基板处理方法和基板处理装置的制造方法

文档序号:9632503阅读:502来源:国知局
基板处理方法和基板处理装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及基板处理方法和基板处理装置。
【背景技术】
[0002]如日本特开2010 - 56470号公报所记载那样,随着半导体器件的电路图案的进一步的精细化,对于构成半导体器件的各种膜,也要求其进一步的薄膜化和均匀化。作为能够应对这样的要求的成膜方法,公知有所谓的分子层成膜法(MLD:Molecular LayerDeposit1n、也称作原子层成膜法(ALD:Atomic Layer deposit1n),在该分子层成膜法中,通过向基板供给第1反应气体并使第1反应气体吸附在基板的表面上,接着向基板供给供给第2反应气体并使第2反应气体与吸附在基板的表面上的第1反应气体发生反应,从而将由反应生成物构成的膜堆积在基板上。采用这样的成膜方法,反应气体能够(准)自饱和地吸附在基板表面上,因此能够实现较高的膜厚控制性、优异的均匀性、以及优异的埋入特性。
[0003]然而,随着电路图案的精细化、例如随着沟槽元件分离构造中的沟槽、线.空间.图案(line.space.pattern)中的空间的深宽比变大,在分子层成膜法中,也存在难以埋入沟槽、空间的情况。
[0004]例如,当欲利用氧化硅膜来埋入具有30nm左右的宽度的空间时,反应气体难以进入狭小空间的底部,因此,存在如下倾向,即,在划分空间的线侧壁的上端部附近,膜厚变厚,在底部侧,膜厚变薄。因此,存在被埋入到空间中的氧化硅膜产生空隙的情况。当例如在后续的蚀刻工序中对这样的氧化硅膜进行蚀刻时,有时在氧化硅膜的上表面上形成与空隙相连通的开口。这样的话,蚀刻气体(或蚀刻液)有可能自这样的开口进入到空隙中而产生污染,或者在之后的镀金属(metallizat1n)时金属进入到空隙中而产生缺陷。
[0005]该问题并不限于ALD法,也可能在化学气相沉积(CVD:Chemical VaporDeposit1n)法中产生。例如,存在以下情况,即,在向形成于半导体基板的连接孔埋入导电性物质的膜而形成导电性的连接孔(所谓的插头)时,在插头中形成了空隙。如日本特开2003 - 142484号公报所记载的那样,为了抑制空隙而提出如下方法:在利用导电性物质埋入连接孔时,重复进行利用回蚀来将形成于连接孔的上部的导电性物质的外伸(日文:才一 —夕' )形状部去除的工序,由此形成抑制了空隙的导电性连接孔(所谓的插头)。
[0006]然而,在日本特开2003 - 142484号公报所记载的发明中,存在如下问题:不得不利用不同的装置来进行导电性物质的膜的成膜和回蚀,在装置之间输送晶圆、使各装置内的处理条件稳定化时要花费时间,因此不能提高生产率。
[0007]另外,为了解决该日本特开2003 - 142484号公报所记载的问题,如日本特开2012 - 209394号公报所记载的那样,作为减少在形成于基板表面的凹形状图案处产生的空隙并能够以高生产率进行埋入的成膜方法和成膜装置,提出一种使用成膜装置在同一处理室内利用旋转台的旋转来依次重复进行成膜、改性以及蚀刻的成膜方法,该成膜装置包括:旋转台,其用于载置基板;第1反应气体供给部和第2反应气体供给部,其能够向旋转台的基板载置面供给成膜用的第1反应气体和第2反应气体;以及活性化气体供给部,其用于使改性气体和蚀刻气体活性化并供给该改性气体和蚀刻气体,该改性气体用于对第1反应气体和第2反应气体互相反应而生成的反应生成物进行改性,该蚀刻气体用于对该反应生成物进行蚀刻。
[0008]然而,在所述日本特开2012 - 209394号公报所记载的成膜方法中,不能对蚀刻速率、被蚀刻了的膜的表面粗糙度等蚀刻条件进行精细控制,难以设为使成膜与蚀刻间的平衡最佳的条件,根据形成于基板表面的凹形状图案的形状(深宽比等)、所进行成膜的膜的种类等的不同,还存在难以进行高品质的成膜的情况。

【发明内容】

[0009]因此,本发明的目的在于,提供能够对蚀刻速率、蚀刻后的膜的表面粗糙度等蚀刻条件进行控制且在多种条件下均能够进行期望的基板处理的基板处理方法和基板处理装置。
[0010]为了达到所述目的,本发明的一技术方案提供一种基板处理方法。在基板处理方法中,将基板载置在设于处理室内的旋转台上,沿着所述旋转台的旋转方向该处理室划分为被供给蚀刻气体的处理区域和不被供给所述蚀刻气体而被供给吹扫气体的吹扫区域。向所述处理区域供给蚀刻气体。向所述吹扫区域供给吹扫气体。使旋转台旋转,在使所述旋转台旋转1圈时使所述基板分别通过所述处理区域和所述吹扫区域各1次。在所述基板通过所述处理区域时对形成于所述基板的表面的膜进行蚀刻。通过使所述旋转台的旋转速度变化来控制对所述膜进行蚀刻的蚀刻速率或蚀刻后的所述膜的表面粗糙度。
[0011]本发明的另一技术方案提供一种基板处理装置,其包括处理室。能够将基板载置在其表面上的旋转台设置在该处理室内。基板处理装置包括能够向该旋转台的所述表面供给第1成膜气体的第1成膜气体供给部。设有第2成膜气体供给部,该第2成膜气体供给部在所述旋转台的周向上与该第1成膜气体供给部分开,能够向所述旋转台的所述表面供给能与所述第1成膜气体发生反应的第2成膜气体。设有第1蚀刻气体供给部,该第1蚀刻气体供给部在所述旋转台的周向上与所述第1成膜气体供给部以及所述第2成膜气体供给部分开,能够向所述旋转台的所述表面供给第1蚀刻气体。设有第2蚀刻气体供给部,该第2蚀刻气体供给部接近该第1蚀刻气体供给部并用于供给第2蚀刻气体,该第2蚀刻气体能够在到达所述旋转台的表面之前与所述第1蚀刻气体直接反应。
【附图说明】
[0012]图1是本发明的实施方式的基板处理装置的一个例子的剖视图。
[0013]图2是本发明的实施方式的基板处理装置的一个例子的立体图。
[0014]图3是本发明的实施方式的基板处理装置的一个例子的概略俯视图。
[0015]图4A和图4B是本发明的实施方式的基板处理装置的气体喷嘴和喷嘴罩的结构图。
[0016]图5是本发明的实施方式的基板处理装置的一个例子的局部剖视图。
[0017]图6是本发明的实施方式的基板处理装置的一个例子的另一局部剖视图。
[0018]图7A?图7C是表示蚀刻工序中的真空容器内的N2体积浓度的模拟图。
[0019]图8是表示在与图7A?图7C相同的条件下第2处理区域P2的HF体积浓度的模拟结果的图。
[0020]图9A?图9C是表示蚀刻工序中的第2处理区域P2的NH3体积浓度的模拟结果的图。
[0021]图10是对利用本发明的实施方式的基板处理方法实施的蚀刻工序的转速依赖性进行研究而得到的实验结果。
[0022]图11A?图11F是表示为了对旋转台2的旋转速度与蚀刻后的氧化硅膜的表面粗糙度之间的关系进行研究而进行的实验的结果的图。
[0023]图12A?图12E是表不在晶圆W的表面形成有导通孔、沟槽等凹形状图案的情况下的蚀刻与旋转台的旋转速度之间的关系的实验结果。
[0024]图13是与导通孔的每个位置相对应地以蚀刻量(nm)的数值来表示图12所示的实验结果的图。
[0025]图14A?图14E是表示本发明的实施方式的基板处理方法的一个例子的前级的工序的图。
[0026]图15A?图是表示本发明的实施方式的基板处理方法的一个例子的后级的工序的图。
【具体实施方式】
[0027]以下,参照【附图说明】用于实施本发明的实施方式。
[0028]下面,参照附图对本发明的实施方式进行说明,该实施方式为示例,并非用于限定本发明。在整个附图中,对于相同或者对应的构件或者零件,标注相同或者对应的附图标记,省略重复的说明。此外,在附图中,不以表示构件或者零件间的对比为目的,因此,对于具体的尺寸,应由本领域技术人员参照下面的并非用于限定本发明的实施方式来决定。
[0029]基板处理装置
[0030]首先,使用【附图说明】本发明的本实施方式的基板处理装置。
[0031]图1是本实施方式的基板处理装置的一个例子的剖视图,图2是本实施方式的基板处理装置的一个例子的立体图。另外,图3是本实施方式的基板处理装置的一个例子的概略俯视图。
[0032]参照图1至图3,该基板处理装置包括:扁平的真空容器(处理室、腔室)1,其具有大致圆形的俯视形状;以及旋转台2,其设置在该真空容器1内,在真空容器1的中心具有旋转中心。真空容器1具有:容器主体12,其具有有底的圆筒形状;顶板11,其夹着例如0型密封圈等密封构件13(图1)气密地可装卸地配置于容器主体12的上表面。
[0033]旋转台2的中心部固定于圆筒形状的芯部21,该芯部21固定于沿铅垂方向延伸的旋转轴22的上端。旋转轴22贯穿真空容器1的底部14,其下端安装于用于使旋转轴22 (图1)绕铅垂轴线旋转的驱动部23。旋转轴22以及驱动部23收纳在上表面开口的筒状的壳体20内。该壳体20的设置在其上表面上的凸缘部分气密地安装于真空容器1的底部14的下表面,从而维持壳体20的内部气氛与外部气氛之间的气密状态。
[0034]在旋转台2的表面上,如图2及图3所示那样沿着旋转方向(周向)设有圆形状的凹部24,该凹部24用于载置多张(图示的例子为5张)作为基板的半导体晶圆(下面称为“晶圆”)W。另外,为了方便,图3表示为只有1个凹部24载置有晶圆W。该凹部24具有比晶圆W的直径(例如300mm)稍微大例如大4mm的内径以及与晶圆W的厚度大致相等的深度。因此,在将晶圆W载置于凹部24时,晶圆W的表面与旋转台2的表面(不载置晶圆W的区域)等尚。
[0035]图2和图3是用于说明真空容器1内的构造的图,为了方便说明,省略了顶板11的图示。如图2和图3所示,在旋转台2的上方,配置有分别由例如石英构成的第1成膜气体喷嘴311、第2成膜气体喷嘴312、第1蚀刻气体喷嘴321、第2蚀刻气体喷嘴322、分离气体喷嘴41、以及分离气体喷嘴42。在图示的例子中,在真空容器1的周向上隔开间隔地自输送口 15 (后述)沿顺时针方向(旋转台2的旋转方向)依次排列有第2成膜气体喷嘴312、分离气体喷嘴41、第1成膜气体喷嘴311、分离气体喷嘴42、第1蚀刻气体喷嘴321、以及第2蚀刻气体喷嘴322。这些喷嘴311、312、321、322、41、以及42通过分别将作为各自的基端部的气体导入部311a、312a、321a、322a、41a、以及42a (图3)固定于容器主体12的外周壁,从而自真空容器1的外周壁导入真空容器1内。并且,喷嘴沿着容器主体12的径向以相对于旋转台2沿水平延伸的方式安装。
[0036]在本实施方式的基板处理方法中,作为自第1成膜气体喷嘴311供给的第1成膜气体,能够使用例如含Si气体。作为含Si气体,能够使用各种气体,可以使用LT0气体。另夕卜,作为自第2成膜气体喷嘴312供给的第2成膜气体,可以使用例如氧化气体。作为氧化气体,可以使用氧(02)气体和/或臭氧(03
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