TW201104749A - Method of manufacturing semiconductor device and substrate processing apparatus - Google Patents
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Description
201104749 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於半導體裝置之製造方法及基板處理裝 置。 【先前技術】 伴隨著 MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)之高積體化及高性能化，正檢討採用將高 介電常數絕綠膜應用於閘極絕緣膜的方法。另外，在DRAM 之電容器中，使用相對介電常數爲例如15〜20程度之HfCh 膜或Zr〇2膜等的高介電常數絕緣膜。HfCh膜或Zr〇2膜係藉 由交替及重複地進行以下製程所形成：一面將收容於處理 室內之基板加熱爲例如200°C以上的處理溫度、一面將含 Hf或Zr之原料供給於該處理室內並排氣之製程；及將〇3 或H2〇等之氧化源供給於該處理室內並排氣之製程。 【發明內容】 (發明所欲解決之課題） 然而，在使用〇3作爲氧化源的情況，連作爲高介電常 數絕緣膜之襯底的TiN膜等之金屬膜亦被氧化，而有金屬 膜之電氣特性劣化的情況。另外，在使用H2〇作爲氧化源 的情況，從處理室內排出H2〇需要花費時間，而有造成成 膜處理之生產性降低的情況。另外，使用HaO作爲氧化源 的情況，與使用Ch作爲氧化源的情況比較，有高介電常數 絕緣膜之電氣特性劣化的情況。 本發明之目的在於，提供一種半導體裝置之製造方法
t ST 201104749 及基板處理裝置，其能抑制作爲高介電常數絕緣膜之襯底 的金屬膜之氧化，提高成膜處理之生產性。 (解決課題之手段） 根據本發明之一態樣，提供一種半導體裝置之製造方 法，其具備： 藉由交替及重複地進行將原料供給於收容了基板之處 理室內並排氣之製程、及將第1氧化源供給於該處理室內 並排氣之製程，於該基板上形成第1高介電常數絕緣膜之 製程；及 藉由交替及重複地進行將該原料供給於該處理室內並 排氣之製程、及將與該第1氧化源不同之第2氧化源供給 於該處理室內並排氣之製程，於該第1高介電常數絕緣膜 上形成第2高介電常數絕緣膜之製程。 根據本發明之另一態樣，提供一種半導體裝置之製造 方法，其具備： 藉由交替及重複地進行將原料供給於收容了基板之處 理室內並排氣之製程、及將HzO供給於該處理室內並排氣 之製程，於該基板上形成第1高介電常數絕緣膜之製程； 及 藉由交替及重複地進行將該原料供給於該處理室內並 排氣之製程、及將⑴供給於該處理室內並排氣之製程，於 該第1高介電常數絕緣膜上形成第2高介電常數絕緣膜之 製程。 201104749 根據本發明之再一態樣，提供一種基板處理裝置，其 具備： 處理室，係處理基板； 原料供給系統，係將原料供給於該處理室內； 第1氧化源供給系統，係將第1氧化源供給於該處理 室內； 第2氧化源供給系統，係將與該第1氧化源不同之第 2氧化源供給於該處理室內； 排氣系統，係對該處理室內進行排氣；及 控制器，係以藉由交替及重複地對收容了基板之該處 理室內進行原料之供給及排氣、和對該處理室內進行第1 氧化源之供給及排氣，於該基板上形成第1高介電常數絕 緣膜。 藉由交替及重複地對該處理室內進行該原料之供給及 排氣、和對該處理室內進行該第2氧化源之供給及排氣， 於該第1高介電常數絕緣膜上形成第2高介電常數絕緣膜 的方式’控制該原料供給系統、該第1氧化源供給系統、 該第2氧化源供給系統及該排氣系統。 (發明的效果） 根據本發明之半導體裝置之製造方法及基板處理裝 置，其能抑制作爲高介電常數絕緣膜之襯底的金屬膜之氧 化，提高成膜處理之生產性》 【實施方式】 201104749 (用以實施發明的形態） 以下，參照圖面，說明本發明之一實施形態。 (1)基板處理裝置之構成 首先，針對本發明之一實施形態的基板處理裝置進行 說明。 本實施形態之基板處理裝置，如第2圖所示，係構成 爲一叢集裝置。又，在本實施形態之叢集裝置中，作爲運 送晶圓2之晶圓運送用載具（基板收納容器），係使用 FOUP(front opening unified pod ：前開口式通用晶圓盒；以 下，稱爲晶圓盒（pod))l。 〈叢集裝置〉 如第2圖所示，叢集裝置10具備：作爲輸送模組（運 送室）的第1晶圓移載室（以下，稱爲負壓移載室）11，其構 成爲能承受低於大氣壓之壓力（負壓）的構造，負壓移載室 11之框體（以下，稱爲負壓移載室框體）12，係形成爲俯視 爲七角形且上下兩端閉塞之箱形狀。負壓移載室框體12係 構成作爲運送容器（密閉容器）。在負壓移載室11之中央部 設有作爲運送機器人之晶圓移載機（以下，稱爲負壓移載 機）13，其能在負壓下移載晶圓2。 在負壓移載室框體12之7片側壁中最大的側壁（正面 壁）上，分別相鄰地連結有作爲載入閉鎖模組（loacMock module)(載入閉鎖室）的運入用預備室（以下，稱爲運入 室）14及運出用預備室（以下，稱爲運出室）15。運入室14 201104749 之框體及運出室15的框體，分別形成爲俯視爲大致菱形且 上下兩端閉塞之箱形狀，並構成爲能承受負壓之載入閉鎖 腔室（load-lock chamber)構造。 在運入室14及運出室15之負壓移載室11的相反側， 相鄰地連結有作爲前端模組之第2晶圓移載室（以下，稱爲 正壓移載室）16，其構成爲能維持大氣壓以上之壓力（以 下’稱爲正壓）的構造，正壓移載室16之框體，係形成爲 俯視爲橫長之長方形且上下兩端閉塞之箱形狀。在運入室 14與正壓移載室16之交界處設有閘閥17A，而在運入室 14與負壓移載室11之間設有閘閥17B。在運出室15與正 壓移載室16之交界處設有閘閥18A，而在運出室15與負 壓移載室11之間設有閘閥18B。在正壓移載室16設有作 爲運送機器人之第2晶圓移載機（以下，稱爲正壓移載 機）19，其能在正壓下移載晶圓2。正壓移載機19係構成爲 能藉由設於正壓移載室16之昇降器進行昇降，並構成爲能 藉由線型致動器朝左右方向往返移動。在正壓移載室16之 左側端部設有缺口對準裝置20。 在正壓移載室1 6之正面壁，相鄰排列地開設有三個晶 圓運入運出口 21,22,23’該等晶圓運入運出口 21,22,23係 構成爲能將晶圓2對正壓移載室16運入及運出。在該等晶 圓運入運出口 2 1,22,23處分別設有晶圓盒開蓋器（pod opener)24。晶圓盒開蓋器24具備·載置晶圓盒1之載置台 25;及盒蓋拆裝機構26’係拆裝載置於載置台25上之晶圓
[S 201104749 - 盒1的盒蓋（cap)，藉由盒蓋拆裝機構2ό來拆裝載置於載置 台25上之晶圓盒1的盒蓋’可開閉晶圓盒1的晶圓出入口 ° 晶圓盒1係構成爲能藉由製程內運送裝置（RGV)而對晶圓 盒開蓋器24之載置台25進行供給及排出。 如第2圖所示’在負壓移載室框體12之7片側壁中位 於正壓移載室1 6之相反側的2片側壁（背面壁）上’分別相 鄰地連結有作爲處理模組的第1處理單元（高介電常數絕緣 膜形成單元）31及第2處理單元（熱處理單元）32。在第1處 理單元31與負壓移載室Π之間設有閘閥44。在第2處理 單元32與負壓移載室Π之間設有閘閥118。另外，在負壓 移載室框體12之7片側壁中位於正壓移載室16側的另外2 片側壁上，分別連結有作爲冷卻台之第1冷卻單元3 5及第 2冷卻單元36，它們之任一方，均構成爲用以冷卻完成處 理之晶圓2的冷卻室。 叢集裝置10具備統合性地控制後述之基板處理流程 的主控制器37。又，主控制器37係控制構成叢集裝置10 的各部分之動作。 〈第1處理單元〉 其次，針對本實施形態之叢集裝置中的第1處理單元 31進行說明。第1處理單元31係高介電常數絕緣膜形成單 元，如第3及4圖所示，其構成爲單片式冷壁型之基板處 理裝置’就功能上而目’其構成作爲ALD(Atomic Layer Deposition)裝置（以下，稱爲成膜裝置）40。以下，一邊參照 ί Si -10- .201104749 - 第3及4圖，一邊說明成膜裝置40之構成。第3圖爲晶圓 處理時之成膜裝置40的剖面構成圖’第4圖爲晶圓運送時 之成膜裝置40的剖面構成圖》 〔處理室〕 如第3及4圖所示，成膜裝置40具備處理容器202。 處理容器202係構成作爲例如橫剖面爲圓形且扁平之密閉 谷器。另外’處理谷器202係由例如銘（A1)或不鎌鋼（SUS) 等之金屬材料所構成。在處理容器2 02內形成有處理作爲 基板之晶圓2的處理室201。 〔支撐台〕 在處理室201內設有支撐晶圓2之支撐台203。在晶圓 2直接接觸之支撐台20 3的上面，設有由例如石英（SiCh)、 碳、陶瓷、碳化矽（SiC)、氧化鋁（AhO3)、或氮化鋁（A1N) 等所構成之作爲支撐板的承載器（suSCept〇r)217。另外，在 支撐台203，內建作爲加熱晶圓2之加熱手段（加熱源）的加 熱器206。又，支撐台203之下端部係貫穿處理容器202 之底部。 在處理室201之外部設有用以使支撐台203昇降的昇 降機構207b。藉由使此昇降機構207b作動來使支撐台203 昇降，可用來使支撐於承載器217上之晶圓2昇降。在晶 圓2之運送時，支撐台203下降至第4圖所示的位置（晶圓 運送位置），在晶圓2之處理時上昇至第3圖所示的位置（晶 圓處理位置）》又，支撐台20 3之下端部的周圍’係由伸縮 -11 - 201104749 • 囊（bellows)203 a所覆蓋，處理室20 1內被氣密性地保持。 另外，在處理室201之底面（地板面），於垂直方向立設 有例如3根昇降銷（lift pin)208b。另外，在支撐台203(還 包括承載器21 7)上且與昇降銷208b對應之位置，分別設有 使相關的昇降銷208b貫通之貫通孔208a。於是，當使支撐 台203下降至晶圓運送位置時，如第4圖所示，昇降銷208b 之上端部從承載器217的上面突出，使得昇降銷20 8b從下 方支撐晶圓2。另外，當使支撐台203上昇至晶圓處理位置 時，如第3圖所示，昇降銷208b從承載器217的上面埋入， 使得承載器217從下方支撐晶圓2。又，因昇降銷208b與 晶圓2直接接觸，所以，較佳爲由例如石英或氧化鋁等之 材質所形成。 在處理室201 (處理容器202)之內壁側面，設有將晶圓 2運送於處理室201內外之晶圓運送口 2 50。在晶圓運送口 2 50設有上述閘閥44，藉由開放閘閥44，以使處理室201 內與上述負壓移載室11內連通。在負壓移載室11內設有 上述負壓移載機13,負壓移載機13具備運送晶圓2時用以 支撐晶圓2的運送臂13a。在使支撐台20 3下降至晶圓運送 位置之狀態下，藉由開放閘閥44，使得能藉由負壓移載機 13在處理室201內與負壓移載室11之間運送晶圓2。運送 至處理室201內之晶圓2,如上述，暫時載置於昇降銷208b 上。 〔排氣系統〕 -12- 201104749 - 在處理室201(處理容器202)之內壁側面且爲晶圓運送 口 250之相反側，設有對處理室201內之氣體環境進行排 氣的排氣口 260。排氣口 260透過排氣室260a連接排氣管 261。 排氣管261依序串聯式地連接將處理室201內控制爲 既定壓力之APC(Auto Pressure Controller)等的壓力調整器 262、 原料回收捕集器263、及真空泵264。排氣系統（排氣 線）主要由排氣口 260、排氣室260a、排氣管261、壓力調 整器262、原料回收捕集器263、及真空泵264所構成。 〔氣體導入口〕 在設於處理室201上部之後述的淋浴頭240的上面（頂 壁），設有將各種氣體供給於處理室201內之氣體導入口 210。又，有關連接於氣體導入口 210之氣體供給系統的構 成，容待後述。 〔淋浴頭〕 在氣體導入口 210與處於晶圓處理位置之晶圓2之 間，設有作爲氣體分散機構的淋浴頭240 »淋浴頭240具 備：分散板240a，其使從氣體導入口 210導入之氣體分散； 及淋浴板240b，其使通過分散板240 a之氣體進一步均勻地 分散而供給於支撐台20 3上之晶圓2的表面。在分散板240 a 及淋浴板240b上設有複數個通氣孔。分散板240a係以與 淋浴頭240上面及淋浴板240b對向之方式所配置，淋浴板 240b係以與支撐台203上之晶圓2對向的方式所配置。又， 在淋浴頭2 40上面與分散板240a之間，及分散板240a與
f S -13- 201104749 淋浴板240b之間分別設有空間，上述空間係分別發揮作爲 使從氣體導入口 210所供給之氣體分散的第1緩衝空間（分 散室）240c、及使通過分散板240a之氣體擴散的第2緩衝空 間240d的功能。 〔排氣管道〕 在處理室201之內壁側面設有階梯部20 la。於是，此 階梯部201a係構成爲使導電板（conductance plate)204保持 於晶圓處理位置的附近。導電板204係構成爲在內周部設 有收容晶圓2之孔的一片甜甜圈狀（環狀）的圓板。在導電 板204之外周部設有於周方向相隔既定間隔排列之複數個 排出口 204a。排出口 204a係以使導電板204之外周部能支 撐導電板2 04的內周部的方式而不連續地形成。 另外，在支撐台 203之外周部卡止有底板（l〇wer plate)205。底板205具備環狀之凹部205b、及一體設於凹 部205b之內側上部的凸緣部205a。凹部205b係設置爲用 以閉塞支撐台203之外周部與處理室201之內壁側面之間 的間隙。在凹部205b底部中的排氣口 260附近之一部分， 設有用以使氣體從凹部205b內朝排氣口 260側排出（流通） 之板排氣口 205c。凸緣部205a係發揮作爲卡止於,支撐台 20 3之上部外周緣上的卡止部的功能。藉由將凸緣部205a 卡止於支撐台203之上部外周緣上，以使底板205隨著支 撐台203之昇降而與支撐台20 3—起昇降。 當支撐台20 3上昇至晶圓處理位置時，底板20 5也上
f S -14- 201104749 • 昇至晶圓處理位置。其結果，可使保持於晶圓處理位置附 近之導電板204閉塞底板205之凹部205b的上面部分，而 在凹部 205b之內部形成作爲氣體流路區域之排氣管道 259。此時，藉由排氣管道259(導電板204及底板205)及支 撐台203,將處理室201內區隔成比排氣管道259還靠上方 之處理室上部及比排氣管道25 9還靠下方之處理室下部。 又，考慮到蝕刻堆積於排氣管道259內壁之反應生成物的 情況（自行淨化（s e 1 f - c 1 e a n i n g)的情況），較佳爲導電板2 0 4 及底板205係由能高溫保持之材料，例如耐高溫高負載用 石英所構成。 在此，針對晶圓處理時之處理室201內之氣體的流動 進行說明。首先，從氣體導入口 210供給至淋浴頭240上 部之氣體，經過第1緩衝空間240c而從分散板240a之多 個孔進入第2緩衝空間240d，再通過淋浴板240b之多個孔 而供給至處理室201內，並均勻地供給於晶圓2上。然後， 供給於晶圓2上之氣體，朝晶圓2之徑向外側呈放射狀流 動。然後，接觸於晶圓2後之剩餘氣體，在位於晶圓2外 周部之排氣管道259上，即導電板204上，朝晶圓2之徑 方向外側呈放射狀流動，再從設於導電板204之排出口 204a朝排氣管道259內之氣體流路區域（凹部205b內）排 出。然後，氣體在排氣管道259內流動，經由板排氣口 205c 朝排氣口 260排出。利用使氣體像上述這樣流動，藉以抑 制氣體繞入至處理室201下部，即支撐台20 3之背面或處 -15- 201104749 • 理室2 0 1之底面側。 接著’一邊參照第1圖，一邊針對連接於該氣體導入 口 210之氣體供給系統的構成進行說明。第1圖爲本實施 形態之成膜裝置40所具有的氣體供給系統（氣體供給線）之 構成圖。 〔原料供給系統〕 在處理室201之外部設有液體原料供給源220h，其供 給作爲液體原料之含Hf(紿）的有機金屬液體原料（以下，亦 稱爲Hf原料）。液體原料供給源220h係構成爲能在內部收 容（充塡）液體原料之桶槽（tank)(密閉容器）。 在此，液體原料供給源220h連接壓送氣體供給管 2 37h。壓送氣體供給管237h之上游側端部連接未圖示之壓 送氣體供給源。 另外，壓送氣體供給管23 7h之下游側端部，係連通至 存在於液體原料供給源220h內之上部的空間，用以將壓送 氣體供給於此空間內。又，作爲壓送氣體，較佳爲使用與 液體原料不反應之氣體，例如，適宜使用氮氣等之惰性氣 體。 另外，液體原料供給源220h連接液體原料供給管 2 1 1 h。在此，液體原料供給管2 1 1 h之上游側端部，係浸沒 於液體原料供給源2 20h內所收容之液體原料內。另外，液 體原料供給管211h之下游側端部連接於作爲使液體原料氣 化之氣化部的氣化器229h»又，在液體原料供給管211h
E -16 - 201104749 - 設有液體流量控制器（LMFC)221h、及控制液體原料之供給 的閥vhl ’液體流量控制器221h係作爲控制液體原料之供 給流量的流量控制器。又，閥vhl係設於氣化器229h之內 部。 在上述構成中，藉由打開閥vhl，並從壓送氣體供給管 2 37h供給壓送氣體，可將液體原料從液體原料供給源22〇h 朝氣化器229h壓送（供給）。液體原料供給系統（液體原料供 給線）’主要由液體原料供給源220h、壓送氣體供給管 2 37 h、液體原料供給管211h、液體流量控制器221h及閥 v h 1所構成。 氣化器229h具有：氣化室20h，係以加熱器23h加熱 液體原料而使其氣化來產生原料氣體；液體原料流路21h， 係朝此氣化室20h內吐出液體原料之流路；上述的閥Vhl， 係控制液體原料朝氣化室20h內之供給；及出口 22h，係將 在氣化室20h內所產生之原料氣體供給於後述的原料氣體 供給管21 3h。上述液體原料供給管21 lh之下游側端部，係 透過閥vhl連接於液體原料流路21h之上游側端部。液體 原料流路21h連接運載氣體供給管24h的下游側端部，來 自運載氣體供給管24h之運載氣體，係構成爲透過液體原 料流路21h而供給於氣化室20h內。運載氣體供給管24h 的上游側端部連接供給作爲運載氣體之氮氣的氮氣供給源 23 0c。在運載氣體供給管24h上設有流量控制器（MFC)225h 及控制氮氣之供給的閥vh2，流量控制器225h係作爲控制
ί SI -17- 201104749 • 氮氣之供給流量的流量控制器。 該氣化器229h之出口 22h連接將原料氣體供給於處理 室201內之原料氣體供給管21 3h的上游側端部。原料氣體 供給管213h之下游側端部，係透過合流配管213與氣體導 入□ 210連接。又，在原料氣體供給管213h設有控制朝處 理室201內供給原料氣體之閥vh3。 在上述構成中，藉由利用氣化器229h使液體原料氣化 而產生原料氣體，並打開閥vh3,可將原料氣體從原料氣體 供給管213h透過合流配管213供給於處理室210內。原料 氣體供給系統（原料氣體供給線），主要由原料氣體供給管 213h、及閥vh3所構成。另外，原料供給系統（Hf原料供給 系統），係由液體原料供給系統' 氣化部、及原料氣體供給 系統所構成。 〔第1氧化源供給系統〕 在處理室20 1之外部設有供給作爲第1氧化源（氧化劑） 之H2〇氣體的H2〇氣體供給源230s。H2〇氣體供給源230s 連接H2〇氣體供給管213s之上游側端部。H2〇氣體供給管 2 1 3 s之下游側端部連接於合流配管2 1 3。亦即，H2◦氣體供 給管213s係構成爲將H2〇氣體供給於處理室201內。又， 在H2◦氣體供給管213s上設有流量控制器221s及控制H2〇 氣體朝處理室201內之供給的閥vs3，流量控制器221s係 作爲控制H2〇氣體之供給流量的流量控制器。第1氧化源 供給系統（H2〇供給系統），主要由H2〇氣體供給源230s、
I SI -18- 201104749 ' H:0氣體供給管213s、流量控制器221s及閥VS3所構成。 〔第2氧化源供給系統〕 另外，在處理室201之外部設有供給氧氣（〇2)之氧氣供 給源230〇’該氧氣（〇2)係作爲第2氧化源（氧化劑）之臭氧氣 體（〇3)的來源。氧氣供給源23 0〇連接氧氣供給管211〇之上 游側端部。氧氣供給管2 1 1 〇之下游側端部連接臭氧產生器 229〇，臭氧產生器229〇係藉由電漿而從氧氣產生作爲第2 氧化源之〇3氣體。又，在氧氣供給管211〇上設有流量控 制器22 1 〇，流量控制器22 1 〇係作爲控制氧氣之供給流量的 流量控制器。 臭氧產生器229〇之出口 22〇連接臭氧氣體供給管213〇 的上游側端部。另外，臭氧氣體供給管2 1 3 〇之下游側端部 連接於合流配管213。亦即，臭氧氣體供給管213〇係_成 爲將〇3氣體供給於處理室201內。又，在臭氧氣體供給管 213〇上設有控制將〇3氣體朝處理室201內供給之閥v〇3。 又，在比氧氣供給管211〇之流量控制器221〇還靠上 b 游側處，連接有氧氣供給管212〇之上游側端部。另外，氧 氣供給管212〇之下游側端部，連接於比臭氧氣體供給管 213〇之閥vo3還靠上游側處。又，在氧氣供給管212〇上設 有流量控制器222〇,流量控制器222〇係作爲控制氧氣之供 給流量的流量控制器。 在上述構成中，藉由將氧氣供給於臭氧產生器229〇以 .產生〇3氣體，並打開閥v〇3,可將〇3氣體供給於處理室201 -19- 201104749 內。另外，在〇3氣體朝處理室201內之供給中，若從氧氣 供給管212〇供給氧氣的話，藉由氧氣將供給於處理室201 內之Ch氣體稀釋’可調整〇3氣體之濃度。第2氧化源供 給系統（臭氧供給系統）主要由氧氣供給源230〇、氧氣供給 管211〇、臭氧產生器229〇 '流量控制器221〇、臭氧氣體供 給管213〇、閥vo3、氧氣供給管212〇、及流量控制器222〇 所構成。 〔沖洗氣體供給系統〕 另外’在處理室201之外部設有供給作爲沖洗氣體之 氮氣的氮氣供給源230ρ。氮氣供給源2 3 0ρ連接沖洗氣體供 給管2 1 4之上游側端部。沖洗氣體供給管2 1 4之下游側端 部’被分叉爲三條線、即沖洗氣體供給管2 1 4 h、2 1 4 s、2 1 4 〇。 沖洗氣體供給管214h，214s，214o之下游側端部，分別連接 原料氣體供給管21 3h、H2〇氣體供給管213s、臭氧氣體供 給管213〇的閥vh3、vs3、vo3的下游側。又，在沖洗氣體 供給管214h,214s,214〇分別設有流量控制器224h，224s，224〇 及控制氮氣έ供給的閥 vh4，vs4，v〇4，流量控制器 224h，224s，224o係作爲控制氮氣之供給流量的流量控制 器。沖洗氣體供給系統（沖洗氣體供給線），主要由氮氣供 給源230p、沖洗氣體供給管214,214h,214s，214o、流量控制 器 224h，224s，224o、及閥 vh4,vs4，vo4 所構成。 〔通風（vent)系統〕 另外’原料氣體供給管21 3h ' H2〇氣體供給管213s、 -20- 201104749 臭氧氣體供給管213ο的閥vh3，vs3,vo3的上游側’分別連 接通風管215h，215s,215o的上游側端部。另外’通風管 215h，215s,215〇的下游側端部，係合流成爲一根化的通風管 215,通風管215連.接於比排氣管261之原料回收捕集器263 還靠上游側處。在通風管.2 1 5 h，2 1 5 s, 2 1 5 〇分別設有控制氣 體之供給的閥vh5，vs5，vo5。 在上述構成中.，藉由關閉閥vh3，vs3,v〇3，開放閥 vh5，vs5，vo5，可將流動於原料氣體供給管213h、H2〇氣體 供給管213s、臭氧氣體供給管213〇內之氣體’不供給於處 理室201內而是繞過（by-pass)處理室201，分別排出於處理 室201外。 另外，在比沖洗氣體供給管 214h，214s，214〇之閥 vh4，vs4,vo4還靠上游側處且比流量控制器224h，224s，224o 還靠下游側處，分別連接有通風管216h，216s,216〇。另外’ 通風管216h，216s，216o的下游側端部，係合流成爲一根化 的通風管216,通風管216連接於比排氣管261之原料回收 捕集器263還靠下游側且比真空泵264還靠上游側處。在 通風管 216h，216s，216o上分別設有控制氣體之供給的閥 vh6,vs6, vo6 ° 在上述構成中，藉由關閉閥 vh4，vs4,vo4，打開閥 vh6，vs6,v〇6，可將流動於沖洗氣體供給管214h，214s，214o 內之氮氣，不供給於處理室201內而是繞過處理室201，分 別排出於處理室201外。又，在藉由關閉閥vh3，vs3，vo3， -21- 201104749 打開閥vh5，vs5，vo5’將流動於原料氣體供給管213h、H2〇 氣體供給管213s、臭氧氣體供給管213〇內之氣體，不供給 於處理室201內而是繞過處理室201’分別排出於處理室 201外的情況’係設定爲藉由打開閥vh4，vs4,v〇4，將氮氣 導入原料氣體供給管213h、H2〇氣體供給管213s、臭氧氣 體供給管213〇內，而沖洗各氣體供給管內。另外，閥 vh6，vs6，vo6係設定爲與閥vh4,vs4,vo4進行相反之動作，在 不將氮氣供給於各原料氣體供給管內之情況’可繞過處理 室201來排放氮氣。通風系統（通風線）主要由通風管 215h，215s，2l5o,215 、通風管 2 1 6 h，2 1 6 s，2 1 6〇，2 1 6、閥 vh5,vs5，vo5 及閥 vh6,vs6，vo6 所構成。 〔控制器〕 又，成膜裝置40具有控制成膜裝置40之各部分的動 作的控制器2 8 0。控制器2 8 0係由主控制器3 7所控制，藉 此控制閘閥44、昇降機構207b、負壓移載機13、加熱器 206、壓力調整器262、氣化器229h、臭氧產生器229〇、真 空泵264、閥vhl〜vh6、vs3〜vs6、vo3〜vo6、液體流量控 制器 221h、流量控制器 225h，221s，221o,222o,224h，224s，224o 等之動作。 〈第2處理單元〉 接者，針對本實施形態之叢集裝置的第2處理單元32 進行說明。本實施形態中’第2處理單元32係熱處理單元’ 如第5圖所示，其構成爲單片式冷壁型之基板處理裝置’
' [SI -22- 201104749 • 就功能上而目’構成爲RTP(Rapid Thermal Processing)裝置 (以下，稱爲RTP裝置）110。以下，一邊參照第5圖，一邊 說明RTP裝置1 10之構成。第5圖爲晶圓處理時之RTP裝 置110的剖面構成圖。 如第5圖所示，RTP裝置1丨〇具備作爲形成處理晶圓2 之處理室111的處理容器之框體112。框體112係將形成爲 上下面開口之圓筒形狀的管子（tube)113、閉塞管子113之 上面開口部的圓盤形狀之頂板（top plate)114、及閉塞管子 113之下面開口部的圓盤形狀之底板（bottom plate)115組合 而構成爲圓筒中空體形狀。在管子113之側壁的一部分開 設連通處理室111之內外的排氣口 116。排氣口 116連接能 將處理室111內排氣至低於大氣壓（以下，稱爲負壓）的排氣 裝置。在管子1 1 3之側壁的排氣口 1 1 6之相反側的位置， 開設有將晶圓2運入運出於處理室ill內之晶圓運入運出 口 1 1 7，晶圓運入運出口 11 7係藉由閘閥1 1 8而進行開閉。 在底板115下面的中心線上設有昇降驅動裝置11 9。昇 降驅動裝置119係構成爲用以使昇降軸120昇降，該昇降 軸120係構成爲插穿底板115而相對於底板115沿上下方 向自由滑動。在昇降軸120上端水平地固定有昇降板121， 在昇降板121的上面垂直地立設固定有複數根（通常爲3或 4根）昇降銷122。各昇降銷122係隨著昇降板121的昇降而 昇降，藉以從下方水平地支撐晶圓2以使其昇降。 在底板115上面之昇降軸120的外側突設有支撐筒 -23- 201104749 123，在支撐筒123之上端面上水平地架設有冷卻板124。 在冷卻板124的上方，從下方起依序配置有由複數根加熱 燈所構成之第1加熱燈群1 25及第2加熱燈群1 26，且該等 加熱燈群分別被水平地架設。第1加熱燈群125及第2加 熱燈群126,係藉由第1支柱127及第2支柱128而分別被 水平地支撐。第1加熱燈群125及第2加熱燈群126之電 力供給電線129，係插穿底板115而引出至外部。 在處理室111內配置有與處理室111成爲同心圓之轉 台（turret)131 »轉台131係同心圓狀地固定於內齒正齒輪 133的上面。內齒正齒輪133係藉由介設於底板115之軸承 1 3 2而被水平地支承。 內齒正齒輪133係與主動側正齒輪134嚙合。主動側 正齒輪134係藉由介設於底板115之軸承135而被水平地 支承，且構成爲藉由設於底板115之下之承載器旋轉裝置 136所驅動旋轉。在轉台131之上端面上水平地架設有形成 爲平板之圓形環狀的外平台（outer platform)137。在外平台 137之內側水平地架設有內平台（inner platform)138。在內 平台138內周之下端部保持有承載器140，該承載器140 係卡合於朝徑方向內突設之卡合部139而被保持於內周面 之下端部。在承載器140之與各昇降銷122對向的位置分 別開設有插穿孔1 4 1。 頂板114係以與處理室111連通之方式分別連接退火 氣體供給管142及惰性氣體供給管143。另外，在頂板114 -24- 201104749 分別配置有複數根放射溫度計之探針1 44，且該等探針1 44 相互於半徑方向從晶圓2之中心朝向周邊錯開地分別配 置，且以與晶圓2上面對向之方式插入。放射溫度計係構 成爲將基於來自晶圓2的放射光之測量溫度，逐次傳送至 控制器1 50，該測量溫度係由複數根探針1 44所分別檢測得 到。控制器1 5 0係將由複數根探針1 44所測量之測量溫度 與設定溫度進行比較，來控制朝第1加熱燈群125及第2 加熱燈群1 26之電力供給量。 在頂板1 1 4之其他部位設有以非接觸方式測量晶圓2 之放射率的放射率測量裝置145。放射率測量裝置145具備 參考探針146。參考探針146係構成爲藉由參考探針用馬達 147而於垂直面內旋轉。在參考探針146之上側，以與參考 探針146之前端對向的方式設置照射參照光之參考燈 148。參考探針146係藉由比較來自參考燈148的放射與來 自晶圓2的放射，來測量晶圓2之溫度。又，由複數根探 針1 4 4所測量之晶圓溫度係與由參考探針1 4 6所測量的晶 圓溫度進行比較，並藉由予以補正可檢測出更爲正確之晶 圓溫度。 控制器150係用以控制RTP裝置11〇的各部分之動 作。又，控制器15 0係由主控制器3 7所控制。 (2)基板處理製程 其次，針對使用上述構成之叢集裝置1〇，作爲半導體 裝置之製造製程的一個製程來處理晶圓2的方法（基板處理
i SI -25- 201104749 製程）進行說明。在此，說明對表面形成有作爲電容器之下 部電極的氮化鈦膜（TiN膜）的晶圓2實施處理之例子。又， 在以下之說明中，構成叢集裝置之各部的動作’係由主 控制器37所控制。 載置於叢集裝置10之載置台25上的晶圓盒（pod) 1的 盒蓋係藉由盒蓋拆裝機構26所拆卸，而將晶圓盒1的晶圓 出入口開放。當開放晶圓盒1時，設置於正壓移載室16之 正壓移載機19，通過晶圓運入運出口從晶圓盒1每次一片 地拾取（pick-up)晶圓2’投入運入室14內’並載置於運入 室用暫時放置台上。在此移載作業中，運入室丨4之正壓移 載室16側，係藉由閘閥17 A打開’另外’運入室14之負 壓移載室1 1側，藉由閘閥17 B關閉，負壓移載室1 1內之 壓力係維持於例如lOOPa。 運入室14之正壓移載室16側’藉由閘閥17A關閉’ 運入室14藉由排氣裝置排放成爲負壓。當運入室14內被 減壓至預先設定之壓力値時’運入室14之負壓移載室11 側，藉由閘閥1 7 B開放。然後，負壓移載室1 1之負壓移載 機13，從運入室用暫時放置台上每次—片地拾取晶圓2並 運入至負壓移載室11內。然後，運入室14之負壓移載室 1 1側，藉由閘閥1 7 B關閉。接著，第1處理單元3 1之閘閥 44被打開，負壓移載機13將晶圓2運入第1處理單元31 之處理室201內（晶圓裝載）。又’在將晶圓2朝處理室201 內運入時，運入室14內及負壓移載室11內預先被真空排 -26- 201104749 氣，所以，可確實地防止氧或水分侵入處理室201內。 〈成膜製程〉 接著，一邊參照第6圖，一邊針對使用作爲第1處理 單元31之成膜裝置40,在形成於晶圓2上之下部電極上， 形成作爲電容器絕緣膜的高介電常數絕緣膜之成膜製程進 行說明。第6圖爲本發明之實施形態的成膜製程之流程 圖。在此，針對使用Hf前
Dimethyl-Amino-Hafnium : Hf[N(CH3)2l·)作爲原料，使用 H2〇 作爲第1氧化源，使用〇3作爲第2氧化源，藉由ALD法形 成作爲高介電常數絕緣膜之氧化給膜（Hf〇2膜）的情況進行 說明。又’以下之說明中，構成成膜裝置40之各部分的動 作’係由控制器280控制。另外，控制器280之動作係由 主控制器3 7控制。 〔晶圓裝載製程（S1)〕 首先，使昇降機構207b作動，使支撐台203下降至第 4圖所示之晶圓運送位置。然後，如上述，打開閘閥44， 以使處理室201與負壓移載室11連通。然後，如上述，藉 由負壓移載機13，在以運送臂13a支撐之狀態下，將晶圓 2從負壓移載室π內裝載至處理室201內（S1)。運入處理 室201內之晶圓2,被暫時載置於從支撐台203上面突出的 昇降銷208b上。當負壓移載機13之運送臂13a從處理室 201內返回負壓移載室π內時，關閉閘閥44。 接著，使昇降機構207b作動，使支撐台203上昇至第 -27- .201104749 - 3圖所示之晶圓處理位置。其結果’昇降銷208b從支撐台 20 3上面埋入，將晶圓2載置於支撐台20 3上面之承載器 217 上。 〔預熱製程（S2)〕 接著，藉由壓力調整器262進行控制以使處理室201 內之壓力成爲既定的處理壓力。另外’調整供給於加熱器 206之電力，使晶圓溫度昇溫，並進行控制以使晶圓2之表 面溫度成爲既定的處理溫度。 又，在晶圓裝載製程（S1)、預熱製程（S 2)及後述之晶圓 卸載製程（S6)中，一面使真空泵264作動，一面關閉閥 vh3，vs3，vo3，並打開閥vh4，vs4，vo4，藉以使處理室201內 總是流動氮氣，將處理室201內形成爲氮氣之氣體環境。 藉此，可抑制塵粒（particle)朝晶圓2上之附著。又，使真 空泵264至少在從晶圓裝載製程（S1)至後述之晶圓卸載製 程（S 6)的期間，成爲總是在作動之狀態。 與製程S1〜S2並行，預先生成（預備氣化）使液體原料 (Hf原料）之TDMAHf氣化的原料氣體（Hf原料氣體），即 TDMAHf氣體。亦即，在關閉閥vh3之狀態下，打開閥vh2， —面朝氣化器229h供給運載氣體，一面打開閥Vhl，同時 從壓送氣體供給管237h供給壓送氣體，從液體原料供給源 220h朝氣化器229h壓送（供給）液體原料，利用氣化器229h 使液體原料氣化而預先生成原料氣體。在此預備氣化製程 中，在一面使真空泵264作動一面關閉閥vh3的狀態下， -28- 201104749 藉由打開閥vh5,不將原料氣體供給於處理室201內，而是 繞過處理室201進行排氣。 另外，此時，預先作成還生成了作爲第1氧化源（第1 氧化性氣體）的HzO氣體的狀態。亦即，在一面使真空泵264 作動一面關閉閥vs3的狀態下，藉由打開閥 Vs5，不將H2〇 氣體供給於處理室201內，而是繞過處理室201進行排氣。 進一步地’此時，較佳爲還預先生成了作爲第2氧化 源（第2氧化性氣體）的〇3氣體。亦即，從氧氣供給源230〇 朝臭氧產生器229〇供給氧氣，利用臭氧產生器229〇預先 生成〇3氣體。此時，在一面使真空泵2 64作動一面關閉閥 νο3的狀態下’藉由打開閥νο5，不將〇3氣體供給於處理 室201內，而是繞過處理室201進行排氣。 爲了利用氣化器22 9h在穩定之狀態下生成原料氣體， 或利用HzO氣體供給源230s在穩定之狀態下生成h2〇氣 體’或利用臭氧產生器229 〇在穩定之狀態下生成〇3氣體， 需要既定之時間。亦即，原料氣體、H2〇氣體、〇3氣體之 生成初期’此等氣體是在不穩定之狀態下被供給。因此， 本實施形態中，利用預先生成原料氣體、H2〇氣體、〇3氣 體，可作成穩定供給之狀態，藉由切換閥vh3、vh5、、 vs5、vo3、vo5之開閉，可切換原料氣體、H2〇氣體、〇3氣 體之流路。其結果，藉由閥之切換，可迅速地開始或停止 朝處理室201內之原料氣體、HzO氣體、〇3氣體的穩定供 給，故而較佳。
-29- 201104749 - 〔第lHf〇2膜形成製程（S3)〕 〔TDMAHf 照射製程（S3a)〕 接著，關閉閥vh4、vh5，並打開閥vh3，開始朝處理 室2 01內供給作爲原料氣體的TDMAHf氣體，亦即，開始 朝晶圓2照射TDMAHf氣體。藉由淋浴頭240將原料氣體 分散而均勻地供給於處理室201內之晶圓2上。剩餘之原 料氣體流入排氣管道259內，被朝排氣口 260排出。又， 在朝處理室201內供給原料氣體時，較佳爲在閥VS4、v〇4 仍打開的狀態下，於處理室201內總是流動氮氣，防止原 料氣體朝◦氣體供給管213s、臭氧氣體供給管213〇內之 侵入、及促進處理室201內之原料氣體的擴散。在打開閥 vh3並開始供給原料氣體之後，經過既定時間後，關閉閥 vh3並打開閥vh4、vh5，停止朝處理室201內供給原料氣 體。 〔沖洗製程（S3b)〕 在關閉v h 3 ’停止朝處理室2 0 1內供給原料氣體之後， 仍打開閥vh4、vs4、vo4之狀態，繼續朝處理室2〇1內供給 氮氣。氮氣係透過淋浴頭24 0被供給至處理室201內，且 流動於排氣管道259內，被朝排氣口 260排氣。像這樣， 藉由氮氣沖洗處理室201內’除去殘留於處理室2〇1內之 原料氣體。 〔H2〇照射製程（S3c)〕 在完成了處理室201內之沖洗後，關閉閥vs4、vs5並 -30- 201104749 - 打開閥vs3，開始朝處理室201內供給作爲第1氧化源的 H2〇氣體，亦即開始朝晶圓2照射H2〇氣體。藉由淋浴頭 240將H2〇氣體分散而均勻地供給於處理室201內之晶圓2 上。剩餘之H2〇氣體流入排氣管道259內，被朝排氣口 260 排出。又，在朝處理室201內供給H2〇氣體時，較佳爲在 閥vh4、vo4仍打開的狀態下，於處理室201內總是流動氮 氣，防止H2◦氣體朝原料氣體供給管21 3h、臭氧氣體供給 管213〇內之侵入、及促進處理室201內之H2◦氣體的擴散。 在打開閥vS3，開始供給H2〇氣體之後，一旦經過既定時 間，關閉閥vs3並打開閥vs4、vs5，停止朝處理室201內 供給H2〇氣體。 〔沖洗製程（S3d)〕 在關閉閥vs3，停止朝處理室201內供給H2〇氣體之 後，仍打開閥 vh4、vs4、vo4之狀態，繼續朝處理室201 內供給氮氣。氮氣係透過淋浴頭240被供給至處理室201 內，且流動於排氣管道259內，被朝排氣口 260排氣。像 這樣，藉由氮氣沖洗處理室201內，除去殘留於處理室201 內之H2〇氣體或反應副生成物。 〔重複製程（S3e)〕 然後’以製程S3 a〜S3d作爲一個循環，藉由重複進行 既定次數之該循環，於晶圓2上（下部電極之TiN膜上）形 成既定膜厚之作爲第1高介電常數絕緣膜的第lHfCh膜， 作爲初期層。 -31- 201104749 又’在第lHfCh膜形成製程（S3)中作爲氧化源使用之 H2〇氣體，在藉ALD法進行成膜的溫度帶中，其能量比臭 氧氣體小，且氧化力弱。因此，在藉ALD法進行成膜的溫 度條件中，與使用0 3氣體作爲氧化源之情況比較，可抑制 下部電極之氧化。其結果，抑制下部電極之電氣特性的劣 化，能避免例如電容器電容之減少等。 在此，當在第lHfCh膜形成製程（S3)所成膜之第lHfCh 膜過薄時，在後述之第2Hf〇2膜形成製程（S 4)中，藉由用作 爲氧化源之〇3氣體，容易使下部電極氧化。因此，在第lHf〇2 膜形成製程（S3)中，較佳爲將上述循環之重複次數定爲例 如10次以上，將形成之第lHf〇2膜的膜厚定爲lnm以上。 另外，當在第lHfCh膜形成製程（S3)所成膜之第lHfCh 膜過厚時，會有成膜處理之生產性降低的情況。H2◦氣體 比〇3氣體更容易吸附於處理室201內之部件上且難脫離， 所以，從處理室201內排出時比〇3氣體更花費時間。因此， 在第lHf〇2膜形成製程（S3)中，較佳爲將上述循環之重複次 數定爲例如40次以下，將形成之第lHf〇2膜的膜厚定爲4nm 以下。亦即，第lHf〇2膜之膜厚爲能抑制在第2Hf〇2膜形成 製程（S4)中作爲氧化源使用之〇3氣體對下部電極之氧化程 度之厚度，而較佳爲盡可能薄。 〔第2Hf〇2膜形成製程（S4)〕 〔TDMAHf 照射製程（S4a)〕 接著，與第lHfCb膜形成製程（S3)中之TDMAHf照射製 -32- 201104749 程（S3a)相冋’朝晶圓2進行TDMAHf氣體之照射。 〔沖洗製程（S4b)〕 然後，與第lHfCh膜形成製程（S3)中之沖洗製程（S3b) 相同，對處理室201內進行沖洗。 〔臭氧照射製程（S4c)〕 在完成了處理室201內之沖洗後，關閉閥v〇4、vo5並 打開閥v〇3，開始朝處理室201內供給作爲第2氧化源的 〇3氣體。藉由淋浴頭240將〇3氣體分散而均勻地供給於處 理室201內之晶圓2上。剩餘之〇3氣體或反應副生成物流 入排氣管道259內，被朝排氣口 2 60排出。又，在朝處理 室201內供給〇3氣體時，較佳爲在閥Vh4、vs4仍打開的狀 態下，於處理室201內總是流動氮氣，防止〇3氣體朝原料 ’氣體供給管213h、H2〇氣體供給管213s內之侵入，及促進 處理室201內之〇3氣體的擴散。在打開閥v〇3，開始供給 〇3氣體之後，一旦經過既定時間，就關閉閥v〇3並打開閥 vo4、vo5’停止朝處理室201內供給〇3氣體》 〔沖洗製程（S4d)〕 在關閉vo3，停止朝處理室201內供給〇3氣體之後， 仍打開閥vh4、vs4、vo4之狀態，繼續朝處理室201內供給 氮氣。氮氣係透過淋浴頭240被供給至處理室201內，且 流動於排氣管道259內’被朝排氣口 26 0.排氣。像這樣， 藉由氮氣沖洗處理201內，除去殘留於處理室201內之〇3 氣體或反應副生成物。
-33- 201104749 • 〔重複製程（S4e)〕 然後，以製程S4a〜S4d作爲一個循環，藉由將該循環 重複進行既定次數，在形成於晶圓2上之第lHfCh膜上， 形成既定膜厚之作爲第2高介電常數絕緣膜的第2Hf〇2 膜。藉此，可於晶圓2上（下部電極之TiN膜上）形成既定 膜厚之作爲第2高介電常數絕緣膜的第2Hf〇2膜。又，既 定膜厚之Hf〇2膜係由第lHfCh膜及第2Hf〇2膜所構成。 又，在藉ALD法進行第lHf〇2膜形成製程（S3)及第 2Hf〇2膜形成製程（S4)的情況，以成爲原料氣體不會自行分 解之程度的溫度帶之方式控制處理溫度（晶圓溫度）。在此 情況，在TDMAHf照射製程（S3a，S4a)中，TDMAHf吸附於 晶圓2上。在H2〇照射製程（S3c)中，藉吸附於晶圓2上之 TDMAHf與H2〇反應，於晶圓2上形成低於1原子層之HfCh 膜。在臭氧照射製程（S4c)中，藉吸附於晶圓2上之TDMAHf 與〇3反應，於晶圓2上形成低於1原子層之HfCh膜。又， 此時，能藉由〇3來使欲混入薄膜中之C、Η等的雜質脫離。 在本實施形態之成膜裝置中，作爲藉ALD法形成第 lHfCh膜時之處理條件，例示有：晶圓溫度：1〇〇〜400°C、 處理室內壓力：1〜lOOOPa、TDMAHf供給流量：10〜 2000sccm、H2〇供給流量：10〜2000sccm、氮氣（沖洗氣體） 供給流量：10〜lOOOOsccm、膜厚：1〜4nm。 另外，在本實施形態之成膜裝置中，作爲藉ALD法形 成第2Hf〇2膜時之處理條件，例示有··晶圓溫度：1〇〇〜400 -34- 201104749 C、處理室內壓力：卜⑺⑽!^、TDMAHf供給流量： 2000sccm、〇3供給流量：1〇〜2〇〇〇sccm、氮氣（沖洗爹 供給流量：10〜l〇〇〇〇sccm、第lHf〇2膜及第2Hf〇2膜 吕十膜厚：8〜12nm。 〔氣體排氣製程（S5)〕 當形成有既定膜厚之HfCh膜時，對處理室201內 真空排氣。或者’一面對處理室2(H內供給惰性氣體 對處理室20 1內進行真空排氣而進行沖洗。 然後’將處理室20 1內之氣體環境取代爲惰性氣| 〔晶圓卸載製程（S6)〕 然後，藉由與上述晶圓裝載製程（S1)所示之操作 相反的操作順序，將形成有既定膜厚之Hf〇2膜後之晶 從處理室201內朝負壓移載室11內運出。 〈熱處理製程〉 接者，針對使用作爲第2處理單元32之RTP裝置 對形成於晶圓2上之既定膜厚之Hf〇2膜進行熱處理的 理製程進行說明。亦即，針對在惰性氣體之氣體環境 藉由退火使既定膜厚之Hf〇2膜更爲緻密化或結晶化的 進行說明。又，在以下之說明中，構成RTP裝置110 部分的動作，係由控制器1 50所控制，控制器150係 控制器37所控制。 在晶圓卸載製程（S6)中關閉閘閥44之後，打開 1 1 8 »當閘閥1 1 8打開時，應實施退火之晶圓2，藉由 1 0〜 體） 之合 進行 一面 順序 圓2 110, 熱處 下， 製程 之各 由主 閘閥 負壓 -35- .201104749 • 移載機13從晶圓運入運出口 117運入第，‘ RTP裝置110的處理室111內，並移載於箱 之上端間。當將晶圓2移載於昇降銷1 22 13朝處理室111外退避時，藉由閘閥118 出口 117。另外，昇降軸120係藉由昇降驅 降，藉此，昇降銷122上之晶圓2被交付3 在處理室111被氣密性地關閉之狀態下， 排氣口 116連通而被排氣成爲1〜lOOOPa 壓力。 當晶圓2被交付給承載器140時，藉 持晶圓2之轉台131，係藉由承載器旋轉 轉。保持於承載器140之晶圓2, 一面藉由 136予以旋轉，一面藉由第1加熱燈群125 126加熱成爲400〜700 °C之範圍內的既定 及加熱中，從退火氣體供給管142朝處理 氣及氬氣等的惰性氣體。此時之惰性氣體 成爲10〜lOOOOsccm之範圍內的既定流量 載器140 —面藉由承載器旋轉裝置136予 由第1加熱燈群125及第2加熱燈群126 於承載器140之晶圓2,而全面地對形成於 膜厚的Hf〇2膜均勻地進行退火。此退火之 爲例如1〜60秒鐘的範圍內之既定時間。 理製程，使形成於晶圓2上之既定膜厚之 i處理單元32之 ί數根昇降銷122 上之負壓移載機 關閉晶圓運入運 動裝置1 1 9而下 i承載器140上。 處理室1 1 1內與 之範圍內的既定 由承載器140保 裝置1 3 6予以旋 承載器旋轉裝置 及第2加熱燈群 溫度。在此旋轉 室1 1 1內供給氮 供給流量，係以 的方式控制。承 以旋轉，一面藉 均勻地加熱保持 晶圓2上之既定 處理時間係設定 藉由以上之熱處 HfCh膜更爲緻密 -36- •201104749 化或結晶化。 當在RTP裝置110中經過預先設定之既定處理時間 時，在以使處理室111內利用排氣口 116成爲既定之負壓 的方式排氣之後，打開閘閥1 1 8。然後，實施了退火之晶圓 2’藉由負壓移載機13以與運入時相反之操作順序從處理 室111運出至負壓移載室11» 又，實施了高介電常數絕緣膜形成製程、熱處理製程 後之晶圓2，亦有根據需要而藉由第1冷卻單元35及第2 冷卻單元3 6進行冷卻的情況。 然後，運出室15之負壓移載室1 1側，由閘閥18B所 打開，負壓移載機13將晶圓2從負壓移載室11運送至運 出室15,並移載於運出室15之運出室用暫時放置台上。此 時，運出室15之正壓移載室16側，事先由閘閥18A所關 閉，並且運出室15由排氣裝置排氣成負壓。當運出室15 被減壓至預先設定的壓力値時，運出室15之負壓移載室11 側，由閘閥18B所打開，而進行晶圓2之運出。在晶圓2 運出後，關閉閘閥18B。 藉由重複地進行以上動作，對一起運入運入室14內之 25片晶圓2,依序實施上述各製程。當對25片晶圓2完成 了 一連串之既定處理時，處理完成之晶圓2成爲滯留於運 出室15之暫時放置台上的狀態。 然後，朝維持爲負壓之運出室15內供給氮氣，在運出 室15內成爲大氣壓後，藉由閘閥18A打開運出室15之正
ί SI -37- 201104749 壓移載室16側。接著，載置於載置台25上之空晶圓盒1 之盒蓋，藉由晶圓盒開蓋器24之盒蓋拆裝機構26所打開。 接著，正壓移載室16之正壓移載機19，從運出室15拾取 晶圓2運出至正壓移載室16,並通過正壓移載室16之晶圓 運入運出口 23而收容於晶圓盒1。當完成了將處理完畢之 25片晶圓2朝晶圓盒1之收容時，藉由晶圓盒開蓋器24 之盒蓋拆裝機構26，將晶圓盒1之盒蓋安裝於晶圓出入 口，並關閉晶圓盒1。 在本實施形態中，結束了叢集裝置10中之一連串的製 程後之晶圓2，在氣密性地收容於晶圓盒1內之狀態下， 被運送至實施上部電極形成製程之其他成膜裝置。 (3)本實施形態之效果 根據本實施形態，可發揮以下所示之效果中的一個或 複數個效果。 根據本實施形態，在第lHf〇2膜形成製程（S3)中，藉由 對晶圓2交替地照射TDMAHf氣體及H2〇氣體，於下部電 極之TiN膜上形成既定膜厚之第lHf〇2膜，作爲初期層》 在藉ALD法進行成膜的溫度帶中，H2◦氣體之能量比臭氧 氣體小，且氧化力弱。因此，在藉>LD法進行成膜的溫度 條件中，使用H2〇氣體作爲氧化源之情況，與使用臭氧氣 體之情況比較，可抑制下部電極之氧化。其結果，可抑制 下部電極之電氣特性的劣化，避免例如電容器電容之減少 等。 [S3 -38- 201104749 另外，根據本實施形態，在第2Hf〇2膜形成製程（S4) 中，藉由對晶圓2交替地照射TDMAHf氣體及〇3氣體，於 第lHfCh膜上形成既定膜厚之第2Hf〇2膜。〇3氣體比h2〇 氣體更難吸附於處理室201內之部件上且容易脫離，所以， 與H2◦氣體比較，可在短時間內進行從處理室20 1內的排 出。藉此，可提高成膜處理之生產性。另外，使用〇3氣體 作爲氧化源，與只使用H2〇氣體作爲氧化源的情況比較， 可提高高介電常數絕緣膜之電氣特性。 如此，根據本實施形態，在形成HfCb膜之初期階段（形 成膜厚爲數nm以下，較佳爲1〜4nm之範圍的第lHf〇2膜 之階段）中，使用 H2〇氣體作爲氧化源，用來抑制襯底之 TiN等的金屬膜之氧化。另外，一旦完成了作爲初期層之 第lHfCh膜的形成，使用臭氧氣體作爲氧化源，可一面提 高成膜處理之生產性，一面形成第2Hf〇2膜，例如，形成 總膜厚（第lHfCh膜與第2HfCh膜之合計膜厚）爲8〜12nm的 薄膜。藉此，可抑制下部電極之電氣特性的劣化，提高半 導體裝置之生產性。 另外，根據本實施形態，使用作爲第2處理單元32之 RTP裝置1 10，實施對形成於晶圓2上之既定膜厚的HfCh 膜進行熱處理之熱處理製程。藉此，可使形成之HfCh膜更 爲緻密化或結晶化。 [實施例] 本發明者等，使用於上述實施形態所示之方法，在形
ί SI -39- 201104749 - 成於晶圓上之作爲下部電極的TiN膜上，形成由第lHfCh 膜及第2HfCh膜所構成的HfCh膜。於成膜時，使用Hf前驅 物之TDMAHf作爲原料，使用H2〇作爲第1氧化源，使用 〇3作爲第2氧化源。處理條件定爲在上述實施形態所示之 處理條件的範圍內之値。將第lHf〇2膜之膜厚設爲2nm， 總膜厚（第lHfCh膜與第2Hf〇2膜之合計膜厚）設爲lOnm» 在第8圖例示成膜樣品之剖面槪略圖。 其結果，可確認下部電極的TiN膜幾乎沒有被氧化。 另外’從處理室20 1內排出〇3氣體之時間，低於從處理 室201內排出H2〇氣體之時間的數分之一，與只使用Η2〇 作爲氧化源之情況比較，能確認可提高成膜處理之生產 性。 〈本發明之其他實施形態〉 在上述實施形態中，針對使用一次處理一片基板之單 片式ALD裝置作爲基板處理裝置（成膜裝置）進行成膜的例 子進行了說明，但本發明不限定於上述實施形態。例如， 亦可使用一次處理複數片基板之成批式縱型ALD裝置作爲 基板處理裝置來進行成膜。以下，針對此縱型ALD裝置進 行說明。 第7圖爲本實施形態適宜使用之縱型ALD裝置之縱型 處理爐的槪略構成圖，（a)爲顯示處理爐302部分之縱剖 面，（b)爲以第7圖（a)之A-A線剖面圖顯示處理爐302部分。 如第7圖（a)所示，處理爐302具有作爲加熱手段（加熱 [Si -40- 201104749 • 機構）之加熱器307。加熱器307爲圓筒形狀，藉由作爲保 持板之加熱器底座（heater base)所支撐而安裝成垂直站立 狀。 在加熱器307之內側，與加熱器307呈同心圓狀地配 設有作爲反應管之處理管（process tube)303。處理管303係 由例如石英（Si 〇2)、碳化矽（Si C)等之耐熱性材料所構成， 形成爲上端閉塞，下端開口之圓筒形狀。在處理管3 03之 筒中空部內形成有處理室301，且構成爲能藉由後述之晶舟 3 1 7以水平姿勢而於垂直方向多段地整列的狀態下收容作 爲基板之晶圓2。 在處理管3 03之下方，與處理管3 03呈同心圓狀地配 設有歧管3 09。歧管309係由例如不鏽鋼等所構成，形成爲 上端及下端開口之圓筒形狀。歧管309係卡合於處理管 303，且設置成用以支撐處理管3 03。又，在歧管309與處 理管3 03之間設有作爲密封構件的0形環3 20a。藉由將歧 管309支撐於加熱器底座上，使處理管303成爲垂直安裝 之狀態。由處理管3 03與歧管309來形成反應容器。 在歧管309上，以貫穿歧管309的側壁之方式連接有 作爲第1氣體導入部之第1噴嘴3 33 a、及作爲第2氣體導 入部之第2噴嘴333b。第1噴嘴333a及第2噴嘴333b，分 別爲具有水平部及垂直部之L字形狀，水平部連接於歧管 3 09，垂直部係於處理管303之內壁與晶圓2之間的圓弧狀 空間，沿從處理管3 03之下部至上部的內壁，以朝晶圓2 ¥ -41 - 201104749 ' 之積載方向站立的方式設置。在第1噴嘴333a、第2噴嘴 33 3b之垂直部的側面，分別設有供給氣體之供給孔的第1 氣體供給孔348a、第2氣體供給孔348b。此第1氣體供給 孔34 8a、第2氣體供給孔348b，分別從下部至上部具有相 同之開口面積，並以相同之開口間距設置。 連接於第1噴嘴333 a、第2噴嘴333b之氣體供給系統， 係與上述實施形態相同》但是，在本實施形態中，在第1 噴嘴333a連接原料氣體供給管213h，第2噴嘴333b連接 H2〇氣體供給管213s及臭氧氣體供給管213〇方面，與上述 實施形態相異。亦即，在本實施形態中，藉由個別之噴嘴 供給原料氣體及氧化源（HzO、0 3)。又，亦可再藉由個別之 噴嘴供給各氧化源。 在歧管30 9設有對處理室301內之氣體環境進行排氣 的排氣管3 3 1。排氣管3 3 1透過作爲壓力檢測器之壓力感測 器345及作爲壓力調整器的APC(Auto Pressure Controller) 閥342，連接作爲真空排氣裝置的真空泵346，且構成爲能 根據藉壓力感測器345所檢測之壓力資訊來調整APC閥 342,藉以進行真空排氣而使處理室301內之壓力成爲既定 的壓力（真空度）。又，APC閥342係構成爲可將閥開閉來進 行處理室301內之真空排氣及停止真空排氣，進一步通過 調整閥開度來調整處理室301內之壓力的開閉閥》 在歧管309之下方設有作爲爐口蓋體之密封蓋319,其 可氣密性地閉塞歧管3 09之下端開口。密封蓋3 1 9係構成
C SI -42- 201104749 - 爲能從垂直方向下側抵接於歧管309之下端。密封蓋319 係由例如不鏽鋼等之金屬所構成，且形成爲圓盤狀。在密 封蓋319之上面設有與歧管309的下端抵接之作爲密封構 件的0形環320b。在密封蓋319之處理室301的相反側’ 設有使後述之晶舟317旋轉的旋轉機構367。旋轉機構367 之旋轉軸355，係構成爲貫穿密封蓋319而與晶舟317連 接，且利用使晶舟3 1 7旋轉而可使晶圓2旋轉。密封蓋3 1 9 係構成爲藉由配置於處理管3 03外部之作爲昇降機構的晶 舟昇降器315，能於垂直方向昇降，藉此，可將晶舟317 對處理室301內進行運入運出。 作爲基板保持件之晶舟3 1 7，係由例如石英、碳化矽等 之耐熱材料所構成，並構成爲以水平姿勢且中心相互對齊 之狀態下整列而多段地保持複數片晶圓2。又，在晶舟3 1 7 之下部設有由例如石英、碳化矽等的耐熱材料所構成之隔 熱構件318，以使來自加熱器3 07之熱難以傳遞至密封蓋 3 1 9側之方式構成。在處理管303內設有作爲溫度檢測器之 溫度感測器36 3，根據藉溫度感測器3 63所檢測之溫度資訊 來調整朝加熱器307的通電狀況，藉以使處理室301內之 溫度成爲既定的溫度分布。溫度感測器3 63，與第1噴嘴 333a及第2噴嘴333b相同，沿處理管303之內壁設置。 控制部（控制手段）之控制器380，係控制APC閥342、 加熱器307、溫度感測器363、真空栗346、旋轉機構367、 晶舟昇降器315、閥vhl〜vh6，vs3〜vs6，vo3〜vo6、液體流
I SJ -43- .201104749 • 量控制器 221h、流量控制器 225h，221s，221o,222o,224h， 224s,224o等之動作。 其次，針對使用上述構成之縱型ALD裝置的處理爐 302，作爲半導體裝置之製造製程的一製程，藉ALD法於 晶圓2上形成薄膜的基板處理製程進行說明。又，在以下 之說明中，構成縱型ALD裝置之各部的動作，係由控制器 3 80所控制。 將複數片晶圓2裝塡（晶圓充塡（wafer charge))於晶舟 3 17中。然後，如第7圖（a)所示，藉由晶舟昇降器315將 保持複數片晶圓2之晶舟317抬起並運入處理室301內（晶 舟裝載（boat load))。在此狀態下，密封蓋319係透過0形 環3 20b將歧管309的下端形成爲密封狀態。 以處理室301內成爲所需壓力（真空度）的方式，藉真空 泵3 46對處理室301內進行真空排氣》此時，以壓力感測 器345測量處理室301內之壓力，根據此測量之壓力來回 饋控制APC閥342»另外，以使處理室301內成爲所需溫 度的方式，藉加熱器307進行加熱。此時，以使處理室301 成爲所需溫度分布的方式，根據溫度感測器363所檢測之 溫度資訊，來回饋控制朝加熱器307的通電狀況。接著， 藉旋轉機構367使晶舟317旋轉，以使晶圓2旋轉。 然後，例如與上述實施形態相同，藉由實施第iHfCh 膜形成製程（S3)及第2Hf〇2膜形成製程（S4)，於晶圓2上形 成既定膜厚之Hf〇2膜。 -44- 201104749 • 然後，藉晶舟昇降器315使密封蓋319下降，以使歧管 3 09的下端開口，同時在將形成有既定膜厚之HfCh膜後的晶 圓2，在使其保持於晶舟3 17的狀態下，從歧管309的下端 運出（晶舟卸載（boat unload))於處理管303之外部。然後，從 晶舟317取出（晶圓卸出（wafer discharge))處理完成之晶圓2。 在本實施形態中，亦可獲得與上述實施形態相同之效 果。亦即，可一面抑制下部電極之電氣特性的劣化，一面 提高半導體裝置之生產性。 〈本發明之其他實施形態〉 以上，具體說明了本發明之實施形態，但本發明並不 侷限於上述實施形態，只要在未超出實質範圍下，即可作 種種之變化。 例如，在上述實施形態中，說明了形成HfCh膜作爲高 介電常數膜的情況，但本發明不限定於該形態，亦適宜應 用於形成例如：HfSiO膜、HfAlO膜、Zr〇2膜、ZrSi◦膜、 ZrAlO膜、Ti〇2膜、Nb2〇5膜、Ta2〇5膜、或組合或混合此 等膜的高介電常數膜之情況。 另外’在上述實施形態中，說明了使用〇3氣體作爲形 成第2HfCh膜時的氧化源的情況，但本發明不限定於該形 態’亦可使用以電漿活性化之含氧物質，例如以電漿活性 化之氧氣等作爲氧化源。在此情況，只要取代臭氧產生器 229〇 而 置 贿電獎單兀（rem〇te plasma unit)即可。 另外’在上述實施形態中，說明了使用H2〇氣體作爲 f Si -45- 201104749 • 氧化源來形成作爲初期層的第lHfCh膜後，使用〇3氣體作 爲氧化源來形成第2HfCh膜的情況，但本發明不限定於該 形態。例如，亦可交替地重複進行使用H2〇氣體作爲氧化 源之高介電常數膜的成膜步驟、及使用〇3氣體作爲氧化源 之高介電常數膜的成膜步驟。另外例如，亦可不限定於交 替地進行而可以任意之時序（timing)來切換使用H2〇氣體 作爲氧化源之高介電常數膜的成膜步驟、及使用〇3氣體作 爲氧化源之高介電常數膜的成膜步驟。 另外，在上述實施形態中，在第lHf〇2膜形成製程（S3) 中，將TDMAHf照射製程（S3a)—沖洗製程（S3b)— H:0照射 製程（S3c)—沖洗製程（S3 d)作爲一個循環，且將該循環重複 既定次數，在第2Hf〇2膜形成製程（S4)中，將TDMAHf照射 製程（S.4a)—沖洗製程（S4b)—臭氧照射製程（S4c)—沖洗製 程（S4d)作爲一個循環，且將該循環重複既定次數。然而， 本發明不限定於像這樣從原料氣體之供給開始循環的形 態，亦可從氧化劑之供給開始循環。亦即，可在第丨Hf〇2 膜形成製程（S3)中，將H2〇照射製程（S3c)—沖洗製程（S3b) —TDM AHf照射製程（S 3a)—沖洗製程（S 3d)作爲一個循環， 且將該循環重複既定次數。另外，在第2HfO2膜形成製程 (S4)中’將臭氧照射製程（S4c)—沖洗製程（S4b)->TDMAHf 照射製程（S4 a)—沖洗製程（S4d)作爲一個循環，且將該循環 重複既定次數。 另外，在上述實施形態中，藉由個別之處理容器（成膜 -46- 201104749 裝置40的處理容器20 2、RTP裝置110之框體丨丨2)進行高 介電常數膜之成膜製程及熱處理製程，但本發明不限定於 該形態。亦即，可於同一處理容器內進行高介電常數膜之 成膜製程及熱處理製程。 〈本發明之較佳態樣〉 以下，附記本發明之較佳態樣。 根據本發明之一個態樣， 提供一種半導體裝置之製造方法，其具備： 藉由交替及重複地進行將原料供給於收容了基板之處 理室內並排氣之製程、及將第1氧化源供給於該處理室內 並排氣之製程，於該基板上形成第1高介電常數絕緣膜之 製程；及 藉由交替及重複地進行將該原料供給於該處理室內並 排氣之製程、及將與該第1氧化源不同之第2氧化源供給 於該處理室內並排氣之製程’於該第1高介電常數絕緣膜 上形成第2高介電常數絕緣膜之製程。 較佳爲該第1氧化源的能量’比該第2氧化源的能量 還小。 更佳爲該第1氧化源的氧化力比該第2氧化源的氧化 力還小。 更佳爲該第1氧化源爲Ηζ〇’該第2氧化源爲以〇3或 電漿所活性化之含氧物質。 更佳爲該第1高介電常數絕緣膜之膜厚比該第2高介
ί S -47- 201104749 - 電常數絕緣膜的膜厚還薄。 更佳爲該第1高介電常數絕緣膜之膜厚爲1〜4nm。 更佳爲該第1高介電常數絕緣膜與該第2高介電常數 絕緣膜爲包含同一元素之膜（同一種類的膜）。 更佳爲該第1高介電常數絕緣膜與該第2高介電常數 絕緣膜爲電容器絕緣膜。 更佳爲於該基板表面形成有金屬膜，該第1高介電常 數絕緣膜係形成於該金屬膜上。 根據本發明之另一態樣，提供一種半導體裝置之製造 方法，其具備： 藉由交替及重複地進行將原料供給於收容了基板之處 理室內並排氣之製程、及將H2〇供給於該處理室內並排氣 之製程，於該基板上形成第1高介電常數絕緣膜之製程； 及 藉由交替及重複地進行將該原料供給於該處理室內並 排氣之製程、及將〇3供給於該處理室內並排氣之製程，於 該第1高介電常數絕緣膜上形成第2高介電常數絕緣膜之 製程。 根據本發明之另一態樣，提供一種基板處理裝置，其 具備： 處理室，係處理基板； 原料供給系統，係將原料供給於該處理室內； i S1 -48- 201104749 ' 第1氧化源供給系統，係將第1氧化源供給於該處理 室內； 第2氧化源供給系統，係將與該第1氧化源不同之第 2氧化源供給於該處理室內； 排氣系統，係對該處理室內進行排氣；及 控制器，係以藉由交替及重複地對收容了基板之該處 理室內進行原料之供給及排氣 '和對該處理室內進行第1 氧化源之供給及排氣，於該基板上形成第1高介電常數絕 緣膜， 藉由交替及重複地對該處理室內進行該原料之供給及 排氣、和對該處理室內進行該第2氧化源之供給及排氣， 於該第1高介電常數絕緣膜上形成第2高介電常數絕緣膜 的方式’控制該原料供給系統、該第1氧化源供給系統、 該第2氧化源供給系統及該排氣系統。 【圖式簡單說明】 第丨圖爲本發明之一實施形態的叢集裝置之第1處理 單元（高介電常數絕緣膜形成單元）的氣體供給系統之構成 圖。 第2圖爲本發明之一實施形態的叢集裝置的槪略構成 ΙεΠ 圖。 第3圖爲本發明之一實施形態的叢集裝置之第1處理 單元（高介電常數絕緣膜形成單元）的晶圓處理時之剖面構 成圖。
-49- 201104749 - 第4圖爲本發明之一實施形態的叢集裝置之第！處理 單元（高介電常數絕緣膜形成單元）的晶圓運送時之剖面構 成圖。 第5圖爲本發明之一實施形態的叢集裝置之第2處理 單元（熱處理單元）的剖面構成圖。 第6圖爲本發明之一實施形態的基板處理製程之流程 圖。 第7圖爲本發明之另一實施形態的縱型裝置之縱型處 理爐的槪略構成圖，（a)爲以縱剖面顯示處理爐部分，（b) 爲以（a)的A-A線剖面圖顯示處理爐部分。 第8圖爲本發明之實施例的成膜樣品之剖面槪略圖。 【主要元件符號說明】 1 晶圓盒 2 晶圓 10 叢集裝置 11 負壓移載室 12 負壓移載室框體 1 3 負壓移載機 13a 運送臂 14 運入室 15 運出室 16 正壓移載室 17A 閘閥 50- 201104749 1 7B 閘閥 1 8 A 閘閥 18B 閘閥 19 正壓移載機 20 缺口對準裝置 20h 氣化室 21,22,23 晶圓運入運出口 21h 液體原料流路 22h 出口 22o 出口 23h 加熱器 24 晶圓盒開蓋器 24h 運載氣體供給管 25 載置台 26 盒蓋拆裝機構 3 1 第1處理單元 32 第2處理單元 35 第1冷卻單元 36 第2冷卻單元 37 主控制器 40 成膜裝置 44 閘閥 1 10 RTP裝置 51- 201104749 111 處理室 112 框體 113 管子 1 14 頂板 1 15 底板 116 排氣口 117 晶圓運入運出口 118 閘閥 119 昇降驅動裝置 120 昇降軸 12 1 昇降板 122 昇降銷 123 支撐筒 124 冷卻板 125 第1加熱燈群 126 第2加熱燈群 127 第1支柱 128 第2支柱 129 電力供給電線 13 1 轉台 132 軸承 133 內齒正齒輪 134 主動側正齒輪 52- 201104749 135 軸承 136 承載器旋轉裝置 137 外平台 138 內平台 139 卡合部 140 承載器 14 1 插穿孔 142 退火氣體供給管 143 惰性氣體供給管 144 探針 145 放射率測量裝置 146 參考探針 147 參考探針用馬達 148 參考燈 150 控制器 201 處理室 201a 階梯部 202 處理容器 203 支撐台 203a 伸縮囊 204 導電板 204a 排出口 205 底板 53- 201104749 205 a 205b 205c 206 207b 208a 208b 210 2 1 lh 211o 212o 213 213h 21 3o 213s 214 214h,214s,214o 215 215h,215s,215o 216 216h,216s,216o 2 17 220h 凸緣部 凹部 板排氣口 加熱器 昇降機構 貫通孔 昇降銷 氣體導入口 液體原料供給管 氧氣供給管 氧氣供給管 合流配管 原料氣體供給管 臭氧氣體供給管 H2〇氣體供給管 沖洗氣體供給管 沖洗氣體供給管 通風管 通風管 通風管 通風管 承載器 液體原料供給源 54- 201104749 22 1 h 液 體 流 量 控 制器 221ο 流 量 控 制 器 221s 流 里 控 制 器 222ο 流 量 控 制 .器 224h,224s,224ο 流 量 控 制 器 225 h 流 量 控 制 器 229h 氣 化 器 229o 臭 氧 產 生 器 230c 氮 氣 供 給 源 230〇 氧 氣 供 給 源 230p 氮 氣 供 給 源 230s H2 〇 氣 體 供 給源 2 3 7h 壓 送 氣 體 供 給管 240 淋 浴 頭 240a 分 散 板 240b 淋 浴 板 240c 第 1 緩 衝 空 間 240d 第 2 緩 衝 空 間 250 晶 圓 運 送 □ 259 排 氣 管 道 260 排 氣 □ 260a 排 氣 室 261 排 氣 管 55- 201104749 262 壓力調整器 263 原料回收捕集器 264 .真空泵 280 控制器 301 處理室 302 • 處理爐 303 處理管 307 加熱器 309 歧管 315 晶舟昇降器 3 17 晶舟 3 18 隔熱構件 3 19 密封蓋 320a ◦形環 320b ◦形環 33 1 排氣管 3 3 3 a 第1噴嘴 3 3 3b 第2噴嘴 342 APC閥 345 壓力感測器 346 真空泵 348 a 第1氣體供給孔 34 8b 第2氣體供給孔 56- 201104749 355 旋轉軸 363 溫度感測器 367 旋轉機構 380 控制器 vhl,vh2,vh3,vh4,vh5,vh6 閥. vo3,vo4,vo5,vo6 閥 vs3,vs4,vs5,vs6 閥 57-
Claims (1)
- 201104749 七、申請專利範圍： 1. 一種半導體裝置之製造方法，其特徵爲具備·· 藉由交替及重複地進行將原料供給於收容了基板之處理 室內並排氣之製程、及將第1氧化源供給於該處理室內 並排氣之製程，於該基板上形成第1高介電常數絕緣膜 之製程；及 藉由交替及重複地進行將該原料供給於該處理室內並 排氣之製程、及將與該第.1氧化源不同之第2氧化源供 給於該處理室內並.排氣之製程，於該第1高介電常數絕 緣膜上形成第2高介電常數絕緣膜之製程。 2. 如申請專利範圍第1項之半導體_置之製造方法，其中 該第1氧化源的能量，比該第2氧化源的能量還小。 3. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置之製造方法，其中 該第1氧化源的氧化力，比該第2氧化源的氧化力還小。 4. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置之製造方法，其中 該第1氧化源爲H2〇，該第2氧化源爲以〇3或電漿所活 性化之含氧物質。 5. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置之製造方法，其中 該第1高介電常數絕緣膜之膜厚，比該第2高介電常數 絕緣膜的膜厚還薄。 6. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置之製造方法，其中 該第1高介電常數絕緣膜之膜厚爲1〜4nm。 7·如申請專利範圍第1項之半導體裝置之製造方法，其中 I SJ- -58- 201104749 ' 該第1局介電常數絕緣膜與該第2高介電常數絕緣膜 爲包含同一元素之膜。 8_如申請專利範圍第1項之半導體裝置之製造方法， 該第1高介電常數絕緣膜與該第2高介電常數絕緣膜， 爲電容器絕緣膜。 9. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置之製造方法，其中 於該基板表面形成有金屬膜，該第1高介電常數絕緣_ 係形成於該金屬膜上。 10. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置之製造方法，其中 於該基板表面形成TiN膜，該第1高介電常數絕緣膜係 形成於該TiN膜上。 11. 一種半導體裝置之製造方法，其特徵爲具備： 藉由交替及重複地進行將原料供給於收容了基板之 處理室內並排氣之製程、及將H2〇供給於該處理室內並 排氣之製程，於該基板上形成第1高介電常數絕緣膜之 製程；及 藉由交替及重複地進行將該原料供給於該處理室內 並排氣之製程、及將Ch供給於該處理室內並排氣之製 程’於該第1高介電常數絕緣膜上形成第2高介電常數 絕緣膜之製程。 12. —種基板處理裝置，其特徵爲具備： 處理室，係處理基板； 原料供給系統，係將原料供給於該處理室內； -59- 201104749 第1氧化源供給系統，係將第1氧化源供給於該處理 室內； 第2氧化源供給系統，係將與該第1氧化源不同之第 2氧化源供給於該處理室內； 排氣系統，係對該處理室內進行排氣；及 控制器’係以藉由交替及重複地對收容了基板之該處 理室內進行原料之供給及排氣、和對該處理室內進行第 1氧化源之供給及排氣，於該基板上形成第1高介電常 數絕緣膜’藉由交替及重複對該處理室內進行該原料之 供給及排氣、和對該處理室內進行該第2氧化源之供給 及排氣’於該第1高介電常數絕緣膜上形成第2高介電 常數絕緣膜的方式，控制該原料供給系統、該第1氧化 源供給系統、該第2氧化源供給系統及該排氣系統。-60-
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