TWI416630B - 半導體裝置之製造方法及基板處理裝置 - Google Patents

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TWI416630B
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Hitachi Int Electric Inc
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Description

半導體裝置之製造方法及基板處理裝置
本發明係關於半導體裝置之製造方法及基板處理裝置。
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緣膜應用於閘極絕緣膜的方法。另外，在DRAM之電容器中，使用相對介電常數為例如15～20程度之HfO2 膜或ZrO2 膜等的高介電常數絕緣膜。HfO2 膜或ZrO2 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為例如200℃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O3 或H2 O等之氧化源供給於該處理室內並排氣之製程。
然而，在使用O3 作為氧化源的情況，連作為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 O作為氧化源的情況，從處理室內排出H2 O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H2 O作為氧化源的情況，與使用O3 作為氧化源的情況比較，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及基板處理裝置，其能抑制作為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。
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H2 O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O3 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。
根據本發明之半導體裝置之製造方法及基板處理裝置，其能抑制作為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。
 (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，係構成為一叢集裝置。又，在本實施形態之叢集裝置中，作為運送晶圓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，稱為晶圓盒(pod))1。
〈叢集裝置〉
如第2圖所示，叢集裝置10具備：作為輸送模組(運送室)的第1晶圓移載室(以下，稱為負壓移載室)11，其構成為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，稱為負壓移載室框體)12，係形成為俯視為七角形且上下兩端閉塞之箱形狀。負壓移載室框體12係構成作為運送容器(密閉容器)。在負壓移載室11之中央部設有作為運送機器人之晶圓移載機(以下，稱為負壓移載機)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為載入閉鎖模組(load-lock module)(載入閉鎖室)的運入用預備室(以下，稱為運入室)14及運出用預備室(以下，稱為運出室)15。運入室14之框體及運出室15的框體，分別形成為俯視為大致菱形且上下兩端閉塞之箱形狀，並構成為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，相鄰地連結有作為前端模組之第2晶圓移載室(以下，稱為正壓移載室)16，其構成為能維持大氣壓以上之壓力(以下，稱為正壓)的構造，正壓移載室16之框體，係形成為俯視為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設有作為運送機器人之第2晶圓移載機(以下，稱為正壓移載機)19，其能在正壓下移載晶圓2。正壓移載機19係構成為能藉由設於正壓移載室16之昇降器進行昇降，並構成為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16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係構成為能將晶圓2對正壓移載室16運入及運出。在該等晶圓運入運出口21,22,23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上之晶圓盒1的盒蓋(cap)，藉由盒蓋拆裝機構26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係構成為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16之相反側的2片側壁(背面壁)上，分別相鄰地連結有作為處理模組的第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11之間設有閘閥44。在第2處理單元32與負壓移載室11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，分別連結有作為冷卻台之第1冷卻單元35及第2冷卻單元36，它們之任一方，均構成為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，其構成為單片式冷壁型之基板處理裝置，就功能上而言，其構成作為ALD(Atomic Layer Deposition)裝置(以下，稱為成膜裝置)40。以下，一邊參照第3及4圖，一邊說明成膜裝置40之構成。第3圖為晶圓處理時之成膜裝置40的剖面構成圖，第4圖為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係構成作為例如橫剖面為圓形且扁平之密閉容器。另外，處理容器202係由例如鋁(Al)或不鏽鋼(SUS)等之金屬材料所構成。在處理容器202內形成有處理作為基板之晶圓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203的上面，設有由例如石英(SiO2 )、碳、陶瓷、碳化矽(SiC)、氧化鋁(Al2 O3 )、或氮化鋁(AlN)等所構成之作為支撐板的承載器(susceptor)217。另外，在支撐台203，內建作為加熱晶圓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203之下端部的周圍，係由伸縮囊(bellows)203a所覆蓋，處理室201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217)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208b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，較佳為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250。在晶圓運送口250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203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]
在處理室201(處理容器202)之內壁側面且為晶圓運送口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內控制為既定壓力之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，設有作為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240a之氣體進一步均勻地分散而供給於支撐台203上之晶圓2的表面。在分散板240a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240上面與分散板240a之間，及分散板240a與淋浴板240b之間分別設有空間，上述空間係分別發揮作為使從氣體導入口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201a。於是，此階梯部201a係構成為使導電板(conductance plate)204保持於晶圓處理位置的附近。導電板204係構成為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204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(lower 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係設置為用以閉塞支撐台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係發揮作為卡止於支撐台203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203一起昇降。
當支撐台203上昇至晶圓處理位置時，底板205也上昇至晶圓處理位置。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之內部形成作為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259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(self-cleaning)的情況)，較佳為導電板204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203之背面或處理室201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圖為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，其供給作為液體原料之含Hf(鉿)的有機金屬液體原料(以下，亦稱為Hf原料)。液體原料供給源220h係構成為能在內部收容(充填)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237h。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237h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，作為壓送氣體，較佳為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211h。在此，液體原料供給管211h之上游側端部，係浸沒於液體原料供給源220h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為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設有液體流量控制器(LMFC)221h、及控制液體原料之供給的閥vh1，液體流量控制器221h係作為控制液體原料之供給流量的流量控制器。又，閥vh1係設於氣化器229h之內部。
在上述構成中，藉由打開閥vh1，並從壓送氣體供給管237h供給壓送氣體，可將液體原料從液體原料供給源220h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237h、液體原料供給管211h、液體流量控制器221h及閥vh1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vh1，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213h。上述液體原料供給管211h之下游側端部，係透過閥vh1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，係構成為透過液體原料流路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為運載氣體之氮氣的氮氣供給源230c。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係作為控制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213h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與氣體導入口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201之外部設有供給作為第1氧化源(氧化劑)之H2 O氣體的H2 O氣體供給源230s。H2 O氣體供給源230s連接H2 O氣體供給管213s之上游側端部。H2 O氣體供給管213s之下游側端部連接於合流配管213。亦即，H2 O氣體供給管213s係構成為將H2 O氣體供給於處理室201內。又，在H2 O氣體供給管213s上設有流量控制器221s及控制H2 O氣體朝處理室201內之供給的閥vs3，流量控制器221s係作為控制H2 O氣體之供給流量的流量控制器。第1氧化源供給系統(H2 O供給系統)，主要由H2 O氣體供給源230s、H2 O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(O2 )之氧氣供給源230o，該氧氣(O2 )係作為第2氧化源(氧化劑)之臭氧氣體(O3 )的來源。氧氣供給源230o連接氧氣供給管211o之上游側端部。氧氣供給管211o之下游側端部連接臭氧產生器229o，臭氧產生器229o係藉由電漿而從氧氣產生作為第2氧化源之O3 氣體。又，在氧氣供給管211o上設有流量控制器221o，流量控制器221o係作為控制氧氣之供給流量的流量控制器。
臭氧產生器229o之出口22o連接臭氧氣體供給管213o的上游側端部。另外，臭氧氣體供給管213o之下游側端部連接於合流配管213。亦即，臭氧氣體供給管213o係構成為將O3 氣體供給於處理室201內。又，在臭氧氣體供給管213o上設有控制將O3 氣體朝處理室201內供給之閥vo3。
又，在比氧氣供給管211o之流量控制器221o還靠上游側處，連接有氧氣供給管212o之上游側端部。另外，氧氣供給管212o之下游側端部，連接於比臭氧氣體供給管213o之閥vo3還靠上游側處。又，在氧氣供給管212o上設有流量控制器222o，流量控制器222o係作為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229o以產生O3 氣體，並打開閥vo3，可將O3 氣體供給於處理室201內。另外，在O3 氣體朝處理室201內之供給中，若從氧氣供給管212o供給氧氣的話，藉由氧氣將供給於處理室201內之O3 氣體稀釋，可調整O3 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230o、氧氣供給管211o、臭氧產生器229o、流量控制器221o、臭氧氣體供給管213o、閥vo3、氧氣供給管212o、及流量控制器222o所構成。
[沖洗氣體供給系統]
另外，在處理室201之外部設有供給作為沖洗氣體之氮氣的氮氣供給源230p。氮氣供給源230p連接沖洗氣體供給管214之上游側端部。沖洗氣體供給管214之下游側端部，被分叉為三條線、即沖洗氣體供給管214h、214s、214o。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213h、H2 O氣體供給管213s、臭氧氣體供給管213o的閥vh3、vs3、vo3的下游側。又，在沖洗氣體供給管214h,214s,214o分別設有流量控制器224h,224s,224o及控制氮氣之供給的閥vh4,vs4,vo4，流量控制器224h,224s,224o係作為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213h、H2 O氣體供給管213s、臭氧氣體供給管213o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,215o的下游側端部，係合流成為一根化的通風管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215h,215s,215o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,vo3，開放閥vh5,vs5,vo5，可將流動於原料氣體供給管213h、H2 O氣體供給管213s、臭氧氣體供給管213o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,214o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,216o。另外，通風管216h,216s,216o的下游側端部，係合流成為一根化的通風管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,vo6，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，打開閥vh5,vs5,vo5，將流動於原料氣體供給管213h、H2 O氣體供給管213s、臭氧氣體供給管213o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，係設定為藉由打開閥vh4,vs4,vo4，將氮氣導入原料氣體供給管213h、H2 O氣體供給管213s、臭氧氣體供給管213o內，而沖洗各氣體供給管內。另外，閥vh6,vs6,vo6係設定為與閥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,215o,215、通風管216h,216s,216o,216、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280。控制器280係由主控制器37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229o、真空泵264、閥vh1～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，其構成為單片式冷壁型之基板處理裝置，就功能上而言，構成為RTP(Rapid Thermal Processing)裝置(以下，稱為RTP裝置)110。以下，一邊參照第5圖，一邊說明RTP裝置110之構成。第5圖為晶圓處理時之RTP裝置110的剖面構成圖。
如第5圖所示，RTP裝置110具備作為形成處理晶圓2之處理室111的處理容器之框體112。框體112係將形成為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組合而構成為圓筒中空體形狀。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，稱為負壓)的排氣裝置。在管子113之側壁的排氣口116之相反側的位置，開設有將晶圓2運入運出於處理室111內之晶圓運入運出口117，晶圓運入運出口117係藉由閘閥118而進行開閉。
在底板115下面的中心線上設有昇降驅動裝置119。昇降驅動裝置119係構成為用以使昇降軸120昇降，該昇降軸120係構成為插穿底板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(通常為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125及第2加熱燈群126，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成為同心圓之轉台(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132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，且構成為藉由設於底板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為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141。
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分別配置有複數根放射溫度計之探針144，且該等探針144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。放射溫度計係構成為將基於來自晶圓2的放射光之測量溫度，逐次傳送至控制器150，該測量溫度係由複數根探針144所分別檢測得到。控制器150係將由複數根探針144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126之電力供給量。
在頂板114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係構成為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144所測量之晶圓溫度係與由參考探針146所測量的晶圓溫度進行比較，並藉由予以補正可檢測出更為正確之晶圓溫度。
控制器150係用以控制RTP裝置110的各部分之動作。又，控制器150係由主控制器37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10，作為半導體裝置之製造製程的一個製程來處理晶圓2的方法(基板處理製程)進行說明。在此，說明對表面形成有作為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10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14之正壓移載室16側，係藉由閘閥17A打開，另外，運入室14之負壓移載室11側，藉由閘閥17B關閉，負壓移載室11內之壓力係維持於例如100Pa。
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為負壓。當運入室14內被減壓至預先設定之壓力值時，運入室14之負壓移載室11側，藉由閘閥17B開放。然後，負壓移載室11之負壓移載機13，從運入室用暫時放置台上每次一片地拾取晶圓2並運入至負壓移載室11內。然後，運入室14之負壓移載室11側，藉由閘閥17B關閉。接著，第1處理單元31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，一邊針對使用作為第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，形成作為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圖為本發明之實施形態的成膜製程之流程圖。在此，針對使用Hf前驅物之TDMAHf(Tetrakis-Dimethyl-Amino-Hafnium：Hf[N(CH3 )2 ]4 )作為原料，使用H2 O作為第1氧化源，使用O3 作為第2氧化源，藉由ALD法形成作為高介電常數絕緣膜之氧化鉿膜(HfO2 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37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11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11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3圖所示之晶圓處理位置。其結果，昇降銷208b從支撐台203上面埋入，將晶圓2載置於支撐台203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內之壓力成為既定的處理壓力。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之表面溫度成為既定的處理溫度。
又，在晶圓裝載製程(S1)、預熱製程(S2)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內形成為氮氣之氣體環境。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(S6)的期間，成為總是在作動之狀態。
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vh2，一面朝氣化器229h供給運載氣體，一面打開閥vh1，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，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為第1氧化源(第1氧化性氣體)的H2 O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 O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，較佳為還預先生成了作為第2氧化源(第2氧化性氣體)的O3 氣體。亦即，從氧氣供給源230o朝臭氧產生器229o供給氧氣，利用臭氧產生器229o預先生成O3 氣體。此時，在一面使真空泵264作動一面關閉閥vo3的狀態下，藉由打開閥vo5，不將O3 氣體供給於處理室201內，而是繞過處理室201進行排氣。
為了利用氣化器229h在穩定之狀態下生成原料氣體，或利用H2 O氣體供給源230s在穩定之狀態下生成H2 O氣體，或利用臭氧產生器229o在穩定之狀態下生成O3 氣體，需要既定之時間。亦即，原料氣體、H2 O氣體、O3 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 O氣體、O3 氣體，可作成穩定供給之狀態，藉由切換閥vh3、vh5、vs3、vs5、vo3、vo5之開閉，可切換原料氣體、H2 O氣體、O3 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、H2 O氣體、O3 氣體的穩定供給，故而較佳。
[第1HfO2 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201內供給作為原料氣體的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，較佳為在閥vs4、vo4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H2 O氣體供給管213s、臭氧氣體供給管213o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vh3，停止朝處理室201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內之原料氣體。
[H2 O照射製程(S3c)]
在完成了處理室201內之沖洗後，關閉閥vs4、vs5並打開閥vs3，開始朝處理室201內供給作為第1氧化源的H2 O氣體，亦即開始朝晶圓2照射H2 O氣體。藉由淋浴頭240將H2 O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 O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 O氣體時，較佳為在閥vh4、vo4仍打開的狀態下，於處理室201內總是流動氮氣，防止H2 O氣體朝原料氣體供給管213h、臭氧氣體供給管213o內之侵入、及促進處理室201內之H2 O氣體的擴散。在打開閥vs3，開始供給H2 O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 O氣體。
[沖洗製程(S3d)]
在關閉閥vs3，停止朝處理室201內供給H2 O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 O氣體或反應副生成物。
[重複製程(S3e)]
然後，以製程S3a～S3d作為一個循環，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)形成既定膜厚之作為第1高介電常數絕緣膜的第1HfO2 膜，作為初期層。
又，在第1HfO2 膜形成製程(S3)中作為氧化源使用之H2 O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O3 氣體作為氧化源之情況比較，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1HfO2 膜形成製程(S3)所成膜之第1HfO2 膜過薄時，在後述之第2HfO2 膜形成製程(S4)中，藉由用作為氧化源之O3 氣體，容易使下部電極氧化。因此，在第1HfO2 膜形成製程(S3)中，較佳為將上述循環之重複次數定為例如10次以上，將形成之第1HfO2 膜的膜厚定為1nm以上。
另外，當在第1HfO2 膜形成製程(S3)所成膜之第1HfO2 膜過厚時，會有成膜處理之生產性降低的情況。H2 O氣體比O3 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O3 氣體更花費時間。因此，在第1HfO2 膜形成製程(S3)中，較佳為將上述循環之重複次數定為例如40次以下，將形成之第1HfO2 膜的膜厚定為4nm以下。亦即，第1HfO2 膜之膜厚為能抑制在第2HfO2 膜形成製程(S4)中作為氧化源使用之O3 氣體對下部電極之氧化程度之厚度，而較佳為盡可能薄。
[第2HfO2 膜形成製程(S4)] [TDMAHf照射製程(S4a)]
接著，與第1HfO2 膜形成製程(S3)中之TDMAHf照射製程(S3a)相同，朝晶圓2進行TDMAHf氣體之照射。
[沖洗製程(S4b)]
然後，與第1HfO2 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vo4、vo5並打開閥vo3，開始朝處理室201內供給作為第2氧化源的O3 氣體。藉由淋浴頭240將O3 氣體分散而均勻地供給於處理室201內之晶圓2上。剩餘之O3 氣體或反應副生成物流入排氣管道259內，被朝排氣口260排出。又，在朝處理室201內供給O3 氣體時，較佳為在閥vh4、vs4仍打開的狀態下，於處理室201內總是流動氮氣，防止O3 氣體朝原料氣體供給管213h、H2 O氣體供給管213s內之侵入，及促進處理室201內之O3 氣體的擴散。在打開閥vo3，開始供給O3 氣體之後，一旦經過既定時間，就關閉閥vo3並打開閥vo4、vo5，停止朝處理室201內供給O3 氣體。
[沖洗製程(S4d)]
在關閉vo3，停止朝處理室201內供給O3 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201內，除去殘留於處理室201內之O3 氣體或反應副生成物。
[重複製程(S4e)]
然後，以製程S4a～S4d作為一個循環，藉由將該循環重複進行既定次數，在形成於晶圓2上之第1HfO2 膜上，形成既定膜厚之作為第2高介電常數絕緣膜的第2HfO2 膜。藉此，可於晶圓2上(下部電極之TiN膜上)形成既定膜厚之作為第2高介電常數絕緣膜的第2HfO2 膜。又，既定膜厚之HfO2 膜係由第1HfO2 膜及第2HfO2 膜所構成。
又，在藉ALD法進行第1HfO2 膜形成製程(S3)及第2HfO2 膜形成製程(S4)的情況，以成為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 O照射製程(S3c)中，藉吸附於晶圓2上之TDMAHf與H2 O反應，於晶圓2上形成低於1原子層之HfO2 膜。在臭氧照射製程(S4c)中，藉吸附於晶圓2上之TDMAHf與O3 反應，於晶圓2上形成低於1原子層之HfO2 膜。又，此時，能藉由O3 來使欲混入薄膜中之C、H等的雜質脫離。
在本實施形態之成膜裝置中，作為藉ALD法形成第1HfO2 膜時之處理條件，例示有：晶圓溫度：100～400℃、處理室內壓力：1～1000Pa、TDMAHf供給流量：10～2000sccm、H2 O供給流量：10～2000sccm、氮氣(沖洗氣體)供給流量：10～10000sccm、膜厚：1～4nm。
另外，在本實施形態之成膜裝置中，作為藉ALD法形成第2HfO2 膜時之處理條件，例示有：晶圓溫度：100～400℃、處理室內壓力：1～1000Pa、TDMAHf供給流量：10～2000sccm、O3 供給流量：10～2000sccm、氮氣(沖洗氣體)供給流量：10～10000sccm、第1HfO2 膜及第2HfO2 膜之合計膜厚：8～12nm。
[氣體排氣製程(S5)]
當形成有既定膜厚之HfO2 膜時，對處理室201內進行真空排氣。或者，一面對處理室201內供給惰性氣體一面對處理室201內進行真空排氣而進行沖洗。
然後，將處理室201內之氣體環境取代為惰性氣體。
[晶圓卸載製程(S6)]
然後，藉由與上述晶圓裝載製程(S1)所示之操作順序相反的操作順序，將形成有既定膜厚之HfO2 膜後之晶圓2從處理室201內朝負壓移載室11內運出。
〈熱處理製程〉
接者，針對使用作為第2處理單元32之RTP裝置110，對形成於晶圓2上之既定膜厚之HfO2 膜進行熱處理的熱處理製程進行說明。亦即，針對在惰性氣體之氣體環境下，藉由退火使既定膜厚之HfO2 膜更為緻密化或結晶化的製程進行說明。又，在以下之說明中，構成RTP裝置110之各部分的動作，係由控制器150所控制，控制器150係由主控制器37所控制。
在晶圓卸載製程(S6)中關閉閘閥44之後，打開閘閥118。當閘閥118打開時，應實施退火之晶圓2，藉由負壓移載機13從晶圓運入運出口117運入第2處理單元32之RTP裝置110的處理室111內，並移載於複數根昇降銷122之上端間。當將晶圓2移載於昇降銷122上之負壓移載機13朝處理室111外退避時，藉由閘閥118關閉晶圓運入運出口117。另外，昇降軸120係藉由昇降驅動裝置119而下降，藉此，昇降銷122上之晶圓2被交付至承載器140上。在處理室111被氣密性地關閉之狀態下，處理室111內與排氣口116連通而被排氣成為1～1000Pa之範圍內的既定壓力。
當晶圓2被交付給承載器140時，藉由承載器140保持晶圓2之轉台131，係藉由承載器旋轉裝置136予以旋轉。保持於承載器140之晶圓2，一面藉由承載器旋轉裝置136予以旋轉，一面藉由第1加熱燈群125及第2加熱燈群126加熱成為400～700℃之範圍內的既定溫度。在此旋轉及加熱中，從退火氣體供給管142朝處理室111內供給氮氣及氬氣等的惰性氣體。此時之惰性氣體供給流量，係以成為10～10000sccm之範圍內的既定流量的方式控制。承載器140一面藉由承載器旋轉裝置136予以旋轉，一面藉由第1加熱燈群125及第2加熱燈群126均勻地加熱保持於承載器140之晶圓2，而全面地對形成於晶圓2上之既定膜厚的HfO2 膜均勻地進行退火。此退火之處理時間係設定為例如1～60秒鐘的範圍內之既定時間。藉由以上之熱處理製程，使形成於晶圓2上之既定膜厚之HfO2 膜更為緻密化或結晶化。
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成為既定之負壓的方式排氣之後，打開閘閥118。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36進行冷卻的情況。
然後，運出室15之負壓移載室11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值時，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成為滯留於運出室15之暫時放置台上的狀態。
然後，朝維持為負壓之運出室15內供給氮氣，在運出室15內成為大氣壓後，藉由閘閥18A打開運出室15之正壓移載室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1HfO2 膜形成製程(S3)中，藉由對晶圓2交替地照射TDMAHf氣體及H2 O氣體，於下部電極之TiN膜上形成既定膜厚之第1HfO2 膜，作為初期層。在藉ALD法進行成膜的溫度帶中，H2 O氣體之能量比臭氧氣體小，且氧化力弱。因此，在藉ALD法進行成膜的溫度條件中，使用H2 O氣體作為氧化源之情況，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。
另外，根據本實施形態，在第2HfO2 膜形成製程(S4)中，藉由對晶圓2交替地照射TDMAHf氣體及O3 氣體，於第1HfO2 膜上形成既定膜厚之第2HfO2 膜。O3 氣體比H2 O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 O氣體比較，可在短時間內進行從處理室201內的排出。藉此，可提高成膜處理之生產性。另外，使用O3 氣體作為氧化源，與只使用H2 O氣體作為氧化源的情況比較，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HfO2 膜之初期階段(形成膜厚為數nm以下，較佳為1～4nm之範圍的第1HfO2 膜之階段)中，使用H2 O氣體作為氧化源，用來抑制襯底之TiN等的金屬膜之氧化。另外，一旦完成了作為初期層之第1HfO2 膜的形成，使用臭氧氣體作為氧化源，可一面提高成膜處理之生產性，一面形成第2HfO2 膜，例如，形成總膜厚(第1HfO2 膜與第2HfO2 膜之合計膜厚)為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，使用作為第2處理單元32之RTP裝置110，實施對形成於晶圓2上之既定膜厚的HfO2 膜進行熱處理之熱處理製程。藉此，可使形成之HfO2 膜更為緻密化或結晶化。
[實施例]
本發明者等，使用於上述實施形態所示之方法，在形成於晶圓上之作為下部電極的TiN膜上，形成由第1HfO2 膜及第2HfO2 膜所構成的HfO2 膜。於成膜時，使用Hf前驅物之TDMAHf作為原料，使用H2 O作為第1氧化源，使用O3 作為第2氧化源。處理條件定為在上述實施形態所示之處理條件的範圍內之值。將第1HfO2 膜之膜厚設為2nm，總膜厚(第1HfO2 膜與第2HfO2 膜之合計膜厚)設為10nm。在第8圖例示成膜樣品之剖面概略圖。
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201內排出O3 氣體之時間，低於從處理室201內排出H2 O氣體之時間的數分之一，與只使用H2 O作為氧化源之情況比較，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裝置作為基板處理裝置(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裝置作為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圖為本實施形態適宜使用之縱型ALD裝置之縱型處理爐的概略構成圖，(a)為顯示處理爐302部分之縱剖面，(b)為以第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具有作為加熱手段(加熱機構)之加熱器307。加熱器307為圓筒形狀，藉由作為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為反應管之處理管(process tube)303。處理管303係由例如石英(SiO2 )、碳化矽(SiC)等之耐熱性材料所構成，形成為上端閉塞，下端開口之圓筒形狀。在處理管303之筒中空部內形成有處理室301，且構成為能藉由後述之晶舟317以水平姿勢而於垂直方向多段地整列的狀態下收容作為基板之晶圓2。
在處理管303之下方，與處理管303呈同心圓狀地配設有歧管309。歧管309係由例如不鏽鋼等所構成，形成為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303。又，在歧管309與處理管303之間設有作為密封構件的O形環320a。藉由將歧管309支撐於加熱器底座上，使處理管303成為垂直安裝之狀態。由處理管303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為第1氣體導入部之第1噴嘴333a、及作為第2氣體導入部之第2噴嘴333b。第1噴嘴333a及第2噴嘴333b，分別為具有水平部及垂直部之L字形狀，水平部連接於歧管309，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303之下部至上部的內壁，以朝晶圓2之積載方向站立的方式設置。在第1噴嘴333a、第2噴嘴333b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348a、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333a、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 O氣體供給管213s及臭氧氣體供給管213o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(H2 O、O3 )。又，亦可再藉由個別之噴嘴供給各氧化源。
在歧管309設有對處理室301內之氣體環境進行排氣的排氣管331。排氣管331透過作為壓力檢測器之壓力感測器345及作為壓力調整器的APC(Auto Pressure Controller)閥342，連接作為真空排氣裝置的真空泵346，且構成為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內之壓力成為既定的壓力(真空度)。又，APC閥342係構成為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之下方設有作為爐口蓋體之密封蓋319，其可氣密性地閉塞歧管309之下端開口。密封蓋319係構成為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，且形成為圓盤狀。在密封蓋319之上面設有與歧管309的下端抵接之作為密封構件的O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，係構成為貫穿密封蓋319而與晶舟317連接，且利用使晶舟317旋轉而可使晶圓2旋轉。密封蓋319係構成為藉由配置於處理管303外部之作為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。
作為基板保持件之晶舟317，係由例如石英、碳化矽等之耐熱材料所構成，並構成為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317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307之熱難以傳遞至密封蓋319側之方式構成。在處理管303內設有作為溫度檢測器之溫度感測器363，根據藉溫度感測器363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內之溫度成為既定的溫度分布。溫度感測器363，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、真空泵346、旋轉機構367、晶舟昇降器315、閥vh1～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。
其次，針對使用上述構成之縱型ALD裝置的處理爐302，作為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380所控制。
將複數片晶圓2裝填(晶圓充填(wafer charge))於晶舟317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O形環320b將歧管309的下端形成為密封狀態。
以處理室301內成為所需壓力(真空度)的方式，藉真空泵346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內成為所需溫度的方式，藉加熱器307進行加熱。此時，以使處理室301成為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1HfO2 膜形成製程(S3)及第2HfO2 膜形成製程(S4)，於晶圓2上形成既定膜厚之HfO2 膜。
然後，藉晶舟昇降器315使密封蓋319下降，以使歧管309的下端開口，同時在將形成有既定膜厚之HfO2 膜後的晶圓2，在使其保持於晶舟317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HfO2 膜作為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、ZrO2 膜、ZrSiO膜、ZrAlO膜、TiO2 膜、Nb2 O5 膜、Ta2 O5 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O3 氣體作為形成第2HfO2 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為氧化源。在此情況，只要取代臭氧產生器229o而設置遠端電漿單元(remote plasma unit)即可。
另外，在上述實施形態中，說明了使用H2 O氣體作為氧化源來形成作為初期層的第1HfO2 膜後，使用O3 氣體作為氧化源來形成第2HfO2 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 O氣體作為氧化源之高介電常數膜的成膜步驟、及使用O3 氣體作為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 O氣體作為氧化源之高介電常數膜的成膜步驟、及使用O3 氣體作為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1HfO2 膜形成製程(S3)中，將TDMAHf照射製程(S3a)→沖洗製程(S3b)→H2 O照射製程(S3c)→沖洗製程(S3d)作為一個循環，且將該循環重複既定次數，在第2HfO2 膜形成製程(S4)中，將TDMAHf照射製程(S4a)→沖洗製程(S4b)→臭氧照射製程(S4c)→沖洗製程(S4d)作為一個循環，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1HfO2 膜形成製程(S3)中，將H2 O照射製程(S3c)→沖洗製程(S3b)→TDMAHf照射製程(S3a)→沖洗製程(S3d)作為一個循環，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(S4a)→沖洗製程(S4d)作為一個循環，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(成膜裝置40的處理容器202、RTP裝置110之框體112)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。
較佳為該第1氧化源的能量，比該第2氧化源的能量還小。
更佳為該第1氧化源的氧化力比該第2氧化源的氧化力還小。
更佳為該第1氧化源為H2 O，該第2氧化源為以O3 或電漿所活性化之含氧物質。
更佳為該第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。
更佳為該第1高介電常數絕緣膜之膜厚為1～4nm。
更佳為該第1高介電常數絕緣膜與該第2高介電常數絕緣膜為包含同一元素之膜(同一種類的膜)。
更佳為該第1高介電常數絕緣膜與該第2高介電常數絕緣膜為電容器絕緣膜。
更佳為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 O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O3 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；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。
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
13．．．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
17B．．．閘閥
18A．．．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
31．．．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
110．．．RTP裝置
111．．．處理室
112．．．框體
113．．．管子
114．．．頂板
115．．．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
121．．．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
131．．．轉台
132．．．軸承
133．．．內齒正齒輪
134．．．主動側正齒輪
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
141．．．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
205a．．．凸緣部
205b．．．凹部
205c．．．板排氣口
206．．．加熱器
207b．．．昇降機構
208a．．．貫通孔
208b．．．昇降銷
210．．．氣體導入口
211h．．．液體原料供給管
211o．．．氧氣供給管
212o．．．氧氣供給管
213．．．合流配管
213h．．．原料氣體供給管
213o．．．臭氧氣體供給管
213s．．．H2 O氣體供給管
214．．．沖洗氣體供給管
214h,214s,214o．．．沖洗氣體供給管
215．．．通風管
215h,215s,215o．．．通風管
216．．．通風管
216h,216s,216o．．．通風管
217．．．承載器
220h．．．液體原料供給源
221h．．．液體流量控制器
221o．．．流量控制器
221s．．．流量控制器
222o．．．流量控制器
224h,224s,224o．．．流量控制器
225h．．．流量控制器
229h．．．氣化器
229o．．．臭氧產生器
230c．．．氮氣供給源
230o．．．氧氣供給源
230p．．．氮氣供給源
230s．．．H2 O氣體供給源
237h．．．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．．．晶圓運送口
259．．．排氣管道
260．．．排氣口
260a．．．排氣室
261．．．排氣管
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
317．．．晶舟
318．．．隔熱構件
319．．．密封蓋
320a．．．O形環
320b．．．O形環
331．．．排氣管
333a．．．第1噴嘴
333b．．．第2噴嘴
342．．．APC閥
345．．．壓力感測器
346．．．真空泵
348a．．．第1氣體供給孔
348b．．．第2氣體供給孔
355．．．旋轉軸
363．．．溫度感測器
367．．．旋轉機構
380．．．控制器
vh1,vh2,vh3,vh4,vh5,vh6．．．閥
vo3,vo4,vo5,vo6．．．閥
vs3,vs4,vs5,vs6．．．閥
第1圖為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圖為本發明之一實施形態的叢集裝置的概略構成圖。
第3圖為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。
第4圖為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)的晶圓運送時之剖面構成圖。
第5圖為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圖為本發明之一實施形態的基板處理製程之流程圖。
第7圖為本發明之另一實施形態的縱型裝置之縱型處理爐的概略構成圖，(a)為以縱剖面顯示處理爐部分，(b)為以(a)的A-A線剖面圖顯示處理爐部分。
第8圖為本發明之實施例的成膜樣品之剖面概略圖。
20h．．．氣化室
21h．．．液體原料流路
23h．．．加熱器
24．．．晶圓盒開蓋器
201．．．處理室
202．．．處理容器
210．．．氣體導入口
211h．．．液體原料供給管
211o．．．氧氣供給管
212o．．．氧氣供給管
213．．．合流配管
213h．．．原料氣體供給管
213o．．．臭氧氣體供給管
213s．．．H2 O氣體供給管
214．．．沖洗氣體供給管
214h,214s,214o．．．沖洗氣體供給管
215．．．通風管
215h,215s,215o．．．通風管
216．．．通風管
216h,216s,216o．．．通風管
220h．．．液體原料供給源
221h．．．液體流量控制器
221o．．．流量控制器
221s．．．流量控制器
222o．．．流量控制器
224h,224s,224o．．．流量控制器
225h．．．流量控制器
229h．．．氣化器
229o．．．臭氧產生器
230c．．．氮氣供給源
230o．．．氧氣供給源
230p．．．氮氣供給源
230s．．．H2 O氣體供給源
237h．．．壓送氣體供給管
261．．．排氣管
263．．．原料回收捕集器
264．．．真空泵
280．．．控制器
vh1,vh2,vh3,vh4,vh5,vh6．．．閥
vo3,vo4,vo5,vo6．．．閥
vs3,vs4,vs5,vs6．．．閥

Claims (12)

  1. 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已在表面形成金屬膜的基板之處理室內並排氣之製程、及將作為第1氧化源的H2 O供給於該處理室內並排氣之製程，於該金屬膜上形成第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、及將作為第2氧化源的以O3 或電漿活性化的含氧物質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以與該第1高介電常數絕緣膜同一元素所構成的第2高介電常數絕緣膜之製程，將該第1高介電常數絕緣膜之膜厚定為1~4nm。
  2. 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已在表面形成金屬膜的基板之處理室內並排氣之製程、及將作為第1氧化源的H2 O供給於該處理室內並排氣之製程，於該金屬膜上形成第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、及將作為第2氧化源的以O3 或電漿活性化的含氧物質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以與該第1高介電常數絕緣膜同一元素所構成的第2高介電常數絕緣膜之製程， 將該第1高介電常數絕緣膜之膜厚定為至少2nm、4nm以下。
  3. 如申請專利範圍第1或2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。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之半導體裝置之製造方法，其中將該第1高介電常數絕緣膜之膜厚與該第2高介電常數絕緣膜的膜厚的合計膜厚定為8~12nm。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之半導體裝置之製造方法，其中該金屬膜為TiN膜，該第1高介電常數絕緣膜及該第2高介電常數絕緣膜為HfO2 膜、HfSiO膜、HfAlO膜、ZrO2 膜、ZrSiO膜、ZrAlO膜、TiO2 膜、Nb2 O5 膜、及Ta2 O5 膜當中任一者，或者是，使它們組合或混合的高介電常數絕緣膜。
  6. 如申請專利範圍第1或2項之半導體裝置之製造方法，其中該金屬膜為電容器下部電極，該第1高介電常數絕緣膜及該第2高介電常數絕緣膜為電容器絕緣膜。
  7. 如申請專利範圍第1或2項之半導體裝置之製造方法，其中在形成該第1高介電常數絕緣膜的製程及形成該第2高介電常數絕緣膜的製程，係將基板的溫度定為100~400℃。
  8. 如申請專利範圍第1或2項之半導體裝置之製造方法，其中在形成該第1高介電常數絕緣膜的製程及形成該第2 高介電常數絕緣膜的製程，係將基板的溫度定為100~400℃，將該處理室內的壓力定為1~1000Pa。
  9. 如申請專利範圍第1或2項之半導體裝置之製造方法，其還具備將該第1高介電常數絕緣膜及該第2高介電常數絕緣膜熱處理的製程。
  10. 如申請專利範圍第1或2項之半導體裝置之製造方法，其還具備將基板的溫度定為400~700℃，而將該第1高介電常數絕緣膜及該第2高介電常數絕緣膜熱處理的製程。
  11. 如申請專利範圍第7項之半導體裝置之製造方法，其還具備將基板的溫度定為400~700℃，而將該第1高介電常數絕緣膜及該第2高介電常數絕緣膜熱處理的製程。
  12. 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，係將作為第1氧化源的H2 O供給於該處理室內；第2氧化源供給系統，係將作為第2氧化源的以O3 或電漿活性化的含氧物質供給於該處理室內；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已在表面形成金屬膜的基板之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H2 O之供給及排氣，於該金屬膜上形成膜厚1~4nm的第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以O3 或電漿活性化的含氧物質之供給及排氣，於該第1高介電常數絕緣膜上形成以與該第1高介電常數絕緣膜同一元素所構成的第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。
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