襯底處理裝置、半導體器件的制造方法以及氣體整流部的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及襯底處理裝置、半導體器件的制造方法以及氣體整流部。
【背景技術】
[0002]隨著大規(guī)模集成電路(Large Scale Integrated Circuit:以下簡稱為LSI)的高集成化，電路圖案的微細化在不斷發(fā)展。
[0003]為了在狹小的面積上集成大量半導體器件，必須將器件的尺寸形成得很小，因此，就必須縮小所要形成的圖案的寬度和間隔。
[0004]由于近幾年的微細化，對于埋入微細結構，尤其是向縱向很深、或橫向很窄的空隙結構(槽)內(nèi)埋入氧化物，用CVD法進行的埋入方法正逐漸達到技術上的極限。另外，由于晶體管的微細化，要求形成薄且均勻的柵絕緣膜和柵電極。進一步地，為了提高半導體器件的生產(chǎn)率，要求縮短每一張襯底的處理時間。
[0005]另外，為了提高半導體器件的生產(chǎn)率，要求提高對襯底的整個面內(nèi)的處理均勻性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]近幾年的以LS1、DRAM(動態(tài)隨機存取存儲器、Dynamic Random Access Memory)和閃存(Flash Memory)為代表的半導體器件的最小加工尺寸變得比30nm的寬度還小，而且膜厚也變得很薄，在保持品質(zhì)的同時，微細化、制造生產(chǎn)能力(through-put)的提高和對襯底的處理均勻性的提高變得越來越難。
[0007]本發(fā)明的目的在于，提供一種能夠使形成于襯底上的膜的特性和對襯底面內(nèi)的處理均勻性提高、并使制造生產(chǎn)能力提高的襯底處理裝置、半導體器件的制造方法以及氣體整流部。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一方案，提供一種襯底處理裝置，包括:處理室，收納襯底；襯底支承部，載置所述襯底；第一氣體供給部，向所述襯底供給第一氣體；第二氣體供給部，向所述襯底供給第二氣體；以及流導調(diào)節(jié)部，設有使從多處供給的吹掃氣體壓力均衡的氣體均壓部，向所述襯底支承部的外周端側(cè)供給由該氣體均壓部進行壓力均衡后的吹掃氣體，并至少調(diào)節(jié)所述第一氣體或第二氣體中任一方的排氣流導。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的另一方案，提供一種具有均壓部的半導體器件的制造方法，包括:將襯底收納到處理室內(nèi)的工序；將所述襯底載置到所述襯底支承部上的工序；向所述襯底供給第一氣體的工序；向所述襯底供給第二氣體的工序；以及，具有使從多處供給的吹掃氣體壓力均衡的氣體均壓部，向所述襯底支承部的外周端側(cè)供給由該氣體均壓部進行壓力均衡后的吹掃氣體，并至少調(diào)節(jié)所述第一氣體或所述第二氣體中任一方的排氣流導的工序。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的又一方案，提供一種氣體整流部，設置在具備設有支承襯底的襯底支承部的處理室的襯底處理裝置上，包括:開口，供向所述襯底供給的第一氣體和第二氣體通過；和流導調(diào)節(jié)部，設有使從多處供給的吹掃氣體壓力均衡的氣體均壓部，向所述襯底支承部的外周端側(cè)供給由該氣體均壓部進行壓力均衡后的吹掃氣體。
[0011]發(fā)明效果
[0012]根據(jù)本發(fā)明的襯底處理裝置、半導體器件的制造方法以及氣體整流部，能夠使形成于襯底上的膜的特性和對襯底面內(nèi)的處理均勻性提高，并使制造生產(chǎn)能力提高。
【附圖說明】
[0013]圖1是一個實施方式的襯底處理裝置的示意性結構圖。
[0014]圖2是表示一個實施方式的襯底載置臺與氣體整流部的位置關系的示意圖。
[0015]圖3是一個實施方式的氣體整流部與流導調(diào)節(jié)部的示例。
[0016]圖4是一個實施方式的氣體整流部與流導調(diào)節(jié)部的示例。
[0017]圖5是一個實施方式的控制器的示意性結構圖。
[0018]圖6是一個實施方式的襯底處理工序的流程圖。
[0019]圖7是一個實施方式的襯底處理工序的順序圖。
[0020]圖8是其他實施方式的襯底處理工序的順序圖。
[0021]圖9是其他實施方式的襯底處理工序的順序圖。
[0022]圖10是其他實施方式的氣體整流部與流導調(diào)節(jié)部的示例。
[0023]圖11是其他實施方式的氣體整流部與流導調(diào)節(jié)部的示例。
[0024]圖12是其他實施方式的氣體整流部與流導調(diào)節(jié)部的示例。
[0025]圖13是其他實施方式的氣體整流部的結構例。
[0026]圖14是其他實施方式的氣體整流部支承機構的結構例。
[0027]圖15是其他實施方式的氣體整流部與流導調(diào)節(jié)部的示例。
[0028]附圖標記說明
[0029]200-晶片(襯底)、201-處理室、202-處理容器、212-襯底載置臺、213-加熱器、221-排氣口(第一排氣部)、234-氣體整流部、231-蓋、250-遠程等離子體單元(激勵部)
【具體實施方式】
[0030]以下，對本發(fā)明的實施方式進行說明。
[0031]〈第一實施方式〉
[0032]以下，根據(jù)附圖對第一實施方式進行說明。
[0033](1)襯底處理裝置的結構
[0034]首先，對第一實施方式的襯底處理裝置進行說明。
[0035]對本實施方式的處理裝置100進行說明。襯底處理裝置100是形成絕緣膜或金屬膜等的單元，如圖1所示，構成為單片式襯底處理裝置。
[0036]如圖1所示，襯底處理裝置100具有處理容器202。處理容器202例如構成為橫截面為圓形且扁平的密閉容器。另外，處理容器202例如由鋁(A1)、不銹鋼(SUS)等金屬材料或石英構成。在處理容器202內(nèi)，形成有對作為襯底的硅晶片等晶片200進行處理的處理空間(處理室)201、輸送空間203。處理容器202由上部容器202a與下部容器202b構成。在上部容器202a與下部容器202b之間設置有分隔板204。將由上部容器202a包圍而成的空間、即分隔板204上方的空間稱為處理空間201，將由下部容器202b包圍而成的空間、SP分隔板204下方的空間稱為輸送空間203。
[0037]在下部容器202b的側(cè)面上，設置有與閘閥205鄰接的襯底輸送出入口 206。晶片200經(jīng)由襯底輸送出入口 206而在與未圖示的輸送室之間移動。在下部容器202b的底部，設置有多個升降銷207。進一步地，下部容器202b為接地電位。
[0038]在處理空間201內(nèi)，設置有支承晶片200的襯底支承部210。襯底支承部210主要包括載置晶片200的載置面211、表面上具有載置面211的載置臺212、和內(nèi)置于襯底載置臺212內(nèi)的作為加熱部的加熱器213。在襯底載置臺212上的與升降銷207對應的位置上分別設置有供升降銷207貫通的貫通孔214。
[0039]襯底載置臺212由軸217支承。軸217貫穿處理容器202的底部，并進一步在處理容器202的外部與升降機構218連接。通過使升降機構218動作并使軸217及支承臺212升降，能夠使載置于載置面211上的晶片200升降。此外，軸217下端部的周圍由波紋管(bellows) 219包覆，從而將處理空間201內(nèi)保持氣密。
[0040]在輸送晶片200時，襯底載置臺212下降到襯底支承臺以使載置面211達到襯底輸送出入口 206的位置(晶片輸送位置)，在處理晶片200時，如圖1所示，晶片200上升到處理室201內(nèi)的處理位置(晶片處理位置)。
[0041]具體來說，在使襯底載置臺212下降到晶片輸送位置之后，變成升降銷207的上端部從載置面211的上表面突出，且升降銷207從下方支承晶片200。另外，在使襯底載置臺212上升到晶片處理位置之后，變成升降銷207從載置面211的上表面埋入，且載置面211從下方支承晶片200。此外，升降銷207由于與晶片200直接接觸，所以例如優(yōu)選為由石英、氧化招等材料形成。
[0042](排氣系統(tǒng))
[0043]在處理空間201 (上部容器202a)的內(nèi)壁上，設置有作為排出處理空間201的氣氛的第一排氣部的排氣口 221。在排氣口 221上連接有排氣管222，在排氣管222上依次串聯(lián)連接有將處理空間201內(nèi)部控制在規(guī)定壓力的APC(Auto Pressure Controller、自動壓力控制器)等壓力調(diào)節(jié)器223、真空栗224。主要由排氣口 221、排氣管222、和壓力調(diào)節(jié)器223構成排氣系統(tǒng)(排氣線路)220。此外，還可以將真空栗224增加到排氣系統(tǒng)(排氣線路)220結構的一部分中。
[0044](氣體導入口)
[0045]在設于處理空間201上部的后述氣體整流部234的上表面(頂壁)上，設置有用于向處理空間201內(nèi)供給各種氣體的氣體導入口 241。關于與氣體導入口 241連接的氣體供給系統(tǒng)的結構，詳見后述。
[0046](氣體整流部)
[0047]在氣體導入口 241與處理空間201之間設置有氣體整流部234。氣體整流部234至少具有供處理氣體穿過的開口 234d。氣體整流部234通過固定器具235而安裝在蓋231上。氣體導入口 241與蓋231連接，從氣體導入口 241導入的氣體經(jīng)由設于蓋231上的孔231a和氣體整流部234而向晶片200供給。此外，氣體整流部234還可以構成為室蓋組件(chamber lid assembly)的側(cè)壁。另外，氣體導入口 241還作為氣體分散通道發(fā)揮作用，所供給的氣體環(huán)繞整個襯底分散。
[0048]在此，本發(fā)明的發(fā)明人們發(fā)現(xiàn):隨著晶片200尺寸的大型化、和形成在晶片200上的半導體器件結構的微細化/結構的復雜化等，作為對晶片200的處理均勻性降低的原因，如圖2所示的、氣體整流部234與襯底載置臺212的平行度發(fā)生了微小偏差(不在同一平行面內(nèi))。在此平行度是指在氣體整流部234與襯底載置臺212的外周之間沿圓周方向構成的氣體流路251的高度。由于該平行度的偏差，會產(chǎn)生晶片200外周的圓周方向上的流導(conductance)不同的區(qū)域，氣體的供給和排出無法變得均勾。另外，若襯底大型化成450_等，則精密地調(diào)節(jié)該平行度將變得更加困難。例如，有時圖2左側(cè)所示的氣體整流部234與襯底載置臺212的距離X比圖2右側(cè)所示的距離Y短。距離X是與襯底載置臺212的外周的一部分對應的氣體流路251a的高度。距離Y是氣體流路251中的、與不同于氣體流路251a的部分(另一部分)對應的氣體流路251b的高度。例如，氣體整流部234與襯底載置臺212的距離在0.5mm?5mm的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，例如即使設定為2mm左右，有時是距離X為1.8mm且距離Y為2.2mm。這種情況下，與距離X側(cè)相比，從氣體導入口 241供給的氣體更多地流向距離Y側(cè)。即，距離X側(cè)的氣體流動容易性(流導)與距離Y側(cè)的流導相比變小。其結果是，距離X側(cè)的膜厚與距離Y側(cè)相比變薄。另外，即使在膜厚相同地形成的情況下，有時也以膜質(zhì)在距離X側(cè)與距離Y側(cè)不同的方式形成。即使距離X與距離Y之差以0.1mm的單位存在，也會對晶片200的處理均勻性造成影響。作為解決這種處理均勻性惡化的課題的方法，本發(fā)明的發(fā)明人們考慮對氣體整流部234外周側(cè)的氣體流動容易性(流導)進行調(diào)節(jié)，發(fā)現(xiàn)了通過設置流導調(diào)節(jié)部來調(diào)節(jié)外周側(cè)的流導。
[0049](流導調(diào)節(jié)部)
[0050]流導調(diào)節(jié)部例如如圖1、圖2、圖3、圖4所示，通過在氣體整流部234上形成均壓部分隔板301a、301b、作為氣體均壓部的第一氣體均壓空間302a、第二氣體均壓空間302b、第一氣體導入孔303a、第二氣體導入孔303b、第一吹掃噴嘴304a、和第二吹掃噴嘴304b而構成。
[0051]在由均壓部分隔板301a、301b分隔而成的第一氣體均壓空間302a上設置有第一氣體導入孔303a和多個第一吹掃噴嘴304a，在第二氣體均壓空間302b上設置有第二氣體導入孔303b和多個第二吹掃噴嘴304b。從第一氣體導入孔303a供給到第一氣體均壓空間302a內(nèi)的吹掃氣體在第一氣體均壓空間302a的整個區(qū)域擴散，并以均等的壓力向多個第一吹掃噴嘴304a供給。由此，向晶片200的外周均勻地供給吹掃氣體。另外，從第二氣體導入孔303b供給的吹掃氣體在第二氣體均壓空間302b的整個區(qū)域擴散，并以均等的壓力向多個第二吹掃噴嘴304b供給。由此，向晶片200的外周均勻地供給吹掃氣體。
[0052]圖3是從A-A方向觀察到的圖1、2的氣體整流部234的俯視剖視圖，圖4是從B-B(下方)方向觀察到的圖1、2的氣體整流部234的圖。
[0053]向第一氣體導入孔303a、第二氣體導入孔30