu)造之間設(shè)置有用于使處理容器202內(nèi)氣密密封的O型環(huán)208。
[0029]在下部容器202b的側(cè)面設(shè)置有與閘閥205相鄰的襯底搬入搬出口 206，晶片200經(jīng)由襯底搬入搬出口 203在與未圖示的搬送室之間移動。在下部容器202b的底部設(shè)置有多個提升銷207。而且，下部容器202b接地。
[0030]構(gòu)成為支承晶片200的襯底支承部210位于處理室201內(nèi)。襯底支承部210主要具有載置晶片200的載置面211、在表面具有載置面211的載置臺212以及由襯底載置臺212內(nèi)包的作為加熱源的加熱器213。在襯底載置臺212中，在與提升銷207對應(yīng)的位置分別設(shè)置有供提升銷207貫通的貫通孔214。
[0031]襯底載置臺212由軸217支承。軸217貫通處理容器202的底部，并且在處理容器202的外部與升降機構(gòu)218連接。通過使升降機構(gòu)218工作而使軸217和支承臺212升降，能夠使載置在襯底載置面211上的晶片200升降。此外，軸217下端部的周圍由波紋管219覆蓋，處理容器202內(nèi)部被氣密性地保持。
[0032]襯底載置臺212在晶片200的搬運時下降至襯底支承臺，以使襯底載置面211成為襯底搬入搬出口 206的位置(晶片搬送位置)，在晶片200的處理時，如圖1所示，晶片200上升至處理室201內(nèi)的處理位置(晶片處理位置)。
[0033]具體而言，在使襯底載置臺212下降至晶片搬送位置時，提升銷207的上端部從襯底載置面211的上表面突出，提升銷207從下方支承晶片200。另外，在使襯底載置臺212上升至晶片處理位置時，提升銷207相對于襯底載置面211的上表面埋沒，襯底載置面211從下方支承晶片200。此外，由于提升銷207與晶片200直接接觸，所以優(yōu)選以例如石英、氧化鋁等材質(zhì)形成。
[0034](氣體導(dǎo)入口)在設(shè)置于處理室201的上部的后述簇射頭230的上表面(頂壁)上，設(shè)置有用于向處理室201內(nèi)供給各種氣體的氣體導(dǎo)入口 241。將在后面敘述與氣體導(dǎo)入口 241連接的氣體供給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
[0035](簇射頭)在氣體導(dǎo)入口241與處理室201之間，設(shè)置有與處理室201連通的作為氣體分散機構(gòu)的簇射頭230。氣體導(dǎo)入口 241與簇射頭230的蓋231連接。從氣體導(dǎo)入口241導(dǎo)入的氣體經(jīng)由設(shè)置在蓋231上的孔231a，被供給至簇射頭230的緩沖室232內(nèi)的緩沖空間。緩沖室232由蓋231和后述的分散板234形成。
[0036]簇射頭的蓋231由具有導(dǎo)電性的金屬形成，并用作用于在緩沖室232的緩沖空間或處理室201內(nèi)生成等離子體的電極。在蓋231與上部容器202a之間設(shè)置有絕緣塊233，使蓋231與上部容器202a之間絕緣。進(jìn)一步地，在蓋231上設(shè)置有作為簇射頭蓋加熱部的電阻加熱器。
[0037]在緩沖空間與處理室201的處理空間之間，簇射頭230包括用于使從氣體導(dǎo)入口241導(dǎo)入的氣體分散的分散板234。在分散板234上設(shè)置有多個貫通孔234a。分散板234配置成與襯底載置面211對置。分散板具有:設(shè)置有貫通孔234a的凸?fàn)畈亢驮O(shè)置在凸?fàn)畈恐車耐咕壊浚咕壊恐С杏诮^緣塊233。
[0038]在緩沖室232中設(shè)置有形成被供給的氣體的流動的氣體引導(dǎo)件235。氣體引導(dǎo)件235為以孔231a為頂點并隨著朝向分散板234方向而直徑擴大的圓錐狀。與貫通孔234a組的最外周相比，氣體引導(dǎo)件235的下端的水平方向上的直徑形成在更外周。
[0039]在緩沖室232的上方，經(jīng)由簇射頭用排氣孔231b連接有排氣管236。在排氣管236上，依次串聯(lián)連接有切換排氣的開啟/關(guān)閉的閥237、將排氣緩沖室232內(nèi)控制為預(yù)定壓力的APC(Auto Pressure Controller:自動壓力控制器)等壓力調(diào)整器238以及真空泵239。
[0040]由于排氣孔231b位于氣體引導(dǎo)件235的上方，在后述的簇射頭排氣工序中，構(gòu)成為氣體按以下方式流動。從孔231a供給的非活性氣體由氣體引導(dǎo)件235分散，并向緩沖室232的空間中央和下方流動。之后，在氣體引導(dǎo)件235的端部折返，從排氣孔231b排氣。主要將排氣管236、閥237、壓力調(diào)整器238統(tǒng)稱為第一排氣系統(tǒng)。