发明名称 半导体装置之制造方法,基板处理装置及基板处理系统
摘要 在保持被处理基板之处理容器中,设置可移动之自由基源,将前述自由基源之位置或驱动能量,设定成在前述被处理基板上所形成之膜其膜厚为相同。另外于被处理基板之一主侧设置自由基源,形成由被处理基板表面之前述之一主侧,向其它之侧流动之自由基流,藉由将自由基流之条件作最适合化,而设定在前述被处理基板上所形成之膜其膜厚为相同。
申请公布号 TW520538 申请公布日期 2003.02.11
申请号 TW090117806 申请日期 2001.07.20
申请人 东京威力科创股份有限公司 发明人 青山 真太郎;神力 博;井下田 真信
分类号 H01L21/31 主分类号 H01L21/31
代理机构 代理人 陈长文 台北市松山区敦化北路二○一号七楼
主权项 1.一种半导体装置之制造方法,其特征为制造在基板上具有叠层氧化膜及高电介质闸极绝缘膜构造之半导体装置,其藉由于前述基板表面供给含氧处理气体之步骤;由紫外线源对前述基板表面照射紫外线,以活性化前述处理气体之步骤;及使前述基板及紫外线源作相对性移动之步骤;而形成前述氧化膜。2.如申请专利范围第1项之半导体装置之制造方法,其中前述氧化膜具有0.3~1.5nm范围之厚度。3.如申请专利范围第1项之半导体装置之制造方法,其中前述氧化膜具有约1.0nm以下之厚度。4.如申请专利范围第1项之半导体装置之制造方法,其中前述氧化膜具有约5~6分子层以下之厚度。5.如申请专利范围第1项之半导体装置之制造方法,其中前述氧化膜具有约3分子层以下之厚度。6.如申请专利范围第1项之半导体装置之制造方法,其中前述处理气体系包含O2.O3.N2O及NO之群中之1个,或自该等组合中选择。7.如申请专利范围第1项之半导体装置之制造方法,其中使前述基板及紫外线源作相对性移动之步骤,系包含使前述紫外线源于前述基板表面上,于特定方向作往返运动之步骤。8.如申请专利范围第1项之半导体装置之制造方法,其中使前述基板及紫外线源作相对性移动之步骤,系包含使前述紫外线源于前述基板表面上,相对前述基板作回转运动之步骤。9.如申请专利范围第1项之半导体装置之制造方法,其中使前述基板及紫外线源作相对性移动之步骤,系包含使前述基板于前述基板表面上,相对前述紫外线源作回转运动之步骤。10.如申请专利范围第8项之半导体装置之制造方法,其中使前述基板及紫外线源作相对性移动之步骤,系包含使前述紫外线源于前述基板表面上,更藉前述紫外线源及基板间之回转角于所规定之特定方向作往返运动之步骤。11.如申请专利范围第1项之半导体装置之制造方法,其中使前述基板及紫外线源作相对性移动之步骤,系包含使前述紫外线源于前述基板表面上,扫描第1及第2方向之步骤。12.如申请专利范围第1项之半导体装置之制造方法,其中使前述基板及紫外线源作相对性移动之步骤,系在前述基板所限定的区域中实行,前述限定之区域系选择使。13.如申请专利范围第1项之半导体装置之制造方法,其中活性化前述处理气体之步骤,系使于前述基板表面之前述氧化膜之膜厚变动为最小之能源为最小来躯动前述紫外线源。14.一种基板处理装置,其特征系为在基板及高电介质闸极绝缘膜之间,形成氧化膜之基板处理装置、其具有供给前述基板表面含氧处理气体之气体供给手段;对前述基板表面照射紫外线,以活性化前述处理气体之紫外线源;及在前述基板表面上之特定高度,移动前述紫外线源之光源移动机构。15.如申请专利范围第14项之基板处理装置,其中前述基板处理装置更包含控制装置,以使前述紫外线源在前述基板表面之被指定区域上移动,而控制前述光源移动机构,前述控制装置系根据程式,使前述基板表面之前述氧化膜之膜厚变动为最小而选择前述被指定区域。16.如申请专利范围第15项之基板处理装置,其中前述程式系在前述基板处理装置中,藉由探索使前述氧化膜之膜厚变动最小之区域之步骤而决定。17.如申请专利范围第14项之基板处理装置,其中前述基板处理装置更包含驱动前述紫外线源之控制装置,前述控制装置系根据程式,使前述基板表面之前述氧化膜之膜厚变动为最小,而控制前述紫外线源而来之前述紫外线之照射量。18.如申请专利范围第17项之基板处理装置,其中前述程式系在前述基板处理装置中,藉由探索使前述氧化膜之膜厚变动为最小之紫外线照射量之步骤而决定。19.如申请专利范围第14项之基板处理装置,其中前述气体供给手段系由可透过紫外线之材料所构成,并包含于前述紫外线源及基板间所配设之冲淋头。20.如申请专利范围第14项之基板处理装置,其中前述气体供给手段系包含由前述基板周围供给前述处理气体至前述基板表面之多数之喷嘴。21.如申请专利范围第14项之基板处理装置,其中前述紫外线源系线状光源。22.如申请专利范围第14项之基板处理装置,其中前述紫外线源系点状光源。23.如申请专利范围第14项之基板处理装置,其中前述紫外线源系单数或多数之光源。24.如申请专利范围第14项之基板处理装置,其中前述紫外线源系具有排出前述紫外线源周边空气之排气管路。25.如申请专利范围第14项之基板处理装置,其中前述紫外线源系具有供给不活性空气至前述紫外线源周边之不活性气体供给管路。26.一种基板处理系统,其特征为该基板处理系统具备:在基板上形成高电介质膜之成膜装置;在前述基板表面,藉由以前述高电介质膜与前述基板挟持而形成绝缘膜之基板处理装置;及藉由真空空气连结前述堆积装置与前述基板处理装置之间,且具备基板搬送机构之真空搬送室,前述基板处理装置,系具有供给前述基板表面含氧处理气体之气体供给手段;对前述基板表面照射紫外线,以活性化前述处理气体之紫外线源;及在前述基板表面上之特定高度,移动前述紫外线源之光源移动机构。27.如申请专利范围第26项之基板处理系统,其中更将冷却前述基板之冷却装置连结前述真空搬送室而设置。28.如申请专利范围第26项之基板处理系统,其中更将对前述基板进行前处理之前处理装置连结前述真空搬送室而设置。29.一种基板处理系统,其特征为该基板处理系统具备:在基板表面形成绝缘膜之基板处理装置;在前述基板表面进行电浆氮化处理之电浆氮化处理装置;及藉由真空空气连结前述堆积装置与前述基板处理装置之间,且具备基板搬送机构之真空搬送室,前述基板处理装置,系具有供给前述基板表面含氧处理气体之气体供给手段;对前述基板表面照射紫外线,以活性化前述处理气体之紫外线源;及在前述基板表面上之特定高度,移动前述紫外线源之光源移动机构。30.一种绝缘膜之形成方法,其特征为在基板上形成绝缘膜,其包含供给处理气体至一个或多数之自由基发生源之步骤;于各个前述一个或多数之自由基发生源,由前述处理气体形成活性自由基之步骤;供给活性自由基至前述基板表面之步骤;及藉由在前述基板表面之前述活性自由基之反应,形成绝缘膜之步骤,形成前述活性自由基之步骤,系一面使各个前述一个或多数之自由基发生源之状态变化,一面进行,此外更包含对各个前述一个或多数之自由基发生源,根据前述绝缘膜之状态,求取在前述绝缘膜内之膜状态之变动作最小化之最适状态之步骤;及将前述一个或多数之自由基发生源之各个状态,设定于前述最适状态,而在基板表面形成绝缘膜之步骤。31.如申请专利范围第30项之绝缘膜之形成方法,其中各个前述一个或多数之自由基发生源,系包含电浆源,及可通过由前述电浆源分离所形成之前述活性自由基之开口部。32.如申请专利范围第30项之绝缘膜之形成方法,其中各个前述一个或多数之自由基发生源之最适状态,系选择为使前述绝缘膜之膜厚变动为最小。33.如申请专利范围第30项之绝缘膜之形成方法,其中各个前述一个或多数之自由基发生源之最适状态,系选择为使前述绝缘膜之组成变动为最小。34.如申请专利范围第30项之绝缘膜之形成方法,其中使各个前述一个或多数之自由基发生源之状态变化步骤,系包含使前述一个或多数之自由基发生源之位置对前述基板作相对的变位之步骤。35.如申请专利范围第30项之绝缘膜之形成方法,其中使各个前述一个或多数之自由基发生源之状态变化步骤,系包含变化前述基板电浆源之驱动力量之步骤。36.如申请专利范围第30项之绝缘膜之形成方法,其中使各个前述一个或多数之自由基发生源之状态变化步骤,系包含使前述电浆源之角度对前述基板作变化之步骤。37.如申请专利范围第30项之绝缘膜之形成方法,其中形成前述绝缘膜之步骤,系一面回转前述基板一面进行。38.一种基板处理装置,其特征为在基板上形成绝缘膜,其包含:设置有保持被处理基板之保持台的处理室;邻接前述处理室,设定于其各自之位置,供给有处理气体且供给活性自由基至前述处理室中之多数自由基源;及设定前述多数自由基源状态之自由基源设定部,前述自由基源设定部系将前述多数之自由基源之状态,设定成前述绝缘膜具有相同之膜状态。39.如申请专利范围第38项之基板处理装置,其中各个前述多数自由基源具有供给有前述处理气体之电浆发生源,及由前述电浆发生源分离而设置,且供给前述活性自由基至前述处理室中之开口部。40.如申请专利范围第38项之基板处理装置,其中前述自由基源设定部系将前述多数之自由基源之状态,设定成前述绝缘膜具有相同之膜厚。41.如申请专利范围第38项之基板处理装置,其中前述自由基源设定部系将前述多数之自由基源之状态,设定成前述绝缘膜具有相同之组成。42.如申请专利范围第38项之基板处理装置,其中前述自由基源设定部系将各个前述多数之自由基源,保持为可对前述处理室之移动。43.如申请专利范围第38项之基板处理装置,其中前述自由基源设定部,系将各个前述多数之自由基源保持为对于前述被处理基板之角度为可变的。44.如申请专利范围第39项之基板处理装置,其中前述自由基源设定部,系包含驱动前述电浆发生源之驱动电路,前述驱动电路系使前述绝缘膜具有相同之膜状态而驱动前述电浆发生源。45.一种基板处理装置,其特征系包含:具有保持被处理基板之保持台的处理容器;设置于前述处理容器之第1边缘部之处理气体导入部;前述处理容器之隔着前述保持台而与前述第1边缘部相对之第2边缘部处形成之排气口;前述处理容器中,较前述保持台靠近前述第1边缘部处设置之自由基发生源;及使前述保持台回转之回转机构。46.如申请专利范围第45项之基板处理装置,其中前述自由基发生源系电浆发生装置。47.如申请专利范围第46项之基板处理装置,其中前述电浆发生装置系设置于前述处理容器之侧壁面。48.如申请专利范围第47项之基板处理装置,其中前述电浆发生装置系构成前述处理气体供给部。49.如申请专利范围第45项之基板处理装置,其中前述电浆发生装置系紫外光源。50.如申请专利范围第49项之基板处理装置,其中前述紫外光源系设置在处理容器上,前述处理气体导入部及前述保持台上之被处理基板间,通过形成于前述处理容器上之光学窗,而将紫外光导入于前述处理容器中。51.如申请专利范围第49项之基板处理装置,其中前述紫外光源系由线状光源所构成。52.如申请专利范围第49项之基板处理装置,其中前述紫外光源系由多数之点状光源所构成。53.如申请专利范围第45项之基板处理装置,其中于前述处理容器中,设置有分划前述处理气体通路之内部反应器,前述被处理基板于载置于前述保持台上之场合时,系露出于前述内部反应器之底面。54.如申请专利范围第45项之基板处理装置,其中前述电浆发生源系由电浆发生装置及紫外光源所构成。55.如申请专利范围第54项之基板处理装置,其中前述电浆发生装置系设置于前述处理容器之侧壁面,前述紫外光源则设置于处理容器上,前述处理气体导入部及前述保持台上之被处理基板间,前述紫外光源系通过前述处理容器上所形成之光学窗,将紫外光导入于前述处理容器中。56.一种基板处理方法,其特征系具有:于保持被处理基板之处理室内,使前述被处理基板作回转之步骤;于前述处理室内,形成沿着前述被处理基板表面,由第1侧流向第2侧形成自由基流之步骤;及藉由前述自由基流,处理前述被处理基板表面之步骤。57.如申请专利范围第56项之基板处理方法,其中前述形成自由基流步骤,系于前述自由基流中,使由前述第1侧向第2侧所产生之自由基浓度产生斜率而进行。58.如申请专利范围第56项之基板处理方法,其中前述形成自由基流之步骤,系使所提供之自由基于超过前述被处理基板之中央部且到达第2侧之前已实质被消灭之条件,而供给自由基。59.如申请专利范围第56项之基板处理方法,其中前述形成自由基流之步骤,系包含电浆活性化处理气体流之步骤。60.如申请专利范围第56项之基板处理方法,其中前述形成自由基流之步骤,系包含紫外线活性化处理气体流之步骤。61.如申请专利范围第45项之基板处理装置,其中前述处理气体导入部,系包含多数之处理气体导入开口部。62.如申请专利范围第52项之基板处理装置,其中前述处理气体导入部,系包含多数之处理气体导入开口部,前述多数之点状光源系设置于由前述多数之处理气体导入开口部导入之各自之处理气体流之流路上。图式简单说明:图1系显示含有高电介质闸极绝缘膜之半导体装置构成剖面图。图2系说明本发明之原理剖面图。图3系显示依据本发明第1实施例之基板处理装置构成剖面图。图4A~4C系显示使用图3之基板处理装置而形成氧化膜之膜厚分布剖面图。图5系显示关于使用图3之基板处理装置而形成氧化膜之处理时间及膜厚之关系剖面图。图6A~6E系显示使用图3之基板处理装置而形成氧化膜之膜厚分布之其他剖面图。图7A~7E系显示使用图3之基板处理装置而形成氧化膜之膜厚分布之其他剖面图。图8A、8B系显示依据比较对照例之氧化膜之膜厚分布剖面图。图9系显示依据本发明第1实施例最适扫描区域决定顺序之流程图。图10系显示依据本发明第1实施例最适光源驱动能量决定顺序之流程图。图11系显示依据本发明第2实施例丛集型基板处理装置构成剖面图。图12系显示依据本发明第3实施例分组型基板处理装置构成剖面图。图13系显示依据图12之基板处理装置所制造之半导体装置构成剖面图。图14系显示图3之基板处理装置之一变形例剖面图。图15A、B系显示图3之基板处理装置之其他之变形例剖面图。图16系显示图3之基板处理装置之其他变形例剖面图。图17系显示依据本发明第4实施例,藉由紫外线活性化氧化处理步骤之氧化膜之膜厚及紫外光照射量之关系剖面图。图18A~18F系显示关于在图17之实验所得到之各试料,于基板上之氧化膜之膜厚分布剖面图。图19系说明图17阶段状图案之产生机构剖面图。图20A、20B系显示图16之基板处理装置应用于300mm垫片之情形时,于被处理基板上之紫外光照射强度剖面图。图21A、21B系显示依据本发明第5实施例,基板处理装置及紫外光照射强度分布剖面图。图22系显示依据本发明第6实施例之基板处理装置构成剖面图。图23系显示于图22之基板处理装置之紫外光照射强度分布剖面图。图24系显示依据本发明第7实施例之基板处理装置构成剖面图。图25系显示图24之基板处理装置之紫外光照射强度分布剖面图。图26系显示依据本发明第8实施例之基板处理装置构成剖面图。图27系显示扩大图26之基板处理装置的一部份之斜视图。图28系显示图26之基板处理装置之紫外光照射强度分布剖面图。图29A、29B系显示使用远距离电浆源之先前之基板处理装置构成,及其问题点之剖面图。图30系显示先前之远距离电浆源之构成剖面图。图31A、31B系显示依据本发明第9实施例之基板处理装置构成剖面图。图32A、32B系显示出于图31A、31B之基板处理装置所进行之基板处理例之剖面图。图33系显示图31A、31B之基板处理装置之最适合化顺序剖面图。图34系显示设置为进行图33之最适合化之机构剖面图。图35系显示图31A、31B之基板处理装置之最适合化顺序之其他剖面图。图36系显示为进行图35之最适合化之构成之剖面图。图37A、37B系显示本发明第9实施例之一之变形例剖面图。图38系显示本发明第9实施例之其他变形例剖面图。图39系显示依据本发明第10实施例之基板处理装置构成剖面图。图40系说明图39之基板处理装置之原理剖面图。图41A、41B系说明图39之基板处理装置之原理之其他剖面图。图42A、42B系说明图39之基板处理装置之原理之其他剖面图。图43A、43B系说明图39之基板处理装置之原理之此外之其他剖面图。图44A、44B系显示依据图39之基板处理装置之成膜例剖面图。图45A、45B系显示依据本发明第11实施例之基板处理装置构成剖面图。图46系显示图45A、B之基板处理装置之一之变形例剖面图。图47系显示依据本发明第12实施例之基板处理装置构成剖面图。图48系显示使用图47之基板处理装置之分组型基板处理系统之构成剖面图。图49系显示使用图47之基板处理装置所形成之半导体装置构成剖面图。图50系显示使用图48之分组型基板处理系统,于制造图49之半导体装置时之制程流程图。图51系显示对应图50之制程流程的基板处理装置之控制计时图。
地址 日本