CN114941130A - 基板处理装置、基板处理方法、半导体装置的制造方法和存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基板处理装置、基板处理方法、半导体装置的制造方法和存储介质,能够使基板处理的每个基板的均一性提高。基板处理装置具有:处理容器,其具有对基板进行处理的处理区域;第一喷嘴,其在处理区域的整个区域设置有第一孔,该第一孔向基板供给第一气体;第二喷嘴,其在处理区域的整个区域设置有第二孔,该第二孔向基板供给与第一气体进行反应的第二气体;第三喷嘴,其以与处理区域的一部分对应的方式设置有第三孔,该第三孔向基板供给阻碍第一气体的吸附的吸附阻碍气体;以及气体供给系统,其能够分别经由第一喷嘴、第二喷嘴和第三喷嘴向基板供给第一气体、第二气体、吸附阻碍气体。
Description
技术领域
本公开涉及一种基板处理装置、基板处理方法、半导体装置的制造方法和存储介质。
背景技术
作为具有三维结构的NAND型闪存、DRAM的字线,有时采用例如低电阻的金属膜。另外,还有在该金属膜与绝缘膜之间形成屏障膜的情况(例如参照专利文献1和专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2011-252221号公报
专利文献2:日本特开2017-069407号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是,当在基板上形成膜时,有可能因基板的配置位置而导致所生成的反应副产物的量不同,导致基板上所形成的膜的膜厚不同。
本公开目的在于,提供一种能够使基板处理的每个基板的均一性提高的技术。
用于解决课题的方案
根据本公开的一方案,提供如下技术,其具有:
处理容器,其具有对基板进行处理的处理区域;
第一喷嘴,其在所述处理区域的整个区域设置有第一孔,该第一孔向所述基板供给第一气体;
第二喷嘴,其在所述处理区域的整个区域设置有第二孔,该第二孔向所述基板供给与所述第一气体进行反应的第二气体;
第三喷嘴,其以与所述处理区域的一部分对应的方式设置有第三孔,该第三孔向所述基板供给阻碍所述第一气体的吸附的吸附阻碍气体;以及
气体供给系统,其能够分别经由所述第一喷嘴、所述第二喷嘴和所述第三喷嘴向所述基板供给所述第一气体、所述第二气体、所述吸附阻碍气体。
发明的效果
根据本公开,能够使基板处理的每个基板的均一性提高。
附图说明
图1是概要地表示本公开一实施方式的基板处理装置的立式处理炉的纵剖视图。
图2是图1中的A-A线概要横剖视图。
图3用于说明本公开一实施方式的第三喷嘴的孔相对于基板的处理区域的配置位置。
图4是本公开一实施方式的基板处理装置的控制器的概要结构图,以框图示出了控制器的控制系统。
图5是表示本公开一实施方式的基板处理时序的图。
图6是对在向基板上供给四氯化钛(TiCl4)气体、氨气(NH3)来形成TiN膜时,添加了氯化氢(HCl)气体时的TiCl4气体与HCl气体的流量比、NH3与HCl气体的流量比、TiN膜的成膜率的关系进行比较表示的图。
图7的(A)~(C)示出了本公开一实施方式的第三喷嘴的变形例。
图8的(A)和(B)示出了本公开一实施方式的第三喷嘴的变形例。
图9示出了本公开一实施方式的基板处理时序的变形例。
图10示出了本公开一实施方式的基板处理时序的变形例。
图11示出了本公开一实施方式的基板处理时序的变形例。
图中:
10—基板处理装置;121—控制器;200—晶圆(基板);201—处理室。
具体实施方式
以下参照图1~图6进行说明。此外,以下说明中使用的附图均为示意图,图中所示各要素的尺寸关系、各要素的比率等也未必与现实一致。另外,在各图彼此之间,各要素的尺寸关系、各要素的比率等也未必一致。
(1)基板处理装置的结构
基板处理装置10具备处理炉202,该处理炉202设置有作为加热装置(加热机构、加热系统)的加热器207。加热器207呈圆筒形状,且垂直地安装为被作为保持板的加热器基座(未图示)支撑。
在加热器207的内侧配设有外管203,该外管203与加热器207呈同心圆状构成处理容器。外管203例如由石英(SiO2)、碳化硅(SiC)等耐热性材料构成,且形成为上端封闭且下端开口的圆筒形状。在外管203的下方与外管203呈同心圆状配设有集管(入口凸缘)209。集管209例如由不锈钢(SUS)等金属构成,且形成为上端和下端开口的圆筒形状。在集管209的上端部与外管203之间,设置有作为密封部件的O形环220a。集管209被加热器基座支撑,从而使外管203处于垂直地安装的状态。
在外管203的内侧配设有构成处理容器的内管204。内管204例如由石英(SiO2)、碳化硅(SiC)等耐热性材料构成,且形成为上端封闭且下端开口的圆筒形状。主要地由外管203、内管204、集管209构成了处理容器。在处理容器的筒中空部(内管204的内侧)形成有处理室201。
处理室201构成为能够利用作为基板保持件的晶舟217将作为基板的晶圆200以水平姿态且在铅垂方向上呈多层排列的状态收纳。处理容器内的处理室201构成了能够对多张晶圆200进行处理的处理区域。
在处理室201内以贯通集管209的侧壁和内管204的方式设置有:作为第一喷嘴的喷嘴410、作为第二喷嘴的喷嘴420、作为第四喷嘴的喷嘴430、作为第三喷嘴的喷嘴440。喷嘴410、420、430、440构成为L字形,且沿着内管204的内壁设置。在喷嘴410、420、430、440分别连接有气体供给管310、320、330、340。
在集管209的下方设置有作为炉口盖体的密封盖219,该密封盖219能够将集管209的下端开口气密地封闭。密封盖219构成为能够从铅垂方向下侧与集管209的下端抵接。密封盖219例如由SUS等金属构成,且形成为圆盘状。在密封盖219的上表面设置有作为密封部件的O形环220b,该O形环220b与集管209的下端抵接。在密封盖219的与处理室201相反的一侧,设置有使收纳晶圆200的晶舟217旋转的旋转机构267。旋转机构267的旋转轴255贯通密封盖219并与晶舟217连接。旋转机构267构成为能够使晶舟217旋转,从而使晶圆200旋转。密封盖219构成为能够利用作为升降机构的晶舟升降机115在铅垂方向上升降,该晶舟升降机115垂直地设置于外管203的外部。晶舟升降机115构成为能够使密封盖219升降,从而将晶舟217向处理室201内外搬入和搬出。晶舟升降机115构成为输送装置(输送系统),将晶舟217和晶舟217所收纳的晶圆200向处理室201内外输送。
晶舟217构成为能够使多张、例如25~200张的晶圆200以水平姿态、且彼此中心一致的状态在铅垂方向上空开间隔排列。晶舟217例如由石英或SiC等耐热性材料构成。在晶舟217的下部将例如由石英或SiC等耐热性材料构成的隔热板218以水平姿态支撑于多层(未图示)。采用该结构,使得加热器207发出的热不易向密封盖219侧传导。但是,本实施方式不限于上述方式。例如也可以不在晶舟217的下部设置隔热板218,而是设置由石英或SiC等耐热性材料构成的隔热筒,该隔热筒构成为筒状部件。
如图2所示构成为,在内管204内设置有作为温度检测器的温度传感器263,基于由温度传感器263检出的温度信息来调整对加热器207的通电量,从而使得处理室201内的温度成为所需的温度分布。温度传感器263与喷嘴410、420、430、440同样地构成为L字形,且沿着内管204的内壁设置。
在气体供给管310、320、330、340上分别地,从上游侧起依次设置有流量控制器(流量控制部)即质量流量控制器(MFC)312、322、332、342。另外,在气体供给管310、320、330、340上分别设置有开闭阀即阀门314、324、334、344。在气体供给管310、320、330、340的阀门314、324、334、344的下游侧,分别连接有供给惰性气体的气体供给管510、520、530、540。在气体供给管510、520、530、540上分别地,从上游侧起依次设置有流量控制器(流量控制部)即MFC512、522、532、542和开闭阀即阀门514、524、534、544。
在气体供给管310、320、330、340的前端部分别连接有喷嘴410、420、430、440。喷嘴410、420、430、440构成为L字形的喷嘴,且设置为其水平部贯通集管209的侧壁和内管204。喷嘴410、420、430、440的垂直部设置在预备室201a的内部,该预备室201a向内管204的径向外侧突出,并且以在铅垂方向上延伸的方式形成为隧道形状(槽形状),喷嘴410、420、430、440的垂直部在预备室201a内沿着内管204的内壁向上方(晶圆200的排列方向上侧)设置。
作为处理气体,将含有卤素的第一气体从气体供给管310经由MFC312、阀门314、喷嘴410向处理室201内供给。
作为处理气体,将作为还原气体的第二气体从气体供给管320经由MFC322、阀门324、喷嘴420向处理室201内供给。在本公开中,将第二气体用作使第一气体还原并与第一气体进行反应的反应气体。
作为处理气体,将作为还原气体且与第二气体不同的第三气体从气体供给管330经由MFC332、阀门334、喷嘴430向处理室201内供给。
从气体供给管340将含有与第一气体所含卤素相同种类的卤素、且阻碍第一气体的吸附的吸附阻碍气体,经由MFC342、阀门344、喷嘴440向处理室201内供给。这里,作为吸附阻碍气体,优选采用与由第一气体和第二气体发生反应而产生的反应副产物相同成分的气体。
作为惰性气体,从气体供给管510、520、530、540使例如氮气(N2)分别经由MFC512、522、532、542、阀门514、524、534、544、喷嘴410、420、430、440向处理室201内供给。以下对于将N2气体用作惰性气体的例子进行说明,但是也可以采用N2气体以外的其他惰性气体,例如是氩气(Ar)、氦气(He)、氖气(Ne)、氙气(Xe)等稀有气体。
喷嘴410、420、430、440设置为从处理室201的下部区域延伸到处理室201的上部区域。
在喷嘴410、420、430的与晶圆200对置的位置,作为第一孔的气体供给孔410a、作为第二孔的气体供给孔420a、气体供给孔430a分别设置有多个。气体供给孔410a、420a、430a从内管204的下部到上部设置有多个,且分别具有相同的开口面积,且以相同的开口间距设置。但是,气体供给孔410a、420a、430a不限于上述方式。例如可以从内管204的下部朝向上部使开口面积逐渐增大。由此,能够使从气体供给孔410a、420a、430a供给的气体的流量均一化。
即,喷嘴410、420、430的气体供给孔410a、420a、430a在从晶舟217的下部到上部的高度位置上设置有多个。换言之,在喷嘴410、420、430上,将分别使第一气体、第二气体、第三气体向晶圆200供给的气体供给孔410a、420a、430a在对晶圆200进行处理的处理区域的整个区域设置多个。因此,关于从喷嘴410、420、430的气体供给孔410a、420a、430a分别向处理室201内供给的第一气体、第二气体、第三气体,是向从晶舟217的下部直到上部所收纳的晶圆200的整个区域进行供给。喷嘴410、420、430只要是以向从处理室201的下部区域到上部区域为止的处理区域延伸的方式设置即可,但是优选设置为延伸到晶舟217的顶板附近。
如图3所示,在喷嘴440上,与对晶圆200进行处理的处理区域的一部分的区域即处理区域的下部区域,即处理区域的下端侧的晶圆200分别对应的位置,设置有多个作为第三孔的气体供给孔440a。此外,在喷嘴440上,与处理区域的一部分的区域即处理区域的上部区域,即与处理区域的上端侧的晶圆200分别对应的位置,设置有多个作为第四孔的气体供给孔440b。即,气体供给孔440a配置于处理区域的喷嘴440的下端侧,气体供给孔440b配置于处理区域的喷嘴440的上端侧。
即,气体供给孔440a、440b分别在喷嘴440的与处理区域的一部分对应的位置设置有多个,关于从气体供给孔440a、440b向处理室201内供给的吸附阻碍气体,是向晶舟217所收纳的晶圆200的一部分进行供给。
这里,当在产品基板(产品晶圆、也简称为晶圆)上利用处理气体进行成膜时,在处理区域的上端侧和下端侧,与处理区域的中央相比而言,产品基板的数量较少,因此反应副产物的量少。因此,关于在处理区域的上端侧和下端侧的产品基板上形成的膜的膜厚,与在处理区域的中央的产品基板上形成的膜厚相比而言较厚,从而有可能导致每个基板的均一性恶化。另外,当在晶舟217的上端侧和下端侧设置假晶圆时,假晶圆与产品基板相比而言表面积较小,因此在处理区域的上端侧和下端侧反应副产物的量少,从而导致在处理区域的上端侧和下端侧的产品基板上形成的膜的膜厚,与在处理区域的中央的产品基板上形成的膜的膜厚相比较厚,有可能导致每个基板的均一性恶化。此外,这种现象当产品基板的表面积为大表面积时显著呈现。
根据本公开,向该反应副产物的量与处理区域的与其他区域相比较少的区域,即处理区域的上端侧和下端侧,供给吸附阻碍气体,该吸附阻碍气体的成分与第一气体和第二气体发生反应而生成的反应副产物相同。由此,能够使处理区域的整个区域的反应副产物的量相同。因此,能够使在处理区域的上端侧和下端侧的晶圆200上形成的膜的膜厚减小,提高在晶圆200上形成的膜厚的每个基板的均一性提高,使膜特性均一化。
气体供给孔440a、440b分别具有相同的开口面积,且以相同的开口间距设置。并且构成为,气体供给孔440a的开口率比气体供给孔440b的开口率大。这里,所谓开口率根据气体供给孔440a、440b各自的数量、各自的大小、各自的孔数与大小的积来确定。即,气体供给孔440a的数量和大小的任一或者双方构成为,比气体供给孔440b的数量和大小的任一或者双方大。有时在处理区域的下端侧设置假晶圆。假晶圆的表面积与产品基板即晶圆200相比而言表面积较小,因此反应副产物的量与处理区域的上端侧相比较少,呈现出在处理区域的下端侧所配置的晶圆上形成的膜的膜厚,与在处理区域的上端侧所配置的晶圆上形成的膜的膜厚相比较厚的倾向。因此,使得在处理区域的下端侧配置的气体供给孔440a的开口率,与在处理区域的上端侧配置的气体供给孔440b的开口率相比较大,使得向处理区域的下端侧供给的吸附阻碍气体的量,与向处理区域的上端侧供给的吸附阻碍气体的量相比较多。
即,以使得仅向反应副产物的量与处理区域的中央附近相比较少的、处理区域的下端侧的晶圆200和上端侧的晶圆200供给吸附阻碍气体的方式,在处理区域的与下端侧的晶圆200对应的位置、和处理区域的与上端侧的晶圆200对应的位置分别设置气体供给孔440a和气体供给孔440b。并且,在处理区域的下端侧配置与上端侧的气体供给孔440b相比而言开口率较大的气体供给孔440a,从而使得相对于反应副产物的量的尤其少的区域较多地供给吸附阻碍气体,从而能够使晶圆200的处理均一性提高。因此,能够使在处理区域的密的晶圆200上形成的膜的膜厚减小,使在晶圆200上形成的膜厚的每个基板的均一性提高,使膜特性均一化。
主要地由气体供给管310、320、330、MFC312、322、332、阀门314、324、334、喷嘴410、420、430构成了处理气体供给系统,但是也可以仅将喷嘴410、420、430考虑为处理气体供给系统。也可以将处理气体供给系统简称为气体供给系统。当从气体供给管310流通第一气体时,主要地由气体供给管310、MFC312、阀门314构成了第一气体供给系统,但是也可以将喷嘴410包含在第一气体供给系统中进行考虑。另外,当从气体供给管320流通第二气体时,主要地由气体供给管320、MFC322、阀门324构成了第二气体供给系统,但是也可以将喷嘴420包含在第二气体供给系统中进行考虑。另外,也可以将第二气体供给系统称为反应气体供给系统或者还原气体供给系统。另外,当从气体供给管330流通第三气体时,主要地由气体供给管330、MFC332、阀门334构成了第三气体供给系统,但是也可以将喷嘴430包含在第三气体供给系统中进行考虑。另外,也可以将第三气体供给系统称为还原气体供给系统。另外,当从气体供给管340流通吸附阻碍气体时,主要地由气体供给管340、MFC342、阀门344构成了吸附阻碍气体供给系统,但是也可以将喷嘴440包含在吸附阻碍气体供给系统中进行考虑。另外,主要地由气体供给管510、520、530、540、MFC512、522、532、542、阀门514、524、534、544构成了惰性气体供给系统。
由第一气体供给系统、第二气体供给系统、第三气体供给系统和吸附阻碍气体供给系统构成了能够使第一气体、第二气体、第三气体和吸附阻碍气体分别经由喷嘴410、喷嘴420、喷嘴430和喷嘴440向晶圆200供给的气体供给系统。
关于本实施方式的气体供给的方法,是经由在由内管204的内壁、多张晶圆200的端部定义的圆环状的纵长的空间内的预备室201a内配置的喷嘴410、420、430、440来输送气体。并且,从喷嘴410、420、430、440的在与晶圆200对置的位置设置的多个气体供给孔410a、420a、430a、440a、440b向内管204内喷出气体。具体而言,利用喷嘴410的气体供给孔410a、喷嘴420的气体供给孔420a、喷嘴430的气体供给孔430a、喷嘴440的气体供给孔440a、440b,朝向与晶圆200的表面平行的方向喷出处理气体等。
排气孔(排气口)204a是在内管204的侧壁上与喷嘴410、420、430、440对置的位置形成的贯通孔,例如是在铅垂方向上细长地开设的狭缝状的贯通孔。关于从喷嘴410、420、430、440的气体供给孔410a、420a、430a、440a、440b向处理室201内供给、且在晶圆200的表面上流动的气体,该气体是经由排气孔204a向由在内管204与外管203之间形成的间隙构成的排气路206内流动。并且,向排气路206内流动气体向排气管231内流动,并向处理炉202外排出。
排气孔204a设置在与多个晶圆200对置的位置,关于从气体供给孔410a、420a、430a、440a、440b向处理室201内的晶圆200的附近供给的气体,该气体在朝向水平方向流动之后,经由排气孔204a向排气路206内流动。排气孔204a不限于构成为狭缝状的贯通孔的情况,也可以是由多个孔构成。
在集管209上设置有对处理室201内的环境气体进行排气的排气管231。在排气管231上从上游侧起依次连接有:对处理室201内的压力进行检测的作为压力检测器(压力检测部)的压力传感器245、APC(Auto Pressure Controller:自动压力控制器)阀门243、作为真空排气装置的真空泵246。APC阀门243在使真空泵246动作的状态下进行阀的开闭,从而能够对处理室201内进行真空排气和停止真空排气,此外,通过在使真空泵246动作的状态下对阀开度进行调节,从而能够对处理室201内的压力进行调整。主要地由排气孔204a、排气路206、排气管231、APC阀门243和压力传感器245构成了排气系统。也可以将真空泵246包含在排气系统中进行考虑。
如图4所示,控制部(控制单元)即控制器121由计算机构成,该计算机具备CPU(Central Processing Unit:中央处理单元)121a、RAM(Random Access Memory:随机访问存储器)121b、存储装置121c、I/O端口121d。RAM121b、存储装置121c、I/O端口121d构成为能够经由内部总线与CPU121a进行数据交换。控制器121与输入输出装置122连接,该输入输出装置122例如由触控面板等构成。
存储装置121c例如由闪存、HDD(Hard Disk Drive:硬盘驱动器)等构成。在存储装置121c内以可读取的方式存储有:对基板处理装置的动作进行控制的控制程序、记载了后述的半导体装置的制造方法的步骤、条件等的制程配方等。制程配方作为程序发挥功能,且以如下方式组合而成,即:制程配方使控制器121执行后述的半导体装置的制造方法中的各工序(各步骤),并能够得到预定的结果。以下也将该制程配方、控制程序等简单地统称为程序。在本说明书中,程序这个用语的含义包括:仅指制程配方单体;仅指控制程序单体;或者是制程配方和控制程序的组合。RAM121b构成为存储区域(工作区),可将由CPU121a读出的程序、数据等暂时地保持。
I/O端口121d与上述的MFC312、322、332,342,512、522、532、542、阀门314、324、334、344,514、524、534、544、压力传感器245、APC阀门243、真空泵246、加热器207、温度传感器263、旋转机构267、晶舟升降机115等连接。
CPU121a构成为能够从存储装置121c读出控制程序并执行,并且按照从输入输出装置122输入的操作指令等,从存储装置121c读出配方等。CPU121a构成为能够按照读出的配方的内容对如下各项进行控制,即:通过MFC312、322、332,342,512、522、532、542进行的各种气体的流量调整动作、阀门314、324、334、344,514、524、534、544的开闭动作、APC阀门243的开闭动作和由APC阀门243基于压力传感器245进行的压力调整动作、基于温度传感器263进行的加热器207的温度调整动作、真空泵246的启动和停止、通过旋转机构267进行的晶舟217的旋转和旋转速度调节动作、通过晶舟升降机115进行的晶舟217的升降动作、向晶舟217收纳晶圆200的动作等。即,CPU121a构成为能够对本公开一方案的气体供给系统进行控制。
控制器121可以通过将外部存储装置(例如、磁带、软盘或硬盘等的磁盘、CD或DVD等光盘、MO等光磁盘、USB存储器或存储卡等半导体存储器)123中存储的上述程序安装于计算机而构成。存储装置121c、外部存储装置123由可进行计算机读取的存储介质构成。以下也将这些简单地统称为存储介质。在本说明书中,存储介质的含义包括:仅指存储装置121c单体;仅指外部存储装置123单体;或者是这两者。程序向计算机的提供也可以不使用外部存储装置123,而是利用互联网、专用线路等通信手段来进行。
(2)基板处理工序
作为半导体装置(器件)的制造工序的一工序,参照图5来说明在晶圆200上形成膜的工序的一例。本工序使用上述基板处理装置10的处理炉202来执行。在以下的说明中,构成基板处理装置10的各部的动作通过控制器121进行控制,且构成为气体供给系统能够通过控制器121进行控制。
在本实施方式的基板处理工序(半导体装置的制造工序)中执行:
(a)向晶圆200供给第一气体的工序;
(b)向晶圆200供给第二气体的工序;
(c)向晶圆200供给吸附阻碍气体的工序;
(d)向晶圆200供给第三气体的工序;
(e)在使(a)和(d)部分并行地执行后执行(c)且之后执行(b)的工序。
在本说明书中,“晶圆”这个用语的含义包括:仅指“晶圆本身”;以及表示“晶圆与在其表面形成的预定的层、膜等的层叠体”。在本说明书中,“晶圆的表面”的含义包括:“晶圆本身的表面”;以及表示“在晶圆上形成的预定的层、膜等的表面”。在本说明书中,“基板”这个用语的含义与“晶圆”的情况相同。
(晶圆搬入)
当多张晶圆200装填于晶舟217时(晶圆装载),则如图1所示那样,使支撑有多张晶圆200的晶舟217被晶舟升降机115提升并向处理室201内搬入(晶舟导入),并收纳在处理容器内。在该状态下,密封盖219处于经由O形环220使外管203的下端开口封闭的状态。
(压力调整和温度调整)
利用真空泵246进行真空排气,以使得处理室201内、即晶圆200存在的空间达到所需的压力(真空度)。此时,处理室201内的压力可利用压力传感器245进行测定,并基于该测定的压力信息,对APC阀门243进行反馈控制(压力调整)。真空泵246至少在对晶圆200的处理完成之前的期间始终保持工作状态。另外,利用加热器207进行加热,以使得处理室201内达到所需的温度。此时,基于温度传感器263检出的温度信息,对加热器207的通电量进行反馈控制(温度调整),以使得处理室201内达到所需的温度分布。加热器207对处理室201内的加热至少在对晶圆200的处理完成之前的期间持续进行。
(第一气体供给、第一步骤)
打开阀门314,使第一气体向气体供给管310内流通。第一气体通过MFC312进行流量调整,从喷嘴410的气体供给孔410a向处理室201内供给,且从排气管231排气。此时同时地,可以打开阀门514,使N2气体等惰性气体向气体供给管510内流通。另外,为了防止第一气体向喷嘴420,430,440内侵入,可以打开阀门524、534、544,使惰性气体向气体供给管520、530、540内流通。
此时对APC阀门243进行调整,使处理室201内的压力成为例如1~3990Pa的范围内的压力。通过MFC312进行控制的第一气体的供给流量成为例如0.01~7.0slm的范围内的流量。以下,将加热器207的温度设定为使得晶圆200的温度成为例如300~650℃的范围内的温度。此外,本公开中的“1~3990Pa”这样的数值范围的表述意味着下限值和上限值包含在该范围内。因此,例如“1~3990Pa”表示“1Pa以上3990Pa以下”。其他的数值范围也同样如此。
此时,对处理区域的整个区域的晶圆200供给第一气体。作为第一气体,可以使用含有卤素的气体,例如是含有金属元素即钛(Ti)和卤素即氯(Cl)的气体即TiCl4气体。当作为第一气体使用TiCl4气体时,通过供给TiCl4气体而在晶圆200(表面的基底膜)上吸附TiCl4,形成含Ti层。
(第一气体和第三气体的供给、第二步骤)
在从第一气体的供给开始经过预定时间后,打开阀门334,使还原气体即第三气体向气体供给管330内流通。第三气体通过MFC332进行流量调整,从喷嘴430的气体供给孔430a向处理室201内供给,且从排气管231排气。此时同时地,可以打开阀门534,使N2气体等惰性气体向气体供给管530内流通。另外,为了防止第一气体、第三气体向喷嘴420、440内侵入,可以打开阀门524、544,使惰性气体向气体供给管520、540内流通。
此时,通过MFC332进行控制的第三气体的供给流量成为例如0.1~5.0slm的范围内的流量。
此时,对处理区域的整个区域的晶圆200供给第一气体和第三气体。即,具有第一气体和第三气体同时供给的时刻。这里,作为第三气体,可以使用作为还原气体的、含有氢(H)的含氢气体,例如是甲硅烷(SiH4)气体。
(第一气体供给、第三步骤)
在从第三气体的供给开始经过预定时间后关闭阀门334,停止第三气体向处理室201内的供给。此时,为了防止第一气体向喷嘴430内侵入,打开阀门534,使惰性气体向气体供给管530内流通。另外,为了防止第一气体向喷嘴420、440内侵入,可以打开阀门524、544,使惰性气体向气体供给管520、540内流通。此时,对处理区域的整个区域的晶圆200供给第一气体。
(吹扫、第四步骤)
在从第三气体的供给停止经过预定时间后关闭阀门314,停止第一气体的供给。此时,排气管231的APC阀门243保持开启状态,利用真空泵246对处理室201内进行真空排气,将残留气体从晶圆200上除去,从而将处理室201内残留的未反应的第一气体、第三气体、反应副产物从处理室201内排除。此时,打开阀门514、524、534、544,使作为吹扫气体的惰性气体向处理室201内供给。惰性气体作为吹扫气体发挥作用,将残留气体从晶圆200上除去,从而能够提高将处理室201内残留的未反应的第一气体、第三气体、反应副产物从处理室201内排除的效果。通过MFC512、522、532、542进行控制的惰性气体的供给流量分别为例如0.1~30slm。
(吸附阻碍气体供给、第五步骤)
从吹扫开始经过预定时间后关闭阀门514、524、534、544,停止惰性气体向处理室201内的供给。此时打开阀门344,使吸附阻碍气体向气体供给管340内流通。吸附阻碍气体通过MFC342进行流量调整,从喷嘴440的气体供给孔440a、440b向处理室201内供给,且从排气管231排气。
此时通过MFC342进行控制的吸附气体的供给流量成为例如0.01~1.0slm的范围内的流量。
此时,对处理区域的一部分晶圆200、即处理区域的上端侧和下端侧的晶圆200,供给吸附阻碍气体。这里,作为吸附阻碍气体,可以使用含有与第一气体所含卤素同种的卤素的、例如第一气体即TiCl4气体与第二气体即NH3气体发生反应而生成的反应副产物即氯化氢(HCl)气体、氯化铵(NH4Cl)气体等。当作为吸附阻碍气体采用例如HCl气体时,通过供给HCl气体,在处理区域的上端侧和下端侧的晶圆200(表面的基底膜)上吸附阻碍TiCl4气体的吸附的HCl。
这样,作为吸附阻碍气体,使用含有与第一气体所含卤素同种的卤素的气体,优选使用与第一气体和第二气体发生反应而生成的反应副产物相同成分的气体,从而能够抑制吸附阻碍气体在膜中残留。
即,吸附阻碍气体难以在膜中残留,但是根据条件、气体的种类不同,有可能在膜中残留并对膜的电气特性等特性产生影响。如果是与第一气体和第二气体发生反应而生成的反应副产物相同成分的气体,则能够减小对于构成器件的其他膜产生影响的可能性。例如在形成TiN膜时,当作为吸附阻碍气体供给了氟化氢(HF)气体时,有可能残留氟(F),使TiN膜的作为F障的功能降低。另外,当TiN膜的基底为氧化铝(AlO)膜时,氟在AlO膜中扩散,有可能使AlO膜的绝缘性降低。如上所述,作为吸附阻碍气体,如果是与第一气体和第二气体发生反应而生成的反应副产物相同成分的气体,则不易导致该问题。
此外,为防止吸附阻碍气体向喷嘴410、420、430内侵入,可以打开阀门514、524、534,使惰性气体向气体供给管510、520、530内流通。
(吹扫、第六步骤)
从吸附阻碍气体的供给开始经过预定时间后关闭阀门344,停止吸附阻碍气体的供给。此时,保持排气管231的APC阀门243开启的状态,利用真空泵246对处理室201内进行真空排气,将残留气体从晶圆200上除去,从而将处理室201内残留的吸附阻碍气体、反应副产物从处理室201内排除。此时,打开阀门514、524、534、544,使作为吹扫气体的惰性气体向处理室201内供给。惰性气体作为吹扫气体发挥作用,将残留气体从晶圆200上除去,从而能够提高将处理室201内残留的吸附阻碍气体、反应副产物从处理室201内排除的效果。通过MFC512、522、532、542进行控制的惰性气体的供给流量分别为例如0.1~30slm。
(第二气体供给、第七步骤)
从吹扫开始经过预定时间后关闭阀门514、524、534、544,停止惰性气体向处理室201内的供给。此时打开阀门324,使第二气体向气体供给管320内流通。第二气体通过MFC322进行流量调整,从喷嘴420的气体供给孔420a向处理室201内供给,且从排气管231排气。此时对晶圆200供给第二气体。此外,此时同时地,可以打开阀门524,使惰性气体向气体供给管520内流通。另外,为了防止第二气体向喷嘴410、430、440内侵入,可以打开阀门514、534、544,使惰性气体向气体供给管510、530、540内流通。
此时对APC阀门243进行调整,使处理室201内的压力成为例如1~3990Pa的范围内的压力。通过MFC322进行控制的第二气体的供给流量成为例如0.1~150slm的范围内的流量。
此时,对处理区域的整个区域的晶圆200供给第二气体。这里,作为第二气体,可以采用还原气体,即含有氮(N)和氢(H)的气体,例如是氨气(NH3)。当作为第二气体采用NH3气体时,NH3气体与在晶圆200上形成的含Ti层的至少一部分发生置换反应。当发生置换反应时,含Ti层所含的Ti和NH3气体所含的N结合,在晶圆200上形成TiN层。具体而言,晶圆200上所吸附的TiClx与NH3发生反应,从而在晶圆200上形成TiN膜。另外,当发生置换反应时,产生HCl、NH4Cl、H2等反应副产物。
通过上述第五步骤,在处理区域的上端侧和下端侧的晶圆200上吸附了吸附阻碍气体,因此第二气体不与第一气体发生反应。具体而言,在作为第一气体供给了TiCl4气体之后,对处理区域的上端侧和下端侧的晶圆200作为吸附阻碍气体供给HCl,在处理区域的上端侧和下端侧的晶圆200上吸附HCl,从而使之后供给的第二气体即NH3气体不与TiCl4气体发生反应,也阻碍下一个循环中的TiCl4气体的吸附。因此,不会在处理区域的上端侧和下端侧的晶圆200上形成TiN层。因此,能够在供给了吸附阻碍气体的处理区域的上端侧和下端侧使晶圆200的成膜率降低。此外,NH3气体部分地与作为吸附阻碍气体的HCl发生反应,生成NH4Cl,但是NH4Cl不会在晶圆200上吸附,而是发生脱离,因此不会在膜中残留。因此,对膜的电气特性影响小。
(吹扫、第八步骤)
从第二气体的供给开始经过预定时间后关闭阀门324,停止第二气体的供给。此时,保持排气管231的APC阀门243开启的状态,利用真空泵246对处理室201内进行真空排气,将残留气体从晶圆200上除去,从而将处理室201内残留的未反应或者促进了膜形成之后的第二气体、反应副产物从处理室201内排除。此时,打开阀门514、524、534、544,使作为吹扫气体的惰性气体向处理室201内供给。惰性气体作为吹扫气体发挥作用,将残留气体从晶圆200上除去,从而能够提高将处理室201内残留的未反应的第二气体、上述的反应副产物从处理室201内排除的效果。通过MFC512、522、532、542进行控制的惰性气体的供给流量分别为例如0.1~30slm。
也就是说,将处理室201内残留的未反应或者促进了膜形成之后的第二气体、上述的反应副产物从处理室201内排除。惰性气体作为吹扫气体发挥作用。
(实施预定次数)
使依次进行上述的第一步骤~第八步骤的循环执行预定次数(N次)、1次以上,从而在晶圆200上形成预定厚度的膜。即,在部分并行地进行了第一气体供给和第三气体供给之后,进行吸附阻碍气体供给,之后进行第二气体供给,在晶圆200上形成预定厚度的膜る。在此,例如形成TiN膜。
(后吹扫和大气压恢复)
从气体供给管510、520、530、540分别向处理室201内供给惰性气体,并从排气管231进行排气。惰性气体作为吹扫气体发挥作用,由此利用惰性气体对处理室201内进行吹扫,将处理室201内残留的气体、反应副产物从处理室201内除去(后吹扫)。之后,将处理室201内的环境气体置换为惰性气体(惰性气体置换),使处理室201内的压力恢复为常压(大气压恢复)。
(晶圆搬出)
之后,利用晶舟升降机115使密封盖219下降,使外管203的下端开口。并且,将完成处理的晶圆200以被晶舟217支撑的状态从外管203的下端向外管203的外部搬出(晶舟导出)。之后,将完成处理的晶圆200从晶舟217取出(晶圆卸载)。
即,当使用上述这样的基板处理装置10对多张晶圆200一并进行处理即进行批处理时,向处理区域的一部分供给吸附阻碍气体,从而能够提高通过批处理进行处理的多张晶圆200中每个晶圆200的处理均一性。
(3)本公开一方案的效果
根据本公开的一方案,能够获得以下所示的一个或多个效果。
(a)能够使基板处理的每个基板的处理均一性提高。
(b)能够使基板处理的基板面内的处理均一性提高。
(c)能够使在基板上形成的膜的特性(电气特性)均一化。
这里,例如参照图6对获得(a)的效果的机制进行说明。图6以进行比较的方式表示了:将作为第一气体例如使用四氯化钛(TiCl4)气体、作为第二气体例如供给氨气(NH3)来形成金属氮化膜(例如TiN膜)时生成的反应副产物即氯化氢(HCl)气体分别向TiCl4气体和NH3气体中添加而在晶圆200上形成TiN膜时的、TiCl4气体与HCl气体的流量比、NH3气体与HCl气体的流量比、TiN膜的成膜率的关系。
如图6所示,通过分别使HCl气体相对于TiCl4气体和NH3气体的流量增多,确认了TiN膜的成膜率的降低。即,通过向TiCl4气体与NH3气体的反应副产物即HCl的生成量较少的处理区域供给HCl,从而能够降低成膜率,能够改善在处理区域的上端和下端膜厚增厚的现象,提高每个基板的膜厚均一性。
(4)其他实施方式
以上对本公开的实施方式具体地进行了说明。但是本公开不限于上述实施方式,能够在不脱离其要旨的范围内进行多种变更。
(变形例1)
图7的(A)示出了上述喷嘴440的变形例。在本变形例中,取代喷嘴440而采用喷嘴450。喷嘴450构成为长度比如下各喷嘴短,即:供给第一气体的喷嘴410、供给第二气体的喷嘴420、供给第三气体的喷嘴430。在喷嘴450上与处理区域的一部分晶圆200、即处理区域的下端侧的晶圆200对应的位置,设置有供给吸附阻碍气体的气体供给孔450a。在这种情况下,也是仅对处理区域的一部分晶圆200、即反应副产物的量较少的处理区域的下端侧的晶圆200供给吸附阻碍气体,从而能够使每个晶圆200的处理均一性提高。因此,能够使在处理区域的下端侧的晶圆200上形成的膜的膜厚减小,使在晶圆200上形成的膜厚的每个基板的均一性提高,使膜特性均一化。
(变形例2)
图7的(B)示出了上述喷嘴440的另一变形例。在本变形例中,取代喷嘴440而采用喷嘴460。喷嘴460构成为与喷嘴410、420、430大致相同的长度,其在与处理区域的一部分晶圆200、即处理区域的上端侧的晶圆200对应的位置,设置有供给吸附阻碍气体的气体供给孔460a。在这种情况下,也是仅对处理区域的一部分晶圆200、即反应副产物的量较少的处理区域的上端侧的晶圆200供给吸附阻碍气体,能够使每个晶圆200的处理均一性提高。因此,能够使在处理区域的上端侧的晶圆200上形成的膜的膜厚减小,使在晶圆200上形成的膜厚的每个基板的均一性提高,使膜特性均一化。
(变形例3)
图7的(C)示出了上述喷嘴440的又一变形例。在本变形例中,取代喷嘴440而采用喷嘴470。喷嘴470在与处理区域的一部分晶圆200、即处理区域的中间区域的晶圆200对应的位置,设置有供给吸附阻碍气体的气体供给孔470a。在处理区域的中间区域,反应副产物的量较少,在处理区域的中间区域配置的晶圆200上形成的膜的膜厚与上端侧、下端侧相比较厚的情况下,向处理区域的一部分晶圆200、即反应副产物的量较少、在晶圆200上形成的膜的膜厚与上端侧、下端侧相比较厚地形成的中间区域的晶圆200,供给吸附阻碍气体,能够使每个晶圆200的处理均一性提高。因此,能够使在处理区域的中间区域的晶圆200上形成的膜的膜厚减小,使在晶圆200上形成的膜厚的每个基板的均一性提高,使膜特性均一化。
(变形例4)
图8的(A)示出了上述喷嘴440的又一变形例。在本变形例中,取代喷嘴440而采用喷嘴480。在晶舟217上,在处理区域的上端侧和下端侧分别设置假晶圆200b,在下端侧的假晶圆200b与上端侧的假晶圆200b之间设置大表面积晶圆即晶圆200a。并且,在喷嘴480上与设置有下端侧的假晶圆200b和上端侧的假晶圆200b的位置对应的位置,分别设置供给吸附阻碍气体的气体供给孔480a、480b。在处理区域的一部分、即与反应副产物的量较少的假晶圆200b对应的位置,设置有气体供给孔480a、480b,从而对反应副产物的量较少的假晶圆200b供给吸附阻碍气体,能够使晶圆200a的处理均一性提高。因此,能够使在处理区域的假晶圆200b附近的晶圆200a上形成的膜的膜厚减小,使在晶圆200a上形成的膜厚的每个基板的均一性提高,使膜特性均一化。
(变形例5)
图8的(B)示出了上述喷嘴440的又一变形例。在本变形例中,取代喷嘴440而采用喷嘴490。在晶舟217上,在处理区域中具有:密集(或者假晶圆的张数较多)地配置有假晶圆200b的区域、稀疏(或者假晶圆的张数较少)地配置有假晶圆200b的区域。并且,在喷嘴490的、与密集地设置有假晶圆200b的位置对应的位置、和稀疏地设置有假晶圆200b的位置对应的位置,分别设置有供给吸附阻碍气体的气体供给孔490a、490b。
即,气体供给孔490a设置于喷嘴490的、与密集地设置有假晶圆200b的位置对应的位置,气体供给孔490b设置在与稀疏地设置有假晶圆200b的位置对应的位置。气体供给孔490a的开口率构成为与气体供给孔490b的开口率相比较大。这样与处理区域的一部分、即反应副产物的量较少的假晶圆200b的疎密匹配地,配置开口率不同的气体供给孔490a、490b。由此,对反应副产物的量较少的区域较多地供给吸附阻碍气体,能够使晶圆200a的处理均一性提高。因此,能够使在处理区域的假晶圆200b附近的晶圆200a上形成的膜的膜厚减小,使在晶圆200上形成的膜厚的每个基板的均一性提高,使膜特性均一化。此外,也可以与开口率不同的气体供给孔490a、490b的配置位置匹配地,调整假晶圆200b的疎密。
此外,假晶圆包括非产品晶圆、裸晶圆等,设置假晶圆的位置不限于上述的变形例4、变形例5。即,在供给吸附阻碍气体的喷嘴的、与配置有假晶圆200b的位置对应的位置,设置有供给吸附阻碍气体的气体供给孔。例如在将假晶圆200b集中配置于处理区域的下侧时,将供给吸附阻碍气体的气体供给孔,设置于喷嘴的、与处理区域的下侧、即假晶圆200b对应的位置。另外,当假晶圆200b在处理区域分散配置时,将供给吸附阻碍气体的气体供给孔,分散设置于喷嘴的、与处理区域的假晶圆200b对应的位置。在处理区域的一部分、即与反应副产物的量较少的假晶圆200b对应的位置设置气体供给孔,从而对反应副产物的量较少的假晶圆200b,供给吸附阻碍气体,能够使大表面积晶圆即晶圆200a的处理均一性提高。因此,能够使在处理区域的假晶圆200b附近的晶圆200a上形成的膜的膜厚减小,使在晶圆200a上形成的膜厚的每个基板的均一性提高,使膜特性均一化。
此外,不限于使用假晶圆200b的情况,也可以将供给吸附阻碍气体的气体供给孔,设置于喷嘴的、与处理区域中设置的产品基板即晶圆200的密度较高的位置对应的位置。另外,也可以与产品基板即晶圆200的疎密匹配地,配置供给吸附阻碍气体的气体供给孔。另外,也可以在与配置有供给吸附阻碍气体的气体供给孔的位置对应的位置,密集地设置晶圆200。在处理区域的一部分、即与反应副产物的量较少的晶圆200对应的位置,设置供给吸附阻碍气体的气体供给孔,从而对反应副产物的量较少的晶圆200,供给吸附阻碍气体,能够使晶圆200的处理均一性提高。
(变形例6)
图9示出了上述图5所示的基板处理时序的变形例。在本变形例中,在上述第三步骤的第一气体供给时供给吸附阻碍气体。即,在执行了上述的第一步骤和第二步骤之后,同时地进行作为第三步骤的第一气体供给和作为第五步骤的吸附阻碍气体供给,之后,将依次进行上述的第四步骤、第七步骤、第八步骤的循环执行预定次数(N次)、1次以上。即,在部分并行地进行了第一气体的供给和第三气体的供给之后,并行地进行第一气体的供给和吸附阻碍气体的供给,之后进行第二气体的供给。这样,例如在供给作为第一气体的TiCl4气体的最后阶段,并行地进行作为吸附阻碍气体的HCl气体的供给,在供给TiCl4气体的过程中,对处理区域的上端侧和下端侧的晶圆200供给作为吸附阻碍气体的HCl气体。由此,在处理区域的上端侧和下端侧的晶圆200上吸附HCl,作为第二气体的NH3不与TiCl4发生反应,阻碍下一个循环中的作为第一气体的TiCl4气体的供给所引起的TiCl4的吸附,不会形成TiN层。因此,能够在供给吸附阻碍气体的处理区域的上端侧和下端侧,使晶圆200的成膜率降低。此外,NH3气体与作为吸附阻碍气体的HCl发生反应,生成NH4Cl,但是NH4Cl不会在晶圆200上吸附,而是发生脱离,因此不会在膜中残留。因此,对膜的电气特性影响小。另外,在供给TiCl4气体的最后阶段,并行地进行HCl气体供给,从而能够抑制在含Ti层中含有HCl。因此,能够得到与上述图5所示的基板处理时序同样的效果。
(变形例7)
图10示出了上述图5所示的基板处理时序的另一变形例。在本变形例中,在供给了上述第二气体之后供给吸附阻碍气体。即,在执行了上述的第一步骤~第四步骤之后,执行第七步骤、第八步骤,之后,使因此进行上述的第五步骤、第六步骤的循环执行预定次数(N次)、1次以上。即,在部分并行地进行了第一气体的供给和第三气体的供给之后,进行第二气体的供给,之后进行吸附阻碍气体的供给。这样,例如在进行了作为第二气体的NH3气体的供给之后,对处理区域的上端侧和下端侧的晶圆200供给作为吸附阻碍气体的HCl气体。由此,在处理区域的上端侧和下端侧的晶圆200上吸附HCl,阻碍下一个循环中的作为第一气体的TiCl4气体的供给所引起的TiCl4的吸附。因此,后续的作为第二气体的NH3不与TiCl4发生反应,不会形成TiN层。因此,能够在供给吸附阻碍气体的处理区域的上端侧和下端侧,使晶圆200的成膜率降低。此时,HCl的一部分例如与作为第三气体的SiH4气体发生反应,在供给NH3气体之前的期间发生脱离,HCl的大部分在NH3气体供给时与NH3发生反应,生成NH4Cl,NH4Cl不在晶圆200上吸附,而是发生脱离。因此,对膜的电气特性影响小。因此,能够得到与上述图5所示的基板处理时序同样的效果。
(变形例8)
图11示出了上述图5所示的基板处理时序的又一变形例。在本变形例中,除了在供给第一气体之后供给吸附阻碍气体之外,也在供给第二气体之后供给吸附阻碍气体。即,在进行了上述的第一步骤~第八步骤之后,使依次进行作为第九步骤的吸附阻碍气体供给、和作为第十步骤的吹扫的循环执行预定次数(N次)、1次以上。即,在部分并行地进行了第一气体供给和第三气体供给之后,进行吸附阻碍气体供给,之后进行第二气体的供给,并且之后进行吸附阻碍气体供给。这样,例如在进行了作为第一气体的TiCl4气体的供给之后,对处理区域的上端侧和下端侧的晶圆200供给作为吸附阻碍气体的HCl气体,进而在进行了作为第二气体的NH3气体的供给之后,对处理区域的上端侧和下端侧的晶圆200供给作为吸附阻碍气体的HCl气体。由此,在供给了TiCl4气体之后和供给了NH3气体之后,分别在处理区域的上端侧和下端侧的晶圆200上吸附HCl。即,在处理区域的上端侧和下端侧的晶圆200上吸附了HCl,因此NH3不与TiCl4发生反应,阻碍TiCl4气体供给所引起的TiCl4的吸附,因此不会形成TiN层。另外,在供给了NH3气体之后,供给作为吸附阻碍气体的HCl,从而NH3与HCl发生反应,生成NH4Cl,不在晶圆200上吸附,而是发生脱离,因此不会在膜中残留HCl、NH4Cl。因此,能够在供给吸附阻碍气体的处理区域的上端侧和下端侧,使晶圆200的成膜率降低,对膜的电气特性也影响小。此时,也能够得到与上述图5所示的基板处理时序同样的效果。
此外,在上述实施方式中,示出了在第一气体供给、第二气体供给、吸附阻碍气体供给之间进行吹扫的方式,但是不限于此,也可以不在第一气体供给、第二气体供给、吸附阻碍气体供给之间进行吹扫。
另外,在上述实施方式中,说明了对晶圆200形成TiN膜的情况,但是本公开不限于此,在形成包含Ti、铝(Al)、铪(Hf)、锆(Zr)、钼(Mo)、钨(W)、钌(Ru)、硅(Si)等的至少一种以上的膜等的情况下也能够良好地适用。
另外,在上述实施方式中,说明了作为第一气体采用含有金属元素和卤素的气体例如是TiCl4气体的情况,但是本公开不限于此,在使用氯化铝(AlCl3)气体、氯化铪(HFCl4)气体、氯化锆(ZrCl4)气体、五氯化钼(MOCl5)气体、二氯二氧化钼(MoO2Cl2)气体、四氯氧化钼(MoOCl4)气体、六氟化钨(WF6)气体、六氯化钨(WCl6)气体、含有Ru和卤素的气体等的情况下也能够良好地适用。另外,作为第一气体采用含有第14族元素(例如硅(Si)、锗(Ge))和卤素的气体例如是六氯乙硅烷(Si2Cl6简称为HCDS)气体、氯化锗(Ge2Cl6)气体等的情况下,也能够良好地适用。
另外,在上述实施方式中,说明了作为第二气体采用还原气体且作为反应气体即含有N和H的例如NH3气体的情况,但是本公开不限于此,在采用包含氮气(N2)和氢气(H2)、二亚胺(N2H2)、三氮烯(N3H3)、联氨(N2H4)、其他含氨基的气体的至少一种以上的气体等的情况下,也能够良好地适用。此外,在作为吸附阻碍气体采用HCl气体的情况下,HCl与NH3气体发生反应,从而生成NH3Cl,因此作为第二气体而优选采用NH3气体。
另外,在上述实施方式中,说明了作为第二气体采用含有氮(N)和氢(H)的气体的情况,但是本公开不限于此,也可以是不含氮的还原气体。例如,在采用包含氢气(H2)、氘(D)气体、二硅烷(Si2H6)气体、三硅烷(Si3H8)气体、单锗(GeH4)气体、双锗(Ge2H6)气体、三锗(Ge3H6)气体、单硼(BH3)气体、双硼(B2H6)气体、磷化氢(PH3)气体等至少一种以上的气体的情况下,也能够良好地适用。使用这种不含氮的还原气体,能够形成不是氮化物的膜。
另外,在上述实施方式中,说明了作为第三气体采用还原气体且作为含氢气体的例如SiH4气体的情况,但是本公开不限于此,在采用氢气(H2)、二硅烷(Si2H6)气体、三硅烷(Si3H8)气体、单硼(BH3)气体、双硼(B2H6)气体、磷化氢(PH3)气体等的情况下,也能够良好地适用。
另外,在上述实施方式中,说明了使用第一气体、第二气体、第三气体、吸附阻碍气体在晶圆200上形成膜的工序,但是本公开不限于此,也可以是采用第一气体、第二气体、吸附阻碍气体在晶圆200上形成膜的工序。即,也可以不使用第三气体来进行。这样的成膜也能够得到本公开所述效果的一部分。
另外,在上述实施方式中,说明了作为吸附阻碍气体采用含有卤素的例如HCl气体的情况,但是本公开不限于此,只要是含有与第一气体同种的卤素的气体即可,例如在采用氯化铵(NH4Cl)气体、氯气(Cl2)、氟化氢(HF)气体、氟气(F2)等的情况下,也能够良好地适用。此外,作为吸附阻碍气体,优选采用与第一气体和第二气体发生反应而生成的反应副产物相同成分的气体。
另外,在上述实施方式中,说明了在晶圆200上形成含有金属和氮的膜的工序,但是本公开不限于此。通过适当选择各气体,在形成金属膜、以第14族元素为主成分的膜、氧化膜、氧氮化膜、碳化膜等的情况下,也能够良好地适用。
另外,在上述实施方式中,说明了采用一次处理多张晶圆的批处理式且为立式装置的基板处理装置进行成膜的例子,但是本公开不限于此,在采用一次处理一张或数张晶圆的单片式的基板处理装置进行成膜的情况下,也能够良好地适用。单片装置的处理区域是在单片装置的、晶圆与喷头等气体供给部之间,通过向处理区域的一部分供给吸附阻碍气体,能够提高晶圆的面内均一性。
在使用这些基板处理装置的情况下,也能够以与上述实施方式同样的时序、处理条件来进行成膜。
关于在形成这些上述各种薄膜时采用的制程配方(记载有处理步骤、处理条件等的程序),优选根据基板处理的内容(所形成的薄膜的膜种类、组成比、膜质、膜厚、处理步骤、处理条件等),分别各自独立地进行准备(准备多个)。并且,当开始基板处理时,优选根据基板处理的内容,从多个制程配方中适当选择适合的制程配方。具体而言,是优选将按照基板处理的内容各自独立地准备的多个制程配方,预先经由电子通信线路、记录有该制程配方的存储介质(外部存储装置123),存储(安装)到基板处理装置具备的存储装置121c内。并且优选,当开始基板处理时,基板处理装置具备的CPU121a按照基板处理的内容,从存储装置121c内所存储的多个制程配方中适当选择适合的制程配方。通过这样构成,能够利用一台基板处理装置,通用地且再现性良好地形成各种膜种类、组成比、膜质、膜厚的薄膜。另外,能够减轻操作者的操作负担(输入处理步骤、处理条件等的负担等),避免操作失误,且能够迅速地开始基板处理。
另外,本公开例如也可以通过对既存的基板处理装置的制程配方进行变更来实现。在变更制程配方时,可以将本公开的制程配方经由电子通信线路、记录有该制程配方的存储介质安装到既存的基板处理装置中,并对既存的基板处理装置的输入输出装置进行操作,将该制程配方本身变更为本公开的制程配方。
另外,本公开例如可用于具有三维结构的NAND型闪存、DRAM等的字线部分。
以上对本公开的多种典型的实施方式进行了说明,但是本公开不限于这些实施方式,也可以适当组合使用。
Claims (20)
1.一种基板处理装置,其特征在于,具有:
处理容器,其具有对基板进行处理的处理区域;
第一喷嘴,其在所述处理区域的整个区域设置有第一孔,该第一孔向所述基板供给第一气体;
第二喷嘴,其在所述处理区域的整个区域设置有第二孔,该第二孔向所述基板供给与所述第一气体进行反应的第二气体;
第三喷嘴,其以与所述处理区域的一部分对应的方式设置有第三孔,该第三孔向所述基板供给阻碍所述第一气体的吸附的吸附阻碍气体;以及
气体供给系统,其能够分别经由所述第一喷嘴、所述第二喷嘴和所述第三喷嘴向所述基板供给所述第一气体、所述第二气体、所述吸附阻碍气体。
2.根据权利要求1所述的基板处理装置,其特征在于,
所述第三孔设置于所述第三喷嘴的与所述处理区域的下端侧的所述基板对应的位置。
3.根据权利要求2所述的基板处理装置,其特征在于,
在所述第三喷嘴的与所述处理区域的上端侧的所述基板对应的位置还设置有第四孔。
4.根据权利要求3所述的基板处理装置,其特征在于,
所述第三孔的开口率比所述第四孔的开口率大。
5.根据权利要求1所述的基板处理装置,其特征在于,
所述第三喷嘴的长度比所述第一喷嘴和所述第二喷嘴短。
6.根据权利要求1所述的基板处理装置,其特征在于,
所述第三孔设置于所述第三喷嘴的与所述处理区域的上端侧的所述基板对应的位置。
7.根据权利要求1所述的基板处理装置,其特征在于,
所述第三孔设置于所述第三喷嘴的与所述处理区域的中间区域的所述基板对应的位置。
8.根据权利要求1所述的基板处理装置,其特征在于,
所述第三孔设置于所述第三喷嘴的与所述处理区域的设置有假基板的位置对应的位置。
9.根据权利要求8所述的基板处理装置,其特征在于,
所述第三孔设置于所述第三喷嘴的与密集或者张数较多地设置有所述假基板的位置对应的位置,在所述第三喷嘴的与稀疏或者张数较少地设置有所述假基板的位置对应的位置还设置有第四孔。
10.根据权利要求9所述的基板处理装置,其特征在于,
所述第三孔的开口率比所述第四孔的开口率大。
11.根据权利要求1所述的基板处理装置,其特征在于,
所述第三孔设置于所述第三喷嘴的与设置在所述处理区域的所述基板的密度高的位置对应的位置。
12.根据权利要求1所述的基板处理装置,其特征在于,
具有控制部,该控制部能够控制所述气体供给系统。
13.根据权利要求12所述的基板处理装置,其特征在于,
还具有第四喷嘴,该第四喷嘴向所述基板供给第三气体,
所述控制部能够将所述气体供给系统控制为执行以下处理:
(a)对所述基板供给所述第一气体的处理;
(b)对所述基板供给所述第二气体的处理;
(c)对所述基板供给所述吸附阻碍气体的处理;
(d)对所述基板供给所述第三气体的处理;
(e)在部分并行地进行了(a)和(d)之后进行(c)且之后进行(b)的处理。
14.根据权利要求12所述的基板处理装置,其特征在于,
还具有第四喷嘴,该第四喷嘴向所述基板供给第三气体,
所述控制部能够将所述气体供给系统控制为执行以下处理:
(a)对所述基板供给所述第一气体的处理;
(b)对所述基板供给所述第二气体的处理;
(c)对所述基板供给所述吸附阻碍气体的处理;
(d)对所述基板供给所述第三气体的处理;
(e)在部分并行地进行了(a)和(d)之后,并行地进行(a)和(c)且之后进行(b)的处理。
15.根据权利要求12所述的基板处理装置,其特征在于,
还具有第四喷嘴,该第四喷嘴向所述基板供给第三气体,
所述控制部能够将所述气体供给系统控制为执行以下处理:
(a)对所述基板供给所述第一气体的处理;
(b)对所述基板供给所述第二气体的处理;
(c)对所述基板供给所述吸附阻碍气体的处理;
(d)对所述基板供给所述第三气体的处理;
(e)在部分并行地进行了(a)和(d)之后进行(b)且之后进行(c)的处理。
16.根据权利要求13所述的基板处理装置,其特征在于,
所述控制部能够将所述气体供给系统控制为,在(e)之后进行(c)。
17.根据权利要求1所述的基板处理装置,其特征在于,
所述第一气体是含有卤素的气体,
所述第二气体是还原气体,
所述吸附阻碍气体是含有卤素的气体。
18.一种基板处理方法,其特征在于,
在处理容器内执行以下工序:
对基板供给第一气体的工序;
对所述基板供给第二气体的工序;以及
对所述基板供给吸附阻碍气体的工序,
所述处理容器具备:第一喷嘴,其在对所述基板进行处理的处理区域的整个区域设置有供给所述第一气体的第一孔;第二喷嘴,其在所述处理区域的整个区域设置有第二孔,该第二孔供给与所述第一气体进行反应的所述第二气体;以及第三喷嘴,其以与所述处理区域的一部分对应的方式设置有第三孔,该第三孔供给阻碍所述第一气体的吸附的所述吸附阻碍气体。
19.一种半导体装置的制造方法,其特征在于,
在处理容器内执行以下工序:
对基板供给第一气体的工序;
对所述基板供给第二气体的工序;以及
对所述基板供给吸附阻碍气体的工序,
所述处理容器具备:第一喷嘴,其在对所述基板进行处理的处理区域的整个区域设置有供给所述第一气体的第一孔;第二喷嘴,其在所述处理区域的整个区域设置有第二孔,该第二孔供给与所述第一气体进行反应的所述第二气体;以及第三喷嘴,其以与所述处理区域的一部分对应的方式设置有第三孔,该第三孔供给阻碍所述第一气体的吸附的所述吸附阻碍气体。
20.一种存储介质,是计算机能够读取的存储介质,其特征在于,存储有通过计算机使基板处理装置在处理容器内执行以下步骤的程序,即:
对基板供给第一气体的步骤;
对所述基板供给第二气体的步骤;以及
对所述基板供给吸附阻碍气体的步骤,
所述处理容器具备:第一喷嘴,其在对所述基板进行处理的处理区域的整个区域设置有供给所述第一气体的第一孔;第二喷嘴,其在所述处理区域的整个区域设置有第二孔,该第二孔供给与所述第一气体进行反应的所述第二气体;以及第三喷嘴,其以与所述处理区域的一部分对应的方式设置有第三孔,该第三孔供给阻碍所述第一气体的吸附的所述吸附阻碍气体。
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