CN113496872A - 半导体装置的制造方法、基板处理装置以及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明提供半导体装置的制造方法、基板处理装置以及存储介质，能够提高基板的凹部内的埋入特性。提供一种半导体装置的制造方法，其具有：将包括对处理室内的基板供给气体的工序和对处理室内进行真空排气的工序的循环进行预定次数的成膜工序；以及在成膜工序的实施期间中的预定的时机，使基板的表面侧与背面侧之间产生预定的温度差的工序。

Description

半导体装置的制造方法、基板处理装置以及存储介质
技术领域
本发明涉及半导体装置的制造方法、基板处理装置以及存储介质。
背景技术
作为半导体装置的制造工序的一工序，有时进行在基板上形成膜的处理(例如参照专利文献1)。该情况下，有时进行以埋入设于基板的表面的凹部内的方式形成膜的处理。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016－123516号公报
发明内容
发明所要解决的课题
本公开提供能够以埋入基板的凹部内的方式形成膜的技术。
用于解决课题的方案
根据本公开的一方案，提供一种半导体装置的制造方法，其具有：
将包括对处理室内的基板供给气体的工序和对上述处理室内进行真空排气的工序的循环进行预定次数的成膜工序；以及
在上述成膜工序的实施期间中的预定的时机，使上述基板的表面侧与背面侧之间产生预定的温度差的工序。
发明效果
根据本公开，能够以埋入基板的凹部内的方式形成膜。
附图说明
图1是示意性表示适用于本公开的第一实施方式的基板处理装置的结构例的侧剖视图。
图2是适用于本公开的第一实施方式的基板处理装置的控制器的概略结构图，是用块图表示控制器的控制系统的图。
图3是表示适用于本公开的第一实施方式的成膜顺序的一例的图。
图4中的(a)是表示使基板的背面侧的温度比表面侧的温度高时的气体的流动的图，(b)是使基板的表面侧的温度比背面侧的温度高时的气体的流动的图。
图5是表示适用于本公开的第二实施方式的成膜顺序的一例的图。
图6是表示适用于本公开的其它实施方式的成膜顺序的一例的图。
图中：
201—处理室，411—灯，213—加热器，247—APC阀。
具体实施方式
＜第一实施方式＞
以下，对本公开的第一实施方式进行说明。
(1)基板处理装置的结构
对于本实施方式的基板处理装置100进行说明。基板处理装置100是在作为基板的晶圆200上形成薄膜的装置，如图1所示，构成为单片式基板处理装置。
(处理容器)
如图1所示，基板处理装置100具备处理容器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。在处理容器202内形成有处理晶圆200的处理室201。
在处理容器202的侧面设有与闸阀205相邻的基板搬入搬出口206，经由基板搬入搬出口206，使晶圆200在与未图示的搬送室之间移动。在处理容器202的底部设有多个升降销207。
在处理室201内设有支撑晶圆200的基板支撑部210。基板支撑部210主要具备搭载晶圆200的基板载置面211和在表面具有基板载置面211的基板载置台212。在基板载置台212以与升降销207分别对应的位置设有供升降销207贯通的多个贯通孔214。
基板载置台212由轴217支撑。轴217贯通处理容器202的底部，而且在处理容器202的外部连接于未图示的升降机构。使升降机构工作而使轴217及基板载置台212升降，由此能够使载置于基板载置面211上的晶圆200升降。
基板载置台212在晶圆200的搬送时使基板载置面211下降到与基板搬入搬出口206相同的高度(晶圆搬送位置)。另外，在处理晶圆200时，如图1所示地，使晶圆200上升到处理室201内的处理位置(晶圆处理位置)。
具体而言，在使基板载置台212下降到晶圆搬送位置时，升降销207的上端部从基板载置面211的上表面突出，升降销207从下方支撑晶圆200。另外，在使基板载置台212上升到晶圆处理位置时，升降销207从基板载置面211的上表面没入，基板载置面211从下方支撑晶圆200。
(加热部)
在基板载置台212内含有作为第一加热部的加热器213。加热器213的动作由控制器310控制。
在处理容器202的顶棚且晶圆200的表面侧设有灯罩460。在灯罩460设有多个作为第二加热部的灯411。灯411的动作由控制器310控制。
通过使用加热器213、灯411，能够某程度上独立控制晶圆200的表面侧的温度及晶圆200的背面侧的温度。例如，若将加热器213接通且将灯411断开，或者使加热器213的输出比灯411的输出大，则至少能够在预定的时间内使晶圆200的背面侧的温度比表面侧的温度高。另一方面，若将灯411接通且将加热器213断开，或者使灯411的输出比加热器213的输出大，则至少能够在预定的时间内使晶圆200的表面侧的温度比背面侧的温度高。
(气体导入孔)
在设于处理室201的上部的后述的喷头290的侧壁设有气体导入孔241、242、243。对于连接于气体导入孔241、242、243的气体供给系统的结构，在后面叙述。
(喷头)
在气体导入孔241、242、243与处理室201之间设有连通于处理室201的作为气体分散机构的喷头290。从气体导入孔241、242、243导入的气体供给至喷头290的缓冲室252。缓冲室252以被处理容器202和分散板254包围的方式形成。
喷头290在缓冲室252与处理室201之间具备用于使气体分散的分散板254。在分散板254设有多个贯通孔。分散板254配置成与基板载置面211对置。分散板254是不会遮断灯411照射的热的材质，由例如石英构成。通过经由分散板254供给气体，能够均匀地供给至晶圆200上。
(原料气体供给系统)
在气体导入孔241连接有原料气体供给系统260。原料气体供给系统260具有气体供给管261，气体供给管261以与气体导入孔241连通的方式连接于处理容器202的侧面。气体供给管261自上游起，依次设有原料气体的气体源262、调整原料气体的流量的质量流量控制器(MFC)263、阀264。作为原料气体，例如，能够使用六氯乙硅烷(Si2Cl6、简称：HCDS)气体。
(反应气体供给系统)
在气体导入孔242连接有反应气体供给系统270。反应气体供给系统270具有气体供给管271，气体供给管271以与气体导入孔242连通的方式连接于处理容器202的侧壁。气体供给管271自上游起，依次设有反应气体的气体源272、调整反应气体的流量的质量流量控制器(MFC)273、阀274。作为反应气体，例如，能够使用氨(NH3)气体。
(惰性气体供给系统)
在气体导入孔243连接有惰性气体供给系统280。惰性气体供给系统280具有气体供给管281，气体供给管281连接于气体导入孔243。气体供给管281自上游起，依次设有惰性气体的气体源282、调整惰性气体的流量的质量流量控制器(MFC)283、阀284。作为惰性气体，例如能够使用氮(N2)气体。
各气体供给系统的MFC263、273、283、阀264、274、284电连接于后述的控制器310，且由控制器310的指示控制。
在本实施方式中，将原料气体供给系统260、反应气体供给系统270、惰性气体供给系统280的任意的组合或者全部称为气体供给系统。
(排气系统)
在处理容器202的内壁侧面设有排出处理室201内的环境气体的排气口245。在处理容器202的外壁侧面以与排气口245连通的方式连接有排气管246。在排气管246依次串联连接有将处理室201内控制成预定的压力的APC(Auto Pressure Controller：自动压力控制器)阀247、真空泵248。主要将排气口245、排气管246、APC阀247统称为排气系统。此外，排气系统也可以包括真空泵248。
(控制器)
基板处理装置100具有控制基板处理装置100的各部分的动作的控制器310。
图2表示控制器310的概况。作为控制部(控制单元)的控制器310构成为具备CPU(Central Processing Unit：中央处理器)310a、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)310b、存储装置310c、I/O端口310d、收发部310e的计算机。RAM310b、存储装置310c、I/O端口310d构成为经由内部总线310f能够与CPU310a进行数据交换。
在控制器310可连接地构成有例如构成为触控面板等的输入输出装置311、外部存储装置312。
存储装置310c由例如闪存、HDD(Hard Disk Drive：硬盘驱动器)等构成。在存储装置310c内可读取地存储有控制基板处理装置100的动作的控制程序、记载了后述的基板处理的步骤、条件等的工艺配方等。此外，工艺配方将后述的基板处理工序的各步骤以能够使控制器310执行而得到预定的结果的方式组合，作为程序发挥功能。以下，也将该工艺配方、控制程序等简称为程序。此外，本说明书中使用程序这一术语的情况下，有时仅包括工艺配方单体，有时仅包括控制程序单体，还有时包括这双方。另外，RAM310b构成为临时保持由CPU310a读出的程序、数据等的存储区域(工作区)。
I/O端口310d连接于闸阀205、加热器213、灯411、APC阀247、真空泵248、MFC263、273、283、阀264、274、284等、基板处理装置100的各结构。
CPU310a构成为，读取并执行来自存储装置310c的控制程序，并且根据来自输入输出装置311的操作指令的输入等从存储装置310c读取工艺配方。而且，CPU310a构成为能够按照读取出的工艺配方的内容控制闸阀205的开闭动作、加热器213的接通/断开动作、温度调整动作、灯411的接通/断开动作、温度调整动作、APC阀247的压力调整动作、真空泵248的动作等。
此外，控制器310不限于构成为专用的计算机的情况，也可以构成为通用的计算机。例如，通过准备存储有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、存储卡等半导体存储器)312，使用该外部存储装置312将程序安装于通用的计算机等，能够构成本实施方式的控制器310。此外，用于将程序安装于计算机的手段不限于经由外部存储装置312供给的情况。例如，也可以使用网络、专线等通信单元而不经由外部存储装置312来供给程序。此外，存储装置310c、外部存储装置312构成为计算机可读的存储介质。以下，也将它们简称为存储介质。此外，在本说明中使用了存储介质这一术语的情况下，有时仅包括存储装置310c单体，有时仅包括外部存储装置312单体，还有时包括它们双方。
(2)基板处理工序的概要
接下来，关于作为半导体制造工序的一工序的使用上述结构的基板处理装置100进行对晶圆200的预定处理的基板处理工序，说明其概要。在此，作为基板处理工序，举例在晶圆200上形成薄膜的情况。此外，在以下的说明中，构成基板处理装置100的各部的动作由控制器310控制。此外，在晶圆200的表面形成有沟道、陷坑等凹部(参照图4的(a)、(b))。
(基板搬入/载置工序：S102)
基板搬入/载置工序(S102)中，使基板载置台212下降到晶圆200的搬送位置，从而使升降销207贯通基板载置台212的贯通孔214。其结果，成为升降销207比基板载置台212的表面突出预定的高度的状态。然后，打开闸阀205，使用未图示的晶圆移载机将晶圆200搬入处理室201内，将晶圆200移载至升降销207上。由此，晶圆200以水平姿势支撑于从基板载置台212的表面突出的升降销207上。
将晶圆200搬入处理室201内后，使晶圆移载机向处理容器202之外退避，关闭闸阀205，将处理容器202密闭。然后，通过使基板载置台212上升，将晶圆200载置于基板载置台212的基板载置面211上。
此外，在将晶圆200搬入处理容器202内时，优选一边通过排气系统对处理容器202内进行排气，一边从惰性气体供给系统280向处理室201内供给作为惰性气体的N2气体。由此，能够抑制微粒向处理容器202的侵入、微粒向晶圆200上的附着。另外，真空泵248至少在从基板搬入/载置工序(S102)到后述的基板搬出工序(S106)的期间始终为工作状态。
直至后述的成膜工序开始，通过至少灯411和加热器213的任意一方将晶圆200加热到预定的温度。另外，通过调整APC阀247的阀开度，将处理容器202内的压力控制在预定的压力。
(成膜工序：S104)
之后，进行成膜工序(S104)。图3所示的成膜顺序中，进行后述的步骤1、2。
[步骤1]
在该步骤中，依次进行原料气体供给、净化气体供给、真空排气。以下，依次进行说明。此外，通过原料气体供给、净化气体供给、真空排气的每一个，利用排气系统进行排气。此外，本公开中的真空排气是指停止向晶圆200的原料气体供给(反应气体供给)/净化气体供给的状态下的排气。即，是指对于晶圆200上的空间(处理室201内)，与原料气体供给(反应气体供给)、净化气体供给时的压力相比，进行减压。
首先，对处理室201内的晶圆200供给HCDS气体(原料气体供给)。
具体而言，打开阀264，对处理室201内的晶圆200供给HCDS气体。此时，调整MFC263，以使HCDS气体的流量成为预定的流量。
当对晶圆200供给HCDS气体时，HCDS气体分解，HCDS气体含有的Si附着于晶圆200的表面，在晶圆200的表面形成含Si层。
但是，具有如下倾向：相比形成于晶圆200的表面的凹部的开口部侧，HCDS气体难以到达凹部的底部侧。由此，在晶圆200的凹部的内部、特别是凹部的底部周边，难以形成含Si层。
为了解决这样的课题，本实施方式中，在对处理室201内的晶圆200供给HCDS气体的时机，使晶圆200的表面侧与背面侧之间产生温度差。具体而言，使晶圆200的背面侧的温度比表面侧的温度高。在存在温度差的空间中，气体具有从低温侧向高温侧流动的特性，因此通过在晶圆200的表面侧与背面侧之间产生上述那样的温度差，能够促进从晶圆200的凹部的开口部侧向凹部的底部侧的HCDS气体的供给(参照图4的(a))。其结果，能够促进在晶圆200的凹部的底部周边处的含Si层的形成。此外，通过将设于晶圆200的背面侧的加热器213接通，将设于表面侧的灯411断开，或者使灯411的输出比加热器213的输出小，能够使晶圆200的背面侧的温度至少临时比表面侧的温度高。
形成含Si层后，关闭阀264后，停止HCDS气体的供给。
然后，向处理室201内供给作为净化气体的惰性气体(N2气体)(净化)。
具体而言，打开阀284，向处理室201内供给N2气体。此时，使APC阀247的阀开度最大，对处理室201内进行排气。
当向处理室201内供给N2气体时，处理室201内被净化，从处理室201内除去残留于处理室201内、形成于晶圆200的表面的凹部内的HCDS气体、反应副生成物，处理室201内的环境气体被置换成N2气体。
但是，具有如下倾向：相比形成于晶圆200的表面的凹部的开口部侧，N2气体难以到达凹部的底部侧。另外，具有凹部的底部侧的压力难以下降的倾向。由此，难以排出残留于晶圆200的凹部的内部、尤其是凹部的底部周边的HCDS气体、反应副生成物。
为了解决这样的课题，本实施方式中，在对处理室201内的晶圆200供给N2气体的时机，使晶圆200的表面侧与背面侧之间产生温度差。具体而言，使晶圆200的表面侧的温度比背面侧的温度高。如上述地，在存在温度差的空间中，气体具有从低温侧向高温侧流动的特性。从而通过在晶圆200的表面侧与背面侧之间产生上述那样的温度差，能够促进从晶圆200的凹部的底部侧向凹部的开口部侧的气体的流动(参照图4(b))。其结果，能够促进残留于晶圆200的凹部的底部周边的HCDS气体、反应副生成物向凹部的开口部侧的移动。通过设置这样的温度差，在供给N2气体的期间，移动到凹部的开口部侧的HCDS气体、反应副生成物被在晶圆200的表面流动的N2气流抽出到晶圆200表面上而排出。此外，通过将设于晶圆200的背面侧的加热器213断开且将设于表面侧的灯411接通，或者使灯411的输出比加热器213的输出大，能够使晶圆200的表面侧的温度至少临时比背面侧的温度高。
此外，如图6所示，也可以使晶圆200的背面侧的温度比表面侧的温度高。通过形成这样的温度差的关系，能够促进从晶圆200的凹部的开口部侧向凹部的底部侧的气体的流动(参照图4(a))。其结果，N2气体流入晶圆200的凹部内。由此，能够通过N2气体使吸附于晶圆200的凹部的表面的HCDS分子、反应副生成物的分子从凹部表面脱离。该脱离的HCDS分子、反应副生成物的分子在凹部的内部为未吸附于表面的状态，因此能够通过接下来的真空排气容易地排出。通过将设于晶圆200的背面侧的加热器213接通且将设于表面侧的灯411断开，或者使灯411的输出比加热器213的输出小，能够使晶圆200的背面侧的温度至少临时比表面侧的温度高。
净化完成后，关闭阀284，停止N2气体的供给。
然后，维持使APC阀247的阀开度最大的状态，对处理室201内进行真空排气(减压排气)。
当对处理室201内进行真空排气时，从处理室201内除去残留于处理室201内、形成于晶圆200的表面的凹部内的HCDS气体、反应生成物、N2气体等。
但是，具有如下倾向：相比形成于晶圆200的表面的凹部的开口部侧，凹部的底部侧难以排出HCDS气体、反应生成物、N2气体等，难以成为真空状态(减压状态)。
为了解决这样的课题，本实施方式中，在对处理室201内进行真空排气的时机，使晶圆200的表面侧与背面侧之间产生温度差。具体而言，使晶圆200的表面侧的温度比背面侧的温度高。如上述地，在存在温度差的空间中，气体具有从低温侧向高温侧流动的特性。从而，通过在晶圆200的表面侧与背面侧之间产生上述那样的温度差，能够促进残留于晶圆200的凹部的底部侧的HCDS气体、反应生成物、N2气体等向凹部的开口部侧的移动(参照图4(b))。其结果，能够促进残留于晶圆200的凹部的底部周边的HCDS气体、反应生成物、N2气体等的排出。此外，通过将设于晶圆200的表面侧的灯411接通且将设于背面侧的加热器213断开，或者使加热器213的输出比灯411的输出小，能够使晶圆200的表面侧的温度至少临时比背面侧的温度高。此外，这里的温度控制(灯411、加热器213的控制)可以是从上述的净化时(N2气体的供给时)起持续的控制，也可以是将温度差复位(设定为与原料气体供给时相同的温度差)后再执行。在持续温度控制的情况下，存在温度差缓和的可能性。通过将温度差复位，可以设定这里的温度差，能够促进从晶圆200的凹部的底部侧向开口部侧的气体的移动。
处理室201内达到预定的压力后，执行接下来的步骤2。
[步骤2]
该步骤中，依次进行反应气体供给、净化气体供给、真空排气。以下，按顺序进行说明。
首先，对处理室201内的晶圆200供给NH3气体(反应气体供给)。
具体而言，打开阀274，对处理室201内的晶圆200供给NH3气体。此时，调整MFC273，以使NH3气体的流量成为预定的流量。另外，通过调整APC阀247的阀开度，将处理室201内的压力控制在预定的压力。
当对晶圆200供给NH3气体时，NH3气体与晶圆200的表面的含Si层反应，进行氮化。通过该反应，在晶圆200的表面形成氮化硅膜(SiN膜)。
但是，具有如下倾向：相比形成于晶圆200的表面的凹部的开口部侧，NH3气体难以到达凹部的底部侧。由此，在晶圆200的凹部的内部、特别是凹部的底部周边，难以形成SiN膜。
为了解决这样的课题，本实施方式中，在对处理室201内的晶圆200供给NH3气体的时机，使晶圆200的表面侧与背面侧之间产生温度差。具体而言，使晶圆200的背面侧的温度比表面侧的温度高。在存在温度差的空间，气体具有从低温侧向高温侧流动的特性，因此通过在晶圆200的表面侧与背面侧之间产生上述那样的温度差，能够促进从晶圆200的凹部的开口部侧向凹部の底部侧的NH3气体的供给(参照图4的(a))。其结果，能够促进晶圆200的凹部的底部周边处的SiN膜的形成。此外，通过将设于晶圆200的背面侧的加热器213接通且将设于表面侧的灯411断开，或者使灯411的输出比加热器213的输出小，能够使晶圆200的背面侧的温度至少临时比表面侧的温度高。
形成SiN膜后，关闭阀274，停止NH3气体的供给。
然后，向处理室201内供给作为净化气体的N2气体(净化)。
具体而言，打开阀284，向处理室201内供给N2气体。此时，使APC阀247的阀开度最大，对处理室201内进行排气。
当向处理室201内供给N2气体时，处理室201内被净化，从处理室201内除去残留于处理室201内、形成于晶圆200的表面的凹部内的NH3气体、反应副生成物，处理室201内的环境气体被置换成N2气体。
但是，具有如下倾向：相比形成于晶圆200的表面的凹部的开口部侧，N2气体难以到达凹部的底部侧。另外，具有凹部的底部侧的压力难以下降的倾向。由此，难以排出残留于晶圆200的凹部的内部、特别是凹部的底部周边的NH3气体、反应副生成物。
为了解决这样的课题，本实施方式中，在对处理室201内的晶圆200供给N2气体的时机，使晶圆200的表面侧与背面侧之间产生温度差。具体而言，使晶圆200的表面侧的温度比背面侧的温度高。如上述地，在存在温度差的空间中，气体具有从低温侧向高温侧流动的特性。从而通过在晶圆200的表面侧与背面侧之间产生上述那样的温度差，能够促进从晶圆200的凹部的底部侧向凹部的开口部侧的气体的流动(参照图4的(b))。其结果，能够促进残留于晶圆200的凹部的底部周边的NH3气体、反应副生成物向凹部的开口部侧的移动。通过设置这样的温度差，在供给N2气体的期间，移动到凹部的开口部侧的NH3气体、反应副生成物被在晶圆200的表面流动的N2气体抽出到晶圆200表面上而排出。此外，通过将设于晶圆200的背面侧的加热器213断开且将设于表面侧的灯411接通，或者使灯411的输出比加热器213的输出大，能够使晶圆200的表面侧的温度至少临时比背面侧的温度高。
此外，如图6所示，也可以使晶圆200的背面侧的温度比表面侧的温度高。通过形成这样的温度差的关系，能够促进从晶圆200的凹部的开口部侧向凹部的底部侧的气体的流动(参照图4的(a))。其结果，N2气体流入晶圆200的凹部内。由此，能够通过N2气体使吸附于晶圆200的凹部的表面的NH3分子、反应副生成物的分子从凹部表面脱离。该脱离的NH3分子、反应副生成物的分子在凹部的内部为未吸附于表面的状态，因此能够通过接下来的真空排气容易地排出。通过将设于晶圆200的背面侧的加热器213接通且将设于表面侧的灯411断开，或者使灯411的输出比加热器213的输出小，能够使晶圆200的背面侧的温度至少临时比表面侧的温度高。
净化完成后，关闭阀284，停止N2气体的供给。
然后，维持使APC阀247的阀开度最大的状态，对处理室201内进行真空排气(减压排气)。
当对处理室201内进行真空排气时，从处理室201内除去残留于处理室201内、晶圆200的表面上的NH3气体、反应生成物、N2气体等。
但是，具有如下倾向：相比形成于晶圆200的表面的凹部的开口部侧，凹部的底部侧难以排出NH3气体、反应生成物、N2气体等，难以成为真空状态。
为了解决这样的课题，本实施方式中，在对处理室201内进行真空排气的时机，使晶圆200的表面侧与背面侧之间产生温度差。具体而言，使晶圆200的表面侧的温度比背面侧的温度高。如上述地，在存在温度差的空间中，气体具有从低温侧向高温侧流动的特性。从而，通过在晶圆200的表面侧与背面侧之间产生上述那样的温度差，能够促进残留于晶圆200的凹部的底部侧的NH3气体、反应生成物、N2气体等向凹部的开口部侧的移动(参照图4的(b))。其结果，能够促进残留于晶圆200的凹部的底部周边的NH3气体、反应生成物、N2气体等的排出。此外，通过将设于晶圆200的表面侧的灯411接通且将设于背面侧的加热器213断开，或者使加热器213的输出比灯411的输出小，能够使晶圆200的表面侧的温度至少临时比背面侧的温度高。
处理室201内达到预定的压力后，执行接下来的步骤1或者基板搬入搬出工序S106。
[执行预定次数]
通过将非同时地即不同步地进行步骤1、2的循环进行预定次数(n次以上，n是1以上的整数)，能够在晶圆200上形成所需膜厚、所需组成的SiN膜。
(基板搬入搬出工序：S106)
成膜工序(S104)结束后，基板处理装置100进行基板搬入搬出工序(S106)。在基板搬入搬出工序(S106)中，以与上述的基板搬入/加热工序(S102)相反的步骤将处理完毕的晶圆200向处理容器202之外搬出。即，使基板载置台212下降，使晶圆200支撑于从基板载置台212的表面突出的升降销207上。然后，打开闸阀205，使用晶圆移载机将晶圆200向处理容器202之外搬出。
(4)本实施方式的效果
根据本实施方式，能够起到以下所示的一个或多个效果。
本实施方式中，在成膜工序的实施期间中的预定的时机使晶圆200的表面侧与背面侧之间产生预定的温度差，因此，能够提高形成于晶圆200的表面的凹部内的SiN膜的埋入特性。
例如，在供给原料气体(HCDS气体)的时机及供给反应气体(NH3气体)的时机，分别使晶圆200的背面侧的温度比晶圆200的表面侧的温度高。通过在晶圆200的表面侧与背面侧之间产生这样的温度差，能够分别促进向相比晶圆200的凹部的开口部侧气体难以到达的凹部的底部侧的HCDS气体的供给以及NH3气体的供给。其结果，能够提高形成于晶圆200的表面的凹部内的SiN膜的埋入特性。
另外，例如，在供给净化气体(N2气体)的时机，使晶圆200的表面侧的温度比晶圆200的背面侧的温度高。通过在晶圆200的表面侧与背面侧之间产生这样的温度差，能够形成从晶圆200的凹部的底部侧向开口部侧的气流(分子流)。即，能够使HCDS气体、NH3气体、以及反应副生成物的至少一个以上从晶圆200凹部的底部侧向开口部侧移动。其结果，在接着净化气体供给进行的真空排气中，能够将HCDS气体、NH3气体、以及反应副生成物的至少一个以上排出。由此，能够提高形成于晶圆200的表面的凹部内的SiN膜的埋入特性。
另外，例如在供给净化气体(N2气体)的时机，使晶圆200的背面侧的温度比晶圆200的表面侧的温度高。通过在晶圆200的表面侧与背面侧之间产生这样的温度差，能够促进向相比晶圆200的凹部的开口部侧N2气体难以到达的凹部的底部侧的N2气体的供给。其结果，能够使吸附于晶圆200的凹部的表面(特别是底部周边的表面)的HCDS分子、NH3分子、以及反应副生成物分子的至少一个以上从凹部的表面脱离。其结果，能够在接着净化气体供给进行的真空排气中使HCDS气体、NH3气体、以及反应副生成物的至少一个以上排出。由此，能够提高形成于晶圆200的表面的凹部内的SiN膜的埋入特性。
另外，例如在进行真空排气的时机，使晶圆200的表面侧的温度比晶圆200的背面侧的温度高。通过在晶圆200的表面侧与背面侧之间产生这样的温度差，能够促进残留于晶圆200的凹部的底部周边的HCDS气体、NH3气体、反应副生成物、N2气体等的至少一个以上向凹部的开口部侧的移动。其结果，能够促进残留于晶圆200的凹部的底部周边的HCDS气体、NH3气体、反应副生成物、N2气体等至少一个以上的排出。由此，能够将晶圆200的凹部可靠地减压，在接下来的步骤中使HCDS气体或NH3气体到达凹部内。由此，能够提高形成于晶圆200的表面的凹部内的SiN膜的埋入特性。
＜第二实施方式＞
以下，使用图5对本公开的第二实施方式进行说明。
上述的第一实施方式中，对在步骤1、2中的原料气体、反应气体、以及净化气体(以下，有时统称为“气体”。)中的任一种气体的供给中，总是将加热器213接通且将灯411断开的例进行说明。但是，根据气体的供给时间不同，有时被加热器213加热的晶圆200的背面侧的热传递至晶圆200的表面侧，使晶圆200的表面侧与背面侧之间的温度差减小。即，在第一实施方式中，存在如下情况：即使在晶圆200的表面侧与背面侧之间的温度差减小的状态下，也持续对晶圆200的气体的供给。在这样晶圆200的表面侧与背面侧之间的温度差变小的状态下持续对晶圆200的气体的供给的情况下，难以发挥气体从低温侧向高温侧流动的特性，难以得到上述的效果。
另外，在上述的第一实施方式中，对在步骤1、2中的真空排气的执行中，总是将灯411接通且将加热器213断开的例进行了说明。但是，根据真空排气的需要时间不同，有时被灯411加热的晶圆200的表面侧的热传递至晶圆200的背面侧，使晶圆200的表面侧与背面侧之间的温度差减小。即，在第一实施方式中，存在如下情况：即使在晶圆200的表面侧与背面侧之间的温度差减小的状态下，也持续处理室201内的真空排气。在这样晶圆200的表面侧与背面侧之间的温度差减小的状态下持续处理室201内的真空排气的情况下，难以发挥气体从低温侧向高温侧流动的特性，难以得到上述的效果。
因此，在本实施方式，对抑制晶圆200的表面侧与背面侧之间的温度差的减小的一方法进行说明。此外，对于进行与步骤1、2同样的顺序的操作，有时省略其说明。
在图5所示的本实施方式的成膜顺序中，进行后述的步骤1、2。
[步骤1]
在该步骤中，对晶圆200供给原料气体(HCDS气体)时，将设于晶圆200的背面侧的加热器213接通且将设于表面侧的灯411断开，使晶圆200的背面侧的温度比表面侧的温度高。之后，若被加热器213加热的晶圆200的背面侧的热传递至晶圆200的表面侧而使晶圆200的表面侧与背面侧之间的温度差消除，则将灯411接通。经过预定时间后，再次将灯411断开，使晶圆200的背面侧的温度比表面侧的温度高。这样反复进行灯411的接通/断开，从而间歇性地使晶圆200的表背面具有温度差。
仅在晶圆200的表背面具有温度差时供给HCDS气体，在晶圆200的表背面无温度差时，停止HCDS气体的供给。此外，也可以不管晶圆200的表背面的温度差的有无，持续供给HCDS气体。
此外，在接着HCDS气体的供给进行的净化气体(N2气体)的供给时，使用与上述的HCDS气体的供给时同样的方法。即，供给N2气体时，通过反复进行灯411的接通/断开，间歇性地使晶圆200的表背面具有温度差。另外，仅在晶圆200的表背面具有温度差时供给N2气体，在晶圆200的表背面无温度差时，停止N2气体的供给。此外，也可以不管晶圆200的表背面的温度差的有无，持续供给N2气体。通过这样进行净化，能够进一步促进残留于晶圆200的凹部的底部周边的HCDS气体等从凹部内的表面脱离。从凹部内的表面脱离出的未反应的HCDS气体、反应副生成物在停止N2气体的供给的期间从晶圆200的凹部内排出。当供给N2气体时，反复进行排气(N2气体的供给停止)，从而能够提高凹部内的排出效率。此外，此时灯411也可以为断开的状态。
然后，在对处理室201内进行真空排气时，将灯411接通，将加热器213断开，使晶圆200的表面侧的温度比背面侧的温度高。然后，在被灯411加热的晶圆200的表面侧的热传递至晶圆200的背面侧而使晶圆200的表面侧与背面侧之间的温度差低于预定的阈值前，将灯411断开。在晶圆200的表背面的温度降低某程度后，再次将灯411接通，使晶圆200的表面侧的温度比背面侧的温度高。这样反复进行灯411的接通/断开，从而间歇性地使晶圆200的表背面具有温度差。
[步骤2]
在该步骤中，对晶圆200供给反应气体(NH3气体)时，将设于晶圆200的背面侧的加热器213接通且将设于表面侧的灯411断开，使晶圆200的背面侧的温度比表面侧的温度高。之后，在被加热器213加热的晶圆200的背面侧的热传递至晶圆200的表面侧而使晶圆200的表面侧与背面侧之间的温度差消除后，将灯411接通。经过预定时间后，再次将灯411断开，使晶圆200的背面侧的温度比表面侧的温度高。这样反复进行灯411的接通/断开，从而间歇性地使晶圆200的表背面具有温度差。
仅在晶圆200的表背面具有温度差时供给NH3气体，在晶圆200的表背面无温度差时，停止NH3气体的供给。此外，也可以不管晶圆200的表背面的温度差的有无，持续供给NH3气体。
此外，在接着NH3气体的供给进行的净化气体(N2气体)的供给时，使用与上述的NH3气体的供给时同样的方法。即，供给N2气体时，通过反复进行灯411的接通/断开，间歇性地使晶圆200的表背面具有温度差。另外，仅在晶圆200的表背面具有温度差时供给N2气体，在晶圆200的表背面无温度差时，停止N2气体的供给。此外，也可以不管晶圆200的表背面的温度差的有无，持续供给N2气体。
然后，在对处理室201内进行真空排气时，将灯411接通，将加热器213断开，使晶圆200的表面侧的温度比背面侧的温度高。然后，在被灯411加热的晶圆200的表面侧的热传递至晶圆200的背面侧而使晶圆200的表面侧与背面侧之间的温度差低于预定的阈值前，将灯411断开。在晶圆200的表背面的温度降低某程度后，再次将灯411接通，使晶圆200的表面侧的温度比背面侧的温度高。这样反复进行灯411的接通/断开，从而间歇性地使晶圆200的表背面具有温度差。
此外，在本实施方式中，作为间歇性地使晶圆200的表背面具有温度差的方法，列举了反复进行灯411的接通/断开，但也可以通过反复进行加热器213的接通/断开来进行。另外，也可以通过调整加热器213的输出和灯411的输出来进行。
此外，在本实施方式中，通过步骤1和步骤2示出了反复进行灯411的接通/断开的顺序，但本公开不限于此。例如，在图5的顺序中，也可以在原料气体供给、真空排气、反应气体供给的至少一个以上中，不进行灯411的接通/断开动作，而是进行图3所示的固定动作(进行接通及断开的任一个动作)。换言之，在图5的顺序中，至少在净化气体的供给时进行灯411的接通/断开动作。优选的是，在净化气体供给时和真空排气时，进行灯411的接通/断开动作。这样的温度差带来的排出效果较大的工序为净化气体供给时、真空排气时。此外，也可以构成为，在原料气体供给时、反应气体供给时的至少任一个也执行灯411的接通/断开动作。原料气体供给时、反应气体供给时进行这样的动作，从而如上述地，能够提高未反应的气体、反应副生成物的排出效率，并且促进原料气体(反应气体)向凹部内的吸附。
另外，在图5中示出了在原料气体供给、净化气体供给、反应气体供给的全部中反复进行气体的供给和气体的供给停止的例，但本公开不限于此。也可以以至少一个以上的气体的供给时反复进行供给和停止的方式构成顺序。例如，以原料气体和反应气体的供给如图3所示地持续供给恒定时间，在供给净化气体时反复进行净化气体的供给和停止的方式构成顺序。
＜其它实施方式＞
以上对本公开的第一、第二实施方式具体地进行了说明，本公开不限定于上述的实施方式，可以在不脱离其主旨的范围内进行各种变更。
在上述的实施方式中，对在步骤1中依次进行原料气体的供给、净化气体的供给、真空排气的例子进行了说明，但本公开不限于此。例如，也可以不进行净化气体的供给，而依次进行原料气体的供给、真空排气。另外，在上述的实施方式中，对在步骤2中依次进行反应气体的供给、净化气体的供给、真空排气的例子进行了说明，但本公开不限于此。例如，也可以不进行净化气体的供给，而依次进行反应气体的供给、真空排气。
另外，在上述的实施方式中，真空排气构成为设置图4的(b)的温度差，但也可以通过进行如下工序(温度恢复工序)，即，在真空排气的途中、真空排气之后，直至接下来的原料气体供给(反应气体供给)的期间，将灯411断开，将加热器213接通，将温度状态恢复图4的(a)的状态，从而在原料气体(反应气体)的供给初期，原料气体(反应气体)容易进入晶圆200的凹部(槽)的底部，能够提高向槽、穴内(凹部)的埋入特性。
此外，在上述的实施方式中，记载了向槽、孔(凹部)内的埋入特性，但也可以提高在槽、孔(凹部)内的表面均匀地形成膜的阶梯覆盖特性。

Claims (20)

1.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，具有：
将包括对处理室内的基板供给气体的工序和对上述处理室内进行真空排气的工序的循环进行预定次数的成膜工序；以及
在上述成膜工序的实施期间中的预定的时机，使上述基板的表面侧与背面侧之间产生预定的温度差的工序。
2.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
在向上述处理室内供给气体的时机，使上述基板的背面侧的温度比上述基板的表面侧的温度高。
3.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
在向上述处理室内供给原料气体的时机，使上述基板的背面侧的温度比上述基板的表面侧的温度高。
4.根据权利要求2所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
在向上述处理室内供给原料气体的时机，使上述基板的背面侧的温度比上述基板的表面侧的温度高。
5.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
在对上述处理室内进行真空排气的时机，使上述基板的表面侧的温度比上述基板的背面侧的温度高。
6.根据权利要求2所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
在对上述处理室内进行真空排气的时机，使上述基板的表面侧的温度比上述基板的背面侧的温度高。
7.根据权利要求3所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
在对上述处理室内进行真空排气的时机，使上述基板的表面侧的温度比上述基板的背面侧的温度高。
8.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
在向上述处理室内供给惰性气体的时机，使上述基板的背面侧的温度比上述基板的表面侧的温度高。
9.根据权利要求2所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
在向上述处理室内供给惰性气体的时机，使上述基板的背面侧的温度比上述基板的表面侧的温度高。
10.根据权利要求3所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
在向上述处理室内供给惰性气体的时机，使上述基板的背面侧的温度比上述基板的表面侧的温度高。
11.根据权利要求5所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
在向上述处理室内供给惰性气体的时机，使上述基板的背面侧的温度比上述基板的表面侧的温度高。
12.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
在向上述处理室内供给惰性气体的时机，使上述基板的表面侧的温度比上述基板的背面侧的温度高。
13.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
在向上述处理室内供给气体的时机，使上述基板的表面侧的温度比上述基板的背面侧的温度高。
14.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
在向上述处理室内供给气体的时机，反复进行上述气体的供给和供给停止。
15.根据权利要求14所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
根据上述气体的供给和供给停止，使上述基板的表面侧的温度与上述基板的背面侧的温度之间产生差。
16.根据权利要求14所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
上述气体是惰性气体，
根据惰性气体的供给和供给停止，使上述基板的表面侧的温度与上述基板的背面侧的温度之间产生差后，在排气时机，使上述基板的表面侧的温度与上述基板的背面侧的温度之间产生差。
17.根据权利要求14所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
上述气体为原料气体、反应气体、惰性气体中的一个以上。
18.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
使用在表面形成有凹部的基板作为上述基板。
19.一种基板处理装置，其特征在于，具有：
处理室，其容纳基板；
气体供给系统，其向上述处理室内供给气体；
真空排气系统，其对上述处理室内进行排气；
第一加热部，其加热上述处理室内的上述基板的表面侧；
第二加热部，其加热上述处理室内的上述基板的背面侧；以及
控制部，其构成为，以进行将包括对上述处理室内的上述基板供给气体的处理和对上述处理室内进行真空排气的处理的循环进行预定次数的成膜步骤的方式，分别控制上述气体供给系统及上述真空排气系统，并且以在上述成膜步骤的实施期间中的预定的时机，使上述基板的表面侧与背面侧之间产生预定的温度差的方式，分别控制上述第一加热部及上述第二加热部。
20.一种存储介质，其特征在于，存储有利用计算机使基板处理装置执行以下步骤的程序，即：
将包括对上述基板处理装置的处理室内的基板供给气体的步骤和对上述处理室内进行真空排气的步骤的循环进行预定次数的成膜步骤；以及
在上述成膜步骤的执行期间中的预定的时机，使上述基板的表面侧与背面侧之间产生预定的温度差的步骤。
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