襯底處理系統(tǒng)、半導(dǎo)體器件的制造方法及存儲(chǔ)介質(zhì)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及襯底處理系統(tǒng)、半導(dǎo)體器件的制造方法及存儲(chǔ)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(jiǎn)稱為L(zhǎng)SI)的高集成化，電路圖案的微細(xì)化在不斷發(fā)展。
[0003]為了使大量半導(dǎo)體器件集成在狹小的面積上，必須縮小裝置的尺寸來形成，由此，就必須縮小所要形成的圖案的寬度和間隔。
[0004]根據(jù)近幾年的微細(xì)化，對(duì)于微細(xì)結(jié)構(gòu)的埋入，尤其對(duì)于在縱向上較深、或在橫向上較窄的空隙結(jié)構(gòu)(槽)內(nèi)的氧化物的埋入，基于CVD法的埋入方法正逐漸達(dá)到技術(shù)極限。另夕卜，由于晶體管的微細(xì)化，正在謀求形成一種薄且均勻的柵極絕緣膜和柵極。而且，為了提高半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)性，正在謀求縮短每一片襯底的處理時(shí)間。
[0005]近幾年的以LS1、DRAM(動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、Dynamic Random Access Memory)和閃存(Flash Memory)為代表的半導(dǎo)體器件的最小加工尺寸變得比30nm的寬度更小,從而難以實(shí)現(xiàn)在保持品質(zhì)狀態(tài)下的微細(xì)化、生產(chǎn)量(throughput)的提高和處理溫度的低溫化。例如具有一種成膜方法，在形成柵絕緣膜和柵極時(shí)，使原料氣體的供給和排出、反應(yīng)氣體的供給和排出、以及等離子體的生成依次重復(fù)進(jìn)行。在該成膜方法中，例如，在進(jìn)行等離子體生成時(shí)，需要在電力調(diào)整、壓力調(diào)整、氣體濃度調(diào)整等方面花費(fèi)時(shí)間，在生產(chǎn)時(shí)間的縮減上很有限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明以提供一種能夠使形成在襯底上的I旲的特性提聞，并能使生廣量提聞的襯底處理系統(tǒng)、半導(dǎo)體器件的制造方法及存儲(chǔ)介質(zhì)為目的。
[0007]根據(jù)一種方式，提供一種襯底處理系統(tǒng)，其具有:收納襯底的多個(gè)處理室；向多個(gè)所述處理室依次供給處理氣體的處理氣體供給系統(tǒng)；向多個(gè)所述處理室依次供給被活化的反應(yīng)氣體的反應(yīng)氣體供給系統(tǒng)；設(shè)在所述處理氣體供給系統(tǒng)中的緩沖容器；和控制部，以向多個(gè)所述處理室分別交替地供給所述處理氣體和所述反應(yīng)氣體的方式，控制所述處理氣體供給系統(tǒng)和所述反應(yīng)氣體供給系統(tǒng)，使得向多個(gè)所述處理室中的任意一個(gè)供給反應(yīng)氣體的時(shí)間，成為向多個(gè)所述處理室中的任意一個(gè)供給處理氣體的時(shí)間與向所述緩沖容器供給處理氣體的時(shí)間的合計(jì)時(shí)間。
[0008]根據(jù)另一方式，提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法，其具有如下工序:以第一規(guī)定時(shí)間向多個(gè)處理室的各處理室依次供給處理氣體的工序；以第二規(guī)定時(shí)間向設(shè)在與所述各處理室連接的氣體供給管上的緩沖容器供給處理氣體的工序；和以所述第一規(guī)定時(shí)間與所述第二規(guī)定時(shí)間的合計(jì)時(shí)間向多個(gè)所述處理室的各處理室依次供給被活化的反應(yīng)氣體的工序。
[0009]根據(jù)又一方式，提供一種存儲(chǔ)介質(zhì)，其存儲(chǔ)有使計(jì)算機(jī)執(zhí)行如下步驟的程序:以第一規(guī)定時(shí)間向多個(gè)處理室的各處理室依次供給處理氣體的步驟；以第二規(guī)定時(shí)間向設(shè)在與所述各處理室連接的氣體供給管上的緩沖容器供給處理氣體的步驟；和以所述第一規(guī)定時(shí)間與所述第二規(guī)定時(shí)間的合計(jì)時(shí)間向多個(gè)所述處理室的各處理室依次供給被活化的反應(yīng)氣體的步驟。
[0010]發(fā)明效果
[0011]根據(jù)本發(fā)明的襯底處理系統(tǒng)、半導(dǎo)體器件的制造方法及存儲(chǔ)介質(zhì)，能夠使形成在襯底上的膜的特性提高、并能使生產(chǎn)量提高。
【附圖說明】
[0012]圖1是實(shí)施方式的襯底處理裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。
[0013]圖2是在實(shí)施方式中適用的襯底處理裝置的控制器的概略結(jié)構(gòu)圖。
[0014]圖3是表示實(shí)施方式的襯底處理工序的流程圖。
[0015]圖4中，Ca)是表示實(shí)施方式的成膜工序的流程示例的圖，(b)是表示實(shí)施方式的成膜工序的另一流程示例的圖。
[0016]圖5中，Ca)是表不實(shí)施方式的成膜工序的循環(huán)不例的圖，(b)是表不另一實(shí)施方式的成膜工序的循環(huán)示例的圖，(C)是又一實(shí)施方式的成膜工序的循環(huán)示例的圖。
[0017]圖6是實(shí)施方式的襯底處理系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu)圖。
[0018]圖7是實(shí)施方式的襯底處理系統(tǒng)的氣體系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu)圖。
[0019]圖8是表示實(shí)施方式的襯底處理系統(tǒng)的各處理室中的步驟示例的圖。
[0020]圖9是表示實(shí)施方式的襯底處理系統(tǒng)的各氣體供給閥門的動(dòng)作順序示例的圖。
[0021]圖10是表示實(shí)施方式的襯底處理系統(tǒng)的各氣體供給閥門的另一動(dòng)作順序示例的圖。
[0022]圖11是表示實(shí)施方式的設(shè)在襯底處理系統(tǒng)的各排氣系統(tǒng)上的閥門的動(dòng)作順序示例的圖。
[0023]圖12是另一實(shí)施方式的襯底處理系統(tǒng)的氣體系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu)圖。
[0024]附圖標(biāo)記說明
[0025]114緩沖容器
[0026]124遠(yuǎn)程等離子體單元(活化部)
[0027]200晶片(襯底)
[0028]201 處理室
[0029]202 處理容器
[0030]212襯底載置臺(tái)
[0031]213加熱器
[0032]221排氣口(第一排氣部)
[0033]234 噴頭
[0034]231b噴頭排氣口(第二排氣部)
【具體實(shí)施方式】
[0035]以下，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。
[0036]<本發(fā)明的實(shí)施方式>
[0037]以下，根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。
[0038]( I)襯底處理裝置的結(jié)構(gòu)
[0039]首先，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的襯底處理裝置進(jìn)行說明。
[0040]對(duì)本實(shí)施方式的處理裝置101進(jìn)行說明。襯底處理裝置101是高介電常數(shù)絕緣膜形成單元，如圖1所示，作為枚葉式襯底處理裝置而構(gòu)成。在襯底處理裝置中，進(jìn)行上述的半導(dǎo)體器件的制造工序。
[0041]如圖1所示，襯底處理裝置101具有處理容器202。處理容器202例如作為橫截面為圓形且扁平的密閉容器而構(gòu)成。另外，處理容器202例如通過鋁(Al)和不銹鋼(SUS)等金屬材料、或者石英構(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的處理空間(處理室)201、和輸送空間203。處理容器202由上部容器202a和下部容器202b構(gòu)成。在上部容器202a與下部容器202b之間設(shè)有隔板204。將由上部處理容器202a包圍且與隔板204相比位于上方的空間稱為處理空間(也稱為處理室)201，將由下部容器202b包圍且與隔板相比位于下方的空間稱為輸送空間。
[0042]在下部容器202b的側(cè)面上，設(shè)有與閘閥(gate valve)205相鄰的襯底輸入輸出口206，晶片200經(jīng)由襯底輸入輸出口 206在與未圖示的輸送室之間移動(dòng)。在下部容器202b的底部設(shè)有多個(gè)升降銷207。進(jìn)一步地，下部容器202b接地。
[0043]在處理室201內(nèi)，設(shè)有支承晶片200的襯底支承部210。襯底支承部210具有載置晶片200的載置面211、和將載置面211設(shè)為表面的載置臺(tái)212。此外，在襯底支承部210上，也可以設(shè)置作為加熱部的加熱器213。通過設(shè)置加熱部，能夠使襯底加熱，而提高形成在襯底上的膜的品質(zhì)。也可以為，在襯底載置臺(tái)212上，在與升降銷207對(duì)應(yīng)的位置上分別設(shè)置供升降銷207貫穿的貫穿孔214。
[0044]襯底載置臺(tái)212通過軸217支承。軸217貫穿處理容器202的底部，并進(jìn)一步地在處理容器202的外部與升降機(jī)構(gòu)218連接。通過使升降機(jī)構(gòu)218動(dòng)作而使軸217及載置臺(tái)212升降，從而能夠使載置在襯底載置面211上的晶片200升降。此外，軸217下端部的周圍通過波紋管(bellows) 219包覆，處理室201內(nèi)氣密地保持。
[0045]襯底載置臺(tái)212在輸送晶片200時(shí)，以使襯底載置面211成為襯底輸入輸出口 206的位置(晶片輸送位置)的方式下降到襯底支承部，并在處理晶片200時(shí)，如圖1所示地上升直到晶片200處于處理室201內(nèi)的處理位置(晶片處理位置)。
[0046]具體來說，在使襯底載置臺(tái)212下降到晶片輸送位置之后，升降銷207的上端部會(huì)從襯底載置面211的上表面突出，并且升降銷207從下方支承晶片200。另外，在使襯底載置臺(tái)212上升到晶片處理位置之后，升降銷207會(huì)從襯底載置面211的上表面埋沒，襯底載置面211從下方支承晶片200。此外，由于升降銷207與晶片200直接接觸，所以例如優(yōu)選為由石英和礬土等材質(zhì)形成。此外，也可以為，在升降銷207上設(shè)置升降機(jī)構(gòu)，并以襯底載置臺(tái)212與升降銷207相對(duì)移動(dòng)的方式構(gòu)成。
[0047](排氣系統(tǒng))
[0048]在處理室201 (上部容器202a)的內(nèi)壁側(cè)面上，設(shè)有排出處理室201的環(huán)境氣體的作為第一排氣部的排氣口 221。在排氣口 221上連接有排氣管222，在排氣管222上依次串聯(lián)連接有將處理室201的內(nèi)部控制在規(guī)定壓力的APC (Auto Pressure Controller)等壓力調(diào)整器223、真空泵224。主要通過排氣口 221、排氣管222、和壓力調(diào)整器223來構(gòu)成第一排氣部(排氣線路)220。此外，也可以將真空泵224包括在第一排氣部的結(jié)構(gòu)中。
[0049](氣體導(dǎo)入口)
[0050]在設(shè)于處理室201上部的后述噴頭234的上表面(頂壁)上，設(shè)有用于向處理室201內(nèi)供給各種氣體的氣體導(dǎo)入口 241。關(guān)于與氣體導(dǎo)入口 241連接的氣體供給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，詳見后述。
[0051](氣體分散單元)
[0052]在氣體導(dǎo)入口 241與處理室201之間，設(shè)有作為氣體分散單元的噴頭234。氣體導(dǎo)入口 241連接在噴頭234的蓋231上，從氣體導(dǎo)入口 241導(dǎo)入的氣體經(jīng)由設(shè)在蓋231上的孔231a而被供給到噴頭234的緩沖空間232內(nèi)。
[0053]此外，也可以由具有導(dǎo)電性的金屬來形成噴頭的蓋231，并將其作為用于激活存在于緩沖空間232或處理室201內(nèi)的氣體的活化部(激活部)。這時(shí)，在蓋231與上部容器202a之間設(shè)有絕緣塊233，使蓋231與上部容器202a之間絕緣。對(duì)于作為活化部的電極(蓋231)，也可以以供給電磁波(高頻電力或微波)的方式構(gòu)成。
[0054]噴頭234在緩沖空間232與處理室201之間具有用于使從氣體導(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)有多個(gè)貫穿孔234a。分散板234以與襯底載置面211相對(duì)的方式配置。
[0055]在緩沖空間232內(nèi)，設(shè)有形成所供給的氣體的氣流的氣體引導(dǎo)器235。氣體引導(dǎo)器235是以孔231a為頂點(diǎn)且隨著朝向分散板234方向而直徑逐漸擴(kuò)大的圓錐形狀。氣體引導(dǎo)器235的下端的水平方向上的直徑與貫穿孔234a的端部相比更形成在外周。
[0056]在緩沖空間232的側(cè)方，經(jīng)由噴頭排氣口 231b而連接有作為第二排氣部的排氣管
236。在排氣管236上依次串聯(lián)連接有切換排氣的開/關(guān)的閥門237、將排氣緩沖空間232的內(nèi)部控制為規(guī)定壓力的APC (Auto Pressure Controller)等壓力調(diào)整器238、和真空泵239。
[0057](供給系統(tǒng))
[0058]在與噴頭234的蓋231連接的氣體導(dǎo)入孔241上，連接有通用氣體供給管150 (后述的150a、150b、150c、150d)。從通用氣體供給管150供給后述的處理氣體、反應(yīng)氣體、凈化(purge)氣體。
[0059](控制部)
[0060]如圖1所示，襯底處理裝置101具有控制襯底處理裝置101的各部分的動(dòng)作的控制器260。
[0061]控制器260的概況如圖2所示。作為控制部(控制機(jī)構(gòu))的控制器260作為具有CPU(central processing unit) 260a、RAM (Random Access Memory) 260b、存儲(chǔ)裝置 260c、I/0端口 260d的計(jì)算機(jī)而構(gòu)成。RAM260b、存儲(chǔ)裝置260c、1/0端口 260d經(jīng)由內(nèi)部總線260e以能夠與CPU260a進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的方式構(gòu)成。并且構(gòu)成為，在控制器260上，例如能夠連接有作為觸摸面板等構(gòu)成的輸入輸出裝置261、和外部存儲(chǔ)裝置262。
[0062]存儲(chǔ)裝置260c例如由閃存、HDD(Hard Disk Drive)等構(gòu)成。在存儲(chǔ)裝置260c內(nèi)，以能夠讀取的方式存儲(chǔ)有控制襯底處理裝置的動(dòng)作的控制程序、和記載有后述的襯底處理的步驟和條件等的程序菜單等。此外，程序菜單是以能夠使控制器260執(zhí)行后述的襯底處理工序中的各步驟并獲得規(guī)定結(jié)果的方式組合而成的，其作為程序來發(fā)揮功能。以下，將該程序菜單和控制程序等僅統(tǒng)稱為程序。此外，當(dāng)在本說明書中使用了程序這一詞時(shí)，有僅單