衬底处理装置和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和半导体器件的制造方法。
【背景技术】
[0002]随着大规模集成电路(Large Scale Integrated Circuit:以下简称为LSI)的高集成化，电路图案的微细化在不断发展。
[0003]为了使大量半导体器件集成在狭小的面积上，必须缩小器件的尺寸来形成，由此，就必须缩小所要形成的图案的宽度和间隔。
[0004]由于近几年的微细化，对于埋入微细结构，尤其是向纵向很深、或横向很窄的空隙结构(槽)内埋入氧化物，通过CVD法进行的埋入方法正逐渐达到技术上的极限。另外，对形成有这种纵向很深的槽的衬底进行的蚀刻处理或化学机械研磨(Chemical MechanicalPolishing:CMP)处理的均匀性的提高变得越来越难。进而，为了提高半导体器件的生产率，正在谋求缩短每一片衬底的处理时间和缩短半导体器件的整个生产工序的处理时间。
[0005]另外，为了提高半导体器件的整个生产工序的生产率，要求在成膜工序中使衬底的中心侧与外周侧的处理不同。
[0006]近几年的以LS1、DRAM(动态随机存取存储器、Dynamic Random Access Memory)和闪存(Flash Memory)为代表的半导体器件的最小加工尺寸变得比30nm的宽度还小，而且膜厚也变得很薄，在维持品质的同时，微细化、生产能力(throughput)提高和对衬底的处理均匀性的提高变得越来越难。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种能够使衬底上形成的膜厚和膜的特性在衬底面内不同、并能使生产能力提高的衬底处理装置和半导体器件的制造方法。
[0008]根据本发明的一种方式，提供一种衬底处理装置，其具有:收纳衬底的处理室；从所述衬底的上方供给第一处理气体的第一处理气体供给部；从所述衬底的上方供给第一反应气体的第一反应气体供给部；从所述衬底的侧方供给第二处理气体的第二处理气体供给部；从所述衬底的侧方供给第二反应气体的第二反应气体供给部；和控制部，该控制部具有:向所述衬底供给所述第一处理气体和所述第二处理气体的处理气体供给工序、向所述衬底供给所述第一反应气体和所述第二反应气体的反应气体供给工序、以及将所述处理气体供给工序和所述反应气体供给工序进行一次以上的工序，并且，所述控制部以如下方式控制所述第一处理气体供给部、所述第二处理气体供给部、所述第一反应气体供给部、和所述第二反应气体供给部:在所述处理气体供给工序和所述反应气体供给工序中的任一工序或者两个工序中，使向所述衬底的中心侧供给的处理气体供给量与向所述衬底的外周侧供给的处理气体供给量不同、或者使向所述衬底的中心侧供给的反应气体供给量与向所述衬底的外周侧供给的反应气体供给量不同。
[0009]根据另一方式，提供一种半导体器件的制造方法，其具有:从衬底的上方供给第一处理气体并从所述衬底的侧方供给第二处理气体的处理气体供给工序；从所述衬底的上方供给第一反应气体并从所述衬底的侧方供给第二反应气体的反应气体供给工序；将所述处理气体供给工序和所述反应气体供给工序进行一次以上的工序；以及，在所述处理气体供给工序和所述反应气体供给工序中的任一工序或者两个工序中，使向所述衬底的中心侧供给的处理气体供给量与向所述衬底的外周侧供给的处理气体供给量不同、或者使向所述衬底的中心侧供给的反应气体供给量与向所述衬底的外周侧供给的反应气体供给量不同的工序。
[0010]发明效果
[0011]根据本发明中的衬底处理装置和半导体器件的制造方法，能够使形成在衬底上的膜厚和膜的特性在衬底面内不同，并能使生产能力提高。
【附图说明】
[0012]图1是一实施方式中的衬底处理装置的概略结构图。
[0013]图2是一实施方式中的控制器的概略结构图。
[0014]图3是一实施方式中的衬底处理工序的流程图。
[0015]图4是一实施方式中的气体的供给顺序(sequence)例。
[0016]图5是一实施方式中的形成在衬底上的膜厚分布例。
[0017]图6是一实施方式中的气体的供给顺序的其他例。
[0018]图7是一实施方式中的气体的供给顺序的其他例。
[0019]图8是一实施方式中的气体的供给顺序的其他例。
[0020]图9是第二实施方式中的衬底处理装置的概略结构图。
[0021]图10是第三实施方式中的衬底处理装置的概略结构图。
[0022]图11是第三实施方式中的衬底处理装置的概略结构图。
[0023]图12是其他实施方式中的气体的供给顺序例。
[0024]图13是其他实施方式中的气体的供给顺序例。
[0025]图14是其他实施方式中的层叠膜的例。
[0026]图15是其他实施方式中的气体的供给顺序例。
[0027]附图标记说明
[0028]200晶片(衬底)
[0029]201 处理室
[0030]202 处理容器
[0031]212衬底载置台
[0032]213加热器
[0033]221 排气口
[0034]234气体分散部
[0035]231 盖
[0036]250a 线圈
[0037]250b远程等离子体单元(活化部)
[0038]250c高频电源。
【具体实施方式】
[0039]以下，对本发明的实施方式进行说明。
[0040]<第一实施方式>
[0041]以下，根据附图对第一实施方式进行说明。
[0042](1)衬底处理装置的结构
[0043]首先，对第一实施方式中的衬底处理装置进行说明。
[0044]对本实施方式中的处理装置100进行说明。衬底处理装置100是形成绝缘膜或金属膜等的单元，如图1所示，构成为单片式衬底处理装置。
[0045]如图1所示，衬底处理装置100具有处理容器202。处理容器202例如横截面为圆形，且构成为扁平的密闭容器。另外，处理容器202例如由铝（A1)或不锈钢（SUS)等金属材料、或者石英构成。在处理容器202内，形成有对作为衬底的硅晶片等晶片200进行处理的处理空间（处理室）201、输送空间203。处理容器202由上部容器202a、下部容器202b、石英筒202c和盖体202d构成。将由上部容器202a、石英筒202c和盖体202d包围的空间即与衬底载置台212相比位于上方的空间称为处理空间201，将由下部容器202b包围的空间即与衬底载置台212相比位于下方的空间称为输送空间203。
[0046]在下部容器202b的侧面上,设置有与闸阀（gate valve) 205相邻的衬底输送出入口 206，晶片200经由衬底输送出入口 206在其与输送室（未图示）之间移动。在下部容器202b的底部设置有多个顶升销207。进一步地，下部容器202b成为接地电位。
[0047]在处理空间201内，设置有支承晶片200的衬底支承部210。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设为表面的载置台212、和内置在衬底载置台212内的作为加热部的加热器213。在衬底载置台212上，在与顶升销207对应的位置上分别设置有供顶升销207贯通的贯通孔214。
[0048]衬底载置台212通过轴217支承。轴217贯穿了处理容器202的底部，并进一步地在处理容器202的外部与升降机构218连接。通过使升降机构218动作并使轴217及支承台212升降，能够使载置在载置面211上的晶片200升降。此外，轴217下端部的周围通过波纹管（bellows) 219包覆，处理空间201内保持密封。
[0049]衬底载置台212在输送晶片200时，以载置面211到达衬底输送出入口 206的位置（晶片输送位置）的方式下降到衬底支承台，在处理晶片200时，如图1所示，晶片200上升到处理室201内的处理位置（晶片处理位置）。
[0050]具体来说，在使衬底载置台212下降到晶片输送位置之后，变成了顶升销207的上端部从载置面211的上表面突出、并且顶升销207从下方支承晶片200。另外，在衬底载置台212已经上升到晶片处理位置时，变成了顶升销207从载置面211的上表面没入、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，所以例如优选为由石英和氧化铝等材料形成。
[0051](活化部）
[0052]在石英筒202c的周围设置有作为活化部的线圈250a。在线圈250a上，经由绝缘变压器250e而连接有可变电容器250d、高频电源250c。通过向线圈250a供给高频电力，可以激发供给到处理室201中的气体并生成等离子体。
[0053](排气系统）
[0054]在输送空间203 (下部容器202b)的内壁上，设置有作为排出处理空间201的环境气体的第一排气部的排气口 221。在排气口 221上连接有排气管222，在排气管222上依次串联连接有将处理空间201内部控制在规定压力的APC (Auto Pressure Controller)等压力调节器223、真空泵224。排气系统（排气线路）主要通过排气口 221、排气管222、和压力调节器223构成。此外，还可以将真空泵224加入到排气系统（排气线路）结构的一部分中。
[0055](上侧气体导入口）
[0056]在设于处理空间201上部的气体分散部234的上游，设置有用于向处理空间201内供给各种气体的上侧气体导入口 241a。
[0057](上侧气体供给部）
[0058]在设于气体分散部234上游侧的上侧气体导入口 241a上连接有公共气体供给管242。在公共气体供给管242上连接有第一处理气体供给管243a、第一反应气体供给管244a、第一吹扫气体供给管245a、清洁气体供给管248a。
[0059]从包括第一处理气体供给管243a的第一处理气体供给部主要供给含第一元素气体（第一处理气体），从包括第一反应气体供给管244a的第二处理气体供给部主要供给含第二元素气体（第一反应气体)。在处理晶片时，从包括第一吹扫气体供给管245a的第一吹扫气体供给部主要供给吹扫气体，而在清洁处理室时，从包括第一吹扫气体供给管245a的第一吹扫气体供给部主要供给清洁气体。
[0060](第一处理气体供给部）
[0061]在第一处理气体供给管243a上，从上游方向起依次设置有第一处理气体供给源243b、流量控制器（流量控制部）即质量流量控制器（MFC) 243c、及开关阀即阀门243d。
[0062]从第一处理气体供给源243b供给含有第一元素的气体（第一处理气体），并经由质量流量控制器243c、阀门243d、第一处理气体供给管243a、公共气体供给管242向气体整流部234供给。
[0063]第一处理气体是原料气体,即处理气体之一。
[0064]在此，第一元素例如为硅（Si)。即，第一处理气体例如为含硅气体。作为含硅气体，例如能够使用二氯娃烧(Dichlorosilane (SiH2Cl2) ：D