衬底处理装置及半导体器件的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及具有对衬底进行处理的工序的半导体器件的制造方法和实施该半导 体器件的制造方法涉及的工序的衬底处理装置。
【背景技术】
[0002] 近年来，闪存等半导体器件有高集成化的倾向。与此相伴，图案尺寸显著微细化。 在形成这些图案时，有时作为半导体器件的制造工序的一个工序，实施对衬底进行氧化处 理、氮化处理等规定处理的工序。进行这些处理的衬底处理装置，通过对衬底供给处理气体 来实施针对衬底的成膜、衬底的表面处理等。
[0003] 作为以往的衬底处理装置，已知例如使用簇射头从衬底上方供给气体的类型的片 式衬底处理装置。在该片式衬底处理装置中，在处理室内通过衬托器（susceptor)的加热 机构加热衬底，从连接于处理室的气体供给管线经由簇射头对处理室内的衬底表面供给例 如成膜气体。在该衬底上流动的成膜气体因热能而发生化学反应，在衬底上形成薄膜。有 时，在这个时候交替流动2种以上的反应气体并一层一层地生成膜。
[0004] 如果衬底由衬托器的加热机构加热，则在衬托器与簇射头之间产生温度差。如果 在衬托器与簇射头之间有温度差，则难以保持衬底的温度均匀。另外，在簇射头的温度比衬 托器低的情况下，处理气体有可能未被充分加热就被供给到衬底，这会影响工艺性能。
[0005] 另外，对于衬托器的温度，通过监视而被保持为衬底处理温度，但是如果反复进行 衬底处理，则膜附着于簇射头、簇射头表面的辐射率变化。因此，簇射头的温度发生变化，其 结果有时衬底的温度也会变。
【发明内容】
[0006] 发明所要解决的课题
[0007] 本发明的目的在于提供如下技术：在使用簇射头的衬底处理装置中，能够使作为 衬底载置部的衬托器与簇射头之间的温度差为规定的范围内。
[0008] 用于解决课题的技术方案
[0009] 用于解决上述课题的、本发明涉及的衬底处理装置的代表性构成如下。即，一种 衬底处理装置，其中，具有：处理室，其对衬底进行处理；衬底载置部，其配置在所述处理室 内，在表面具有载置衬底的衬底载置面，并且具有第1加热器；簇射头，其具有第2加热器， 并且设置在与所述衬底载置面相对的位置，具备与所述衬底载置面相对的相对面；处理气 体供给系统，其经由所述簇射头对所述处理室供给对载置于所述衬底载置面的衬底进行处 理的处理气体；排气系统，其将所述处理室内的气氛排出；和控制部，其控制所述第1加热 器的输出以及所述第2加热器的输出，使得在将衬底载置于所述衬底载置面后，在从所述 处理气体供给系统供给所述处理气体，所述衬底载置部的温度为规定的温度，所述相对面 与所述衬底载置部的温度差为规定的范围内。
[0010] 另外，本发明涉及的半导体器件的制造方法的代表性构成如下。即，
[0011] 一种半导体器件的制造方法，包括：
[0012] 载置工序，将衬底载置于具有第1加热器的衬底载置部的衬底载置面；
[0013] 处理气体供给工序，从具有与所述衬底载置面相对的相对面且具有第2加热器的 簇射头向被载置于所述衬底载置面的衬底供给处理该衬底的处理气体；和
[0014] 温度控制工序，在所述处理气体供给工序中，控制所述第1加热器的输出，使得所 述衬底载置部的温度为规定的温度，并控制所述第2加热器的输出，使得所述相对面与所 述衬底载置部的温度差为规定的范围内。
[0015] 发明的效果
[0016] 根据上述构成，在使用簇射头的衬底处理装置中，能够使作为衬底载置部的衬托 器与簇射头之间的温度差为规定的范围内。
【附图说明】
[0017] 图1是本发明的实施方式涉及的衬底处理装置的纵截面概略图。
[0018] 图2是说明本发明的实施方式涉及的衬底处理工序的流程图。
[0019] 图3是本发明的实施方式涉及的成膜工序的顺序图。
[0020] 附图标记说明
[0021] 100…半导体制造装置（衬底处理装置）、200…晶片、201…处理室、201a···处理 空间、201b…输送空间、202…处理容器、202a…上部容器、202b…下部容器、204…分隔板、 205…闸阀、206…衬底送入送出口、207…升降销、208…O形环、210…衬底载置部、210s··· 衬底载置部温度传感器（温度检测器）、211…衬底载置面、213…衬底载置部加热器（第1 加热器）、214…衬底载置部贯通孔、217…轴、218…升降机构、219…波纹管、220…第1排气 系统（处理室排气管）、221…排气口、222…排气管、223…压力调整器（APC阀）、224…真 空泵、230···簇射头、231···盖、231a···盖孔、231b···簇射头盖加热部、231c···簇射头排气口、 231s…盖温度传感器（温度检测器）、232…缓冲室、233…绝缘块、234…分散板、234a…贯 通孔、234b…凸状部、234c…凸缘部、234d…相对面、234h···分散板加热器（第2加热器）、 234s…分散板温度传感器（温度检测器）、235…气体导向件、241…气体导入口、242…共 用气体供给管、243…第1气体供给系统、243a···第1气体供给管、243b···第1气体供给源、 243c…流量控制器（质量流量控制器）、243cl···开闭阀（阀）、244…第2气体供给系统、 244a…第2气体供给管、244b···第2气体供给源、244c…流量控制器（质量流量控制器）、 244cl···开闭阀（阀）、244e…远程等离子体单兀、245…第3气体供给系统、245a…第3气 体供给管、245b···第3气体供给源、245c···流量控制器（质量流量控制器）、245cl···开闭阀 (阀）、246···第1惰性气体供给系统、246a···第1惰性气体供给管、246b···第1惰性气体供给 源、246c···流量控制器（质量流量控制器）、246cl···开闭阀（阀）、247···第2惰性气体供给系 统、247a···第2惰性气体供给管、247b···第2惰性气体供给源、247c···流量控制器（质量流 量控制器）、247cl···开闭阀（阀）、248···清洁气体供给系统、248a···清洁气体供给管、248b··· 清洁气体供给源、248c···流量控制器（质量流量控制器）、248cl···开闭阀（阀）、250…等离 子体生成部、251…整合器、252…高频电源、260…控制器（控制部）、261…运算部、262…存 储部、270…第2排气系统（簇射头排气管）、271…排气管、272…开闭阀（阀）、273…压力 调整器（APC阀）、274…真空泵。
【具体实施方式】
[0022] (1)衬底处理装置的构成
[0023] 首先，关于本发明的实施方式涉及的衬底处理装置100(以下，也简称为装置）的 构成，一边参照图1一边进行说明。图1是本发明的实施方式涉及的衬底处理装置的纵截 面（垂直截面）概略图。衬底处理装置100是形成薄膜的装置，如图1所示，构成为每次处 理1片或多片衬底的片式衬底处理装置。
[0024] 如图1所示，衬底处理装置100具备处理容器202。处理容器202,例如其横截面 (水平截面）为圆形，并构成为圆筒形的扁平的密闭容器。另外，处理容器202的侧壁、底 壁，由例如铝（Al)、不锈钢（SUS)等金属材料构成。
[0025] 在处理容器202内，形成有对作为衬底的硅晶片等晶片200进行处理的处理室 201。处理室201包括：对晶片200进行处理的处理空间201a ;和输送晶片200的输送空间 201b。处理容器202的外壳由上部容器202a、下部容器202b和作为顶板部的簇射头230构 成。在上部容器202a与下部容器202b之间，设置有将处理空间201a与输送空间201b分 隔开的分隔板204。
[0026] 处理空间201a是由上部处理容器202a、簇射头230和后述的衬底载置部210包围 的空间，且是比分隔板204靠上方的空间。输送空间201b是由下部容器202b和衬底载置 部210包围的空间，且是比分隔板靠下方的空间。在上部处理容器202a与分隔板204之间 (接触部）和/或在分隔板204与下部容器202b之间（接触部）等，设置有用于维持处理 容器202内气密的O形环208。
[0027] 在下部容器202b的侧面，与闸阀205相邻地设置有衬底送入送出口 206。晶片200 经由衬底送入送出口 206在与相邻的衬底输送室（未图示）之间移动。在下部容器202b 的底部，沿垂直方向设置有多个升降销207。而且，下部容器202b电接地。
[0028] 在处理空间201a与输送空间201b之间，配置有支承晶片200的衬底载置部210。 衬底载置部210由例如氮化铝（A1N)、陶瓷、石英等非金属材料形成。衬底载置部210包括： 载置晶片200的衬底载置面211 ;衬底载置部加热器213,其是内置于衬底载置部210的加 热源并作为对衬底载置部210进行加热的加热部；和衬底载置部温度传感器210s，其为检 测衬底载置部210的温度的温度检测器。衬底载置部加热器213由例如电阻加热器构成。 使得后述的控制器260基于由温度传感器210s检测出的温度，将衬底载置部210控制为规 定的温度。
[0029] 衬底载置面211位于处理空间201a内。在衬底载置部210,在与升降销207相对 应的位置分别设置有供升降销207贯通的衬底载置部贯通孔214。
[0030] 衬底载置部210由轴217支承。轴217沿垂直方向贯通处理容器202的底部，而 且在处理容器202的外部连接于升降机构218。通过使升降机构218工作而使轴217以及 衬底载置部210升降，从而能够使载置于衬底载置面211上的晶片200升降。此外，轴217 下端部的周围由波纹管219覆盖，处理容器202内维持气密。
[0031] 在晶片200的输送时衬底载置部210下降使得衬底载置面211到达衬底送入送出 口 206的位置（晶片输送位置），在晶片200的处理时衬底载置部210上升使得如图1所示 晶片200到达处理位置（晶片处理位置）。
[0032] 具体而言，在使衬底载置部210下降直至晶片输送位置时，升降销207的上端部从 衬底载置面211的上表面突出，使得升降销207从下方支承晶片200。另外，在使衬底载置 部210上升直至晶片处理位置时，升降销207埋没于衬底载置面211的上表面之下，使得衬 底载置面211从下方支承晶片200。此外，升降销207与晶片200直接接触，所以优选由例 如石英、铝等材质形成升降销207。
[0033] (气体导入口）
[0034] 在后述簇射头230的上表面（顶壁），设置有用于对处理室201内供给各种气体的 气体