[發明專利]半導體處理用的成批化學氣相沉積方法及裝置

有效

• 申請號: 201010236459.3
• 申請日: 2010-07-22
• 公開（公告）號: CN101962756A
• 公開（公告）日: 2011-02-02
• 發明（設計）人: 池內俊之;長谷川雅之;高橋敏彥;鈴木啟介
• 申請（專利權）人: 東京毅力科創株式會社
• 主分類號: C23C16/44
• 分類號: C23C16/44;C23C16/455;H01L21/205
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;張會華

技術領域

本發明涉及成批CVD(chemical?vapor?deposition，化學氣相沉積)方法及裝置，特別是涉及在半導體晶圓等被處理體上形成成品膜的半導體處理技術。在此，半導體處理的意思是指，為了通過以規定的圖案在晶圓、LCD(Liquid?Crystal?Display，液晶顯示器)這樣的FPD(Flat?Panel?Display，平板顯示器)用的玻璃基板等被處理體上形成半導體層、絕緣層、導電層等來制造在該被處理體上包含半導體器件、連接于半導體器件的配線、電極等的構造物而實施的各種處理。

背景技術

在構成半導體集成電路的半導體器件的制造中，可對被處理體、例如半導體晶圓實施成膜、蝕刻、氧化、擴散、改性等各種處理。這種成膜處理可在例如日本特開平09-077593號公報中公開的單張式成膜裝置、例如日本特開2004-006801號公報中公開的成批式成膜裝置內進行。

圖5是表示以往的成批CVD裝置的一個例子的概略結構圖。例如在形成二氧化硅膜(silicon?dioxide?film)的情況下，將作為被處理體的半導體晶圓W以多層地支承于晶圓舟皿4的狀態收容在立式的處理容器2內。利用包圍處理容器2地設置的加熱器6將晶圓W加熱至規定的溫度、例如600℃左右。從氣體供給系統8通入硅原料氣體和例如由臭氧構成的反應氣體。從設置于沿上下方向在處理容器2內延伸的分散噴嘴8、10的許多個氣體噴射孔8A、10A向處理容器2內噴出這些氣體。并且，利用具有真空泵16的真空排氣系統14，從設置在處理容器2的下部的排氣口12將處理容器2內抽成真空。這樣，將處理容器2維持在規定壓力來進行二氧化硅膜的成膜處理。

近年來，隨著半導體集成電路的進一步高集成化及高微細化的要求，期望減輕半導體器件的制造工序中的熱歷程，提高器件的特性。在立式的處理裝置中，隨著該要求，也期望改良半導體處理方法。例如在作為成膜處理的一種的CVD中，存在一邊間歇地供給原料氣體等，一邊每次1層或幾層地反復形成原子或分子級厚度的層的方法。該成膜方法通常被稱作ALD(Atomic?Layer?Deposition，原子層沉積)或者MLD(Molecular?Layer?Deposition，分子層沉積)，由此，即使不將晶圓置于那么高的溫度下，也能夠進行目標處理。

在圖5所示的裝置中利用ALD或MLD形成二氧化硅膜的情況下，進行如下的操作。即，操作供給硅原料氣體的切換閥8B和供給作為氧化氣體的臭氧的切換閥10B，交替供給兩種氣體。并且，調整真空排氣系統14的排氣閥14B的閥門開度，調整處理容器2內的壓力。

圖6是表示在圖5所示的裝置中利用ALD形成二氧化硅膜的情況下的各閥狀態與處理容器內壓力之間的關系的曲線圖。圖6(A)表示原料氣體的切換閥8B的狀態，圖6(B)表示反應氣體的切換閥10B的狀態，圖6(C)表示真空排氣系統的排氣閥14B的狀態(閥門開度)，圖6(D)表示處理容器內的壓力。

在圖6所示的方法中，將按順序重復多次進行包含吸附工序T11、排氣工序T12、反應工序T13、排氣工序T14的循環。在吸附工序T11中，如圖6的(A)所示，使原料氣體的切換閥8B成為打開狀態來供給硅原料氣體，使該氣體吸附于晶圓W的表面。在反應工序T13中，如圖6的(B)所示，使反應氣體的切換閥10B成為打開狀態來供給作為反應氣體的臭氧，使其與吸附在晶圓表面上的原料氣體發生反應，形成很薄的SiO₂膜。在排氣工序T12、T14中，使排氣閥14B成為打開狀態，不供給原料氣體及反應氣體而對處理容器2內進行排氣。

在1個循環中形成一層原子級或分子級厚度的薄膜。通過將在每次循環中形成的薄膜層疊起來，來形成具有規定厚度的成品膜。1個循環中的吸附工序T11及反應工序T13的時間分別是60sec左右，排氣工序T12、T14的時間是10sec左右。利用該成批CVD方法，即使不將晶圓置于那么高的溫度下，也能夠進行目標處理。但是，本發明人等發現，如后所述，這種成批CVD方法在與膜質、生產率(Throughput)及原料氣體消耗量相關的特性方面存在改良的余地。

發明內容

本發明的目的在于提供具有與膜質、生產率及原料氣體消耗量相關的改良特性的成批CVD方法及裝置。