衬底处理系统、半导体器件的制造方法及存储介质的制作方法

文档序号:8426278阅读:489来源:国知局
衬底处理系统、半导体器件的制造方法及存储介质的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及衬底处理系统、半导体器件的制造方法及存储介质。
【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,必须缩小装置的尺寸来形成,由此,就必须缩小所要形成的图案的宽度和间隔。
[0004]根据近几年的微细化,对于微细结构的埋入,尤其对于在纵向上较深、或在横向上较窄的空隙结构(槽)内的氧化物的埋入,基于CVD法的埋入方法正逐渐达到技术极限。另夕卜,由于晶体管的微细化,正在谋求形成一种薄且均匀的栅极绝缘膜和栅极。而且,为了提高半导体器件的生产性,正在谋求缩短每一片衬底的处理时间。
[0005]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的宽度更小,从而难以实现在保持品质状态下的微细化、生产量(throughput)的提高和处理温度的低温化。例如具有一种成膜方法,在形成栅绝缘膜和栅极时,使原料气体的供给和排出、反应气体的供给和排出、以及等离子体的生成依次重复进行。在该成膜方法中,例如,在进行等离子体生成时,需要在电力调整、压力调整、气体浓度调整等方面花费时间,在生产时间的缩减上很有限。

【发明内容】

[0006]本发明以提供一种能够使形成在衬底上的I旲的特性提闻,并能使生广量提闻的衬底处理系统、半导体器件的制造方法及存储介质为目的。
[0007]根据一种方式,提供一种衬底处理系统,其具有:收纳衬底的多个处理室;向多个所述处理室依次供给处理气体的处理气体供给系统;向多个所述处理室依次供给被活化的反应气体的反应气体供给系统;设在所述处理气体供给系统中的缓冲容器;和控制部,以向多个所述处理室分别交替地供给所述处理气体和所述反应气体的方式,控制所述处理气体供给系统和所述反应气体供给系统,使得向多个所述处理室中的任意一个供给反应气体的时间,成为向多个所述处理室中的任意一个供给处理气体的时间与向所述缓冲容器供给处理气体的时间的合计时间。
[0008]根据另一方式,提供一种半导体器件的制造方法,其具有如下工序:以第一规定时间向多个处理室的各处理室依次供给处理气体的工序;以第二规定时间向设在与所述各处理室连接的气体供给管上的缓冲容器供给处理气体的工序;和以所述第一规定时间与所述第二规定时间的合计时间向多个所述处理室的各处理室依次供给被活化的反应气体的工序。
[0009]根据又一方式,提供一种存储介质,其存储有使计算机执行如下步骤的程序:以第一规定时间向多个处理室的各处理室依次供给处理气体的步骤;以第二规定时间向设在与所述各处理室连接的气体供给管上的缓冲容器供给处理气体的步骤;和以所述第一规定时间与所述第二规定时间的合计时间向多个所述处理室的各处理室依次供给被活化的反应气体的步骤。
[0010]发明效果
[0011]根据本发明的衬底处理系统、半导体器件的制造方法及存储介质,能够使形成在衬底上的膜的特性提高、并能使生产量提高。
【附图说明】
[0012]图1是实施方式的衬底处理装置的概略结构图。
[0013]图2是在实施方式中适用的衬底处理装置的控制器的概略结构图。
[0014]图3是表示实施方式的衬底处理工序的流程图。
[0015]图4中,Ca)是表示实施方式的成膜工序的流程示例的图,(b)是表示实施方式的成膜工序的另一流程示例的图。
[0016]图5中,Ca)是表不实施方式的成膜工序的循环不例的图,(b)是表不另一实施方式的成膜工序的循环示例的图,(C)是又一实施方式的成膜工序的循环示例的图。
[0017]图6是实施方式的衬底处理系统的概略结构图。
[0018]图7是实施方式的衬底处理系统的气体系统的概略结构图。
[0019]图8是表示实施方式的衬底处理系统的各处理室中的步骤示例的图。
[0020]图9是表示实施方式的衬底处理系统的各气体供给阀门的动作顺序示例的图。
[0021]图10是表示实施方式的衬底处理系统的各气体供给阀门的另一动作顺序示例的图。
[0022]图11是表示实施方式的设在衬底处理系统的各排气系统上的阀门的动作顺序示例的图。
[0023]图12是另一实施方式的衬底处理系统的气体系统的概略结构图。
[0024]附图标记说明
[0025]114缓冲容器
[0026]124远程等离子体单元(活化部)
[0027]200晶片(衬底)
[0028]201 处理室
[0029]202 处理容器
[0030]212衬底载置台
[0031]213加热器
[0032]221排气口(第一排气部)
[0033]234 喷头
[0034]231b喷头排气口(第二排气部)
【具体实施方式】
[0035]以下,对本发明的实施方式进行说明。
[0036]<本发明的实施方式>
[0037]以下,根据附图对本发明的实施方式进行说明。
[0038]( I)衬底处理装置的结构
[0039]首先,对本发明的实施方式的衬底处理装置进行说明。
[0040]对本实施方式的处理装置101进行说明。衬底处理装置101是高介电常数绝缘膜形成单元,如图1所示,作为枚叶式衬底处理装置而构成。在衬底处理装置中,进行上述的半导体器件的制造工序。
[0041]如图1所示,衬底处理装置101具有处理容器202。处理容器202例如作为横截面为圆形且扁平的密闭容器而构成。另外,处理容器202例如通过铝(Al)和不锈钢(SUS)等金属材料、或者石英构成。在处理容器202内,形成有处理作为衬底的硅晶片等晶片200的处理空间(处理室)201、和输送空间203。处理容器202由上部容器202a和下部容器202b构成。在上部容器202a与下部容器202b之间设有隔板204。将由上部处理容器202a包围且与隔板204相比位于上方的空间称为处理空间(也称为处理室)201,将由下部容器202b包围且与隔板相比位于下方的空间称为输送空间。
[0042]在下部容器202b的侧面上,设有与闸阀(gate valve)205相邻的衬底输入输出口206,晶片200经由衬底输入输出口 206在与未图示的输送室之间移动。在下部容器202b的底部设有多个升降销207。进一步地,下部容器202b接地。
[0043]在处理室201内,设有支承晶片200的衬底支承部210。衬底支承部210具有载置晶片200的载置面211、和将载置面211设为表面的载置台212。此外,在衬底支承部210上,也可以设置作为加热部的加热器213。通过设置加热部,能够使衬底加热,而提高形成在衬底上的膜的品质。也可以为,在衬底载置台212上,在与升降销207对应的位置上分别设置供升降销207贯穿的贯穿孔214。
[0044]衬底载置台212通过轴217支承。轴217贯穿处理容器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动作而使轴217及载置台212升降,从而能够使载置在衬底载置面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,处理室201内气密地保持。
[0045]衬底载置台212在输送晶片200时,以使衬底载置面211成为衬底输入输出口 206的位置(晶片输送位置)的方式下降到衬底支承部,并在处理晶片200时,如图1所示地上升直到晶片200处于处理室201内的处理位置(晶片处理位置)。
[0046]具体来说,在使衬底载置台212下降到晶片输送位置之后,升降销207的上端部会从衬底载置面211的上表面突出,并且升降销207从下方支承晶片200。另外,在使衬底载置台212上升到晶片处理位置之后,升降销207会从衬底载置面211的上表面埋没,衬底载置面211从下方支承晶片200。此外,由于升降销207与晶片200直接接触,所以例如优选为由石英和矾土等材质形成。此外,也可以为,在升降销207上设置升降机构,并以衬底载置台212与升降销207相对移动的方式构成。
[0047](排气系统)
[0048]在处理室201 (上部容器202a)的内壁侧面上,设有排出处理室201的环境气体的作为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室201的内部控制在规定压力的APC (Auto Pressure Controller)等压力调整器223、真空泵224。主要通过排气口 221、排气管222、和压力调整器223来构成第一排气部(排气线路)220。此外,也可以将真空泵224包括在第一排气部的结构中。
[0049](气体导入口)
[0050]在设于处理室201上部的后述喷头234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,详见后述。
[0051](气体分散单元)
[0052]在气体导入口 241与处理室201之间,设有作为气体分散单元的喷头234。气体导入口 241连接在喷头234的盖231上,从气体导入口 241导入的气体经由设在盖231上的孔231a而被供给到喷头234的缓冲空间232内。
[0053]此外,也可以由具有导电性的金属来形成喷头的盖231,并将其作为用于激活存在于缓冲空间232或处理室201内的气体的活化部(激活部)。这时,在盖231与上部容器202a之间设有绝缘块233,使盖231与上部容器202a之间绝缘。对于作为活化部的电极(盖231),也可以以供给电磁波(高频电力或微波)的方式构成。
[0054]喷头234在缓冲空间232与处理室201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。
[0055]在缓冲空间232内,设有形成所供给的气体的气流的气体引导器235。气体引导器235是以孔231a为顶点且随着朝向分散板234方向而直径逐渐扩大的圆锥形状。气体引导器235的下端的水平方向上的直径与贯穿孔234a的端部相比更形成在外周。
[0056]在缓冲空间232的侧方,经由喷头排气口 231b而连接有作为第二排气部的排气管
236。在排气管236上依次串联连接有切换排气的开/关的阀门237、将排气缓冲空间232的内部控制为规定压力的APC (Auto Pressure Controller)等压力调整器238、和真空泵239。
[0057](供给系统)
[0058]在与喷头234的盖231连接的气体导入孔241上,连接有通用气体供给管150 (后述的150a、150b、150c、150d)。从通用气体供给管150供给后述的处理气体、反应气体、净化(purge)气体。
[0059](控制部)
[0060]如图1所示,衬底处理装置101具有控制衬底处理装置101的各部分的动作的控制器260。
[0061]控制器260的概况如图2所示。作为控制部(控制机构)的控制器260作为具有CPU(central processing unit) 260a、RAM (Random Access Memory) 260b、存储装置 260c、I/0端口 260d的计算机而构成。RAM260b、存储装置260c、1/0端口 260d经由内部总线260e以能够与CPU260a进行数据交换的方式构成。并且构成为,在控制器260上,例如能够连接有作为触摸面板等构成的输入输出装置261、和外部存储装置262。
[0062]存储装置260c例如由闪存、HDD(Hard Disk Drive)等构成。在存储装置260c内,以能够读取的方式存储有控制衬底处理装置的动作的控制程序、和记载有后述的衬底处理的步骤和条件等的程序菜单等。此外,程序菜单是以能够使控制器260执行后述的衬底处理工序中的各步骤并获得规定结果的方式组合而成的,其作为程序来发挥功能。以下,将该程序菜单和控制程序等仅统称为程序。此外,当在本说明书中使用了程序这一词时,有仅单
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