JP4966582B2 - 基板処理方法、コンピュータ可読記録媒体、基板処理装置、および基板処理システム - Google Patents
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- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/314—Inorganic layers
- H01L21/316—Inorganic layers composed of oxides or glassy oxides or oxide based glass
- H01L21/31604—Deposition from a gas or vapour
- H01L21/31641—Deposition of Zirconium oxides, e.g. ZrO2
Description
請求項1に記載したように、
高誘電体膜に窒素原子を導入する第1の処理位置と、前記高誘電体膜を熱処理する第2の処理位置とを備えた枚葉式基板処理装置において、複数の被処理基板を一枚ずつ、前記第1および第2の処理位置に順次搬送し、前記被処理基板上の高誘電体膜に対して前記窒素原子導入処理および前記熱処理を順次行う基板処理方法であって、
前記被処理基板は前記第1の処理位置での処理の後、前記第2の処理位置において、30秒以内に処理を開始されることを特徴とする基板処理方法により、または
請求項2に記載したように、
前記第2の処理位置における処理時間は、前記第1の処理位置における処理時間よりも短いことを特徴とする請求項1記載の基板処理方法により、または
請求項3に記載したように、
前記枚葉基板処理装置は、先の被処理基板が前記第2の処理位置において処理されていて、かつ前記第2の処理位置における前記先の被処理基板の残り処理時間が、前記第1の処理位置における次の被処理基板の処理時間に等しいか、より長い場合、前記次の被処理基板を、前記第1の処理位置の手前で待機させることを特徴とする請求項1記載の基板処理方法により、または
請求項4に記載したように、
前記次の被処理基板は、前記第1および第2の処理位置に結合した真空基板搬送室において待機されられることを特徴とする請求項3記載の基板処理方法により、または
請求項5に記載したように、
前記枚葉基板処理装置は、先の被処理基板が前記第2の処理位置において処理されていて、かつ前記第2の処理位置における前記先の被処理基板の残り処理時間が、前記第1の処理位置における次の被処理基板の処理時間に等しいか、より長い場合、前記次の被処理基板を、前記第1の処理位置において待機させることを特徴とする請求項1記載の基板処理方法により、または
請求項6に記載したように、
実行されるとき、汎用コンピュータにより枚様式基板処理装置を制御するソフトウェアを記録したコンピュータ可読記録媒体であって、前記枚様式基板処理装置は、高誘電体膜に窒素原子を導入する第1の処理位置と、前記高誘電体膜を熱処理する第2の処理位置とを備え、
前記ソフトウェアは、前記枚様式基板処理装置に、複数の被処理基板が一枚ずつ、前記第1および第2の処理位置に順次搬送され、前記被処理基板上の高誘電体膜に対して前記窒素原子導入処理および前記熱処理が順次行われるように基板処理を実行させ、
その際前記被処理基板は、前記第1の処理位置での処理の後、前記第2の処理位置において、30秒以内に処理を開始されることを特徴とするコンピュータ可読記録媒体により、または
請求項7に記載したように、
前記第2の処理位置における処理時間は、前記第1の処理位置における処理時間よりも短いことを特徴とする請求項6記載のコンピュータ可読記録媒体により、または
請求項8に記載したように、
前記枚葉基板処理装置は、先の被処理基板が前記第2の処理位置において処理されていて、かつ前記第2の処理位置における前記先の被処理基板の残り処理時間が、前記第1の処理位置における次の被処理基板の処理時間に等しいか、より長い場合、前記次の被処理基板を、前記第1の処理位置の手前で待機させることを特徴とする請求項6記載のコンピュータ可読記録媒体により、または
請求項9に記載したように、
前記次の被処理基板は、前記第1および第2の処理位置に結合した真空基板搬送室において待機されられることを特徴とする請求項8記載のコンピュータ可読記録媒体により、または
請求項10に記載したように、
前記枚葉基板処理装置は、先の被処理基板が前記第2の処理位置において処理されていて、かつ前記第2の処理位置における前記先の被処理基板の残り処理時間が、前記第1の処理位置における次の被処理基板の処理時間に等しいか、より長い場合、前記次の被処理基板を、前記第1の処理位置において待機させることを特徴とする請求項6記載のコンピュータ可読記録媒体により、または
請求項11に記載したように、
高誘電体膜に窒素原子を導入する第1の処理位置と、
前記高誘電体膜を熱処理する第2の処理位置と、
前記第1および第2の処理位置に結合した真空基板搬送室と、を有し、
複数の被処理基板を一枚ずつ、前記第1および第2の処理位置に順次搬送し、前記被処理基板上の高誘電体膜に対して前記第1の処理位置において前記窒素原子導入処理を行い、前記第2の処理位置において前記熱処理を行う枚葉式基板処理装置であって、
前記枚様式基板処理装置は、前記第2の処理位置における前記被処理基板の処理を、前記第1の処理位置での処理の後、30秒以内に開始することを特徴とする枚様式基板処理装置により、または
請求項12に記載したように、
前記第2の処理位置における処理時間は、前記第1の処理位置における処理時間よりも短いことを特徴とする請求項11記載の枚様式基板処理装置により、または
請求項13に記載したように、
前記枚葉基板処理装置は、先の被処理基板が前記第2の処理位置において処理されていて、かつ前記第2の処理位置における前記先の被処理基板の残り処理時間が、前記第1の処理位置における次の被処理基板の処理時間に等しいか、より長い場合、前記次の被処理基板を、前記第1の処理位置の手前で待機させることを特徴とする請求項11記載の基板処理装置により、または
請求項14に記載したように、
前記次の被処理基板は、前記第1および第2の処理位置に結合した真空搬送室において待機されられることを特徴とする請求項13記載の基板処理装置により、または
請求項15に記載したように、
前記枚葉基板処理装置は、先の被処理基板が前記第2の処理位置において処理されていて、かつ前記第2の処理位置における前記先の被処理基板の残り処理時間が、前記第1の処理位置における次の被処理基板の処理時間に等しいか、より長い場合、前記次の被処理基板を、前記第1の処理位置において待機させることを特徴とする請求項11記載の基板処理装置により、または
請求項16に記載したように、
第1の真空基板搬送室と、前記第1の真空基板搬送室に結合し被処理基板上に高誘電体膜を成膜する成膜処理室とを備えた第1の枚葉式基板処理装置と、
第2の真空基板搬送室と、前記第2の真空基板搬送室に結合し、高誘電体膜の窒化処理を行う第1の処理室と、前記第2の真空基板搬送室に結合し、高誘電体膜を熱処理する第2の処理室とを備えた第2の枚様式基板処理装置と、
よりなる基板処理システムにおいて、
前記第2の枚様式基板処理装置では、複数の被処理基板を一枚ずつ、前記第1,第2および第3の処理室に順次搬送し、前記被処理基板上の高誘電体膜に対して前記第1の処理室において前記窒素原子導入処理を行い、前記第2の処理室において前記熱処理を行い、前記第3の処理室において前記熱処理を行われた高誘電体膜上に金属膜を堆積し、
前記枚様式基板処理装置は、前記第2の処理室における前記被処理基板の処理を、前記第1の処理室での処理の後、30秒以内に開始することを特徴とする基板処理システムにより、または
請求項17に記載したように、
前記第1の枚様式基板処理装置において、前記第1の真空基板搬送室に結合し、一枚の被処理基板の処理に使われる処理室の数が、3を超えることがなく、
前記第2の枚様式基板処理装置において、前記第2の真空基板搬送室に結合し、一枚の被処理基板の処理に使われる処理室の数が、3を超えることがないことを特徴とする請求項16記載の基板処理システムにより、解決する。
本発明の発明者は、本発明の基礎となる研究において、図1(C)の工程で形成されたHfSiO4膜13Aをマイクロ波プラズマ処理により窒化し、さらにこのようにして窒化されたHfSiO4膜(HfSiON膜と記す)を熱処理する実験を行っていたところ、熱処理後に膜中に含まれる窒素原子の割合が、HfSiO4膜の窒化処理の後、熱処理の開始までの間の経過時間と共に減少することを見いだした。
一方、前記排気口41Aはバルブ44AおよびAPC44Bを介して直接にもポンプ44に結合されており、前記バルブ44Aを開放することにより、前記プロセス空間は、前記ポンプ44により1.33Pa〜1.33kPa(0.01〜10Torr)の圧力まで減圧される。
[第1の実施形態]
図10は、本発明の第1の実施形態において使われるクラスタ型基板処理システム200の構成を示す。
そこで、前記ロードロック室200Lに導入された被処理基板は、前記処理室201〜204を順次経ることにより、前記図3(B)〜図4(E)の工程が実行され、さらに処理室205あるいは206に送られることにより、ゲート電極を構成する金属膜が、前記高誘電体膜13N上に形成される。
[第2の実施形態]
これに対し、図12は、前記処理室204での熱処理の処理時間が前記処理室203での窒化処理よりも長い場合に、前記処理装置250が実行する本発明の第2の実施形態による制御動作を示すフローチャートである。
[第3の実施形態]
図13は、本発明の第3の実施形態による基板処理装置300の構成を示す。ただし図13中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
[第4の実施形態]
図14は、前記制御装置250あるいは350の概略的構成を示す。以下では、制御装置250について説明するが、制御装置350も同様な構成を有している。
2,12 シリコン酸化膜
3A,3B,13A HfSiO4膜
13N HfSiON膜
40,60,100,200,300,3001,3002 基板処理装置
41 処理容器
41A 排気口
41B プロセス空間
41C 基板搬入・搬出室
41G 石英ライナ
41c,42b,42c パージライン
41D ガスノズル
42 基板保持台
42A ヒータ
42B 磁気シール槽
42C 基板回転機構
43A,43C,43D,44A,44C,49A,49C,49D バルブ
43B,49B ターボ分子ポンプ
44 ドライポンプ
45 紫外光源
45A 光学窓
46 リモートプラズマ源
47 基板搬送ユニット
47A ゲートバルブ
48 磁気シール
61 排気系
62 処理容器
62A 基板保持台
62a 酸素ガスライン
62b,62d MFC
62c 原料ガスライン
62e 気化器
62S シャワーヘッド
62s 開口部
63A,63B 原料容器
85A システムバス
85B CPU
85C メモリ
85D グラフィックカード
85E I/Oユニット
85F インターフェースカード
85G HDD
85H ネットワークカード
85I ネットワーク
111 処理容器
111A プロセス空間
111C 排気空間
111D 排気ポート
112 被処理基板
113 基板保持台
113A 高周波電源
114 リング状部材
114A プラズマガス供給ポート
114B プラズマガス通路
114C プラズマガス導入口
116A,116B シールリング
117 カバープレート
118 放射板
118a,118b スロット
119 遅相板
120 冷却ブロック
120A 冷媒通路
121,121A,121B 同軸導波管
122 アンテナ本体
123,124A 処理ガス通路
130 ラジアルラインスロットアンテナ
200A〜200D,300A〜300D 真空基板搬送室
201〜206,301〜304 処理室
200L,300L,300M ロードロック室
250,350 制御装置
Claims (17)
- 高誘電体膜を窒化する第1の処理位置と、前記高誘電体膜を熱処理する第2の処理位置とを備えた枚葉式基板処理装置において、複数の被処理基板を一枚ずつ、前記第1および第2の処理位置に真空基板搬送室を介して順次搬送し、前記被処理基板上の高誘電体膜に対して前記窒化処理および前記熱処理を順次行う基板処理方法であって、
前記被処理基板は前記第1の処理位置で前記窒化処理を所定の処理時間実行した後、前記第2の処理位置において、30秒以内に前記熱処理を開始されることを特徴とする基板処理方法。 - 前記第2の処理位置における前記熱処理の処理時間は、前記第1の処理位置における前記所定の処理時間よりも短いことを特徴とする請求項1記載の基板処理方法。
- 前記枚葉式基板処理装置は、先の被処理基板が前記第2の処理位置において処理されていて、かつ前記第2の処理位置における前記先の被処理基板の残り処理時間が、前記第1の処理位置における次の被処理基板の前記所定の処理時間に等しいか、より長い場合、前記次の被処理基板を、前記第1の処理位置の手前で待機させることを特徴とする請求項1記載の基板処理方法。
- 前記次の被処理基板は、前記第1および第2の処理位置に結合した真空基板搬送室において待機されられることを特徴とする請求項3記載の基板処理方法。
- 前記枚葉式基板処理装置は、先の被処理基板が前記第2の処理位置において処理されていて、かつ前記第2の処理位置における前記先の被処理基板の残り処理時間が、前記第1の処理位置における次の被処理基板の前記所定の処理時間に等しいか、より長い場合、前記次の被処理基板を、前記第1の処理位置において待機させることを特徴とする請求項1記載の基板処理方法。
- 実行されるとき、汎用コンピュータにより枚葉式基板処理装置を制御するソフトウェアを記録したコンピュータ可読記録媒体であって、前記枚葉式基板処理装置は、高誘電体膜を窒化する第1の処理位置と、前記高誘電体膜を熱処理する第2の処理位置とを備え、
前記ソフトウェアは、前記枚葉式基板処理装置に、複数の被処理基板が一枚ずつ、前記第1および第2の処理位置に真空基板搬送室を介して順次搬送され、前記被処理基板上の高誘電体膜に対して前記窒化処理および前記熱処理が順次行われるように基板処理を実行させ、
その際前記被処理基板は、前記第1の処理位置で前記窒化処理を所定の処理時間実行した後、前記第2の処理位置において、30秒以内に処理を開始されることを特徴とするコンピュータ可読記録媒体。 - 前記第2の処理位置における前記熱処理の処理時間は、前記第1の処理位置における処理時間よりも短いことを特徴とする請求項6記載のコンピュータ可読記録媒体。
- 前記枚葉式基板処理装置は、先の被処理基板が前記第2の処理位置において処理されていて、かつ前記第2の処理位置における前記先の被処理基板の残り処理時間が、前記第1の処理位置における次の被処理基板の前記所定の処理時間に等しいか、より長い場合、前記次の被処理基板を、前記第1の処理位置の手前で待機させることを特徴とする請求項6記載のコンピュータ可読記録媒体。
- 前記次の被処理基板は、前記第1および第2の処理位置に結合した真空基板搬送室において待機されられることを特徴とする請求項8記載のコンピュータ可読記録媒体。
- 前記枚葉式基板処理装置は、先の被処理基板が前記第2の処理位置において処理されていて、かつ前記第2の処理位置における前記先の被処理基板の残り処理時間が、前記第1の処理位置における次の被処理基板の前記所定の処理時間に等しいか、より長い場合、前記次の被処理基板を、前記第1の処理位置において待機させることを特徴とする請求項6記載のコンピュータ可読記録媒体。
- 高誘電体膜を窒化する第1の処理位置と、
前記高誘電体膜を熱処理する第2の処理位置と、
前記第1および第2の処理位置に結合した真空基板搬送室と、を有し、
複数の被処理基板を一枚ずつ、前記第1および第2の処理位置に順次搬送し、前記被処理基板上の高誘電体膜に対して前記第1の処理位置において前記窒化処理を行い、前記第2の処理位置において前記熱処理を行う枚葉式基板処理装置であって、
前記枚葉式基板処理装置は、前記第2の処理位置における前記被処理基板の熱処理を、前記第1の処理位置で前記窒化処理を所定の処理時間実行した30秒以内に開始することを特徴とする枚葉式基板処理装置。 - 前記第2の処理位置における処理時間は、前記第1の処理位置における前記所定の処理時間よりも短いことを特徴とする請求項11記載の枚葉式基板処理装置。
- 前記枚葉式基板処理装置は、先の被処理基板が前記第2の処理位置において処理されていて、かつ前記第2の処理位置における前記先の被処理基板の残り処理時間が、前記第1の処理位置における次の被処理基板の前記所定の処理時間に等しいか、より長い場合、前記次の被処理基板を、前記第1の処理位置の手前で待機させることを特徴とする請求項11記載の枚葉式基板処理装置。
- 前記次の被処理基板は、前記第1および第2の処理位置に結合した真空基板搬送室において待機されられることを特徴とする請求項13記載の枚葉式基板処理装置。
- 前記基板処理装置は、先の被処理基板が前記第2の処理位置において処理されていて、かつ前記第2の処理位置における前記先の被処理基板の残り処理時間が、前記第1の処理位置における次の被処理基板の前記所定の処理時間に等しいか、より長い場合、前記次の被処理基板を、前記第1の処理位置において待機させることを特徴とする請求項11記載の枚葉式基板処理装置。
- 第1の真空基板搬送室と、前記第1の真空基板搬送室に結合し被処理基板上に高誘電体膜を成膜する成膜処理室とを備えた第1の枚葉式基板処理装置と、
第2の真空基板搬送室と、前記第2の真空基板搬送室に結合し、高誘電体膜の窒化処理を行う第1の処理室と、前記第2の真空基板搬送室に結合し、高誘電体膜を熱処理する第2の処理室と、前記第2の真空基板搬送室に結合し、金属膜を堆積する第3の処理室とを備えた第2の枚葉式基板処理装置と、
よりなる基板処理システムにおいて、
前記第2の枚葉式基板処理装置では、複数の被処理基板を一枚ずつ、前記第1,第2および第3の処理室に順次搬送し、前記被処理基板上の高誘電体膜に対して前記第1の処理室において前記窒化処理を行い、前記第2の処理室において前記熱処理を行い、前記第3の処理室において前記熱処理を行われた高誘電体膜上に金属膜を堆積し、
前記第2の枚葉式基板処理装置は、前記第2の処理室における前記被処理基板の前記熱処理を、前記第1の処理室で前記窒化処理を所定の処理時間実行した後、30秒以内に開始することを特徴とする基板処理システム。 - 前記第1の枚葉式基板処理装置において、前記第1の真空基板搬送室に結合し、一枚の被処理基板の処理に使われる処理室の数が、3を超えることがなく、
前記第2の枚葉式基板処理装置において、前記第2の真空基板搬送室に結合し、一枚の被処理基板の処理に使われる処理室の数が、3を超えることがないことを特徴とする請求項16記載の基板処理システム。
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