衬底处理装置、衬底处理方法及半导体器件的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及衬底处理装置、衬底处理方法及半导体器件的制造方法。
【背景技术】
[0002]近年，闪存等半导体器件处于高集成化的倾向。随之，图案尺寸显著地微型化。形成这些图案时，存在作为制造工序的一工序而实施对衬底进行氧化处理或氮化处理等规定处理的工序的情况。
[0003]作为形成上述图案的方法之一，存在如下工序，在电路之间形成槽，并在槽中形成内衬膜(liner film)或布线。该槽伴随近年的微型化而以高的纵横比构成。
[0004]形成内衬膜等时，在槽的上部侧面、中部侧面、下部侧面、底部中，也谋求形成膜厚没有偏差的良好的阶梯覆盖(step coverage)的膜。这是因为，通过采用良好的阶梯覆盖的膜，能够使半导体设备的特性在槽间变得均匀，由此，能够抑制半导体设备的特性偏差。
[0005]这里，为处理高的纵横比的槽，尝试加热气体进行处理和使气体成为等离子体状态进行处理，但形成具有良好的阶梯覆盖性的膜是困难的。
[0006]作为形成上述膜的方法，有使至少两种处理气体反应并形成膜的CVD(ChemicalVapor Deposit1n)法和 ALD(Atomic Layer Deposit1n)法等。
[0007]这里，由于需要使半导体设备的特性变得均匀，所以形成薄膜时，需要对于衬底面内均匀地供给气体。为实现其，开发了能够从衬底的处理面均匀地供给气体的单片式装置。在该单片式装置中，为了更均匀地供给气体，例如在衬底上设置具有缓冲室的喷头。
[0008]以往，开发了如下技术:通过使被处理体的支承体和喷头部的直径相同地构成,来使通过成膜被消耗的处理气体的量和从头部供给到处理空间的处理气体的量在单位面积中变得均等，从而使成膜的面内均匀性提高的技术；使用喷头蚀刻衬底上的Poly-Si层的情况下，以使气体不会因喷头和载置衬底的下部电极之间的距离而扩散的方式，使气体导入部的形状成为向处理室内突出的突起状，进一步朝向相互不同的方向开口地设置多个气体导入孔的技术；为防止由喷射机构即喷射孔的堵塞的发生而导致的衬底上的膜厚均匀性恶化，设置将处理气体向沿与衬底表面垂直的轴向被供给处理气体的第一区域供给的轴上喷射供给孔、和将处理气体向沿倾斜方向供给气体的第二区域供给的轴外喷射供给孔的技术。
【发明内容】
[0009]使用单片式装置通过至少两种处理气体形成所期望的膜时，使该处理气体在衬底上方或衬底表面上反应，由此形成膜。然而，在通过缓冲室供给气体这样的以往的装置中，认为气体在缓冲室内反应，并在缓冲室内生成副产物。该生成的副产物对衬底的特性带来不良影响。
[0010]另外，在单片式装置中，使用喷头进行气体供给的情况下，从喷头均匀地流出的反应气体在衬底表面上流动的距离根据流出场所而发生变化，从而存在面内均匀性变差的问题。
[0011]本发明的目的是，解决上述问题，提供能够抑制副产物的产生并能够提高衬底的面内均匀性的衬底处理装置、衬底处理方法及半导体器件的制造方法。
[0012]根据本发明的一个方式，提供一种衬底处理装置，其具有:对衬底进行处理的处理室；气体供给部，具有将在所述处理室内对衬底进行处理的处理气体分别独立地供给到所述衬底的中心部和所述衬底的周缘部的气体供给孔；对所述处理室内进行排气的排气部；和控制部，以将从所述气体供给部供给的处理气体供给到所述衬底的周缘部之后、再供给到所述衬底中心部的方式控制所述气体供给部。
[0013]根据本发明的其他方式，提供一种衬底处理方法，其具有:将衬底输送到处理室内的工序；通过具有向所述处理室内供给处理气体的气体供给孔的气体供给部对所述衬底的周缘部进行气体供给，来处理所述衬底的周缘部的工序；和在处理所述衬底的周缘部的工序之后,通过所述气体供给部对所述衬底的中心部进行气体供给,来处理所述衬底的中心部的工序。
[0014]根据本发明的其他方式，提供一种半导体器件的制造方法，其具有:将衬底输送到处理室内的工序；通过具有向所述处理室内供给处理气体的气体供给孔的气体供给部对所述衬底的周缘部进行气体供给，来处理所述衬底的周缘部的工序；和在处理所述衬底的周缘部的工序之后，通过所述气体供给部对于所述衬底的中心部进行气体供给，来处理所述衬底的中心部的工序。
[0015]根据本发明的衬底处理装置、衬底处理方法及半导体器件的制造方法，能够抑制副产物的产生，并能够提高衬底的面内均匀性。
【附图说明】
[0016]图1是本发明的一实施方式的衬底处理装置的纵剖视图。
[0017]图2是用图1中的A-A线剖视图表示图1所示的气体导入口部分的图。
[0018]图3是用图1中的B-B线剖视图表示图1所示的缓冲空间部分的图。
[0019]图4是用于说明本发明的一实施方式的喷头的缓冲空间的立体示意图。
[0020]图5是表示本发明的一实施方式的衬底处理装置所使用的控制部的硬件结构的框图。
[0021]图6是表示本发明的一实施方式的衬底处理工序的流程图。
[0022]图7是本发明的第一实施方式及第二实施方式的成膜工序的流程图。
[0023]图8是本发明的第一实施方式的成膜工序的气体供给的时序图。
[0024]图9是本发明的第二实施方式的成膜工序的气体供给的时序图。
[0025]图10是本发明的第三实施方式的成膜工序的流程图。
[0026]图11是本发明的第三实施方式的成膜工序的气体供给的时序图。
[0027]图12是用于说明本发明的一实施方式的成膜工序中的衬底表面的情况的示意图。
[0028]附图标记的i兑明
[0029]100衬底处理装置
[0030]200晶圆(衬底)
[0031]201处理空间(处理室)
[0032]203输送空间
[0033]210衬底支承部
[0034]213加热器
[0035]220排气部
[0036]229a第一气体导入管
[0037]229b第二气体导入管
[0038]230 喷头
[0039]231a第一气体导入口
[0040]231b第二气体导入口
[0041]232a第一缓冲空间
[0042]232b第二缓冲空间
[0043]236a、236b通孔(气体供给孔)
[0044]280控制器
【具体实施方式】
[0045]以下，根据【附图说明】本发明的一实施方式。
[0046]首先，对于本发明的一实施方式的衬底处理装置进行说明。
[0047]本实施方式的衬底处理装置100是高介电常数绝缘膜形成单元，如图1所示，采用单片式衬底处理装置构成。
[0048]图1是本发明的一实施方式的衬底处理装置100的纵剖视图。
[0049]图2是用图1中的A-A线剖视图表示图1所示的气体导入口 231的图。
[0050]图3是用图1中的B-B线剖视图表示图1所示的缓冲空间232的图。
[0051]图4是用于说明本发明的一实施方式的喷头230的缓冲空间232的立体示意图。
[0052]衬底处理装置100具有处理容器202。处理容器202采用例如横截面为圆形且扁平的密闭容器构成。另外，处理容器202由例如铝(Al)或不锈钢(SUS)等金属材料构成。在处理容器202内，形成有对作为衬底的硅晶圆等晶圆200进行处理的作为处理室的处理空间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和下部容器202b之间设置有隔板204。将被上部容器202a包围的空间、S卩比隔板204更靠上方的空间称为处理空间201，将被下部容器202b包围的空间、S卩比隔板204更靠下方的空间称为输送空间203。
[0053]在下部容器202b的侧面，设置有与闸阀205相邻的衬底送入送出口 206，晶圆200通过衬底送入送出口 206在与未图示的输送室之间移动。在下部容器202b的底部设置有多个顶升销207。而且，下部容器202b接地。
[0054]在处理空间201内，设置有支承晶圆200的衬底支承部210。衬底支承部210主要具有载置晶圆200的载置面211、在表面具有载置面211的衬底载置台212、内置于衬底载置台212的作为加热源的加热器213。在衬底载置台212上，供顶升销207贯穿的通孔214分别设置在与顶升销207对应的位置。
[0055]衬底载置台212被轴217支承。轴217贯穿处理容器202的底部，而且在处理容器202的外部与升降机构218连接。使升降机构218工作而使轴217及衬底载置台212升降，由此能够使载置在载置面211上的晶圆200升降。需要说明的是，轴217下端部的周围被波纹管219覆盖，处理空间201内被气密地保持。
[0056]关于衬底载置台212，在晶圆200的输送时，以使载置面211成为衬底送入送出口206的位置(晶圆输送位置)的方式下降，在晶圆200的处理时，如图1所示，晶圆200上升到处理空间201内的处理位置(晶圆处理位置)。
[0057]具体来说，使衬底载置台212下降到晶圆输送位置时，顶升销207的上端部从载置面211的上表面突出，顶升销207从下方支承晶圆200。另外，使衬底载置台212上升到晶圆处理位置时，顶升销207从载置面211的上表面埋没，载置面211从下方支承晶圆200。需要说明的是，由于顶升销207与晶圆200直接接触，所以优选顶升销207例如由石英或氧化铝等材质形成。
[0058]在处理空间201 (上部容器202a)的内壁侧面上，设置有对处理空间201的环境气体进行排气的排气口 221。在排气口 221上连接有排气管222，在排气管222上，依次串联地连接有将处理空间201内控制成规定压力的APC (Auto Pressure Controller)等的APC阀223、真空泵224。主要由排气口 221、排气管222、APC阀223、真