CN105321847B - 衬底处理装置以及衬底的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及衬底处理装置以及衬底的生产方法，解决了如下问题：衬底载置部外周的热由构成气体分散通道的壁吸收，结果，难以使衬底面内的温度均匀。具有：腔室盖部，具有第一加热机构；衬底载置部，靠近该腔室盖部，并具有用于加热衬底的第二加热机构；处理容器，至少由所述腔室盖部和所述衬底载置部构成；控制部，在所述第二加热机构加热所述衬底载置部时，控制所述第一加热机构从而抑制来自所述第二加热机构的热能从所述衬底载置部向所述腔室盖部热传递。

Description

衬底处理装置以及衬底的生产方法
技术领域
本发明涉及衬底处理装置、腔室盖组件、存储了衬底的生产方法的程序以及衬底的生产方法。
背景技术
近年来，闪存等半导体器件有高集成化的倾向。与之相伴，图案尺寸正显著地微细化。在形成这些图案时，作为制造工序的一个工序，有时实施在衬底上进行氧化处理、氮化处理等规定处理的工序。
作为形成上述图案的方法之一，存在如下工序，在电路间形成槽，并在槽内形成种子膜、衬层膜、布线。伴随着近年来的微细化，该槽构成为高的纵横比(aspect ratio)。
在形成衬层膜等时，要求在槽的上部侧面、中部侧面、下部侧面、底部也形成膜厚没有偏差的、良好的台阶覆盖(step coverage)膜。这是为了：通过做成良好的台阶覆盖膜，能够使半导体器件的特性在槽间均匀，由此，能够抑制半导体器件的特性偏差。
为了处理该高纵横比的槽，虽然尝试了加热气体而进行处理、使气体成为等离子体状态而进行处理，但难以形成具有良好的台阶覆盖的膜。
作为形成上述膜的方法，具有如下交替供给方法：交替供给至少两种处理气体，并在衬底表面上使之反应。
另一方面，由于需要使衬底面内的半导体器件的特性均匀，在形成薄膜时，需要均匀地加热衬底面内、均匀地向衬底供给气体。为了实现这些功能，开发了可均匀地向衬底的处理面供给气体的单片装置。在该单片装置中，为了更均匀地供给气体，例如具有越朝向衬底直径越大的气体分散通道。同时，为了均匀地加热衬底面内，在载置衬底的衬底载置部内设置加热器，通过该加热器均匀地加热衬底。
发明内容
发明要解决的问题
在上述装置中，具有越朝向衬底直径越大的气体分散通道。换句话说，用于形成气体分散通道的壁构成为不存在于与衬底中央相对的位置，而存在于与衬底外周相对的位置。发明人认真研究后，发现了如下问题：在这种形状的装置中，衬底载置部外周的热由构成气体分散通道的壁吸收。结果，难以使衬底面内的温度均匀。
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种能够同时达成向衬底的均匀的气体供给、衬底面内的均匀加热的衬底处理装置、腔室盖组件、存储了衬底的生产方法的程序以及衬底的生产方法。
用于解决问题的手段
在本发明的一个实施方式中，提供一种衬底处理装置，具有：
腔室盖部，具有第一加热机构；
衬底载置部，靠近该腔室盖部，并具有用于加热衬底的第二加热机构；
处理容器，至少由所述腔室盖部和所述衬底载置部构成；
控制器，在所述第二加热机构加热所述衬底载置部时，控制所述第一加热机构，以抑制来自所述第二加热机构的热能从所述衬底载置部向所述腔室盖部热传递。
在本发明的另一实施方式中，提供一种腔室盖组件，具有：
气体分散通道，构成为直径朝向下方逐渐扩大；
加热机构，至少设置在腔室盖组件的底壁部的内侧；以及
覆盖所述加热机构的罩，所述罩由以下材质构成，所述材质具有比构成所述腔室盖组件的材质高的热传导率。
在本发明的又一实施方式中，提供一种存储了衬底的生产方法的程序，所述衬底的生产方法使用了衬底处理装置，所述衬底处理装置具有：
腔室盖组件，具有在成膜时被靠近衬底而定位的第一加热机构；以及
衬底载置部，设置在腔室盖组件下方，并具有用于加热衬底的第二加热机构，所述程序包含以下工序：
将衬底载置于所述衬底载置部的工序；
通过所述腔室盖组件向衬底供给处理气体的工序；
控制所述第一加热机构，以抑制由第二加热机构生成的热从所述衬底载置部向所述腔室盖组件传导的工序；以及
从衬底载置部去除衬底的工序。
在本发明的又一实施方式中，提供一种使用了衬底处理装置的衬底的生产方法，所述衬底处理装置具有：
腔室盖组件，具有在成膜时被靠近衬底而定位的第一加热机构；以及
衬底载置部，设置在腔室盖组件下方，并具有用于加热衬底的第二加热机构，所述方法包含以下工序：
将衬底载置于所述衬底载置部的工序；
通过所述腔室盖组件向衬底供给处理气体的工序；
控制所述第一加热机构，以抑制由第二加热机构生成的热从所述衬底载置部向所述腔室盖组件传导的工序；以及
从衬底载置部去除衬底的工序。
发明的效果
根据本发明，能够同时达成向衬底的均匀气体供给以及衬底面内加热。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的衬底处理装置的图。
图2是表示图1所示衬底处理装置的衬底处理工序的流程图。
图3是表示图2所示成膜工序的详细情况的流程图。
图4是表示本发明的第二实施方式的衬底处理装置的图。
标号说明
100…衬底处理装置
200…晶片(衬底)
201…反应区域
202…反应容器
203…搬运空间
212…基座
231…腔室盖组件(腔室盖部)
233…罩
具体实施方式
(第一实施方式)
以下，说明本发明的第一实施方式。
<装置结构>
在图1中示出本实施方式的衬底处理装置100的结构。如图1所示，衬底处理装置100构成作为单片式的衬底处理装置。
(处理容器)
如图1所示，衬底处理装置100包括处理容器202。处理容器202构成为例如横截面为圆形且扁平的密封容器。另外，处理容器202例如由铝(Al)、不锈钢(SUS)等金属材料构成。在处理容器202内形成有：对作为衬底的硅晶片等晶片200进行处理的反应区域201(反应室)、在将晶片200搬送至反应区域201时晶片200通过的搬送空间203。处理容器202由上部容器202a和下部容器202b构成。
在下部容器202b的侧面设置有与闸阀205相邻的衬底搬入搬出口206，晶片200经由衬底搬入搬出口206在与未图示的搬送室之间移动。在下部容器202b的底部设置有多个升降销207。
在反应区域201内设置有支承晶片200的衬底支承部210。基座212主要具有：载置晶片200的载置面211、内包于基座212的作为加热源的加热器213(第二加热机构)以及内包于基座的作为冷却源的第二冷却部260。在基座212中，在与升降销207对应的位置分别设置有供升降销207贯通的贯通孔214。在加热器213的外周下方设置有检测基座212外周的温度的第二温度传感器301。在基座外周且加热器213与第二温度传感器301之间，设置有用于控制基座212的温度的第二冷却部260。第二冷却部260由空隙构成，并向空隙内部供给GALDEN等制冷剂。
基座212由轴217支承。轴217贯通处理容器202的底部，并且在处理容器202的外部与升降机构218连接。通过使升降机构218动作而使轴217和基座212升降，能够使载置在衬底载置面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内部被气密性地保持。
基座212在搬送晶片200时下降至衬底载置面211与衬底搬入搬出口206相对的位置(晶片搬送位置)，在处理晶片200时，如图1所示，晶片200上升至反应区域201内的处理位置(晶片处理位置)。
具体而言，在使基座212下降至晶片搬送位置时，升降销207的上端部从衬底载置面211的上表面突出，升降销207从下方支承晶片200。另外，在使基座212上升至晶片处理位置时，升降销207从衬底载置面211的上表面埋没，衬底载置面211从下方支承晶片200。此外，由于升降销207与晶片200直接触摸，所以优选以例如石英、氧化铝等材质形成。
在反应区域201的上方，配置有例如由不锈钢等低热传导材质构成的腔室盖组件(腔室盖部)231。腔室盖组件231的凸部231a贯通孔204a并与后述的气体供给部连接，所述孔204a设置在顶板204的中央，所述顶板204构成上部容器202a的一部分。进一步地，通过做成低热传导材料，由后述的加热器234产生的热难以传递给后述的顶板204、气体供给管。
在腔室盖组件231的中心，从凸部231a朝向腔室盖组件231下方设置有气体分散通道231b。气体分散通道231b使气体供给部与反应区域201连通。气体分散通道231b的侧壁231c构成为气体分散通道231b越接近衬底载置面211直径越大，并向晶片200上均匀地供给气体。气体分散通道231b与衬底载置面211的方向垂直地延伸，另外，沿着气体分散通道231b的中心轴250贯通腔室盖组件231并延伸至底壁231e。在上部241内，气体分散通道231b的一部分沿着中心轴250为圆筒状。在气体分散通道231b的下部231d内，气体分散通道231b的一部分以远离中心轴250的方式形成为锥形。而且，气体分散通道231b超过下部231d而延伸至反应区域201，并延伸至阻塞部(choke)251。
阻塞部251调节反应区域201与处理容器202间的气体的流动。
作为一个实施例，在基座212处于反应区域201内的处理位置的位置的情况下，底壁231e与基座212上的衬底载置面211之间的最小空间为0.02英寸至2.0英寸之间。优选的是，0.02英寸至0.2英寸之间。该空间依赖于考虑了供给的气体、底壁231e与基座212之间的热传导的处理条件而变化。
在腔室盖组件231的、至少构成底壁231e的面上，设置有由高热传导材料构成的作为均热部的罩233。罩233具有至少比腔室盖组件231高的热传导率，例如由铝(热传导率：236W·m-1·K-1)构成。在这里，由于罩233的材质铝的热传导率为236W·m-1·K-1，腔室盖组件231的材质不锈钢的热传导率为16.7至20.9W·m-1·K-1，所以罩233具有比腔室盖组件231高的热传导率。
在罩233上中埋入有顶板加热器234(第一加热机构)。此外，该加热器234可以由一条或者多条构成，但如果是多条，由于能够分别独立地进行温度控制，所以多条更好。在顶板加热器234的附近设置第一温度传感器302，并构成为能够检测出底壁231e的温度。
而且，在腔室盖组件231中设置有第一冷却部261。冷却部261由空隙构成，并向空隙内部供给GALDEN等制冷剂。
在腔室盖组件231的与顶板204接触的面上，沿着顶板204的面设置有由空隙构成的热衰减部235。热衰减部235使热能衰减从而由加热器234产生的热的高温不会经由腔室盖组件231、顶板204而传递到气体供给部的阀。假设阀暴露在高温中的情况下，阀的耐久性会显著降低。通过设置热衰减部，阀的寿命延长。
(供给系统)
在设置于凸部231a上的气体分散通道231b上连接有上部241。上部241的凸缘与凸部231的上表面由未图示的螺钉等固定。在上部241的侧壁上连接有至少两个气体供给管。
在上部241上连接有第一气体供给管243a和第二气体供给管244a。第二气体供给管244a经由远程等离子体单元244e与上部241连接。
从包含第一气体供给管243a的第一气体供给系统243主要供给含有第一元素气体，从包含第二气体供给管244a的第二气体供给系统244主要供给含有第二元素气体。在处理晶片时，从包含第三气体供给管245a的第三气体供给系统245主要供给惰性气体。
(第一气体供给系统)
从上游方向开始，在第一气体供给管243a上依次设置有第一气体供给源243b、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC)243c以及作为开闭阀的阀243d。
含有第一元素的气体(以下称为“含有第一元素气体”)从第一气体供给管243a，经由质量流量控制器243c、阀243d以及上部241供给至反应区域201。
含有第一元素气体为原料气体，即处理气体的一种。在这里，第一元素例如是铪(Hf)。即，含有第一元素气体例如是含铪气体。此外，含有第一元素气体在常温常压下可以是固体、液体以及气体中的任一者。含有第一元素气体在常温常压下为液体的情况下，可在第一气体供给源243b与质量流量控制器243c之间设置未图示的气化器。在此，设为气体来进行说明。
在第一气体供给管243a的阀243d的下游侧，连接有第一惰性气体供给管246a的下游端。从上游方向开始，在第一惰性气体供给管246a上依次设置有惰性气体供给源246b、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC)246c以及作为开闭阀的阀246d。
在这里，惰性气体例如是氮气(N2)。此外，作为惰性气体，除了N2气体外，能够使用例如氦气(He)、氖气(Ne)、氩气(Ar)等稀有气体。
主要由第一气体供给管243a、质量流量控制器243c以及阀243d构成含有第一元素气体供给系统243(也称为含铪气体供给系统)。
另外，主要由第一惰性气体供给管246a、质量流量控制器246c以及阀246d构成第一惰性气体供给系统。此外，也可考虑在第一惰性气体供给系统中包含惰性气体供给源246b、第一气体供给管243a。
进一步地，也可考虑在含有第一元素气体供给系统243中包含第一气体供给源243b、第一惰性气体供给系统。
(第二气体供给系统)
在第二气体供给管244a中，在下游设置有远程等离子体单元244e。从上游方向开始，在上游依次设置有第二气体供给源244b、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC)244c以及作为开闭阀的阀244d。
含有第二元素的气体(以下称为“含有第二元素气体”)从第二气体供给管244a，经由质量流量控制器244c、阀244d、远程等离子体单元244e以及上部241供给至反应区域201内。
此外，在等离子体状态下向处理室供给第二气体的情况下，也可以在第二气体供给管244a中设置远程等离子体单元244e。通过了远程等离子体单元244e的第二气体变化成等离子体状态并供给至晶片200上。
含有第二元素气体是处理气体的一种。此外，含有第二元素气体也可以考虑作为反应气体或者改性气体。
在这里，含有第二元素气体含有与第一元素不同的第二元素。第二元素例如是氧(O)、氮(N)、碳(C)中的任一种。在本实施方式中，含有第二元素气体例如是含氧气体。具体而言，作为含氧气体，可使用氧气(O2)。
主要由第二气体供给管244a、质量流量控制器244c以及阀244d构成含有第二元素气体供给系统244(也称为含氧气体供给系统)。
另外，在第二气体供给管244a的阀244d的下游侧，连接有第二惰性气体供给管247a的下游端。从上游方向开始，在第二惰性气体供给管247a上依次设置有惰性气体供给源247b、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC)247c以及作为开闭阀的阀247d。
惰性气体从第二惰性气体供给管247a经由质量流量控制器247c、阀247d、第二气体供给管244a以及远程等离子体单元244e供给至反应区域201内。惰性气体在薄膜形成工序(S104)中作为载体气体或者稀释气体起作用。
主要由第二惰性气体供给管247a、质量流量控制器247c以及阀247d构成第二惰性气体供给系统。此外，也可以考虑在第二惰性气体供给系统中包含惰性气体供给源247b、第二气体供给管244a以及远程等离子体单元244e。
进一步地，也可考虑在含有第二元素气体供给系统244中包含第二气体供给源244b、远程等离子体单元244e以及第二惰性气体供给系统。
(第三气体供给系统)
从上游方向开始，在第三气体供给管245a上依次设置有第三气体供给源245b、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC)245c以及作为开闭阀的阀245d。
作为净化气体的惰性气体从第三气体供给管245a经由质量流量控制器245c、阀245d供给至反应区域201。
在这里，惰性气体例如是氮气(N2)。此外，作为惰性气体，除了N2气体外，能够使用例如氦气(He)、氖气(Ne)、氩气(Ar)等稀有气体。
主要由第三气体供给管245a、质量流量控制器245c以及阀245d构成第三气体供给系统245。
在衬底处理工序中，惰性气体从第三气体供给管245a经由质量流量控制器245c、阀245d供给至反应区域201内。
在衬底处理工序中，从惰性气体供给源245b供给的惰性气体作为将留在处理容器202或腔室盖组件231内的气体净化的净化气体起作用。
(排气系统)
将处理容器202的气体排出的排气系统具有排气管222，所述排气管222与设置在反应区域201的侧壁上的排气孔221连接。在排气管222上设置有APC(AutoPressureController：自动压力控制器)223，所述APC223是将反应区域201内控制为规定的压力的压力控制器。APC223具有可调整开度的阀体(未图示)，根据来自后述控制器的指示调整排气管222的电导。在排气管222中，在APC223的下游侧设置阀224。在阀224的下游侧连接有泵225。将排气管222、APC223以及阀224统称为排气系统。此外，也可包含泵225而称为排气系统。
(温度比较部)
第二温度传感器301和第一温度传感器302与作为温度比较部的温度比较器253连接。温度比较器253与后述的控制器280电连接。从各传感器输出的温度数据被输入温度比较器253，在温度比较器253中判断输入的温度数据是否维持在期望的范围内。其判断结果输出给控制器280。在控制器280判断为未维持在期望的温度范围的情况下，相对地控制基座212的加热器213和顶板加热器234从而成为期望的温度范围内。
(控制器)
衬底处理装置100具有控制衬底处理装置100的各部的动作的控制器280。控制器280至少具有运算部281和存储部282。控制器280与上述各结构连接，并根据上位控制器或使用者的指示从存储部282调用程序或制程，并根据其内容控制各结构的动作。
此外，控制器280既可以构成作为专用的计算机，也可以构成作为通用的计算机。例如，通过准备存储了上述的程序的外部存储装置(例如磁带、软盘、硬盘等磁盘；CD、DVD等光盘；MO等光磁盘；USB存储器(USB Flash Drive)、存储卡等半导体存储器)283，并使用外部存储装置283在通用的计算机中安装程序，由此能构成本实施方式的控制器280。另外，用于向计算机提供程序的手段不限于经由外部存储装置283进行提供的情况。例如，也可以使用互联网、专用线路等通信手段而不通过外部存储装置283提供程序。
此外，存储部282、外部存储装置283构成为计算机可读取记录介质。以下，也将它们统称而简称为记录介质。此外，在本说明书中使用记录介质这样的措辞的情况下，有时仅包含存储部282单体，有时仅包含外部存储装置283单体，或者包含上述两者。
此外，虽然将温度比较器253设为与控制器280独立的结构，但并不限于此，也可以将其作为控制器280的一个功能。在该情况下，第二温度传感器301和第一温度传感器302与控制器280电连接。
此外，通过发明人的认真研究，发现了：在具有本实施方式这样的越朝向衬底直径越大的气体分散通道的装置中，在未设置本发明这样的罩233的情况下，由于以下理由，难以使晶片的面内温度均匀。
该理由在于以下这一点：在与晶片200的中央相对的部分存在空间，且在与晶片200的外周相对的部分存在腔室盖组件231。晶片200由加热器213加热，但由于在与晶片相对的位置存在腔室盖组件231的底壁231e，晶片200外周的热向温度更低的底壁231e移动。因此，可认为晶片200的外周的温度变得比晶片200的中心低。
因此，在本实施方式中，在底壁231e上设置加热器234。更具体而言，加热器234设置成与晶片200的外周相对。在这里，内包于罩233。
当设为这种结构时，由于能够提高底壁231e的温度，能够抑制从晶片200的外周向底壁231e的热移动。进一步地，由于在具有高导热性的罩233的内部中设置有加热器234，加热器234产生的热均匀地分散到罩233中。因此，能够使底壁231e的温度均匀。由于底壁231e的温度均匀，能够均匀地抑制热移动量。
<衬底处理工序>
接着，说明使用衬底处理装置100在晶片200上形成薄膜的工序。另外，在以下说明中，构成衬底处理装置100的各部的动作由控制器280控制。
图2是表示本实施方式的衬底处理工序的流程图。图3是表示图2的成膜工序的详细情况的流程图。
以下，说明使用含Hf气体(例如TEMAH(四(乙基甲基氨基)铪、Hf(NEtMe)4))作为含有第一元素气体，使用含氧气体(例如H2O或O3)作为含有第二元素气体，在晶片200上形成氧化铪膜来作为薄膜的例子。
(衬底搬入载置工序S102)
通过在处理装置100中使基座212下降至晶片200的搬送位置，使升降销207贯通基座212的贯通孔214。其结果，成为升降销207比基座212表面突出了规定高度的状态。接着，打开闸阀205而使搬送空间203与移载室(未图示)连通。然后，使用晶片移载机(未图示)将晶片200从该移载室搬入搬送空间203中，并将晶片200移载在升降销207上。由此，晶片200以水平姿态被支承在从基座212的表面突出的升降销207上。
在将晶片200搬入处理容器202内后，使晶片移载机向处理容器202外退避，并关闭闸阀205而密封处理容器202内。之后，通过使基座212上升，使晶片200载置在设置于基座212上的衬底载置面211上，通过使基座212进一步上升，使晶片200上升至上述反应区域201内的处理位置。
另外，在将晶片200载置在基座212上时，向埋入基座212内部的加热器213供电，控制成晶片200的表面成为规定的温度。晶片200的温度例如是室温以上且500℃以下，优选的是，室温以上且400℃以下。此时，加热器213的温度通过基于由第二温度传感器301检测出的温度信息控制向加热器213的通电情况来调整。在从衬底搬入载置工序S102直到后述的衬底搬出工序S106，加热器213被持续地控制。
进一步地，向埋入罩233的加热器234供电，并控制为罩233成为期望的温度。在这里，期望的温度是指在底部231e例如与衬底载置面211同程度的温度。通过设为这样的温度，能够抑制从晶片外周向底部231e的热移动。在从衬底搬入载置工序S102直到后述的衬底搬出工序S106，加热器234被持续地控制。
此外，加热器234也可以直接埋入腔室盖组件231的底壁231e附近而不使用罩233。
总之，只要通过使衬底载置面211的外周部分与腔室盖组件231的底壁231e之间的温度差减少，从而抑制衬底载置面211外侧的部分与腔室盖组件231的底壁231e之间的热传导即可，罩233不是必须的必要条件。
为此，可具有如下部件即可：第一加热器(加热部)234，用于至少加热腔室盖组件231的底壁231e；第一温度传感器302，用于检测腔室盖组件231的底壁231e的温度；第二加热器(加热部)213，用于加热衬底载置面211外侧的部分；第二温度传感器301，用于检测衬底载置面211外侧的部分的温度；温度比较器253，比较从用于检测所述腔室盖组件231的底壁231e的温度的第一温度传感器302输出的第一温度信息、从用于检测所述衬底载置面211外侧的部分的温度的第二温度传感器301输出的第二温度信息；以及温度控制装置，基于所述温度比较器253的输出，控制向用于加热腔室盖组件231的底壁231e的加热器234或者用于加热衬底载置面211外侧的部分的加热器213供给的电力，以使得衬底载置面211外侧的部分的温度与腔室盖组件231的底壁231e的温度之差变小。
此外，为了更好地控制衬底载置面211外侧的部分的温度、腔室盖组件231的底壁231e的温度从而减小衬底载置面211外侧的部分与腔室盖组件231的底壁231e之间的温度差，也可以不仅分别设置作为加热机构的加热器，而且在衬底载置面211的外周部分、接近腔室盖组件231的底壁231e的部分设置内置有冷却介质的管等冷却机构。
进一步地，在使底壁231e的热均匀性提高的情况下，优选如上述那样设置具有高导热性的罩233。
温度控制装置在控制供给至加热器的电力以使得衬底载置面211外侧的部分的温度与腔室盖组件231的底壁231e的温度之差变小的基础之上，还通过控制流经作为冷却机构的管中的冷却介质的量，由此能够更高精度地减小衬底载置面211外侧的部分与腔室盖组件231的底壁231e之间的温度差，抑制衬底载置面211外侧的部分与腔室盖组件231的底壁231e之间的热传导。
另外，也可以在气体分散通道231b的侧壁231c、下部231d中也埋设加热器或冷却机构，并控制这些加热器或冷却机构使得堆积的膜的膜厚、其他特性具有均匀或期望的倾向。
通过组合气体分散通道231b表面的温度控制与基座212的温度控制，能够在晶片200的大致整个面内进行温度控制。
如果控制温度使得在晶片200的整个面上温度变均匀，则能够在晶片200的整个面上形成具有均匀膜厚、特性的薄膜。
另一方面，在本装置中，在晶片200上形成薄膜后，也可以根据蚀刻等后续工序的要求，有意地形成按晶片200的部分具有不同的膜厚、特性的薄膜。
例如，通过提高晶片200的周边部的温度，可促进该部分的表面反应，并使周边部的膜厚比晶片的中心部厚。
(成膜工序S104)
接着，进行薄膜形成工序S104。以下，参照图3详细说明成膜工序S104。此外，成膜工序S104是重复交替供给不同的处理气体的循环处理。
(第一处理气体供给工序S202)
当加热晶片200并达到期望的温度时，打开阀243d并且调整质量流量控制器243c使得TEMAH气体的流量成为规定的流量。此外，TEMAH气体的供给流量例如是100sccm以上且5000sccm以下。
此时，阀224被打开，并由APC223将反应区域201的压力控制成为规定的压力。
进一步地，打开第三气体供给系统的阀245d，从第三气体供给管245a供给N2气体。另外，也可以使N2气体从第一惰性气体供给系统流出。另外，也可以在该工序之前开始从第三气体供给管245a供给N2气体。
供给至处理容器202中的TEMAH气体被供给至晶片200上。在晶片200的表面上，通过TEMAH气体与晶片200上接触，形成作为“第一元素含有层”的含铪层。
含铪层例如根据反应区域201内的压力、TEMAH气体的流量、基座212的温度等而以规定的厚度和规定的分布形成。此外，也可以在晶片200上预先形成规定的膜。另外，也可以在晶片200或者规定的膜上预先形成规定的图案。
在开始供给TEMAH气体并经过预定时间后，关闭阀243d并停止TEMAH气体的供给。
(净化工序S204)
接着，从第三气体供给管245a供给N2气体，并进行反应区域201的净化。此时，阀224也被打开，并由APC223将反应区域201的压力控制成为规定的压力。由此，在第一处理气体供给工序S202中未能与晶片200结合的TEMAH气体被经由排气管222从反应区域201除去。
当反应区域201的净化结束时，将阀224打开，再次开始APC223的压力控制。
(第二处理气体供给工序S206)
在净化工序S204之后，打开阀244d，开始向反应区域201供给含氧气体。在本实施例中，使用O3作为氧气。
此时，调整质量流量控制器244c使得氧气的流量成为规定的流量。此外，氧气的供给流量例如是100sccm以上且5000sccm以下。此外，也可以使N2气体与氧气一起从第二惰性气体供给系统流出而作为载体气体。另外，在该工序中，第三气体供给系统的阀245d被打开，并从第三气体供给管245a供给N2气体。
氧气被供给至晶片200上。由于已经形成的含铪层被氧气改性，在晶片200上形成例如含有铪元素和氧元素的层。
改性层例如根据反应区域201内的压力、氮气的流量、基座212的温度等，以规定的厚度、规定的分布、规定的氧成分等相对于含铪层的侵入深度来形成。
经过预定时间后，关闭阀244d，并停止氧气的供给。
在S206中，也与上述S202同样地，阀224被打开，并由APC223将反应区域201的压力控制成为规定的压力。
(净化工序S208)
接着，执行与S204相同的净化工序。由于各部的工作如在S204说明的那样，在这里省略说明。
(判定S210)
控制器280判定是否实施了规定次数的上述一个循环(n个循环)。
在未实施规定次数时(在S210为否的情况下)，重复第一处理气体供给工序S202、净化工序S204、第二处理气体供给工序S206以及净化工序S208的循环。在实施了规定次数时(在S210为是的情况下)，结束图3所示的处理。
返回图2的说明，接着，执行衬底搬出工序S106。
(衬底搬出工序S106)
在衬底搬出工序S106中，使基座212下降，并使晶片200支承在从基座212的表面突出的升降销207上。由此，晶片200从处理位置变成搬送位置。之后，打开闸阀205，使用晶片移载机将晶片200向处理容器202外搬出。此时，关闭阀245d，停止从第三气体供给系统向处理容器202内供给惰性气体。
(处理次数判定工序S108)
搬出晶片200后，判定薄膜形成工序是否到达了规定的次数。如果判断为到达了规定的次数，则结束处理。
(第二实施方式)
接着，使用图4说明第二实施方式。本实施方式的设于腔室盖组件231的加热器的结构与第一实施方式不同。具体而言，本实施方式中在底部231e、下部231d以及侧壁231c设置有加热器这一点不同。以下，以不同点为中心说明本实施方式。
在腔室盖组件231的侧壁231c上设置有加热器236a，在下部231d上设置有加热器236b，在底壁231e上设置有加热器236c。将加热器236a、加热器236b、加热器236c统称为加热器236(第二加热部)。
加热器236a在向处理区域201供给气体期间，控制为膜附着在侧壁231c上的温度。加热器236b在向处理区域201供给气体期间，控制为膜附着在下部231d上的温度。与实施例1相同，加热器236c控制为与衬底载置面211的外侧的温度差变小。
在这里，考虑不存在加热器236a、加热器236b的实施例1的结构。在实施例1的结构中，可认为从设置于底部231e的加热器产生的热会热传递给下部231d、侧壁231c。在这种非意图的加热中，由于腔室盖组件231的材质密度的不均等，难以将侧壁231c、下部231d均匀地加热至期望的温度。
因此，在与侧壁231c、下部231d的下方对应的晶片200表面的各部分上也产生温度的不均。因此，可认为：由于晶片200上的温度的不均，供给至反应区域内的气体所包含的材料成分在具有不均的状态下堆积或表面吸附。
由于在具有不均的状态下堆积，膜密度、膜应力也出现不均，结果，会容易地发生膜剥落。当剥落的膜附着于晶片200上时，会导致成品率的下降。
因此，在本实施方式中，在侧壁231c上设置加热器236a，在下部231d上设置加热器236b。通过设为这样的结构，能够均匀地加热侧壁231c、下部231d，结果，能够抑制膜剥落。
另外，更好的是，优选各加热器内包于罩237，所述罩237例如为铝等高导热性的材质。当设为高导热性的材质时，由于能够均匀地分散加热器236a、加热器236b的热，所以能够均匀地加热侧壁231c、下部231d。因此，能够形成密度更均匀的难以剥落的膜。
此外，可认为：在分别设置了侧壁231c的罩237a、下部231d的罩237b以及底壁231e的罩237c的情况下，气体附着于罩的接缝而产生副生成物，在接缝部分会产生气体流动的紊流。因此，成品率下降，气体供给不均匀。
因此，在本实施方式中，优选无接缝地连续设置侧壁231c的罩237a、下部231d的罩237b以及底壁231e的罩237c。
另外，为了使晶片外侧的部分的温度控制容易，罩外侧的边缘也可以构成为比晶片外侧的边缘更位于外侧。在该情况下，构成为：在与晶片外侧的边缘相比向外侧超出的罩中配置加热器的元件。
此外，在图4所示实施方式中，设为不仅将加热器236埋设于腔室盖组件231的底壁231e中，而且经由下部231d达到侧壁231c的连续结构，但并不限于此，例如也可以在侧壁231c、下部231d以及底壁231e中设置各自的加热器。
同样地，在埋设冷却机构的情况下，也可以是，不仅将冷却机构埋设于气体分散通道231b的底壁231e中，而且经由下部231d达到侧壁231c的连续结构，或者例如在侧壁231c、下部231d以及底壁231e中埋设各自的冷却机构。
在侧壁231c、下部231d以及底壁231e中分别设置加热器或冷却机构的情况下，能够按部分精细地控制气体分散通道231b的表面的温度。
<衬底处理工序>
接着，说明本实施方式中的衬底处理工序。
本实施方式的衬底处理工序与第一实施方式大致相同，不同点在于：在衬底搬入载置工序S102中控制加热器236a、加热器236b、加热器236c的通电而开始加热控制。因此，仅具体说明不同点，相同的地方省略说明。在以下的说明中，由控制器280控制构成衬底处理装置100的相应部分的动作。
图2是表示本实施方式的衬底处理工序的流程图。图3是表示图2的成膜工序的详细情况的流程图。
以下，说明使用含Hf气体(例如TEMAH(四(乙基甲基氨基)铪、Hf(NEtMe)4))作为含有第一元素气体，使用含氧气体(例如H2O或O3)作为含有第二处理气体，在晶片200上形成氧化铪膜来作为薄膜的例子。
(衬底搬入载置工序S102)
以与实施方式1相同的方法将晶片200移载至升降销207上。由此，晶片200以水平姿态被支承在从基座212的表面突出的升降销207上。之后，通过使基座212上升，使晶片200载置在设置于基座212上的衬底载置面211上，通过使基座212进一步上升，使晶片200上升至上述反应区域201内的处理位置。
另外，在将晶片200载置在基座212上时，向埋入基座212内部的加热器213供电，控制成晶片200的表面成为规定的温度。晶片200的温度例如是室温以上且500℃以下，优选的是，室温以上且400℃以下。此时，加热器213的温度通过基于由第二温度传感器301检测出的温度信息控制向加热器213的通电情况来调整。在从衬底搬入载置工序S102直到后述的衬底搬出工序S106，加热器213被持续地控制。
进一步地，向埋入罩233的加热器236a、加热器236b以及加热器236c供电，并控制为罩233均匀地成为期望的温度。在这里，期望的温度是指在底部231e例如与衬底载置面211同程度的温度。通过设为这样的温度，能够抑制从晶片外周向底部231e的热移动。在从衬底搬入载置工序S102直到后述的衬底搬出工序S106，加热器236被持续地控制。
此外，加热器236也可以直接埋入腔室盖组件231的底壁231e附近而不使用罩233。
总之，只要将侧壁231c、下部231d、底部231e的每一个的温度设为形成的膜不会剥落的程度地形成密度、应力均匀的膜即可，罩233不是必须的必要条件。
但是，在通过使用罩233更均匀地加热侧壁231c、下部231d以及底部231e的情况下，优选使用罩233。
另外，也可以在气体分散通道231b的侧壁231c、下部231d中也埋设加热器或冷却机构，并控制这些加热器或冷却机构使得堆积的膜的膜厚、其他特性具有均匀或期望的倾向。
通过组合气体分散通道231b表面的温度控制与基座212的温度控制，能够在晶片200的大致整个面内进行温度控制。
如果控制温度使得在晶片200的整个面上温度变均匀，则能够在晶片200的整个面上形成具有均匀膜厚、特性的薄膜。
(成膜工序S104)
接着，进行薄膜形成工序S104。以下，参照图3详细说明成膜工序S104。此外，成膜工序S104是重复交替供给不同的处理气体的循环处理。
(第一处理气体供给工序S202)
当晶片200以及侧壁231c、下部231d、底部231e达到期望的温度时，打开阀243d并且调整质量流量控制器243c使得TEMAH气体的流量成为规定的流量。此外，TEMAH气体的供给流量例如是100sccm以上且5000sccm以下。
此时，阀224被打开，并由APC223将反应区域201的压力控制成为规定的压力。
进一步地，打开第三气体供给系统的阀245d，从第三气体供给管245a供给N2气体。另外，也可以使N2气体从第一惰性气体供给系统流出。另外，也可以在该工序之前开始从第三气体供给管245a供给N2气体。
供给至处理容器202中的TEMAH气体被供给至晶片200上。在晶片200的表面上，通过TEMAH气体与晶片200上接触，形成作为“第一元素含有层”的含铪层。
含铪层例如根据反应区域201内的压力、TEMAH气体的流量、基座217的温度等而以规定的厚度和规定的分布形成。此外，也可以在晶片200上预先形成规定的膜。另外，也可以在晶片200或者规定的膜上预先形成规定的图案。
在开始供给TEMAH气体并经过预定时间后，关闭阀243d并停止TEMAH气体的供给。
(净化工序S204)
接着，从第三气体供给管245a供给N2气体，并进行反应区域201的净化。此时，阀224也被打开，并由APC223将反应区域201的压力控制成为规定的压力。由此，在第一处理气体供给工序S202中未能与晶片200结合的TEMAH气体被经由排气管222从反应区域201除去。
当反应区域201的净化结束时，将阀224打开，再次开始APC223的压力控制。
(第二处理气体供给工序S206)
在净化工序S204之后，打开阀244d，开始向反应区域201供给含氧气体。在本实施例中，使用O3作为氧气。
此时，调整质量流量控制器244c使得氧气的流量成为规定的流量。此外，氧气的供给流量例如是100sccm以上且5000sccm以下。此外，也可以使N2气体与氧气一起从第二惰性气体供给系统流出而作为载体气体。另外，在该工序中，第三气体供给系统的阀245d被打开，并从第三气体供给管245a供给N2气体。
氧气被供给至晶片200上。由于已经形成的含铪层被氧气改性，在晶片200上形成例如含有铪元素和氧元素的层。
改性层例如根据反应区域201内的压力、氮气的流量、基座212的温度等，以规定的厚度、规定的分布、规定的氧成分等相对于含铪层的侵入深度来形成。
经过预定时间后，关闭阀244d，并停止氧气的供给。
在S206中，也与上述S202同样地，阀224被打开，并由APC223将反应区域201的压力控制成为规定的压力。
(净化工序S208)
接着，执行与S204相同的净化工序。由于各部的工作如在S204说明的那样，在这里省略说明。
(判定S210)
控制器280判定是否实施了规定次数的上述一个循环(n个循环)。
在未实施规定次数时(在S210为否的情况下)，重复第一处理气体供给工序S202、净化工序S204、第二处理气体供给工序S206以及净化工序S208的循环。在实施了规定次数时(在S210为是的情况下)，结束图3所示的处理。
通过实施规定次数，至少在侧壁231c、下部231d形成致密的膜。通过形成这种膜，膜密度、膜应力变均匀，结果，能够容易地形成难以发生膜剥落的膜。
返回图2的说明，接着，执行衬底搬出工序S106。
(衬底搬出工序S106)
在衬底搬出工序S106中，使基座212下降，并使晶片200支承在从基座212的表面突出的升降销207上。由此，晶片200从处理位置变成搬送位置。之后，打开闸阀205，使用晶片移载机将晶片200向处理容器202外搬出。此时，关闭阀245d，停止从第三气体供给系统向处理容器202内供给惰性气体。
(处理次数判定工序S108)
搬出晶片200后，判定薄膜形成工序是否到达了规定的次数。如果判断为到达了规定的次数，则结束处理。
以上，作为本发明的各种典型实施方式，针对成膜技术进行了说明，但本发明不限定于这些实施方式。例如，也能应用于在上述说明中例示的薄膜以外的成膜处理、扩散处理、氧化处理以及氮化处理等其他衬底处理的情况。另外，本发明也能应用于膜形成装置、蚀刻装置、氧化处理装置、氮化处理装置、涂布装置以及加热装置等其他衬底处理装置。另外，可将某实施方式的结构的一部分置换成其他实施方式的结构，另外，也可在某实施方式的结构中加上其他实施方式的结构。另外，针对各实施方式的结构的一部分，也可以进行其他结构的追加、删除以及置换。
(本发明的优选方式)
以下，附记本发明的优选方式。
〔附记1〕一种衬底处理装置，具有：
腔室盖部，具有第一加热机构；
衬底载置部，靠近该腔室盖部，并具有用于加热衬底的第二加热机构；
处理容器，至少由所述腔室盖部和所述衬底载置部构成；
控制器，在所述第二加热机构加热所述衬底载置部时，控制所述第一加热机构，以抑制来自所述第二加热机构的热能从所述衬底载置部向所述腔室盖部热传递。
〔附记2〕附记1所述的衬底处理装置，
所述腔室盖部具有气体分散通道，所述气体分散通道构成为至少从与载置于所述衬底载置部的衬底的中心部相对的位置直到与衬底的周缘部相对的位置，其直径朝向所述衬底载置部逐渐扩大。
〔附记3〕附记1或者附记2所述的衬底处理装置，
所述第一加热机构至少设置在腔室盖组件的底壁部的内侧。
〔附记4〕附记3所述的衬底处理装置，
所述第一加热机构由罩覆盖，所述罩由具有比构成所述腔室盖组件的材质高的热传导率的材质构成。
〔附记5〕附记1所述的衬底处理装置，
所述处理容器由上部容器和下部容器构成，
在所述腔室盖组件与所述上部容器之间还具有热衰减部。
〔附记6〕一种腔室盖组件，具有：
气体分散通道，构成为直径朝向下方逐渐扩大；
加热机构，至少设置在腔室盖组件的底壁部的内侧；以及
覆盖所述加热机构的罩，所述罩由具有比构成所述腔室盖组件的材质高的热传导率的材质构成。
〔附记7〕一种存储了衬底的生产方法的程序，所述衬底的生产方法使用了衬底处理装置，所述衬底处理装置具有：
腔室盖组件，具有在成膜时被靠近衬底而定位的第一加热机构；以及
衬底载置部，设置在腔室盖组件下方，并具有用于加热衬底的第二加热机构，所述程序包含以下工序：
将衬底载置于所述衬底载置部的工序；
通过所述腔室盖组件向衬底供给处理气体的工序；
控制所述第一加热机构，以抑制由第二加热机构生成的热从所述衬底载置部向所述腔室盖组件传导的工序；以及
从衬底载置部去除衬底的工序。
〔附记8〕一种使用了衬底处理装置的衬底的生产方法，所述衬底处理装置具有：
腔室盖组件，具有在成膜时被靠近衬底而定位的第一加热机构；以及
衬底载置部，设置在腔室盖组件下方，并具有用于加热衬底的第二加热机构，所述方法包含以下工序：
将衬底载置于所述衬底载置部的工序；
通过所述腔室盖组件向衬底供给处理气体的工序；
控制所述第一加热机构，以抑制由第二加热机构生成的热从所述衬底载置部向所述腔室盖组件传导的工序；以及
从衬底载置部去除衬底的工序。

Claims (15)

1.一种衬底处理装置，具有：
腔室盖组件，具有第一加热机构和气体分散通道，所述气体分散通道构成为越接近衬底载置部直径越大，并且在气体分散通道的下部内，所述气体分散通道的一部分以远离中心轴的方式形成为锥形，所述第一加热机构至少设置在腔室盖组件的底壁部并且设置成与衬底的外周相对；
衬底载置部，靠近该腔室盖组件地配置，并具有用于加热衬底的第二加热机构；
处理容器，至少由所述腔室盖组件和所述衬底载置部构成；
控制器，控制所述第一加热机构，以抑制来自所述第二加热机构的热能从所述衬底载置部向所述腔室盖组件热传递。
2.根据权利要求1所述的衬底处理装置，
所述腔室盖组件具有气体分散通道，所述气体分散通道朝向所述衬底载置部垂直延伸，所述气体分散通道的上部形成为沿着中心轴的圆柱形，所述气体分散通道的下部呈逐渐远离中心轴的锥形。
3.根据权利要求1所述的衬底处理装置，
所述第一加热机构由罩覆盖，所述罩的整体或一部分由具有比所述腔室盖组件高的热传导率的材料构成。
4.根据权利要求3所述的衬底处理装置，
所述罩的外侧边缘被配置成比位于所述衬底载置部上的所述衬底的对应外侧边缘更位于外侧。
5.根据权利要求2所述的衬底处理装置，
所述第一加热机构还包括用于加热所述腔室盖组件的侧壁或底部的加热器。
6.根据权利要求5所述的衬底处理装置，
还包括冷却机构，其埋入于所述腔室盖组件或所述衬底载置部。
7.根据权利要求5所述的衬底处理装置，
所述第一加热机构由罩覆盖，所述罩的整体或一部分由具有比所述腔室盖组件高的热传导率的材料构成。
8.根据权利要求7所述的衬底处理装置，
所述罩的外侧边缘被配置成比位于所述衬底载置部上的所述衬底的对应外侧边缘更位于外侧。
9.根据权利要求1所述的衬底处理装置，
所述处理容器由上部容器和下部容器构成，
在所述腔室盖组件与所述上部容器之间还具有热衰减部。
10.根据权利要求1所述的衬底处理装置，
所述控制器包括安装有如下程序的存储器，所述程序控制所述第一加热机构，以抑制由第二加热机构生成的热能从所述衬底载置部向所述腔室盖组件热传递。
11.根据权利要求1所述的衬底处理装置，还包括：
第一温度传感器，被配置成检测所述腔室盖组件的底壁的温度，并输出第一温度信息至控制器；以及
第二温度传感器，被配置成检测衬底载置部的衬底载置面的外侧部分的温度，并输出第二温度信息至控制器，
所述控制器比较从所述第一温度传感器输出的第一温度信息与从所述第二温度传感器输出的第二温度信息，控制向第一加热机构或第二加热机构供给的电力，以使得所述衬底载置面的外侧部分的温度与所述腔室盖组件的底壁的温度之差变小。
12.根据权利要求1所述的衬底处理装置，还包括：
第一温度传感器，被配置成检测所述腔室盖组件的底壁的温度，并输出第一温度信息至控制器，
所述控制器被配置成比较从所述第一温度传感器输出的第一温度信息与基于工艺确定的预定值，控制向第一加热机构或第二加热机构供给的电力，以使得所述腔室盖组件的底壁的温度与基于工艺确定的预定值之差处于预定温度范围之内。
13.根据权利要求12所述的衬底处理装置，
所述腔室盖组件具有气体分散通道，所述气体分散通道朝向所述衬底载置部垂直延伸，所述气体分散通道的上部形成为沿着中心轴的圆柱形，所述气体分散通道的下部呈逐渐远离中心轴的锥形。
14.根据权利要求1所述的衬底处理装置，
所述第一加热机构由罩覆盖，所述罩的整体或一部分由具有比所述腔室盖组件高的热传导率的材料构成。
15.一种使用了衬底处理装置的衬底的生产方法，所述衬底处理装置具有：
腔室盖组件，具有在成膜时被靠近衬底而定位的第一加热机构和气体分散通道，所述气体分散通道构成为越接近衬底载置部直径越大，并且在气体分散通道的下部内，所述气体分散通道的一部分以远离中心轴的方式形成为锥形，所述第一加热机构至少设置在腔室盖组件的底壁部并且设置成与衬底的外周相对；以及
衬底载置部，靠近该腔室盖组件，并具有用于加热衬底的第二加热机构，所述方法包含以下工序：
将衬底载置于所述衬底载置部的工序；
通过所述腔室盖组件向衬底供给处理气体的工序；
控制所述第一加热机构，以抑制由第二加热机构生成的热从所述衬底载置部向所述腔室盖组件传导的工序；以及
从衬底载置部去除衬底的工序。
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