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]通常，半导体器件的制造工序中所使用的单片处理式的衬底处理装置中，作为处理晶片(衬底)时的晶片加热方式而使用电阻加热式加热器。但是，在使用电阻加热式加热器的方式中，在减压下例如从电阻加热式加热器与晶片的接触面发生热传递，因此要达到温度稳定需要花费时间，进而成为生产率降低的主要因素。作为解决对策，在晶片配置灯，使用来自该灯的辐射热进行加热的方式是有效的。能够对晶片整个面均匀加热，且能够在短时间进行升降温，因此能够大幅度缩短用于温度上升到衬底的处理温度的时间即所谓预热时间。
[0003]作为灯加热方式，有从衬底处理面(表面)进行加热的方法、从衬底背面进行加热的方法。在单片处理装置中采用灯加热方式的情况下，为了均匀供给气体而在与衬底表面相对的处理室顶部设置气体供给机构的情形较多，由于这样的机构的限制，考虑在衬底背面配置灯进行加热。
[0004]作为在衬底形成薄膜的方法有CVD(Chemical Vapor Deposit1n，化学气相沉积)、ALD (Atomic Layer Deposit1n，原子层沉积)。ALD法是使原料气体和反应气体在衬底表面反应而形成薄膜的方法。在该方法中，为使原料气体和反应气体在除衬底表面以外的部位不反应，优选是在供给各气体之间具有用于除去残留气体的净化工序。ALD法能够以原子水平控制膜厚，因此是例如在阶梯覆盖(step coverage)高的沟槽等形成膜时有效的方法。因而，在维持高生产率的同时在阶梯覆盖高的沟槽等形成薄膜时，使用灯来用ALD法进行处理是有效的。
【发明内容】
[0005]但是，在ALD(Atomic Layer Deposit1n:原子层沉积)成膜中采用灯加热方式时，想到以下问题。由于蔓延到衬底背面的气体附着于灯表面而在灯上(收纳灯的灯收纳室与处理室之间所形成的窗口)形成膜，因此热传导特性大幅度变化，晶片温度的偏差变大。为了防止这样的对灯表面的膜附着，考虑使晶片背面的空间的压力高于晶片表面的压力以使气体不蔓延到晶片背面，但由于压差而晶片被抬起，结果会发生晶片的位置偏移。为了不引起晶片的位置偏移而考虑进行压力控制使得晶片表面及背面区域的压力相同，但无法追随切换气体供给时的压力急剧变动，结果引起衬底位置偏移。认为由于衬底的位置偏移而导致气体进入晶片背面，发生向灯表面的成膜。
[0006]因此，本发明的目的在于解决了上述问题，提供一种在维持高生产率的同时、在阶梯覆盖高的沟槽等形成薄膜的衬底处理装置及半导体器件的制造方法。
[0007]为了解决上述课题，本发明涉及的衬底处理装置，包括:衬底处理室，对衬底进行处理；气体供给部，在对衬底处理时向所述衬底处理室交替供给多种处理气体；衬底保持部，具有保持所述衬底的背面的一部分的保持机构、和支承所述保持机构的支承部；加热部，从背面加热所述衬底；待机室，供所述衬底保持部待机；以及控制部，控制所述气体供给部及/或气体排气部，以使所述衬底处理室的压力高于所述待机室的压力。
[0008]根据另一方式，一种半导体器件的制造方法，包括如下工序:
[0009]将衬底保持部在待机室待机并在衬底处理位置保持衬底，将衬底表面暴露于处理室气氛；
[0010]在从所述背面加热所述衬底的同时，以使所述处理室的压力高于所述待机室的压力的方式向处理室交替供给多种处理气体。
[0011]根据本发明，提供一种在维持高生产率的同时、在阶梯覆盖高的沟槽等形成薄膜的衬底处理装置及半导体器件的制造方法。
【附图说明】
[0012]图1是本发明的实施方式涉及的衬底处理装置的剖视图。
[0013]图2是本发明的实施方式涉及的衬底处理的成膜顺序例。
[0014]图3是本发明的实施方式涉及的衬底处理的成膜处理的流程例。
[0015]图4是表示本发明的实施方式涉及的预热時的衬底处理装置的图。
[0016]附图标记的说明
[0017]5、狭窄空间形成构件
[0018]100、衬底处理装置
[0019]101、处理空间
[0020]102、待机室[0021 ]2OO、晶片(衬底)
[0022]201、处理室
[0023]260、控制器
[0024]270、狭窄空间区域
【具体实施方式】
[0025]以下，基于【附图说明】本发明的一实施方式。
[0026](I)衬底处理装置的结构
[0027]首先，说明本发明的一实施方式涉及的衬底处理装置。
[0028]对本实施方式涉及的衬底处理装置100进行说明。衬底处理装置100是在衬底200上形成薄膜的装置，如图1所示，构成为单片处理式衬底处理装置。
[0029]如图1所示，衬底处理装置100具有处理容器202。处理容器202构成为例如横截面为圆形的、扁平的密闭容器。此外，处理容器202的侧壁、底壁由例如铝(Al)、不锈钢(SUS)等金属材料构成。
[0030]处理容器202由上部处理容器202a和下部处理容器202b、作为顶部的簇射头230构成。
[0031]将由上部处理容器202a及簇射头230的下端所围成的空间，即晶片(衬底)200上方的空间称为处理空间101，将由下部处理容器202b所围成的空间、即晶片200下方的空间称为输送空间(待机室)102。将由上部处理容器202a及簇射头230的下端构成、且包围处理空间101的结构称为处理室201。
[0032]在下部处理容器202b的侧面设有与闸阀205相邻的未图示的衬底搬入搬出口，晶片200经由衬底搬入搬出口而在下部处理容器202b与未图示的输送室之间移动。在下部处理容器202b的底部设有多个升降销207。此外，在后述的衬底保持台210及衬底200的背面方向具有作为加热部的灯加热器213。
[0033]在处理室201内被构成为，保持晶片200的衬底保持部210位于处理室201内。衬底保持部210具有保持晶片200的背面的保持机构210a和支承于升降销207的保持部210b。保持机构210a的晶片载置面的高度位置构成在比保持部210b的表面的高度位置低的位置，构成为在晶片200载置于载置面时，晶片200的表面与保持部210b的表面为相同高度。通过这样构成，从后述的第五气体供给部供给的气流不会对晶片200的侧面产生影响。此外，衬底保持部210被构成为支承晶片200的外周部。在下部容器202b，在与升降销207对应的位置分别设有供升降销207贯通的贯通孔。
[0034]衬底保持部210由升降销207支承。升降销207贯通处理容器202的底部，进而在处理容器202的外部与升降机构218连接。通过使升降机构218工作来使升降销207及衬底保持部210升降，由此能够使载置于衬底保持部210上的晶片200升降。需要说明的是，升降销207下端部的周围由未图示的波纹管覆盖，将处理容器202内保持为气密。
[0035]衬底保持部210在晶片200输送时下降，以使衬底载置面达到衬底搬入搬出口的位置(晶片输送位置)，在晶片200处理时如图1所示，使晶片200上升到处理室201内的处理位置(晶片处理位置)。
[0036](气体导入口)
[0037]在设于处理室201上部的后述的簇射头230的上面(天井壁)设有用于向处理室201内供给各种气体的气体导入口 241a、气体导入口 241b、气体导入口 241c。关于与气体导入口 241a、气体导入口 241b、气体导入口 241c连接的气体供给部的结构将后述。
[0038](簇射头)
[0039]在气体导入口 241a、气体导入口 241b、气体导入口 241c与处理室201之间设有作为与处理室201连通的气体分散机构的簇射头230。气体导入口 241a、气体导入口 241b、气体导入口 241c连接于上部容器202a。从气体导入口 241a、气体导入口 241b、气体导入口241c导入的气体经由设于上部容器202a的孔而被供给到簇射头230的缓冲室232。缓冲室232形成为被上部容器202a和分散板234包围。
[0040]簇射头的盖部分由具有导电性的金属形成，在缓冲室232内或处理室201内生成等尚子时，有时将该盖部分用作电极。在该情况下，在盖部分与上部容器202a之间设置绝缘块体，将盖部分与上部容器202a之间绝缘。
[0041]簇射头230在缓冲室232与处理室201的处理空间101之间具有用于使从气体导入口 241a、气体导入口 241b导入的气体分散的分散板234。在