基板處理方法和基板處理裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及基板處理方法和基板處理裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]如日本特開2010 - 56470號(hào)公報(bào)所記載那樣，隨著半導(dǎo)體器件的電路圖案的進(jìn)一步的精細(xì)化，對(duì)于構(gòu)成半導(dǎo)體器件的各種膜，也要求其進(jìn)一步的薄膜化和均勻化。作為能夠應(yīng)對(duì)這樣的要求的成膜方法，公知有所謂的分子層成膜法(MLD:Molecular LayerDeposit1n、也稱作原子層成膜法(ALD:Atomic Layer deposit1n)，在該分子層成膜法中，通過向基板供給第1反應(yīng)氣體并使第1反應(yīng)氣體吸附在基板的表面上，接著向基板供給供給第2反應(yīng)氣體并使第2反應(yīng)氣體與吸附在基板的表面上的第1反應(yīng)氣體發(fā)生反應(yīng)，從而將由反應(yīng)生成物構(gòu)成的膜堆積在基板上。采用這樣的成膜方法，反應(yīng)氣體能夠(準(zhǔn))自飽和地吸附在基板表面上，因此能夠?qū)崿F(xiàn)較高的膜厚控制性、優(yōu)異的均勻性、以及優(yōu)異的埋入特性。
[0003]然而，隨著電路圖案的精細(xì)化、例如隨著溝槽元件分離構(gòu)造中的溝槽、線.空間.圖案(line.space.pattern)中的空間的深寬比變大，在分子層成膜法中，也存在難以埋入溝槽、空間的情況。
[0004]例如，當(dāng)欲利用氧化硅膜來埋入具有30nm左右的寬度的空間時(shí)，反應(yīng)氣體難以進(jìn)入狹小空間的底部，因此，存在如下傾向，即，在劃分空間的線側(cè)壁的上端部附近，膜厚變厚，在底部側(cè)，膜厚變薄。因此，存在被埋入到空間中的氧化硅膜產(chǎn)生空隙的情況。當(dāng)例如在后續(xù)的蝕刻工序中對(duì)這樣的氧化硅膜進(jìn)行蝕刻時(shí)，有時(shí)在氧化硅膜的上表面上形成與空隙相連通的開口。這樣的話，蝕刻氣體(或蝕刻液)有可能自這樣的開口進(jìn)入到空隙中而產(chǎn)生污染，或者在之后的鍍金屬(metallizat1n)時(shí)金屬進(jìn)入到空隙中而產(chǎn)生缺陷。
[0005]該問題并不限于ALD法，也可能在化學(xué)氣相沉積(CVD:Chemical VaporDeposit1n)法中產(chǎn)生。例如，存在以下情況，即，在向形成于半導(dǎo)體基板的連接孔埋入導(dǎo)電性物質(zhì)的膜而形成導(dǎo)電性的連接孔(所謂的插頭)時(shí)，在插頭中形成了空隙。如日本特開2003 - 142484號(hào)公報(bào)所記載的那樣，為了抑制空隙而提出如下方法:在利用導(dǎo)電性物質(zhì)埋入連接孔時(shí)，重復(fù)進(jìn)行利用回蝕來將形成于連接孔的上部的導(dǎo)電性物質(zhì)的外伸(日文:才一 —夕' )形狀部去除的工序，由此形成抑制了空隙的導(dǎo)電性連接孔(所謂的插頭)。
[0006]然而，在日本特開2003 - 142484號(hào)公報(bào)所記載的發(fā)明中，存在如下問題:不得不利用不同的裝置來進(jìn)行導(dǎo)電性物質(zhì)的膜的成膜和回蝕，在裝置之間輸送晶圓、使各裝置內(nèi)的處理?xiàng)l件穩(wěn)定化時(shí)要花費(fèi)時(shí)間，因此不能提高生產(chǎn)率。
[0007]另外，為了解決該日本特開2003 - 142484號(hào)公報(bào)所記載的問題，如日本特開2012 - 209394號(hào)公報(bào)所記載的那樣，作為減少在形成于基板表面的凹形狀圖案處產(chǎn)生的空隙并能夠以高生產(chǎn)率進(jìn)行埋入的成膜方法和成膜裝置，提出一種使用成膜裝置在同一處理室內(nèi)利用旋轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)來依次重復(fù)進(jìn)行成膜、改性以及蝕刻的成膜方法，該成膜裝置包括:旋轉(zhuǎn)臺(tái)，其用于載置基板；第1反應(yīng)氣體供給部和第2反應(yīng)氣體供給部，其能夠向旋轉(zhuǎn)臺(tái)的基板載置面供給成膜用的第1反應(yīng)氣體和第2反應(yīng)氣體；以及活性化氣體供給部，其用于使改性氣體和蝕刻氣體活性化并供給該改性氣體和蝕刻氣體，該改性氣體用于對(duì)第1反應(yīng)氣體和第2反應(yīng)氣體互相反應(yīng)而生成的反應(yīng)生成物進(jìn)行改性，該蝕刻氣體用于對(duì)該反應(yīng)生成物進(jìn)行蝕刻。
[0008]然而，在所述日本特開2012 - 209394號(hào)公報(bào)所記載的成膜方法中，不能對(duì)蝕刻速率、被蝕刻了的膜的表面粗糙度等蝕刻條件進(jìn)行精細(xì)控制，難以設(shè)為使成膜與蝕刻間的平衡最佳的條件，根據(jù)形成于基板表面的凹形狀圖案的形狀(深寬比等)、所進(jìn)行成膜的膜的種類等的不同，還存在難以進(jìn)行高品質(zhì)的成膜的情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]因此，本發(fā)明的目的在于，提供能夠?qū)ξg刻速率、蝕刻后的膜的表面粗糙度等蝕刻條件進(jìn)行控制且在多種條件下均能夠進(jìn)行期望的基板處理的基板處理方法和基板處理裝置。
[0010]為了達(dá)到所述目的，本發(fā)明的一技術(shù)方案提供一種基板處理方法。在基板處理方法中，將基板載置在設(shè)于處理室內(nèi)的旋轉(zhuǎn)臺(tái)上，沿著所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)方向該處理室劃分為被供給蝕刻氣體的處理區(qū)域和不被供給所述蝕刻氣體而被供給吹掃氣體的吹掃區(qū)域。向所述處理區(qū)域供給蝕刻氣體。向所述吹掃區(qū)域供給吹掃氣體。使旋轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)，在使所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)1圈時(shí)使所述基板分別通過所述處理區(qū)域和所述吹掃區(qū)域各1次。在所述基板通過所述處理區(qū)域時(shí)對(duì)形成于所述基板的表面的膜進(jìn)行蝕刻。通過使所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)速度變化來控制對(duì)所述膜進(jìn)行蝕刻的蝕刻速率或蝕刻后的所述膜的表面粗糙度。
[0011]本發(fā)明的另一技術(shù)方案提供一種基板處理裝置，其包括處理室。能夠?qū)⒒遢d置在其表面上的旋轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)置在該處理室內(nèi)?；逄幚硌b置包括能夠向該旋轉(zhuǎn)臺(tái)的所述表面供給第1成膜氣體的第1成膜氣體供給部。設(shè)有第2成膜氣體供給部，該第2成膜氣體供給部在所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)的周向上與該第1成膜氣體供給部分開，能夠向所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)的所述表面供給能與所述第1成膜氣體發(fā)生反應(yīng)的第2成膜氣體。設(shè)有第1蝕刻氣體供給部，該第1蝕刻氣體供給部在所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)的周向上與所述第1成膜氣體供給部以及所述第2成膜氣體供給部分開，能夠向所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)的所述表面供給第1蝕刻氣體。設(shè)有第2蝕刻氣體供給部，該第2蝕刻氣體供給部接近該第1蝕刻氣體供給部并用于供給第2蝕刻氣體，該第2蝕刻氣體能夠在到達(dá)所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)的表面之前與所述第1蝕刻氣體直接反應(yīng)。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式的基板處理裝置的一個(gè)例子的剖視圖。
[0013]圖2是本發(fā)明的實(shí)施方式的基板處理裝置的一個(gè)例子的立體圖。
[0014]圖3是本發(fā)明的實(shí)施方式的基板處理裝置的一個(gè)例子的概略俯視圖。
[0015]圖4A和圖4B是本發(fā)明的實(shí)施方式的基板處理裝置的氣體噴嘴和噴嘴罩的結(jié)構(gòu)圖。
[0016]圖5是本發(fā)明的實(shí)施方式的基板處理裝置的一個(gè)例子的局部剖視圖。
[0017]圖6是本發(fā)明的實(shí)施方式的基板處理裝置的一個(gè)例子的另一局部剖視圖。
[0018]圖7A?圖7C是表示蝕刻工序中的真空容器內(nèi)的N2體積濃度的模擬圖。
[0019]圖8是表示在與圖7A?圖7C相同的條件下第2處理區(qū)域P2的HF體積濃度的模擬結(jié)果的圖。
[0020]圖9A?圖9C是表示蝕刻工序中的第2處理區(qū)域P2的NH3體積濃度的模擬結(jié)果的圖。
[0021]圖10是對(duì)利用本發(fā)明的實(shí)施方式的基板處理方法實(shí)施的蝕刻工序的轉(zhuǎn)速依賴性進(jìn)行研究而得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
[0022]圖11A?圖11F是表示為了對(duì)旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的旋轉(zhuǎn)速度與蝕刻后的氧化硅膜的表面粗糙度之間的關(guān)系進(jìn)行研究而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的結(jié)果的圖。
[0023]圖12A?圖12E是表不在晶圓W的表面形成有導(dǎo)通孔、溝槽等凹形狀圖案的情況下的蝕刻與旋轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)速度之間的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
[0024]圖13是與導(dǎo)通孔的每個(gè)位置相對(duì)應(yīng)地以蝕刻量(nm)的數(shù)值來表示圖12所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的圖。
[0025]圖14A?圖14E是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的基板處理方法的一個(gè)例子的前級(jí)的工序的圖。
[0026]圖15A?圖是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的基板處理方法的一個(gè)例子的后級(jí)的工序的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]以下，參照【附圖說明】用于實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施方式。
[0028]下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明，該實(shí)施方式為示例，并非用于限定本發(fā)明。在整個(gè)附圖中，對(duì)于相同或者對(duì)應(yīng)的構(gòu)件或者零件，標(biāo)注相同或者對(duì)應(yīng)的附圖標(biāo)記，省略重復(fù)的說明。此外，在附圖中，不以表示構(gòu)件或者零件間的對(duì)比為目的，因此，對(duì)于具體的尺寸，應(yīng)由本領(lǐng)域技術(shù)人員參照下面的并非用于限定本發(fā)明的實(shí)施方式來決定。
[0029]基板處理裝置
[0030]首先，使用【附圖說明】本發(fā)明的本實(shí)施方式的基板處理裝置。
[0031]圖1是本實(shí)施方式的基板處理裝置的一個(gè)例子的剖視圖，圖2是本實(shí)施方式的基板處理裝置的一個(gè)例子的立體圖。另外，圖3是本實(shí)施方式的基板處理裝置的一個(gè)例子的概略俯視圖。
[0032]參照?qǐng)D1至圖3，該基板處理裝置包括:扁平的真空容器(處理室、腔室)1，其具有大致圓形的俯視形狀；以及旋轉(zhuǎn)臺(tái)2，其設(shè)置在該真空容器1內(nèi)，在真空容器1的中心具有旋轉(zhuǎn)中心。真空容器1具有:容器主體12，其具有有底的圓筒形狀；頂板11，其夾著例如0型密封圈等密封構(gòu)件13(圖1)氣密地可裝卸地配置于容器主體12的上表面。
[0033]旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的中心部固定于圓筒形狀的芯部21，該芯部21固定于沿鉛垂方向延伸的旋轉(zhuǎn)軸22的上端。旋轉(zhuǎn)軸22貫穿真空容器1的底部14，其下端安裝于用于使旋轉(zhuǎn)軸22 (圖1)繞鉛垂軸線旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)部23。旋轉(zhuǎn)軸22以及驅(qū)動(dòng)部23收納在上表面開口的筒狀的殼體20內(nèi)。該殼體20的設(shè)置在其上表面上的凸緣部分氣密地安裝于真空容器1的底部14的下表面，從而維持殼體20的內(nèi)部氣氛與外部氣氛之間的氣密狀態(tài)。
[0034]在旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的表面上，如圖2及圖3所示那樣沿著旋轉(zhuǎn)方向(周向)設(shè)有圓形狀的凹部24，該凹部24用于載置多張(圖示的例子為5張)作為基板的半導(dǎo)體晶圓(下面稱為“晶圓”)W。另外，為了方便，圖3表示為只有1個(gè)凹部24載置有晶圓W。該凹部24具有比晶圓W的直徑(例如300mm)稍微大例如大4mm的內(nèi)徑以及與晶圓W的厚度大致相等的深度。因此，在將晶圓W載置于凹部24時(shí)，晶圓W的表面與旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的表面(不載置晶圓W的區(qū)域)等尚。
[0035]圖2和圖3是用于說明真空容器1內(nèi)的構(gòu)造的圖，為了方便說明，省略了頂板11的圖示。如圖2和圖3所示，在旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的上方，配置有分別由例如石英構(gòu)成的第1成膜氣體噴嘴311、第2成膜氣體噴嘴312、第1蝕刻氣體噴嘴321、第2蝕刻氣體噴嘴322、分離氣體噴嘴41、以及分離氣體噴嘴42。在圖示的例子中，在真空容器1的周向上隔開間隔地自輸送口 15 (后述)沿順時(shí)針方向(旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的旋轉(zhuǎn)方向)依次排列有第2成膜氣體噴嘴312、分離氣體噴嘴41、第1成膜氣體噴嘴311、分離氣體噴嘴42、第1蝕刻氣體噴嘴321、以及第2蝕刻氣體噴嘴322。這些噴嘴311、312、321、322、41、以及42通過分別將作為各自的基端部的氣體導(dǎo)入部311a、312a、321a、322a、41a、以及42a (圖3)固定于容器主體12的外周壁，從而自真空容器1的外周壁導(dǎo)入真空容器1內(nèi)。并且，噴嘴沿著容器主體12的徑向以相對(duì)于旋轉(zhuǎn)臺(tái)2沿水平延伸的方式安裝。
[0036]在本實(shí)施方式的基板處理方法中，作為自第1成膜氣體噴嘴311供給的第1成膜氣體，能夠使用例如含Si氣體。作為含Si氣體，能夠使用各種氣體，可以使用LT0氣體。另夕卜，作為自第2成膜氣體噴嘴312供給的第2成膜氣體，可以使用例如氧化氣體。作為氧化氣體，可以使用氧(02)氣體和/或臭氧(03