TWI784438B - 半導體裝置之製造方法、基板處理裝置及程式 - Google Patents

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Abstract

本發明係提供可提升基板凹部內之埋入特性的技術。 本發明所提供的半導體裝置之製造方法係具有：成膜步驟，其將包括有對處理室內的基板供給氣體的步驟、及對處理室內施行真空排氣的步驟之循環進行既定次數；以及在成膜步驟之實施期間中之既定時間點，使基板之表面側與背面側之間產生既定溫度差的步驟。

Description

半導體裝置之製造方法、基板處理裝置及程式
本揭示係關於半導體裝置之製造方法、基板處理裝置及程式。
作為，半導體裝置之製造步驟的一步驟，有進行在基板上形成膜的處理(例如參照專利文獻1)。於此情況下，有時進行依埋入在基板表面上設置之凹部內的方式形成膜的處理。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2016-123516號公報
(發明所欲解決之問題)
本揭示係提供能依埋入基板凹部內的方式形成膜的技術。 (解決問題之技術手段)
根據本揭示一態樣，提供一種半導體裝置之製造方法，其係具有： 成膜步驟，其將包括有對處理室內的基板供給氣體的步驟、及對上述處理室內施行真空排氣的步驟之循環進行既定次數；以及 在上述成膜步驟之實施期間中之既定時間點，使上述基板之表面側與背面側之間產生既定溫度差的步驟。 (對照先前技術之功效)
根據本揭示，可依埋入基板凹部內的方式形成膜。
＜第1實施形態＞ 以下針對本揭示第1實施形態進行說明。
(1)基板處理裝置之構成 針對本實施形態的基板處理裝置100進行說明。基板處理裝置100係在作為基板之晶圓200上形成薄膜的裝置，如圖1所示，其構成為單片式基板處理裝置。
(處理容器) 如圖1所示，基板處理裝置100係具備處理容器202。處理容器202係例如構成為橫截面呈圓形的扁平密閉容器。又，處理容器202的側壁與底壁係由例如鋁(Al)、不鏽鋼(SUS)等金屬材料構成。在處理容器202內形成有對晶圓200施行處理的處理室201。
在處理容器202的側面設有鄰接於閘閥205的基板搬入搬出口206，經由基板搬入搬出口206而使晶圓200在與未圖示之搬送室之間進行移動。在處理容器202的底部，設置複數個升降銷207。
在處理室201內設有支撐晶圓200的基板支撐部210。基板支撐部210主要係具備有：載置晶圓200的基板載置面211、以及表面具有基板載置面211的基板載置台212。基板載置台212中，於與升降銷207各者對應的位置處設有複數個供升降銷207貫穿的貫通孔214。
基板載置台212係由軸217而被支撐。軸217係貫穿處理容器202的底部，更在處理容器202的外部連接著未圖示之升降機構。使升降機構產生動作而使軸217及基板載置台212進行升降，藉此便可使基板載置面211上所載置的晶圓200進行升降。
基板載置台212係在晶圓200之搬送時，使基板載置面211下降至與基板搬入搬出口206相同高度(晶圓搬送位置)處。又，於晶圓200之處理時，如圖1所示，使晶圓200上升至處理室201內的處理位置(晶圓處理位置)。
具體而言，使基板載置台212下降至晶圓搬送位置時，升降銷207之上端部自基板載置面211的上面突出，升降銷207從下方支撐著晶圓200。又，使基板載置台212上升至晶圓處理位置時，升降銷207從基板載置面211的上面埋入，基板載置面211從下方支撐著晶圓200。
(加熱部) 在基板載置台212中內置有作為第1加熱部之加熱器213。加熱器213的動作係由控制器310進行控制。
在處理容器202的頂板、且晶圓200的表面側，設有燈箱460。在燈箱460中設有複數個作為第2加熱部之燈411。燈411的動作係由控制器310進行控制。
藉由使用加熱器213、燈411，而可某程度獨立地控制晶圓200表面側的溫度及晶圓200背面側的溫度。例如若開啟加熱器213並關閉燈411，或使加熱器213的輸出大於燈411的輸出，便可在至少既定時間中，使晶圓200背面側的溫度較表面側的溫度更高。另一方面，若開啟燈411並關閉加熱器213，或使燈411的輸出較加熱器213的輸出更大，便可在至少既定時間中，使晶圓200表面側的溫度較背面側的溫度更高。
(氣體導入孔) 在處理室201的上部所設置之後述噴淋頭290之側壁，設有氣體導入孔241、242、243。對於氣體導入孔241、242、243所連接之氣體供給系統的構成，容待後述。
(噴淋頭) 在氣體導入孔241、242、243與處理室201之間，設有作為連通於處理室201之氣體分散機構的噴淋頭290。從氣體導入孔241、242、243導入的氣體會供給給噴淋頭290的緩衝室252。緩衝室252係形成為被處理容器202與分散板254包圍。
噴淋頭290係在緩衝室252與處理室201之間，具備用於使氣體分散的分散板254。在分散板254中設有複數個貫通孔。分散板254係配置成與基板載置面211相對向。分散板254係不會阻隔燈411之照射熱的材質，例如由石英構成。藉由經分散板254供給氣體，便可均勻供給至晶圓200上。
(原料氣體供給系統) 於氣體導入孔241，連接有原料氣體供給系統260。原料氣體供給系統260係具有氣體供給管261，氣體供給管261係以連通於氣體導入孔241之目的而連接於處理容器202的側面。氣體供給管261係從上游起設有：原料氣體之氣體源262、調整原料氣體流量的質量流量控制器(MFC)263、以及閥264。作為原料氣體，可使用例如六氯二矽烷(Si2 Cl6 、簡稱：HCDS)氣體。
(反應氣體供給系統) 於氣體導入孔242，連接有反應氣體供給系統270。反應氣體供給系統270係具有氣體供給管271，氣體供給管271係以連通於氣體導入孔242之目的而連接於處理容器202的側壁。氣體供給管271係從上游起設有反應氣體之氣體源272、調整原料氣體流量的質量流量控制器(MFC)273、以及閥274。作為反應氣體，可使用例如氨氣(NH3 )。
(惰性氣體供給系統) 於氣體導入孔243，連接有惰性氣體供給系統280。惰性氣體供給系統280係具有氣體供給管281，氣體供給管281係連接於氣體導入孔243。氣體供給管281係從上游起設有惰性氣體之氣體源282、調整惰性氣體流量的質量流量控制器(MFC)283、以及閥284。作為惰性氣體，可使用例如氮氣(N2 )。
各氣體供給系統的MFC 263、273、283、閥264、274、284係電性連接於後述之控制器310，藉由控制器310的指示而進行控制。
本實施形態中，將原料氣體供給系統260、反應氣體供給系統270、惰性氣體供給系統280中任一組合或全部，稱為氣體供給系統。
(排氣系統) 在處理容器202的內壁側面，設有將處理室201內的環境氣體予以排氣的排氣口245。在處理容器202的外壁側面，連接有與排氣口245連通之排氣管246。在排氣管246中依序串聯連接有將處理室201內控制於既定壓力的APC(Auto Pressure Controller，自動壓力控制器)閥247、以及真空泵248。主要將排氣口245、排氣管246、及APC閥247統籌稱為排氣系統。另外，排氣系統亦可涵蓋真空泵248。
(控制器) 基板處理裝置100係具有對基板處理裝置100的各部位動作進行控制之控制器310。
將控制器310的概略示於圖2。屬於控制部(控制手段)的控制器310係構成為具備有CPU(Central Processing Unit，中央處理器)310a、RAM(Random Access Memory，隨機存取記憶體)310b、記憶裝置310c、I/O埠310d、以及發送接收部310e的電腦。RAM 310b、記憶裝置310c、I/O埠310d係構成為經由內部匯流排310f而能與CPU 310a進行資料交換。
控制器310構成為可連接有例如由觸控板等構成的輸入輸出裝置311、外部記憶裝置312。
記憶裝置310c係由例如快閃記憶體、HDD(Hard Disk Drive，硬碟機)等構成。在記憶裝置310c內可讀出地儲存控制基板處理裝置100之動作的控制程式、記載後述之基板處理的程序與條件等程式配方等。另外，製程配方係使控制器310執行後述之基板處理步驟的各程序，依能獲得既定結果的方式組合，其作為程式而發揮功能。以下，將該程式配方、控制程式等亦統籌簡稱為程式。另外，本說明書中使用程式一詞的情況係有僅含程式配方單體的情況、僅含控制程式單體的情況、或含有該兩者的情況。又，RAM 310b係構成為暫時性保持著由CPU 310a所讀出之程式、資料等的記憶體區域(工作區塊)。
I/O埠310d係連接於閘閥205、加熱器213、燈411、APC閥247、真空泵248、MFC 263、273、283、及閥264、274、284等基板處理裝置100的各構成。
CPU 310a係構成為，從記憶裝置310c中讀出控制程式並執行，且配合來自輸入輸出裝置311的操作指令輸入等，從記憶裝置310c中讀出製程配方。而且，CPU310a係構成為，可依循所讀出之製程配方內容的方式對閘閥205的開閉動作、加熱器213的開啟/關閉動作與溫度調整動作、燈411的開啟/關閉動作與溫度調整動作、APC閥247的壓力調整動作、以及真空泵248的動作等進行控制。
另外，控制器310並不僅侷限於構成為專用電腦的情況，亦可構成為通用電腦。例如準備儲存上述程式的外部記憶裝置(例如：磁帶、軟碟或硬碟等磁碟、CD或DVD等光碟、MO等光磁碟、USB記憶體或記憶卡等半導體記憶體)312，藉由使用該外部記憶裝置312而將程式安裝於通用之電腦等，便可構成本實施形態的控制器310。另外，用於對電腦提供程式的手段並不僅侷限於經由外部記憶裝置312提供的情況。例如亦可使用網際網路、專用線路等通訊手段，而在不經由外部記憶裝置312之情況下提供程式。另外，記憶裝置310c與外部記憶裝置312係構成為電腦可讀取的記錄媒體。以下，將該等亦統籌簡稱為記錄媒體。另外，本說明書中使用記錄媒體一詞的情況係有僅含記憶裝置310c單體的情況、僅含外部記憶裝置312單體的情況、或含有該等兩者的情況。
(2)基板處理步驟之概要 其次，作為半導體製造步驟的一步驟，針對使用上述構成的基板處理裝置100而對晶圓200施行既定處理的基板處理步驟，說明其概要。此處，作為基板處理步驟，列舉在晶圓200上形成薄膜的情況為例。另外，以下說明中，構成基板處理裝置100的各部位之動作係由控制器310進行控制。另外，在晶圓200表面上形成溝渠、洞等凹部(參照圖4(a)、(b))。
(基板搬入・載置步驟：S102) 基板搬入・載置步驟(S102)中，使基板載置台212下降至晶圓200的搬送位置，藉此使升降銷207貫穿基板載置台212的貫通孔214。結果，升降銷207成為較基板載置台212的表面突出既定高度量之狀態。接著，打開閘閥205，使用未圖示之晶圓移載機而將晶圓200搬入於處理室201內，並將晶圓200移載於升降銷207上。藉此，晶圓200係以水平姿勢被支撐於從基板載置台212表面突出的升降銷207上。
在將晶圓200搬入於處理室201內之後，使晶圓移載機退縮於處理容器202外，關閉閘閥205而將處理容器202密閉。然後，使基板載置台212上升，藉此而將晶圓200載置於基板載置台212的基板載置面211上。
另外，將晶圓200搬入於處理容器202內之時，較佳為，一面利用排氣系統而對處理容器202內施行排氣，一面從惰性氣體供給系統280朝處理室201內供給作為惰性氣體之N2 氣體。藉此，可抑制微塵侵入於處理容器202、以及微塵附著於晶圓200上之情形。又，真空泵248係至少在從基板搬入・載置步驟(S102)起至後述之基板搬出步驟(S106)為止之期間，呈經常動作之狀態。
在直到後述之成膜步驟開始前，至少利用燈411與加熱器213中任一者，將晶圓200加熱至成為所需溫度。又，藉由調整APC閥247的閥開度，而將處理容器202內的壓力控制於既定壓力。
(成膜步驟：S104) 然後，施行成膜步驟(S104)。圖3所示之成膜時序係施行後述之步驟1、2。
[步驟1] 該步驟中，依序施行原料氣體供給、沖洗氣體供給、真空排氣。以下依序進行說明。另外，通過原料氣體供給、沖洗氣體供給、真空排氣，而利用排氣系統進行排氣。另外，本揭示中所謂真空排氣係指在停止對晶圓200施行原料氣體供給(反應氣體供給)・沖洗氣體供給之狀態下的排氣。即，意指相較於原料氣體供給(反應氣體供給)、沖洗氣體供給時的壓力，對晶圓200上的空間(處理室201內)進行減壓。
首先，對處理室201內的晶圓200供給HCDS氣體(原料氣體供給)。
具體而言，打開閥264，對處理室201內的晶圓200供給HCDS氣體。此時，依HCDS氣體的流量成為既定流量之方式調整MFC 263。
若對晶圓200供給HCDS氣體，則HCDS氣體分解，HCDS氣體中所含的Si吸附於晶圓200的表面上，而在晶圓200表面上形成含Si層。
但，對於晶圓200表面上所形成之凹部的底部側，其相較於凹部的開口部側而有HCDS氣體較不易到達的傾向。藉此而導致在晶圓200的凹部內部，特別是凹部的底部周邊不易形成含Si層。
為解決此種課題，本實施形態中，在對處理室201內的晶圓200供給HCDS氣體的時間點，使晶圓200表面側與背面側之間產生溫度差。具體而言，使晶圓200背面側的溫度較表面側的溫度更高。因為在存在有溫度差的空間中，氣體具有從低溫側朝高溫側流動的特性，因此，藉由在晶圓200的表面側與背面側之間產生如上述之溫度差，便可促進HCDS氣體從晶圓200的凹部開口部側朝凹部的底部側之供給(參照圖4(a))。結果，可促進在晶圓200的凹部底部周邊形成含Si層。另外，藉由開啟在晶圓200背面側設置的加熱器213，並關閉在表面側設置的燈411，或藉由使燈411的輸出較加熱器213的輸出更小，便可使晶圓200背面側的溫度至少暫時較表面側的溫度更高。
經形成含Si層之後，關閉閥264，停止HCDS氣體的供給。
其次，朝處理室201內供給作為沖洗氣體之惰性氣體(N2 氣體)(沖洗)。
具體而言，打開閥284，朝處理室201內供給N2 氣體。此時，將APC閥247的閥開度設為最大，而對處理室201內施行排氣。
若朝處理室201內供給N2 氣體，處理室201內便被沖洗，而將在處理室201內、與晶圓200表面上形成之凹部內殘留的HCDS氣體、反應副產物，從處理室201內除去，並將處理室201內的環境氣體置換為N2 氣體。
但，對於在晶圓200表面形成之凹部的底部側，其相較於凹部的開口部側而有N2 氣體較不易到達的傾向。又，會有凹部之底部側的壓力不易下降的傾向。藉此，在晶圓200之凹部的內部，特別係在凹部之底部周邊殘留的HCDS氣體、反應副產物不易被排出。
為解決此種課題，本實施形態中，在對處理室201內的晶圓200供給N2 氣體之時間點，使晶圓200的表面側與背面側之間產生溫度差。具體而言，使晶圓200表面側的溫度較背面側的溫度更高。如上述，因為在存在有溫度差的空間中，具有氣體會從低溫側流至高溫側的特性。所以，藉由在晶圓200的表面側與背面側之間產生如上述般之溫度差，便可促進氣體從晶圓200的凹部之底部側朝凹部之開口部側的流動(參照圖4(b))。結果，可促進在晶圓200的凹部之底部周邊殘留之HCDS氣體、反應副產物朝凹部的開口部側移動。藉由設計此種溫度差，在供給N2 氣體之期間，朝凹部的開口部側移動之HCDS氣體、反應副產物係藉由在晶圓200之表面上流動的N2 氣體之流動而被抽出至晶圓200表面上並被排出。另外，藉由關閉在晶圓200之背面側設置的加熱器213，並開啟在表面側設置的燈411，又藉由使燈411的輸出較加熱器213的輸出更大，便可至少暫時使晶圓200表面側的溫度較背面側的溫度更高。
另外，如圖6所示，亦可使晶圓200背面側的溫度較表面側的溫度更高。藉由設為此種溫度差的關係，而可促進氣體從晶圓200的凹部之開口部側朝凹部之底部側的流動(參照圖4(a))。結果，N2 氣體流入於晶圓200的凹部內。藉此，可利用N2 氣體而使晶圓200凹部表面上吸附的HCDS分子、反應副產物分子從凹部表面上脫離。該脫離的HCDS分子、反應副產物分子係因為在凹部之內部成為未吸附於表面的狀態，因而在接下來的真空排氣時可容易排出。藉由開啟在晶圓200背面側設置的加熱器213、關閉在表面側設置的燈411，又藉由使燈411的輸出較加熱器213的輸出更小，便可至少暫時使晶圓200背面側的溫度較表面側的溫度更高。
待沖洗完成，則關閉閥284，停止N2 氣體的供給。
接著，維持使APC閥247的閥開度成為最大之狀態，而對處理室201內施行真空排氣(減壓排氣)。
若對處理室201內施行真空排氣，則在處理室201內與晶圓200表面上形成之凹部內殘留的HCDS氣體、反應生成物、N2 氣體等係從處理室201內被除去。
但，晶圓200之表面上形成之凹部的底部側係相較於凹部的開口部側而更不易排出HCDS氣體、反應生成物、N2 氣體等，會有不易成為真空狀態(減壓狀態)的傾向。
為解決此種課題，本實施形態中，在對處理室201內施行真空排氣的時間點，使晶圓200的表面側與背面側之間產生溫度差。具體而言，使晶圓200表面側的溫度較背面側的溫度更高。如上述，在存在有溫度差的空間中，具有氣體會從低溫側朝高溫側流動的特性。所以，藉由使晶圓200的表面側與背面側之間產生如上述的溫度差，便可促進在晶圓200的凹部之底部側殘留之HCDS氣體、反應生成物、N2 氣體等朝凹部之開口部側的移動(參照圖4(b))。結果，可促進在晶圓200之凹部的底部周邊殘留的HCDS氣體、反應生成物、N2 氣體等之排出。另外，藉由開啟在晶圓200表面側設置之燈411，關閉在背面側設置的加熱器213，又藉由使加熱器213的輸出較燈411的輸出更小，便可至少暫時使晶圓200表面側的溫度較背面側的溫度更高。另外，此處的溫度控制(燈411與加熱器213的控制)係可為自上述沖洗時(N2 氣體供給時)持續執行，亦可為於重置溫度差(設定為與原料氣體供給時相同的溫度差)後，才執行。當持續溫度控制時，會有緩和溫度差的可能性。藉由重置溫度差，便可設置此處的溫度差，而能促進氣體從晶圓200之凹部的底部側朝開口部側的移動。
若處理室201內已到達既定壓力，便執行接下來的步驟2。
[步驟2] 該步驟中，依序施行反應氣體供給、沖洗氣體供給、及真空排氣。以下依序進行說明。
首先，對處理室201內的晶圓200供給NH3 氣體(反應氣體供給)。
具體而言，打開閥274，對處理室201內的晶圓200供給NH3 氣體。此時，依NH3 氣體的流量成為既定流量之方式調整MFC 273。又，藉由調整APC閥247的閥開度，而將處理室201內的壓力控制於既定壓力。
若對晶圓200供給NH3 氣體，則NH3 氣體便會與晶圓200之表面的含Si層產生反應而氮化。藉由該反應，而在晶圓200的表面上形成氮化矽膜(SiN膜)。
但，對於在晶圓200表面上形成之凹部的底部側，其相較於凹部的開口部側而有NH3 氣體較難到達的傾向。藉此，在晶圓200的凹部之內部，特別係凹部的底部周邊，不易形成SiN膜。
為解決此種課題，本實施形態中，在對處理室201內的晶圓200供給NH3 氣體之時間點，使晶圓200的表面側與背面側之間產生溫度差。具體而言，使晶圓200背面側的溫度較表面側的溫度更高。因為在存在有溫度差的空間中，具有氣體會從低溫側流至高溫側的特性，因而藉由使晶圓200的表面側與背面側之間生成如上述的溫度差，便可促進NH3 氣體從晶圓200的凹部之開口部側朝凹部之底部側的供給(參照圖4(a))。結果，可促進SiN膜在晶圓200的凹部之底部周邊的形成。另外，藉由開啟在晶圓200之背面側設置的加熱器213，關閉在表面側設置的燈411，又藉由使燈411的輸出較加熱器213的輸出更小，便可至少暫時使晶圓200背面側的溫度較表面側的溫度更高。
在形成SiN膜後，關閉閥274，停止NH3 氣體的供給。
其次，朝處理室201內供給N2 氣體而作為沖洗氣體(沖洗)。
具體而言，打開閥284，朝處理室201內供給N2 氣體。此時，將APC閥247的閥開度設為最大，而對處理室201內施行排氣。
若朝處理室201內供給N2 氣體，則處理室201內會被沖洗，在處理室201內、或在晶圓200表面上形成之凹部內殘留的NH3 氣體與反應副產物，便從處理室201內被除去，且將處理室201內的環境氣體置換為N2 氣體。
但，對於晶圓200表面上形成之凹部的底部側，其相較於凹部的開口部側而具有N2 氣體較不易到達的傾向。又，會有凹部之底部側的壓力不易下降的傾向。藉此，在晶圓200之凹部的內部，特別係在凹部之底部周邊殘留的NH3 氣體、反應副產物不易被排出。
為解決此種課題，本實施形態中，在對處理室201內的晶圓200供給N2 氣體之時間點，使晶圓200的表面側與背面側之間產生溫度差。具體而言，使晶圓200表面側的溫度較背面側的溫度更高。如上述，在存在有溫度差的空間中，具有氣體會從低溫側流至高溫側的特性。所以，藉由在晶圓200的表面側與背面側之間產生如上述溫度差，便可促進氣體從晶圓200的凹部之底部側朝凹部之開口部側的流動(參照圖4(b))。結果，可促進在晶圓200的凹部之底部周邊殘留之NH3 氣體、反應副產物朝凹部的開口部側之移動。藉由設計此種溫度差，在供給N2 氣體之期間，朝凹部的開口部側移動之NH3 氣體、反應副產物，會利用在晶圓200表面上流動的N2 氣體而被抽出於晶圓200表面上並被排出。另外，藉由關閉在晶圓200背面側設置的加熱器213，並開啟在表面側設置的燈411，又藉由使燈411的輸出較加熱器213的輸出更大，便可至少暫時使晶圓200表面側的溫度較背面側的溫度更高。
另外，如圖6所示，亦可使晶圓200背面側的溫度較表面側的溫度更高。藉由設為此種溫度差的關係，便可促進氣體從晶圓200的凹部之開口部側朝凹部之底部側的流動(參照圖4(a))。結果，N2 氣體流入於晶圓200的凹部內。藉此，可利用N2 氣體使晶圓200凹部之表面上吸附的NH3 分子、反應副產物分子從凹部表面上脫離。該脫離的NH3 分子、反應副產物分子係因為在凹部之內部成為未吸附於表面的狀態，因而在接下來的真空排氣時可容易排出。藉由開啟在晶圓200背面側設置的加熱器213，關閉在表面側設置的燈411，又藉由使燈411的輸出較加熱器213的輸出更小，便可至少暫時使晶圓200背面側的溫度較表面側的溫度更高。
待沖洗完成，則關閉閥284，停止N2 氣體的供給。
接著，維持使APC閥247的閥開度成為最大之狀態，而對處理室201內施行真空排氣(減壓排氣)。
若對處理室201內施行真空排氣，則在處理室201內與晶圓200之表面上殘留的NH3 氣體、反應副產物、N2 氣體等係從處理室201內被除去。
但，晶圓200之表面上形成之凹部的底部側係相較於凹部的開口部側而更不易排出NH3 氣體、反應副產物、N2 氣體等，會有不易成為真空狀態的傾向。
為解決此種課題，本實施形態中，在對處理室201內施行真空排氣的時間點，使晶圓200的表面側與背面側之間產生溫度差。具體而言，使晶圓200表面側的溫度較背面側的溫度更高。如上述，在存在有溫度差的空間中，具有氣體會從低溫側流至高溫側的特性。所以，藉由使晶圓200的表面側與背面側之間產生如上述的溫度差，便可促進在晶圓200的凹部之底部側殘留之NH3 氣體、反應副產物、N2 氣體等朝凹部之開口部側的移動(參照圖4(b))。結果，可促進在晶圓200之凹部的底部周邊殘留的NH3 氣體、反應副產物、N2 氣體等之排出。另外，藉由開啟在晶圓200表面側設置之燈411，關閉在背面側設置的加熱器213，又藉由使加熱器213的輸出較燈411的輸出更小，便可至少暫時使晶圓200表面側的溫度較背面側的溫度更高。
若處理室201內已到達既定壓力，便執行接下來的步驟1、或基板搬入搬出步驟S106。
[實施既定次數] 藉由將非同時，即非同步地施行步驟1、2的循環實施既定次數(n次以上，n係1以上的整數)，便可在晶圓200上形成所需膜厚、所需組成的SiN膜。
(基板搬入搬出步驟：S106) 待成膜步驟(S104)結束後，基板處理裝置100便執行基板搬入搬出步驟(S106)。在基板搬入搬出步驟(S106)中，依照與上述基板搬入・加熱步驟(S102)的相反的程序，將處理完畢之晶圓200朝處理容器202外搬出。即，使基板載置台212下降，使晶圓200被支撐在從基板載置台212之表面突出的升降銷207上。然後，打開閘閥205，使用晶圓移載機，將晶圓200朝處理容器202外搬出。
(4)本實施形態之效果 根據本實施形態，可達成以下所示之一項或複數項效果。
本實施形態中，因為在成膜步驟之實施期間中的既定時間點，使晶圓200的表面側與背面側之間產生既定溫度差，因而可提升晶圓200表面上形成之凹部內的SiN膜之埋入特性。
例如，在供給原料氣體(HCDS氣體)的時間點、及供給反應氣體(NH3 氣體)的時間點各者，使晶圓200背面側的溫度較晶圓200表面側的溫度更高。藉由使晶圓200的表面側與背面側之間產生此種溫度差，可分別促進HCDS氣體及NH3 氣體朝較晶圓200之凹部的開口部側而氣體更不易到達的凹部之底部側的供給。結果，可提升晶圓200表面上形成之凹部內的SiN膜之埋入特性。
再者，例如在供給沖洗氣體(N2 氣體)的時間點，使晶圓200表面側的溫度較高於晶圓200背面側的溫度更高。藉由使晶圓200的表面側與背面側之間產生此種溫度差，便可形成從晶圓200的凹部之底部側朝開口部側的氣體流動(分子流動)。即，可使HCDS氣體、NH3 氣體、及反應副產物中之至少1者以上，從晶圓200凹部的底部側朝開口部側移動。結果，在沖洗氣體供給後接著施行的真空排氣時，可將HCDS氣體、NH3 氣體、及反應副產物中之至少1者以上排出。藉此，可提升在晶圓200表面上形成之凹部內的SiN膜之埋入特性。
再者，例如在供給沖洗氣體(N2 氣體)的時間點，使晶圓200背面側的溫度較晶圓200表面側的溫度更高。藉由使晶圓200的表面側與背面側之間產生此種溫度差，便可促進N2 氣體朝相較於晶圓200的凹部之開口部側而更不易到達的凹部之底部側的供給。結果，可使晶圓200凹部之表面(特別係底部周邊之表面)上吸附的HCDS分子、NH3 分子、及反應副產物分子中之至少1者以上從凹部表面上脫離。結果，在沖洗氣體供給後接下來施行的真空排氣時，可將HCDS氣體、NH3 氣體、及反應副產物中之至少1者以上排出。藉此，可提升在晶圓200表面上形成之凹部內的SiN膜之埋入特性。
再者，例如在施行真空排氣的時間點，使晶圓200表面側的溫度較晶圓200背面側的溫度更高。藉由使晶圓200的表面側與背面側之間產生此種溫度差，便可促進在晶圓200凹部的底部周邊殘留之HCDS氣體、NH3 氣體、反應副產物、N2 氣體等之至少1者以上朝凹部的開口部側之移動。結果，可促進在晶圓200的凹部之底部周邊殘留的HCDS氣體、NH3 氣體、反應副產物、N2 氣體等之至少1者以上的排出。藉此，可使晶圓200的凹部確實地減壓，在下一步驟中，可使HCDS氣體或NH3 氣體到達凹部內。藉此，可提升在晶圓200表面上形成之凹部內的SiN膜之埋入特性。
＜第2實施形態＞ 以下，使用圖5，針對本揭示之第2實施形態進行說明。
上述之第1實施形態中，係針對在步驟1、2中，當供給原料氣體、反應氣體、及沖洗氣體(以下亦統稱為「氣體」)中任一氣體之期間，均打開加熱器213、關閉燈411的例子進行說明。但，依照氣體的供給時間，會有由加熱器213加熱的晶圓200之背面側之熱傳導至晶圓200的表面側，而緩和晶圓200的表面側與背面側之間的溫度差之情形。即，第1實施形態中，即使晶圓200的表面側與背面側之間的溫度差呈緩和狀態，仍會有持續對晶圓200供給氣體的情況。依此，當在晶圓200的表面側與背面側之間的溫度差已被緩和之狀態下，持續對晶圓200供給氣體時，便難以發揮氣體從低溫側流至高溫側的特性，導致不易獲得上述效果。
再者，於上述第1實施形態，針對步驟1、2中之真空排氣的執行中，均開啟燈411、關閉加熱器213的例子進行說明。但，依照真空排氣之所需時間，由燈411而被加熱的晶圓200之表面側之熱會傳導至晶圓200的背面側，而緩和晶圓200的表面側與背面側之間的溫度差。即，第1實施形態中，即使晶圓200的表面側與背面側之間的溫度差呈緩和之狀態，仍會有持續對處理室201內施行真空排氣的情況。依此，當在晶圓200的表面側與背面側之間的溫度差已被緩和之狀態下，持續對處理室201內施行真空排氣時，便難以發揮氣體從低溫側流至高溫側的特性，導致不易獲得上述效果。
所以，本實施形態中，針對抑制晶圓200的表面側與背面側間之溫度差緩和的一方法進行說明。另外，對於進行與步驟1、2同樣之程序的部分，有時會省略其說明。
圖5所示之本實施形態的成膜時序中，施行後述之步驟1、2。
[步驟1] 該步驟中，當對晶圓200供給原料氣體(HCDS氣體)時，開啟在晶圓200的背面側設置之加熱器213，關閉在表面側設置的燈411，使晶圓200背面側的溫度較表面側的溫度更高。然後，若因加熱器213而加熱的晶圓200背面側之熱傳導至晶圓200的表面側而導致晶圓200的表面側與背面側之間的溫度差消失，便開啟燈411。若經過既定時間，便再度關閉燈411，使晶圓200背面側的溫度較表面側的溫度更高。依此，藉由重複進行燈411的開/關，而對晶圓200的表背面間歇性地賦予溫度差。
僅在晶圓200的表背面有出現溫度差時才供給HCDS氣體，當晶圓200的表背面沒有溫度差時便停止HCDS氣體的供給。另外，亦可無關於晶圓200的表背面有無溫度差地，均持續供給HCDS氣體。
另外，HCDS氣體供給之後接著施行的沖洗氣體(N2 氣體)供給時，亦採用與上述HCDS氣體供給時同樣的方法。即，供給N2 氣體時，藉由重複進行燈411的開/關，便可間歇性地對晶圓200的表背面賦予溫度差。又，僅在晶圓200的表背面有出現溫度差時才供給N2 氣體，當晶圓200的表背面沒有溫度差時便停止N2 氣體之供給。另外，亦可無關於晶圓200的表背面有無溫度差地，均持續供給N2 氣體。依此藉由施行沖洗，便可進而促進在晶圓200的凹部之底部周邊殘留之HCDS氣體等自凹部內的表面的脫離。從凹部內的表面脫離之未反應的HCDS氣體與反應副產物係在停止N2 氣體供給的期間，從晶圓200的凹部內被排出。成為重複施行N2 氣體的供給、與排氣(停止N2 氣體的供給)，而可提升凹部內的排出效率。另外，此時，燈411亦可處於關閉之狀態。
接著，當對處理室201內施行真空排氣時，開啟燈411，關閉加熱器213，使晶圓200表面側的溫度較背面側的溫度更高。然後，在由燈411加熱的晶圓200表面側之熱傳導至晶圓200的表面側而導致晶圓200的表面側與背面側間之溫度差低於既定臨限值之前，便關閉燈411。若晶圓200的表背面溫度下降某程度，便再度開啟燈411，使晶圓200表面側的溫度較背面側的溫度更高。依此，藉由重複進行燈411的開/關，便可間歇性地對晶圓200的表背面賦予溫度差。
[步驟2] 本步驟中，當對晶圓200供給反應氣體(NH3 氣體)時，開啟在晶圓200的背面側設置之加熱器213，關閉在表面側設置的燈411，使晶圓200背面側的溫度較表面側的溫度更高。然後，若由加熱器213而被加熱的晶圓200背面側之熱傳導至晶圓200的表面側而導致晶圓200的表面側與背面側之間的溫度差消失，便開啟燈411。若經過既定時間，便再度關閉燈411，使晶圓200背面側的溫度較表面側的溫度更高。依此，藉由重複進行燈411的開/關，便可間歇性地對晶圓200的表背面賦予溫度差。
僅在晶圓200的表背面有出現溫度差時才供給NH3 氣體，當晶圓200的表背面沒有溫度差時便停止NH3 氣體的供給。另外，亦可無關於晶圓200的表背面有無溫度差地，均持續供給NH3 氣體。
另外，NH3 氣體供給之後接著施行的沖洗氣體(N2 氣體)供給時，亦採用與上述NH3 氣體供給時同樣的方法。即，供給N2 氣體時，藉由重複進行燈411的開/關，便可間歇性地對晶圓200的表背面賦予溫度差。又，僅在晶圓200的表背面有出現溫度差時才供給N2 氣體，當晶圓200的表背面沒有溫度差時便停止N2 氣體之供給。另外，亦可無關於晶圓200的表背面有無溫度差地，均持續供給N2 氣體。
接著，當對處理室201內施行真空排氣時，開啟燈411，關閉加熱器213，使晶圓200表面側的溫度較背面側的溫度更高。然後，在由燈411加熱的晶圓200表面側之熱傳導至晶圓200的表面側而導致晶圓200的表面側與背面側間之溫度差低於既定臨限值之前，便關閉燈411。若晶圓200的表背面之溫度下降某程度，便再度開啟燈411，使晶圓200表面側的溫度較背面側的溫度更高。依此，藉由重複進行燈411的開/關，便可間歇性地對晶圓200的表背面賦予溫度差。
另外，本實施形態中，作為間歇性地對晶圓200的表背面賦予溫度差的方法，列舉重複進行燈411之開啟/關閉為例，但亦可藉由重複進行加熱器213的開啟/關閉而實施。又，亦可藉由調整加熱器213的輸出與燈411的輸出而實施。
另外，本實施形態中，例示經由步驟1與步驟2而重複進行燈411之開啟/關閉的時序，惟本揭示並不僅侷限於此。例如，亦可為，於圖5之時序，在原料氣體供給、真空排氣、反應氣體供給之至少1者以上的動作中，不進行燈411的開啟/關閉動作，而是進行圖3所示的固定動作(施行開啟/關閉中之任一者的動作)。換言之，在圖5之時序中，至少在沖洗氣體供給時施行燈411的開啟/關閉動作。較佳係，在沖洗氣體供給時與真空排氣時，施行燈411的開啟/關閉動作。利用此種溫度差所造成之排出效果較大的步驟係成為沖洗氣體供給時與真空排氣時。另外，亦可構成為，在原料氣體供給時與反應氣體供給時之至少任一動作時，均執行燈411的開啟/關閉動作。藉由在原料氣體供給時、或反應氣體供給時執行此種動作，便可如上述，提升未反應氣體、反應副產物的排出效率，且可促進原料氣體(反應氣體)朝凹部內之吸附。
再者，圖5中例示，在原料氣體供給、沖洗氣體供給、及反應氣體供給之整體中，全部重複施行氣體之供給與氣體之供給停止，惟本揭示並不僅侷限於此。亦可為，在至少1者以上的氣體供給時，以成重複施行供給與停止之方式構成時序。例如亦可為，原料氣體與反應氣體的供給係，如圖3所示般而持續供給一定時間，而當供給沖洗氣體時，則以重複進行沖洗氣體的供給與停止之方式構成時序。
＜其他實施形態＞ 以上，針對本揭示之第1、2實施形態進行具體說明，惟，本揭示並不僅侷限於上述實施形態，在不脫離其主旨的範圍內均可進行各種變更。
上述實施形態中，針對在步驟1中依序施行原料氣體之供給、沖洗氣體之供給、以及真空排氣的例子而進行說明，惟本揭示並不僅侷限於此。例如亦可為，不施行沖洗氣體的供給，而依序施行原料氣體之供給、及真空排氣。又，上述實施形態中，針對在步驟2中依序施行反應氣體之供給、沖洗氣體之供給、及真空排氣的例子而進行說明，惟本揭示並不僅侷限於此。例如亦可為，不施行沖洗氣體的供給，而依序施行反應氣體之供給、及真空排氣。
再者，於上述實施形態，構成為在真空排氣時，設有圖4(b)之溫度差，但亦可為，在真空排氣之途中、或真空排氣之後至下一次原料氣體供給(反應氣體供給)為止前的期間，施行關閉燈411，開啟加熱器213而使溫度狀態返回圖4(a)之狀態的步驟(溫度回復步驟)，藉此而在原料氣體(反應氣體)之供給初期，使原料氣體(反應氣體)容易進入晶圓200的凹部(槽)之底部，而能提升對槽・孔內(凹部)的埋入特性。
另外，上述實施形態中，關於對槽・孔(凹部)內的埋藏特性加以記載，但，亦可提升在槽・孔(凹部)內的表面上均勻地形成膜的階梯覆蓋特性。
100:基板處理裝置 200:晶圓 201:處理室 202:處理容器 205:閘閥 206:基板搬入搬出口 207:升降銷 210:基板支撐部 211:基板載置面 212:基板載置台 213:加熱器 214:貫通孔 217:軸 241,242,243:氣體導入孔 245:排氣口 246:排氣管 247:APC閥 248:真空泵 252:緩衝室 254:分散板 260:原料氣體供給系統 261,271,281:氣體供給管 262:原料氣體之氣體源 263,273,283:質量流量控制器(MFC) 264,274,284:閥 270:反應氣體供給系統 272:反應氣體之氣體源 280:惰性氣體供給系統 282:惰性氣體之氣體源 290:噴淋頭 310:控制器 310a:CPU 310b:RAM 310c:記憶裝置 310d:I/O埠 310e:發送接收部 310f:內部匯流排 311:輸入輸出裝置 312:外部記憶裝置 411:燈 460:燈箱
圖1係示意地表示本揭示之第1實施形態中較佳地使用的基板處理裝置之構成例的側剖視圖。 圖2係本揭示之第1實施形態中較佳地使用的基板處理裝置之控制器的概略構成圖，且為以方塊圖表示控制器的控制系統的圖。 圖3係表示本揭示之第1實施形態中較佳地使用的成膜時序之一例的圖。 圖4(a)係表示使基板背面側的溫度成為較表面側的溫度更高時的氣體流動的圖；圖4(b)係表示使基板表面側的溫度成為較背面側的溫度更高時的氣體流動的圖。 圖5係表示本揭示之第2實施形態中較佳地使用的成膜時序之一例的圖。 圖6係表示本揭示之另一實施形態中較佳地使用的成膜時序之一例的圖。
100:基板處理裝置
200:晶圓
201:處理室
202:處理容器
205:閘閥
206:基板搬入搬出口
207:升降銷
210:基板支撐部
211:基板載置面
212:基板載置台
213:加熱器
214:貫通孔
217:軸
241、242、243:氣體導入孔
245:排氣口
246:排氣管
247:APC閥
248:真空泵
252:緩衝室
254:分散板
260:原料氣體供給系統
261,271,281:氣體供給管
262:原料氣體之氣體源
263,273,283:質量流量控制器(MFC)
264,274,284:閥
270:反應氣體供給系統
272:反應氣體之氣體源
280:惰性氣體供給系統
282:惰性氣體之氣體源
290:噴淋頭
310:控制器
411:燈
460:燈箱

Claims (20)

  1. 一種半導體裝置之製造方法，其係具有：成膜步驟，其將包括有對處理室內的基板供給氣體的步驟、及對上述處理室內施行真空排氣的步驟之循環進行既定次數；以及在上述成膜步驟之實施期間中之對上述處理室內施行真空排氣的時間點，使上述基板之表面側的溫度較上述基板之背面側的溫度更高的步驟。
  2. 如請求項1之半導體裝置之製造方法，其中，在朝上述處理室內供給氣體的時間點，使上述基板之背面側的溫度較上述基板之表面側的溫度更高。
  3. 如請求項1之半導體裝置之製造方法，其中，在朝上述處理室內供給原料氣體的時間點，使上述基板之背面側的溫度較上述基板之表面側的溫度更高。
  4. 如請求項2之半導體裝置之製造方法，其中，在朝上述處理室內供給原料氣體的時間點，使上述基板之背面側的溫度較上述基板之表面側的溫度更高。
  5. 如請求項1之半導體裝置之製造方法，其中，在朝上述處理室內供給惰性氣體的時間點，使上述基板之背面側的溫度較上述基板之表面側的溫度更高。
  6. 如請求項2之半導體裝置之製造方法，其中，在朝上述處理室內供給惰性氣體的時間點，使上述基板之背面側的溫度較上述基板之表面側的溫度更高。
  7. 如請求項3之半導體裝置之製造方法，其中，在朝上述處 理室內供給惰性氣體的時間點，使上述基板之背面側的溫度較上述基板之表面側的溫度更高。
  8. 一種半導體裝置之製造方法，其係具有：成膜步驟，其將包括有對處理室內的基板供給氣體的步驟、及對上述處理室內施行真空排氣的步驟之循環進行既定次數；以及在上述成膜步驟之實施期間中之朝上述處理室內供給惰性氣體的時間點，使上述基板之表面側的溫度較上述基板之背面側的溫度更高的步驟。
  9. 一種半導體裝置之製造方法，其係具有：成膜步驟，其將包括有對處理室內的基板供給氣體的步驟、及對上述處理室內施行真空排氣的步驟之循環進行既定次數；以及在上述成膜步驟之實施期間中之朝上述處理室內供給氣體的時間點，使上述基板之表面側的溫度較上述基板之背面側的溫度更高的步驟。
  10. 如請求項1之半導體裝置之製造方法，其中，在朝上述處理室內供給氣體的時間點，重複上述氣體的供給與供給停止。
  11. 如請求項10之半導體裝置之製造方法，其中，配合上述氣體的供給與供給停止，使上述基板之表面側的溫度與上述基板之背面側的溫度之間產生差值。
  12. 如請求項10之半導體裝置之製造方法，其中，上述氣體係惰性氣體，配合惰性氣體的供給與供給停止，使上述基板之表面側的溫度與上述基板之背面側的溫度之間產生差值之後，在排氣時間點，使上述基板之表面側的溫度與上述基板之背面側的溫度之間產生差值。
  13. 如請求項10之半導體裝置之製造方法，其中，上述氣體 係原料氣體、反應氣體、惰性氣體之至少1者以上。
  14. 如請求項1之半導體裝置之製造方法，其中，使用在表面形成有凹部的基板作為上述基板。
  15. 一種基板處理裝置，係具備有：處理室，其係收容基板；氣體供給系統，其係朝上述處理室內供給氣體；真空排氣系統，其係對上述處理室內施行排氣；第1加熱部，其係對上述處理室內的上述基板之表面側加熱；第2加熱部，其係對上述處理室內的上述基板之背面側加熱；以及控制部，其係構成為，分別控制上述氣體供給系統及上述真空排氣系統，使其進行成膜程序，該成膜程序係將包括有對上述處理室內的上述基板供給氣體的處理、及對上述處理室內施行真空排氣的處理之循環進行既定次數；並且，分別控制上述第1加熱部及上述第2加熱部，俾在上述成膜程序之實施期間中之對上述處理室內施行真空排氣的時間點，使上述基板之表面側的溫度較上述基板之背面側的溫度更高。
  16. 一種使用電腦而使基板處理裝置執行程序之程式，上述程序包含：成膜程序，其使包括有對上述基板處理裝置的處理室內之基板供給氣體的程序、與對上述處理室內施行真空排氣的程序之循環進行既定次數；以及在上述成膜程序之執行期間中之對上述處理室內施行真空排氣的時間點，使上述基板的表面側的溫度較上述基板的背面側的溫度更高的程序。
  17. 一種基板處理裝置，係具備有：處理室，其係收容基板；氣體供給系統，其係朝上述處理室內供給氣體；真空排氣系統，其係對上述處理室內施行排氣；第1加熱部，其係對上述處理室內的上述基板之表面側加熱；第2加熱部，其係對上述處理室內的上述基板之背面側加熱；以及控制部，其係構成為，分別控制上述氣體供給系統及上述真空排氣系統，使其進行成膜程序，該成膜程序係將包括有對上述處理室內的上述基板供給氣體的處理、及對上述處理室內施行真空排氣的處理之循環進行既定次數；並且，分別控制上述第1加熱部及上述第2加熱部，俾在上述成膜程序之實施期間中之朝上述處理室內供給惰性氣體的時間點，使上述基板之表面側的溫度較上述基板之背面側的溫度更高。
  18. 一種基板處理裝置，係具備有：處理室，其係收容基板；氣體供給系統，其係朝上述處理室內供給氣體；真空排氣系統，其係對上述處理室內施行排氣；第1加熱部，其係對上述處理室內的上述基板之表面側加熱；第2加熱部，其係對上述處理室內的上述基板之背面側加熱；以及控制部，其係構成為，分別控制上述氣體供給系統及上述真空排氣系統，使其進行成膜程序，該成膜程序係將包括有對上述處理室內的上述基板供給氣體的處理、及對上述處理室內施行真空排氣的處理之循環進行既定次數；並且，分別控制上述第1加熱部及上述第2加熱部，俾在上 述成膜程序之實施期間中之朝上述處理室內供給氣體的時間點，使上述基板之表面側的溫度較上述基板之背面側的溫度更高。
  19. 一種使用電腦而使基板處理裝置執行程序之程式，上述程序包含：成膜程序，其使包括有對上述基板處理裝置的處理室內之基板供給氣體的程序、與對上述處理室內施行真空排氣的程序之循環進行既定次數；以及在上述成膜程序之執行期間中之朝上述處理室內供給惰性氣體的時間點，使上述基板之表面側的溫度較上述基板之背面側的溫度更高的程序。
  20. 一種使用電腦而使基板處理裝置執行程序之程式，上述程序包含：成膜程序，其使包括有對上述基板處理裝置的處理室內之基板供給氣體的程序、與對上述處理室內施行真空排氣的程序之循環進行既定次數；以及在上述成膜程序之執行期間中之朝上述處理室內供給氣體的時間點，使上述基板之表面側的溫度較上述基板之背面側的溫度更高的程序。
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