衬底处理装置、半导体器件的制造方法及记录介质的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用气体处理衬底的衬底处理装置、半导体器件的制造方法及记录介质。
【背景技术】
[0002]随着大规模集成电路(Large Scale Integrated Circuit:以下简称为LSI)的微细化，控制晶体管元件间的漏电流干扰的加工技术逐渐增加了技术难度。对于LSI的元件间的分离，采用在作为衬底的硅(Si)上在欲分离的元件间形成槽或孔等空隙、并在该空隙中堆积绝缘物的方法。作为绝缘物，多使用氧化膜，例如使用氧化硅膜。氧化硅膜通过Si衬底自身的氧化、或化学气相沉积法(Chemical Vapor Deposit1n:CVD)、绝缘物涂敷法(Spin On Dielectric:SOD)形成。
[0003]由于近几年的微细化，对于微细结构的嵌入，尤其是氧化物向纵方向上很深、或横方向上很窄的空隙结构内的嵌入，以CVD法进行的嵌入方法正逐渐达到技术上的极限。在这样的背景下，使用具有流动性的氧化物的嵌入方法即SOD的采用呈增加趋势。在SOD中，使用称为SOG (Spin on glass，旋涂玻璃)的含有无机或有机成分的涂敷绝缘材料。这种材料在CVD氧化膜出现之前用于LSI的制造工序中，但由于加工技术是0.35 μ m?I μ m左右的加工尺寸，不是微细的，所以通过在氮气氛中进行400°C左右的热处理而允许实施涂敷后的改性方法。
[0004]另一方面，也逐渐提出了对于晶体管的热载荷的降低要求。作为想要降低热载荷的理由，包括:防止为晶体管的动作用而注入的、硼或砷、磷等杂质的过度扩散；防止电极用金属硅化物的凝聚；防止栅极用功函数金属材料的性能变动；和确保存储元件的反复写入/读取的寿命等。
[0005]专利文献1:日本特开2011-86908号
【发明内容】
[0006]然而，近几年以LS1、DRAM (Dynamic Random Access Memory、动态随机存取存储器)和闪存(Flash Memory)为代表的半导体器件的最小加工尺寸已经变得比50nm的宽度还小，保证质量的状态下实现微细化、实现制造生产率的提高、处理温度的低温化变得越来越困难。
[0007]本发明的目的是，提供一种能够使半导体器件的制造质量提高、并使制造生产率提高的衬底处理装置、半导体器件的制造方法、记录介质。
[0008]根据一个方式，提供一种衬底处理装置，其具有:收纳衬底的处理容器；向所述衬底供给处理气体的气体供给部；封闭所述处理容器的盖体；设置在所述盖体上的热导体；和加热所述热导体的热导体加热部。
[0009]根据另一方式，提供一种半导体器件的制造方法，其具有:将衬底收纳到处理容器内的工序；向所述衬底供给处理气体的工序；和热导体加热部对设置在封闭所述处理容器的盖体上的热导体进行加热的工序。
[0010]进而根据其他方式，提供一种记录介质，其记录有使计算机执行如下步骤的程序，即，将衬底收纳到处理容器内的步骤；向所述衬底供给处理气体的步骤；和热导体加热部对设置在封闭所述处理容器的盖体上的热导体进行加热的步骤。
[0011]根据本发明中的衬底处理装置、半导体器件的制造方法、记录介质，能够使半导体器件的制造质量提尚，并使制造生广率提尚。
【附图说明】
[0012]图1是第一实施方式中的衬底处理装置的示意性结构图。
[0013]图2是第一实施方式中的衬底处理装置的纵剖面示意图。
[0014]图3是第一?第三实施方式中适合使用的衬底处理装置的控制器的示意性结构图。
[0015]图4是第一?第三实施方式中的炉口附近的示意性结构图。
[0016]图5是表示第一?第三实施方式中的炉口附近的另一形态的示意性结构图。
[0017]图6中a)是表示第一?第三实施方式中的炉口附近的另一形态的示意性结构图；b)是表示第一?第三实施方式中的炉口附近的又一形态的示意性结构图。
[0018]图7是表示第一?第三实施方式中的气体供给管和气体排出管的位置的例子的示意图。
[0019]图8是表示第一实施方式中的衬底处理工序的流程图。
[0020]图9是表示第一实施方式中的衬底处理工序的另一流程例的图。
[0021]图10是用第一?第三实施方式中的衬底处理装置进行实验后的膜厚结果例。
[0022]图11是第二实施方式中的衬底处理装置的示意图的例子。
[0023]图12是设置在第二实施方式中的衬底处理装置上的双氧水蒸气生成装置的示意性结构图。
[0024]图13是表示第二实施方式中的衬底处理工序的流程例的图。
[0025]图14是第三实施方式中的衬底处理装置的示意图的例子。
[0026]图15是第三实施方式中的衬底处理装置的纵剖面示意图。
[0027]图16是表示第三实施方式中的衬底处理工序的流程例的图。
【具体实施方式】
[0028]<第一实施方式>
[0029]以下，对第一实施方式进行说明。
[0030](I)衬底处理装置的结构
[0031]首先，主要使用图1及图2对本实施方式中的衬底处理装置的结构进行说明。图1是本实施方式中的衬底处理装置的示意性结构图，以纵剖面表示处理炉202部分。图2是本实施方式中的衬底处理装置所具备的处理炉202的纵剖面示意图。在衬底处理装置中，例如，能够进行用于制造半导体器件的一个工序。
[0032](处理容器)
[0033]如图1所示，处理炉202具有作为处理容器的反应管203。反应管203例如由石英(S12)或碳化硅(SiC)等耐热性材料构成，形成为上端及下端开口的圆筒形状。在反应管203的筒中空部内，形成有处理室201，且其构成为能够通过后述的舟皿(boat)217将作为衬底的晶片200以水平姿势且在垂直方向上码放多层的状态进行收纳。
[0034]在反应管203的下部，设置有能够气密性地密封(封闭)反应管203的下端开口(炉口)的作为炉口盖体的密封盖219。密封盖219以从垂直方向下侧与反应管203的下端抵接的方式构成。密封盖219形成为圆板状。
[0035]作为衬底的处理空间的衬底处理室201由反应管203和密封盖219构成。
[0036](衬底支承部)
[0037]作为衬底支承部的舟皿217以能够多层地保持多枚晶片200的方式构成。舟皿217具有保持多枚晶片200的多根支柱217a。支柱217a例如有三根。多根支柱217a分别架设在底板217b与顶板217c之间。多枚晶片200以水平姿势且相互对齐中心的状态码放并在管轴方向上呈多层保持在支柱217a上。顶板217c以比保持在舟皿217上的晶片200的最大外径大的方式形成。
[0038]作为支柱217a、底板217b、顶板217c的构成材料，例如可以使用碳化硅(SiC)、氧化铝(AlO)、氮化铝(AlN)、氮化硅(SiN)、氧化锆(ZrO)等导热性良好的非金属材料。尤其优选热传导率为10W/mK以上的非金属材料。此外，若热传导率不成问题，则也可以由石英(S1)等形成，另外，若由金属对晶片200造成的污染不成问题，则支柱217a、顶板217c也可以由不锈钢(SUS)等金属材料形成。在使用金属作为支柱217a、顶板217c的构成材料的情况下，还可以在金属上形成陶瓷或特氟隆(Teflon、注册商标)等的被膜。
[0039]在舟皿217的下部，设置有例如由石英或碳化硅等耐热材料构成的绝热体218，以来自第一加热部207的热变得难以向密封盖219侧传递的方式构成。绝热体218作为绝热部件发挥功能，并且还作为保持舟皿217的保持体而发挥功能。需要说明的是，绝热体218并不限于如图所示地以水平姿势呈多层设置有多枚形成为圆板形状的绝热板的情况，例如还可以是形成为圆筒形状的石英帽等。另外，绝热体218还可以考虑作为舟皿217的构成部件之一。
[0040](升降部)
[0041]在反应容器203的下方，设置有使舟皿217升降并将其向反应管203的内外输送的作为升降部的舟皿升降机。在舟皿升降机上，设置有在通过舟皿升降机使舟皿217上升时密封炉口的密封盖219。
[0042]在密封盖219的与处理室201相反的一侧，设置有使舟皿217旋转的舟皿旋转机构267。舟皿旋转机构267的旋转轴261贯穿密封盖219并与舟皿217连接，以通过使舟皿217旋转而使晶片200旋转的方式构成。
[0043](第一加热部)
[0044]在反应管203的外侧，以包围反应管203的侧壁面的同心圆状，设置有加热反应管203内的晶片200的第一加热部207。第一加热部207设置成由加热器底座206支承。如图2所示，第一加热部207具有第一?第四加热单元207a?207d。第一?第四加热单元207a?207d分别沿着反应管203内的晶片200的层叠方向设置。
[0045]在反应管203内，与每个第一?第四加热单元207a?207d相应地，作为检测晶片200或周围温度的温度检测器，例如热电偶等第一?第四温度传感器263a?263d分别设置在反应管203与舟皿217之间。需要说明的是，第一?第四温度传感器263a?263d还可以分别设置为，对通过第一?第四加热单元207a?207d分别被加热的多枚晶片200中的、位于中央的晶片200的温度进行检测。
[0046]在第一加热部207、第一?第四温度传感器263a?263d上，分别电连接有后述的控制器121。控制器121构成为:以使反应管203内的晶片200的温度达到规定温度的方式，根据由第一?第四温度传感器263a?263d分别检测出的温度信息，在规定时间分别对向第一?第四加热单元207a?207d供给的电力进行控制，并针对每个第一?第四加热单元207a?207d单独进行温度设定、温度调节。
[0047](气体供给部)
[0048]如图1所示，在反应管203的外侧设置有作为气体供给部的气体供给管233，其向反应管203内供给作为处理气体的气化原料。气化原料可以使用沸点为50?200°C的原料。在本实施方式中，示出了使用水蒸气(H2O)的例子。
[0049]气体供给管233与设置在反应管203内的气体供给喷嘴401连接。气体供给喷嘴401在从反应管203的下部到上部的范围内沿着晶片200的装载方向设置。在气体供给喷嘴401上以能够向反应管203内均匀地供给水蒸气的方式设置有多个气体供给孔402。气体供给管233与水蒸气生成器260连接。由水蒸气生成器260产生的水蒸气从反应管203的下部起在气体供给喷嘴401内上升，并从多个气体供给孔402向反应管203内供给。
[0050]在水蒸气生成器260上连接有氢气供给管232a和氧气供给管232b。在氢气供给管232a上，从上游起依次设置有氢气供给源240a、MFC (Mass Flow Controller:质量流量控制器)241a、开闭阀242a。在氧气供给管232b上，从上游起依次设置有氧气供给源240b、MFC241b、开闭阀242b。水蒸气生成器260使用从氢气供给源240a供给的氢气、从氧气供给源240b供给的氧气来产生水蒸气。
[0051]在气体供给管233的中途连接有非活性气体供给管232c。在非活性气体供给管232c上，从上游侧起依次设置有非活性气体供给源240c、MFC241c、开闭阀242c。
[0052]在MFC241a、241b、241c或阀242a、242b、242c上，电连接有气体流量控制部283，以在所期望的时间进行控制使所供给的气体的流量达到所期望的量的方式构成。
[0053]气体供给部由气体供给喷嘴401、气体供给孔402、气体供给管233、水蒸气生成器260、氢气供给管232a、氧气供给管232b、MFC242a、MFC242b、开闭阀242a、开闭阀242b等构成。
[0054]此外，还可以考虑在气体供给部内包含氢气供给源240a、氧气供给源240b、非活性气体供给管232c、开闭阀242c、MFC241c、非活性气体供给源240c等结构。
[0055](排气部)
[0056]在反应管203的下方，连接有将衬底处理室201内的气体排出的气体排出管231的一端。气体排出管231的另一端经由APC(Auto Pressure Controller:自动压力控制器)阀255与真空泵246a(排气装置)连接。衬底处理室201内通过由真空泵246产生的负压而被排气。需要说明的是，APC阀255是能够通过阀的开闭来进行衬底处理室201的排气及排气停止的开闭阀。另外，还可以是能够通过阀开度的调节来调节压力的压力调节阀。
[0057]另外，作为压力检测器的压力传感器223设置在APC阀255的上游侧。由此，构成为以使衬底处理室201内的压力成为规定压力(真空度)的方式进行真空排气。通过APC阀255在衬底处理室201及压力传感器223上电连接有压力控制部284 (参照图3)，压力控制部284构成为:根据由压力传感器223检测出的压力，通过APC阀