衬底处理装置及半导体器件的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及衬底处理装置及半导体器件的制造方法。
【背景技术】
[0002]近年来，闪存等半导体器件具有高集成化的倾向。伴随于此，图案尺寸显著地微细化。在形成这些图案时，作为制造工序的一个工序，存在实施在衬底上进行氧化处理或氮化处理等规定处理的工序的情况。
[0003]作为形成上述图案的方法之一，存在在电路间形成槽并在该槽中形成覆膜(linerfilm)和布线的工序。随着近年来的微细化，该槽构成为具有高横纵比。
[0004]在形成覆膜等时，谋求即使在槽的上部侧面、中部侧面、下部侧面、底部，也形成膜厚没有偏差的良好的阶梯覆盖(step coverage)的膜。其原因在于，通过形成良好的阶梯覆盖的膜，能够使半导体器件的特性在槽间均匀，由此，能够抑制半导体器件的特性偏差。
[0005]为了对该高横纵比的槽进行处理，尝试了对气体加热来进行处理和使气体成为等离子体状态来进行处理，但难以形成具有良好的阶梯覆盖性的膜。
[0006]作为形成上述膜的方法，存在交替地供给至少两种处理气体并使这些气体发生反应来形成膜的交替供给法。交替供给法是使原料气体和反应气体在衬底表面上发生反应的方法，但在该方法中，为了使原料气体和反应气体在衬底表面以外的部分不发生反应，期望在供给各气体的期间具有用于除去残留气体的吹扫工序。
[0007]另外，为了提高半导体器件的成品率，需要使衬底表面上的膜特性均匀，因此，在形成薄膜时，对衬底面内均匀地供给气体。为了实现均匀地供给气体，开发出能够从衬底的处理面均匀地供给气体的枚叶式装置。在该枚叶式装置中，为了更均匀地供给气体，例如在衬底上设有具有缓冲空间的喷头。
【发明内容】
[0008]在使用该枚叶式装置来形成膜时，通过使至少两种气体在衬底上方或衬底表面上发生反应来形成膜。但是，在该装置的情况下，考虑到由于经由缓冲空间来供给两种气体，所以残留气体会在缓冲空间内发生反应而在缓冲空间内产生副产物。所产生的副产物会对衬底的特性带来不良影响。另外，存在处理工序数多而生产率低的问题。
[0009]因此，本发明的目的在于提供一种生产率高且能够形成特性良好的膜的衬底处理装置及半导体器件的制造方法。
[0010]根据本发明的一个方案，提供一种衬底处理装置，具有:处理室，其具有载置部，该载置部具有供衬底载置的载置面；喷头，其具有缓冲室且设置在上述处理室的上游；气体供给系统，其经由上述喷头的缓冲室交替地向上述处理室供给至少两种气体；和加热部，其在从上述气体供给系统供给气体的期间，以第I温度对缓冲室进行加热，而且以比上述第I温度高的第2温度对上述处理室进行加热。
[0011]而且，提供一种半导体器件的制造方法，包括以下工序:衬底载置工序，将衬底载置到内置于处理室中的载置部的载置面上；和成膜工序，以第I温度对喷头的缓冲室进行加热，而且以比上述第I温度高的温度对上述处理室进行加热，并且，经由上述喷头交替地向上述处理室供给至少两种气体，在上述衬底上形成膜。
[0012]发明效果
[0013]根据本发明，提供一种衬底处理装置及半导体器件的制造方法，即使在使用了具有缓冲空间的喷头的枚叶装置中，也能够抑制缓冲空间的副产物的产生。
【附图说明】
[0014]图1是本发明的实施方式的衬底处理装置的剖视图。
[0015]图2是表示本发明的实施方式的衬底处理工序的流程图。
[0016]图3是说明本发明的实施方式的成膜工序的气体供给时间的说明图。
[0017]图4是表示本发明的实施方式的成膜工序的流程图。
[0018]图5是表示本发明的实施方式的喷头的排气工序的流程图。
[0019]图6是说明本发明的实施方式的分散板加热部的说明图。
[0020]图7是本发明的实施方式的公共气体供给管的剖视图。
[0021]图8是本发明的实施方式的气体引导件的说明图。
[0022]附图标记说明
[0023]100…处理装置
[0024]200…晶片
[0025]210…衬底载置部
[0026]220…第I排气系统
[0027]230…喷头
[0028]243…第I气体供给系统
[0029]244…第2气体供给系统
[0030]245…第3气体供给系统
[0031]260…控制器
【具体实施方式】
[0032]<本发明的第I实施方式>
[0033](I)衬底处理装置的结构
[0034]以下，使用图1至图3说明本发明的第I实施方式的衬底处理装置。图1是本实施方式的衬底处理装置的剖视图。
[0035]以下，基于【附图说明】本发明的一个实施方式。
[0036](I)衬底处理装置的结构
[0037]首先，说明本发明的一个实施方式的衬底处理装置。
[0038]说明本实施方式的处理装置100。衬底处理装置100是用于形成薄膜的装置，如图1所示，构成为枚叶式衬底处理装置。
[0039]如图1所示，衬底处理装置100具有处理容器202。处理容器202构成为例如横截面呈圆形且扁平的密闭容器。另外，处理容器202的侧壁和底壁由例如铝(Al)或不锈钢(SUS)等金属材料构成。在处理容器202内形成有对作为衬底的硅片等晶片200进行处理的处理室201、搬送空间203。处理容器202由上部容器202a和下部容器202b、作为顶壁部的喷头230构成。在上部容器202a与下部容器202b之间设有分隔板204。将由上部处理容器202a及喷头230围成的空间且比分隔板204位于上方的空间称作处理室空间，将由下部容器202b围成的空间且比分隔板位于下方的空间称作搬送空间。将由上部处理容器202a及喷头230构成且包围处理空间的结构称作处理室201。而且，将包围搬送空间的结构称作处理室内搬送室203。在各构造之间设有用于将处理容器202内气密地密封的O型环 208。
[0040]在下部容器202b的侧面上设有与闸阀205相邻的衬底搬入搬出口 206，晶片200经由衬底搬入搬出口 206而在与未图示的搬送室之间移动。在下部容器202b的底部设有多个顶升销207。而且，下部容器202b接地。
[0041]支承晶片200的衬底支承部(也称作衬底载置部)210以位于处理室201内的方式构成。衬底支承部210主要具有:载置晶片200的载置面211 ;将载置面211持为表面的载置台212 ;和内置于衬底载置台212的、对晶片进行加热的作为加热源的衬底载置台加热部213 (也称作第I加热部)。在衬底载置台212上，在与顶升销207对应的位置上分别设有供顶升销207贯穿的贯穿孔214。
[0042]衬底载置台212被轴217所支承。轴217贯穿处理容器202的底部，而且在处理容器202的外部与升降机构218连接。使升降机构218工作而使轴217及支承台212升降，由此，能够使载置在衬底载置面211上的晶片200升降。此外，由于轴217下端部周围被波纹管219所覆盖，所以能够将处理容器202内保持气密。
[0043]衬底载置台212在搬送晶片200时，以使衬底载置面211位于衬底搬入搬出口 206的位置(晶片搬送位置)的方式下降至衬底支承台，在处理晶片200时，如图1所示，上升至晶片200在处理室201内的处理位置(晶片处理位置)。
[0044]具体而言，在使衬底载置台212下降至晶片搬送位置时，顶升销207的上端部从衬底载置面211的上表面突出，顶升销207从下方支承晶片200。另外，在使衬底载置台212上升至晶片处理位置时，顶升销207从衬底载置面211的上表面收回，衬底载置面211从下方支承晶片200。此外，顶升销207由于与晶片200直接接触，所以期望由例如石英或氧化铝等材质形成。
[0045](气体导入口)
[0046]在设于处理室201上部的后述的喷头230的上表面(顶壁)上，设有用于向处理室201内供给各种气体的气体导入口 241。关于与气体导入口 241连接的气体供给系统的结构，将在后叙述。
[0047](喷头)
[0048]在气体导入口 241与处理室201之间，设有与处理室201连通的作为气体分散机构的喷头230。S卩，在处理室201的上游方向上设有喷头230。气体导入口 241与喷头230的盖231连接。从气体导入口 241导入的气体经由设置在盖231上的孔231a而供给到喷头230的缓冲室232内的缓冲空间中。即，从缓冲室232来看，盖231设置在气体供给方向的上游。缓冲室232由盖231的下端部和后述的分散板234的上端形成。即，从缓冲室来看，分散板234设置在气体供给方向下游(在此为处理室方向)。
[0049]喷头的盖231由具有导电性/热传导性的金属形成，用作在缓冲室232内的缓冲空间或处理室201内生成等离子体的电极。在盖231与上部容器202a之间设有绝缘块233，将盖231与上部容器202a之间绝缘。而且，在喷头的盖231上设有盖加热部231c (也称作第2加热部)，对缓冲室232的环境气体和后述的气体引导件235进行加热。
[0050]喷头230在缓冲室232内的空间与处理室201的处理空间之间具有用于使从气体导入口 241导入的气体分散的分散板234。在分散板234上设有多个贯穿孔234a。分散板234以与衬底载置面211相对的方式配置。分散板具有设有贯穿孔234a的凸状部、和设置在凸状部周围的凸缘部，凸缘部支承在绝缘块233上。而且，在贯穿孔234a周围，具有圆周状的分散板加热器234b (也称作第3加热部)。分散板加热器234b对分散板进行加热，从而对缓冲室232内的环境气体和处理室201的环境气体的温度带来影响。
[0051]另外，由于在分散板234与衬底之间存在处理室的空间，所以晶片200通过来自分散板234的辐射而被间接加热。另一方面，由于晶片200载置在衬底载置台212上，所以衬底载置台加热部213通过传导对晶片200直接加热。因此，在对晶片200进行加热时，基于衬底载置台加热部213进行的加热与基于分散板加热部234b进行的加热相比占据主导地位。因此，在对晶片200的温度进行控制时，优先控制衬底载置台加热部213。
[0052]在缓冲室232中设有形成所供给的气体的气流的气体引导件235。气体引导件235呈圆锥形状，以孔231a为顶点且随着趋向于分散板234方向而直径扩大。气体引导件235的下端的水平方向的直径与贯穿孔234a的组的最外周相比，更形成于外周。气体引导件235与盖231连接，通过盖加热部231c而被加热，进而对缓冲室内的环境气体进行加热。
[0053]在缓冲室232的上方，经由喷头用排气孔231b而连接有排气管236。在排气管236上，按顺序串联连接有切换排气的通/断的阀237、将排气缓冲室232内控制成规定压力的APC(Auto Pressure Controller)等压力调整器 238、真空泵 239。
[0054]排气孔231b构成为，由于位于气体引导件235的上方，所以在后述的喷头排气工序中以如下方式使