CN112071752A - 基板处理方法和基板处理装置 - Google Patents

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Abstract

本公开提供基板处理方法和基板处理装置。所述方法是基板处理装置的控制方法，该基板处理装置具备：处理容器，其具有可升降的载置台；构件，在该构件与载置台之间形成处理空间；原料气体供给部；反应气体供给部；以及排气部，其具有能够调整开度的压力调整阀，所述方法包括重复以下工序的工序：吸附工序，供给原料气体并使其吸附于基板；第一吹扫工序，对剩余的原料气体进行排气；反应工序，供给反应气体来与原料气体进行反应；以及第二吹扫工序，对剩余的反应气体进行排气，其中，吸附工序以及/或者反应工序中的载置台与构件之间的间隙的宽度以及/或者压力调整阀的开度比第一吹扫工序以及/或者第二吹扫工序中的所述宽度以及/或者所述开度小。

Description

基板处理方法和基板处理装置
技术领域
本公开涉及一种基板处理方法和基板处理装置。
背景技术
例如，已知使用TiN膜来作为3DNAND的字线的势垒金属。
在专利文献1中，公开了一种通过气相沉积***在基板上形成薄膜的方法，该方法包括：配置阶段，在所述气相沉积***内配置基板，即，在所述气相沉积***中，在所述基板的上方划分出处理空间；向所述处理空间导入气体状的薄膜前体的阶段；扩大阶段，继续向所述处理空间导入所述薄膜前体来使所述处理空间的容积从第一尺寸扩大到第二尺寸，来形成扩大处理空间；向所述扩大处理空间导入还原气体的阶段；以及从所述还原气体形成还原等离子体的阶段。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-521594号公报
发明内容
发明要解决的问题
在一个方面，本公开提供一种提高阶梯覆盖率的基板处理方法和基板处理装置。
用于解决问题的方案
为了解决上述问题，根据一个方式，提供一种基板处理方法，其为基板处理装置的控制方法，该基板处理装置具备：处理容器，其具有用于载置基板的能够升降的载置台；构件，其以与所述载置台的载置面相向的方式配置，在所述构件与所述载置台之间形成处理空间；原料气体供给部，其向所述处理容器内供给原料气体；反应气体供给部，其向所述处理容器内供给反应气体；以及排气部，其具有能够调整开度的压力调整阀，对所述处理容器内的气体进行排气，所述基板处理方法包括重复以下工序的工序：吸附工序，向所述处理容器内供给原料气体并使该原料气体吸附在所述基板上；第一吹扫工序，对所述吸附工序的剩余的原料气体进行排气；反应工序，向所述处理容器内供给反应气体来与所述原料气体进行反应；以及第二吹扫工序，对所述反应工序的剩余的反应气体进行排气，其中，所述吸附工序以及/或者所述反应工序中的所述载置台与所述构件之间的间隙的宽度以及/或者所述压力调整阀的开度比所述第一吹扫工序以及/或者所述第二吹扫工序中的所述载置台与所述构件之间的间隙的宽度以及/或者所述压力调整阀的开度小。
发明的效果
根据一个方面，能够提供一种提高阶梯覆盖率的基板处理方法和基板处理装置。
附图说明
图1是本实施方式所涉及的基板处理装置的截面示意图的一例。
图2是本实施方式所涉及的基板处理装置的截面示意图的一例。
图3是示出本实施方式所涉及的基板处理装置中的成膜处理的一例的流程图
图4是示出本实施方式所涉及的基板处理装置中的基板处理方法的一例的流程图。
图5是说明气体供给、间隙宽度、APC开度的控制的一例的时序图。
图6是一次循环中的压力变动的一例。
图7是基板处理中的模型图的一例。
图8是说明气体供给、间隙宽度、APC开度的控制的其它例的时序图。
图9的(a)是示出原料气体的供给量与阶梯覆盖率之间的关系的曲线图的一例，图9的(b)是示出低压工序时的压力与阶梯覆盖率之间的关系的曲线图的一例。
图10是示出间隙距离与膜厚度之间的关系的曲线图的一例。
图11是示出各间隙宽度时的压力变化的曲线图的一例。
附图标记说明
W：基板；1：处理容器；2：基板载置台(载置台)；3：喷淋头(构件)；4：排气部；5：处理气体供给机构(原料气体供给部、反应气体供给部、载气供给部)；6：控制装置；22：包覆构件；24：升降机构；32：喷淋板(构件)；34：环状突起部(环状凸部)；37：处理空间；38：环状间隙；41：排气配管；42：APC阀；43：开闭阀；44：真空泵；100：基板处理装置；L1：原料气体供给线路(原料气体供给部)；L2：反应气体供给线路(反应气体供给部)；L3：第一连续N2气体供给线路(载气供给部)；L4：第二连续N2气体供给线路(载气供给部)；L5：第一快速吹扫线路；L6：第二快速吹扫线路。
具体实施方式
以下，参考值附图来说明用于实施本公开的方式。在各附图中，对相同的构成部分标注相同的附图标记，有时省略重复的说明。
<基板处理装置>
使用图1和图2来说明本实施方式所涉及的基板处理装置100。图1和图2是本实施方式所涉及的基板处理装置100的截面示意图的一例。
基板处理装置100是对晶圆等基板W供给作为原料气体的TiCl4气体和作为反应气体的NH3气体来在基板W的表面进行作为含金属的膜的TiN膜的成膜的装置。基板处理装置100例如由ALD(Atomic Layer Deposition：原子层沉积)装置等构成。
如图1和图2所示，基板处理装置100具有处理容器1、基板载置台(工作台)2、喷淋头3、排气部4、处理气体供给机构5、控制装置6。
处理容器1由铝等金属构成，具有大致圆筒状。在处理容器1的侧壁形成有用于进行基板W的搬入或搬出的搬入搬出口11，搬入搬出口11能够通过闸阀12进行开闭。在处理容器1的主体的上部设置有截面呈矩形的圆环状的排气管路13。在排气管路13中，沿内周面形成有缝隙13a。另外，在排气管路13的外壁形成有排气口13b。在排气管路13的上表面，以堵住处理容器1的上部开口的方式设置有顶壁14。顶壁14与排气管路13之间通过密封环15被气密地密封。在基板载置台2(和包覆构件22)上升到后述的处理位置(第一处理位置、第二处理位置)时，划分构件16将处理容器1的内部沿上下方向进行划分。
基板载置台2在处理容器1内将基板W支承为水平。基板载置台2呈大小与基板W对应的圆板状，被支承构件23支承。基板载置台2由氮化铝(AlN)等陶瓷材料、铝、镍基合金等金属材料构成，在该基板载置台2的内部埋入有用于将基板W进行加热的加热器21。加热器21从加热器电源(未图示)接受供电而发热。而且，通过在基板载置台2的上表面的基板载置面附近设置的热电偶(未图示)的温度信号来控制加热器21的输出，由此将基板W控制为规定的温度。
在基板载置台2，以覆盖基板载置面的外周区域和基板载置台2的侧面的方式设置有由氧化铝等陶瓷构成的包覆构件22。
支承构件23从基板载置台2的底面中央贯通在处理容器1的底壁形成的孔部后向处理容器1的下方延伸，该支承构件23的下端与升降机构24连接。通过升降机构24，基板载置台2能够经由支承构件23在图1中用实线表示的第一处理位置、图2中用实线表示的第二处理位置以及图1中的下方用双点划线表示的能够搬送基板W的搬送位置之间升降。另外，在支承构件23的靠处理容器1的下方的位置安装有凸缘部25，在处理容器1的底面与凸缘部25之间设置有波纹管26，该波纹管26将处理容器1内的气氛气体与外部气体划分开，并随着基板载置台2的升降动作进行伸缩。
在处理容器1的底面附近，以从升降板27a向上方突出的方式设置有三个(仅图示出两个)基板支承销27。基板支承销27能够通过设置于处理容器1的下方的升降机构28经由升降板27a进行升降，贯穿在处于搬送位置的基板载置台2设置的贯通孔2a且能够相对于基板载置台2的上表面突出和退回。通过像这样使基板支承销27升降，来在基板搬送机构(未图示)与基板载置台2之间进行基板W的交接。
喷淋头3向处理容器1内喷淋状地供给处理气体。喷淋头3由金属制成，以与基板载置台2相向的方式设置，具有与基板载置台2大致相同的直径。喷淋头3具有：主体部31，其固定于处理容器1的顶壁14；以及喷淋板32，其与主体部31的下部相连接。在主体部31与喷淋板32之间形成有气体扩散空间33，在气体扩散空间33以贯通主体部31及处理容器1的顶壁14的中央的方式设置有气体导入孔36。在喷淋板32的周缘部形成有向下方突出的环状突起部34，在喷淋板32的环状突起部34的内侧的平坦面形成有气体喷出孔35。
在基板载置台2处于处理位置的状态下，在喷淋板32与基板载置台2之间形成处理空间37，环状突起部34接近基板载置台2的包覆构件22的上表面而形成环状间隙38。在此，基板载置台2处于第一处理位置的状态下的间隙宽度G1(参考值图1)比基板载置台2处于第二处理位置的状态下的间隙宽度G2(参考值图2)窄。另外，在基板载置台2处于第一处理位置的状态下，包覆构件22的上表面配置在比划分构件16的上表面更靠上方的位置。在基板载置台2处于第二处理位置的状态下，包覆构件22的上表面配置在比划分构件16的上表面更靠下方的位置。
排气部4对处理容器1的内部进行排气。排气部4具有与排气管路13的排气口13b相连接的排气配管41、APC(Auto Pressure Controller：自动压力控制器)阀42、开闭阀43以及真空泵44。排气配管41的一端与排气管路13的排气口13b相连接，另一端与真空泵44的吸入口相连接。在排气管路13与真空泵44之间，从上游侧起按顺序设置APC阀42、开闭阀43。APC阀42调整排气路径的传导性来调整处理空间37的压力。开闭阀43进行排气配管41的开闭的切换。在进行处理时，划分构件16和基板载置台2(包覆构件22)将处理容器1的内部划分为包括处理空间37的上部空间和靠基板载置台2的背面侧的下部空间。由此，处理空间37内的气体经由环状间隙38、缝隙13a到达排气管路13的内部的环状空间，通过排气部4的真空泵44从排气管路13的排气口13b经过排气配管41后被排出。此外，下部空间通过未图示的吹扫气体供给机构变为吹扫气氛。因此，处理空间37的气体不流向下部空间。
处理气体供给机构5具有原料气体供给线路L1、反应气体供给线路L2、第一连续N2气体供给线路L3、第二连续N2气体供给线路L4、第一快速吹扫线路L5以及第二快速吹扫线路L6。
原料气体供给线路L1从作为含金属的气体、例如TiCl4气体的供给源的原料气体供给源GS1延伸后与合流配管L7相连接。合流配管L7与气体导入孔36相连接。在原料气体供给线路L1中，从原料气体供给源GS1侧起按顺序设置有质量流量控制器M1、缓冲罐T1以及开闭阀V1。质量流量控制器M1控制在原料气体供给线路L1中流动的TiCl4气体的流量。缓冲罐T1暂时贮存TiCl4气体，短时间地供给需要的TiCl4气体。在执行ALD工艺时，开闭阀V1进行TiCl4气体的供给/停止的切换。
反应气体供给线路L2从作为反应气体、例如NH3气体的供给源的反应气体供给源GS2延伸后与合流配管L7相连接。在反应气体供给线路L2中，从反应气体供给源GS2侧起按顺序设置有质量流量控制器M2、缓冲罐T2以及开闭阀V2。质量流量控制器M2控制在反应气体供给线路L2中流动的NH3气体的流量。缓冲罐T2暂时贮存NH3气体，短时间地供给需要的NH3气体。在进行ALD工艺时，开闭阀V2进行NH3气体的供给/停止的切换。
第一连续N2气体供给线路L3从作为N2气体的供给源的N2气体供给源GS3延伸后与原料气体供给线路L1相连接。由此，经由第一连续N2气体供给线路L3向原料气体供给线路L1侧供给N2气体。第一连续N2气体供给线路L3在利用ALD法进行成膜的期间始终供给N2气体，该N2气体作为TiCl4气体的载气发挥功能，并且也具有作为吹扫气体的功能。在第一连续N2气体供给线路L3中，从N2气体供给源GS3侧起按顺序设置有质量流量控制器M3、开闭阀V3以及节流孔F3。质量流量控制器M3控制在第一连续N2气体供给线路L3中流动的N2气体的流量。节流孔F3用于抑制从缓冲罐T1、T5供给的较大流量的气体逆流至第一连续N2气体供给线路L3。
第二连续N2气体供给线路L4从作为N2气体的供给源的N2气体供给源GS4延伸后与反应气体供给线路L2相连接。由此，经由第二连续N2气体供给线路L4向反应气体供给线路L2侧供给N2气体。第二连续N2气体供给线路L4在利用ALD法进行成膜的期间始终供给N2气体，该N2气体作为NH3气体的载气发挥功能，并且也具有作为吹扫气体的功能。在第二连续N2气体供给线路L4中，从N2气体供给源GS4侧起按顺序设置有质量流量控制器M4、开闭阀V4以及节流孔F4。质量流量控制器M4控制在第二连续N2气体供给线路L4中流动的N2气体的流量。节流孔F4用于抑制从缓冲罐T2、T6供给的较大流量的气体逆流至第二连续N2气体供给线路L4。
第一快速吹扫线路L5从作为N2气体的供给源的N2气体供给源GS5延伸后与第一连续N2气体供给线路L3相连接。由此，经由第一快速吹扫线路L5和第一连续N2气体供给线路L3向原料气体供给线路L1侧供给N2气体。第一快速吹扫线路L5仅在利用ALD法进行成膜的期间的吹扫步骤时供给N2气体。在第一快速吹扫线路L5中，从N2气体供给源GS5侧起按顺序设置有质量流量控制器M5、缓冲罐T5以及开闭阀V5。质量流量控制器M5控制在第一快速吹扫线路L5中流动的N2气体的流量。缓冲罐T5暂时贮存N2气体，短时间地供给需要的N2气体。在进行ALD工艺的吹扫时，开闭阀V5进行N2气体的供给/停止的切换。
第二快速吹扫线路L6从作为N2气体的供给源的N2气体供给源GS6延伸后与第二连续N2气体供给线路L4相连接。由此，经由第二快速吹扫线路L6和第二连续N2气体供给线路L4向反应气体供给线路L2侧供给N2气体。第二快速吹扫线路L6仅在利用ALD法进行成膜的期间的吹扫步骤时供给N2气体。在第二快速吹扫线路L6中，从N2气体供给源GS6侧起按顺序设置有质量流量控制器M6、缓冲罐T6以及开闭阀V6。质量流量控制器M6控制在第二快速吹扫线路L6中流动的N2气体的流量。缓冲罐T6暂时贮存N2气体，短时间地供给需要的N2气体。在进行ALD工艺的吹扫时，开闭阀V6进行N2气体的供给/停止的切换。
控制装置6控制基板处理装置100的各部的动作。控制装置6具有CPU(CentralProcessing Unit：中央处理器)、ROM(Read Only Memory：只读存储器)以及RAM(RandomAccess Memory：随机存取存储器)。CPU根据RAM等存储区域中保存的制程来执行期望的处理。在制程中设定有针对工艺条件的装置的控制信息。控制信息例如可以是气体流量、压力、温度、工艺时间。此外，制程和控制装置6使用的程序例如也可以存储在硬盘、半导体存储器中。另外，也可以是，制程等以收容于通过CD-ROM、DVD等便携性的计算机可读取的存储介质的状态被安装到规定的位置，并被读出。
<成膜处理>
接着，使用图3来说明由基板处理装置100进行的成膜处理。图3是示出本实施方式所涉及的基板处理装置100中的成膜处理的一例的流程图。
在步骤S101中，向基板处理装置100的处理容器1内搬入基板W。具体而言，在使通过加热器21被加热到规定温度(例如，300℃～700℃)的基板载置台2下降到搬送位置(图1用双点划线表示。)的状态下，打开闸阀12。接下来，通过搬送臂(未图示)经由搬入搬出口11将基板W搬入处理容器1内，并通过基板支承销27进行支承。当搬送臂从搬入搬出口11退出时，关闭闸阀12。另外，使基板支承销27下降来将基板W载置于基板载置台2上。
在步骤S102中，控制装置6控制升降机构24来使基板载置台(工作台)2上升到处理位置(第一处理位置或者第二处理位置)。由此，处理容器1的内部被划分为包括处理空间37的靠基板载置台2的表面(基板载置面)侧的上部空间以及靠基板载置台2的背面侧的下部空间。
在步骤S103中，使基板载置台2上的基板W升温，并且调整APC阀42的开度。即，通过加热器21使基板载置台2上的基板W升温到规定的温度。另外，控制装置6控制排气部4来将处理容器1内调节为规定的真空度。之后，控制装置6将开闭阀V3、V4打开，将开闭阀V1、V2、V5、V6关闭。由此，从N2气体供给源GS3、GS4经过第一连续N2气体供给线路L3和第二连续N2气体供给线路L4向处理空间37内供给N2气体来使处理空间37内的压力上升。另外，控制装置6基于检测处理空间37内的压力的压力传感器(未图示)来调整APC阀42的开度，以使处理空间37内的压力变为期望的压力。由此，控制装置6将处理空间37内的压力与APC阀42的开度相对应地进行存储。此外，此时，从原料气体供给源GS1向缓冲罐T1内供给TiCl4气体，并且缓冲罐T1内的压力维持为大致固定。另外，从N2气体供给源GS5、GS6向缓冲罐T5、T6内供给N2气体，并且缓冲罐T5、T6内的压力维持为大致固定。
在步骤S104中，执行在基板W上进行TiN膜的成膜的基板处理。此外，使用图4在后文中叙述此处的处理。当基板处理结束时，进入步骤S105。
在步骤S105中，控制装置6控制升降机构24来使基板载置台(工作台)2下降到搬送位置。
在步骤S106中，从基板处理装置100的处理容器1内搬出基板W。具体而言，使基板支承销27上升来将载置于基板载置台2上的基板W抬起，并通过基板支承销27来支承基板W。另外，打开闸阀12。接下来，通过搬送臂(未图示)经由搬入搬出口11从处理容器1内搬出基板W。当搬送臂从搬入搬出口11退出时，关闭闸阀12。通过以上过程，基板处理装置100中的在基板W上进行TiN膜的成膜的处理结束。
接着，使用图4至图7来进一步说明步骤S104的基板处理。图4是示出本实施方式所涉及的基板处理装置100中的基板处理方法的一例的流程图。图5是说明气体供给、间隙宽度、APC开度的控制的一例的时序图。图6是一次循环中的压力变动的一例。图7是基板处理中的模型图的一例。
此外，图5的上部表示气体供给，纵轴表示供给的气体的流量，横轴表示时间。图5的中部表示基板载置台2的在高度方向上的位置，纵轴表示基板载置台2的高度，横轴表示时间。即，在图5的中部的曲线图中示出：纵轴上的值越大则间隙宽度越窄，纵轴上的值越小间隙宽度越宽。图5的下部表示APC阀42的开度，纵轴表示APC阀42的开度，横轴表示时间。另外，在图6中，纵轴表示压力，横轴表示时间。另外，图7示出高深宽比的洞、槽来作为基板W的构造体200的一例。此外，构造体200也可以应用于具有沿上下方向延伸的纵槽和从纵槽沿横向延伸的横槽的肋骨形状的立体构造。
在步骤S1中，控制装置6控制升降机构24来开始进行使基板载置台2向第一处理位置(图1参考值。图5中用“窄(Narrow)”表示。)移动(上升)的上升动作，并且开始进行使APC阀42的开度成为第一开度(图5中用“关闭(Close)”表示。)的关闭动作。在此，第一开度是比后述的第二开度小的(关闭侧)开度。此外，第一开度的值是基于制程中记载的压力以及通过步骤S103存储的压力与开度之间的关系来决定的。另外，控制装置6使质量流量控制器M3、M4的流量(图5中用“c-N2”表示的载气N2气体的流量)成为制程中设定的规定的流量。此外，载气N2气体从N2气体供给源GS3、GS4经过第一连续N2气体供给线路L3和第二连续N2气体供给线路L4被供给到处理空间37内。
在步骤S2中，控制装置6将开闭阀V1打开来向处理空间37内供给作为原料气体的TiCl4气体。在此，环状间隙38的间隙宽度G1比间隙宽度G2窄(例如，0.5mm)，另外，APC阀42的开度(第一开度)也比后述的第二开度小。因此，供给到处理空间37内的TiCl4气体被封入处理空间37内，如图6所示，处理空间37内的压力上升。由此，已供给的TiCl4气体不会被立即排出，能够使原料气体分子与基板W的构造体200之间的接触频度增加。另外，如图7的(a)所示，能够将原料气体一直供给到复杂的构造体200的深处，并能够使原料气体分子吸附在构造体200的表面。
在步骤S3中，控制装置6将开闭阀V1关闭。另外，控制装置6控制升降机构24来开始进行使基板载置台2向第二处理位置(参考值图2。图5中用“宽(Wide)”表示。)移动(下降)的下降动作，并且开始进行使APC阀42的开度成为第二开度(在图5中用“打开(Open)”表示。)的打开动作。在此，第二开度是比第一开度大的(打开侧)开度。此外，第二开度的值是基于制程中记载的压力以及通过步骤S103存储的压力与开度之间的关系来决定的。
在步骤S4中，控制装置6将开闭阀V5、V6打开来向处理空间37内供给N2气体(图5中用“快速N2(Flash N2)”表示。)。此时，N2气体在暂时贮存于缓冲罐T5、T6后被供给到处理容器1内，因此能够进行较大流量的供给。另外，环状间隙38的间隙宽度比间隙宽度G1宽，另外，APC阀42的开度也比第一开度大。由此，如图7的(b)所示那样对处理空间37中的剩余的TiCl4气体等进行快速吹扫。此外，在图5中图示出在基板载置台2的下降动作期间、APC阀42的开度的打开动作期间开始进行快速吹扫，但是不限于此，也可以在基板载置台2的下降动作结束后、APC阀42的开度调整完成后进行快速吹扫。
在步骤S5中，控制装置6将开闭阀V5、V6关闭。另外，控制装置6使质量流量控制器M3、M4的流量(载气N2气体的流量)比供给原料气体时(步骤S2)、进行快速吹扫时(步骤S4)的流量小。另外，环状间隙38的间隙宽度G2比间隙宽度G1宽(例如，6mm)，另外，APC阀42的开度(第二开度)也比第一开度大。因此，能够使从处理空间37向真空泵44的排气传导性变小，如图6所示，处理空间37内的压力变为低压(图6中用“低压(low pressure)”表示。)。由此，如图7的(b)所示，能够容易地排出构造体200内剩余的TiCl4气体、N2气体等。
在步骤S6中，控制装置6控制升降机构24来开始进行使基板载置台2向第一处理位置(参考值图1)移动(上升)的上升动作。
在步骤S7中，控制装置6开始进行使APC阀42的开度成为第一开度的关闭动作。另外，控制装置6使质量流量控制器M3、M4的流量(载气N2气体的流量)大于步骤S5、S6中的流量。例如，恢复到步骤S1～S4的流量。
在步骤S8中，控制装置6将开闭阀V2打开来向处理空间37内供给作为反应气体的NH3气体。在此，环状间隙38的间隙宽度G1比间隙宽度G2窄(例如，0.5mm)，另外，APC阀42的开度(第一开度)也比第二开度小。因此，供给到处理空间37内的NH3气体被封入处理空间37内，如图6所示，处理空间37内的压力上升。由此，已供给的NH3气体不会被立即排出，能够使反应气体分子与基板W的构造体200之间的接触频度增加。另外，如图7的(c)所示，能够将反应气体一直供给到复杂的构造体200的深处，并能够使反应气体与吸附在构造体200的表面上的原料气体分子进行反应。
在步骤S9中，控制装置6开始进行使APC阀42的开度成为第二开度的打开动作。
在步骤S10中，控制装置6将开闭阀V2关闭。另外，控制升降机构24开始进行使基板载置台2向第二处理位置(参考值图2)移动(下降)的下降动作。
在步骤S11中，控制装置6将开闭阀V5、V6打开来向处理空间37内供给N2气体(图5中用“快速N2”表示。)。此时，N2气体在暂时贮存于缓冲罐T5、T6后被供给到处理容器1内，因此能够进行较大流量的供给。另外，环状间隙38的间隙宽度比间隙宽度G1宽，另外，APC阀42的开度(第二开度)也比第一开度大。由此，如图7的(d)所示那样对处理空间37的反应生成物(NH4Cl气体、HCl气体)、剩余的NH3气体等进行快速吹扫。此外，在图5中图示出在APC阀42的开度的打开动作结束后且基板载置台2的下降动作期间开始进行快速吹扫，但是不限于此。
在步骤S12中，控制装置6将开闭阀V5、V6关闭。另外，控制装置6使质量流量控制器M3、M4的流量(载气N2气体的流量)比供给反应气体时(步骤S8、S9)、进行快速吹扫时(步骤S11)的流量小。另外，环状间隙38的间隙宽度G2比间隙宽度G1宽(例如，6mm)，另外，APC阀42的开度(第二开度)也比第一开度大。因此，能够使从处理空间37向真空泵44的排气传导性变小，如图6所示，处理空间37内的压力变为低压(图6中用“低压”表示。)。由此，如图7的(d)所示，能够容易地排出构造体200内的反应生成物(NH4Cl气体、HCl气体)、剩余的NH3气体、N2气体等。
在步骤S13中，控制装置6控制升降机构24来开始进行使基板载置台2向第一处理位置(参考值图1)移动(上升)的上升动作。通过这样的步骤S1～S13的处理，ALD工艺的一次循环结束。
在步骤S14中，控制装置6判定规定的循环次数是否结束了。在规定的循环次数未结束的情况下(S14：“否(No)”)，重复步骤S1～S13直至结束为止。在规定的循环次数结束的情况下(S14：“是(Yes)”)，结束处理。
此外，在图5所示的例子中，连续地供给载气N2气体，具体而言，说明了在低压工序时(S5、S6、S12、S13)减少载气N2气体的供给量，但是不限于此。图8是说明气体供给、间隙宽度、APC开度的控制的其它例的时序图。例如，也可以是如图8所示的其它例那样连续地供给载气N2气体的结构，具体而言，也可以是固定地供给载气N2气体的结构。换言之，低压工序(S5、S6、S12、S13)中的载气N2气体的供给量也可以与吸附工序(S2)以及/或者反应工序(S8、S9)中的载气N2气体的供给量相同。在图8所示的其它例中，通过控制APC开度，在低压工序中使处理空间37内的压力成为低压。
另外，说明了进行环状间隙38的间隙宽度的控制(基板载置台2的升降)以及APC阀42的开度调整这两方，但是不限于此。例如，也可以进行其中任意一方。
图9的(a)是示出原料气体的供给量与阶梯覆盖率之间的关系的曲线图的一例。纵轴表示阶梯覆盖率，横轴表示原料气体的供给量。如图9的(a)所示，原料气体的供给量越多，则阶梯覆盖率越高。与此相对，根据本实施方式所涉及的基板处理装置100，通过使吸附工序中的环状间隙38的间隙宽度变小、使APC阀42的开度变小，能够提高原料气体的分压。通过提高原料气体的分压，能够增加处理空间37内的原料气体的量。由此，如图9的(a)所示，能够使阶梯覆盖率提高。
图9的(b)是示出低压工序时(步骤S5、S6、S12、S13)的压力与阶梯覆盖率之间的关系的曲线图的一例。纵轴表示阶梯覆盖率，横轴表示压力(将右侧设为0Torr，随着去向左侧而压力变大)。如图9的(b)所示，低压工序时的压力越低，则阶梯覆盖率越高。例如，在进行原料气体的吹扫的工序中，在未反应的原料气体停留在构造体200内的入口附近的情况下，在构造体200的入口侧，比深远侧先进行成膜，从而将构造体200堵塞。因此，阶梯覆盖率降低。另外，在进行反应气体的吹扫时也是同样的。根据本实施方式所涉及的基板处理装置100，通过使吹扫工序中的环状间隙38的间隙宽度变大、使APC阀42的开度变大，能够使传导性降低，从而使压力降低。另外，通过减少载气N2气体的供给量，能够使压力降低。由此，如图9(b)所示，能够使阶梯覆盖率提高。
图10是示出间隙距离与膜厚度之间的关系的曲线图的一例。在此，以使间隙宽度固定的方式进行了规定的循环的成膜。用黑色方块(参考值)表示结果。如图10所示，在间隙宽度窄的区域(0.5mm～2mm)中，能够确认出膜厚度增加。即，根据本实施方式所涉及的基板处理装置100，通过储存原料气体能够改善原料气体的使用效率。
此外，关于间隙宽度0.5mm和6.0mm，将使吹扫时间比用黑色方块表示的参考值的吹扫时间(与步骤S3、S10对应的N2吹扫0.1秒，与步骤S4、S11对应的快速吹扫0.2秒)延长了的情况用黑色圆圈(N2吹扫0.4秒，快速吹扫0.5秒)、白色圆圈(N2吹扫0.7秒，快速吹扫0.8秒)来表示。假设由于在间隙宽度窄的区域中发生原料气体的吹扫不足并且在间隙宽度宽的区域中未发生原料气体的吹扫不足而引起间隙宽度窄的区域中发生了膜厚度增加，在延长了吹扫时间的情况下，认为在间隙宽度窄的区域中膜厚度大幅减少，在间隙宽度宽的区域中膜厚度的减少程度变小。然而，如图10所示，在间隙宽度0.5mm和6.0mm时，表示出同样的膜厚度的减少倾向。即，能够确认间隙宽度窄的区域中的膜厚度增加不是由原料气体的吹扫不足引起的。换言之，能够确认出原料气体的使用效率的改善。
图11是示出各间隙宽度时的压力变化的曲线图的一例。在此，示出将环状间隙38的间隙宽度固定为各种值来重复进行相对于处理空间37的气体的供给和排气时的压力变化。纵轴表示压力，横轴表示时间。另外，图11的(a)表示处理空间37内的压力变化，图11的(b)表示排气管路13内的压力变化。
在图11的(a)所示的结构例中，在间隙宽度为2mm以下的区域中能够确认出：由于间隙宽度的变更而压力上升，即，进行原料气体储存。另一方面，在间隙宽度为3mm以上的区域中基本观察不到由间隙宽度的变更引起的压力的上升。像这样，第一处理位置设定为图11的(a)所示的基于压力变动进行原料气体的储存的位置，换言之，设定为由于间隙宽度的变更而压力上升的位置(例如，间隙宽度为0.5mm位置)。另外，第二处理位置设定为图11的(a)所示没有基于压力变动进行原料气体的储存的位置，换言之，设定为由间隙宽度的变更引起的压力的上升小的位置(例如，间隙宽度为6.0mm的位置)。另外，如图11的(b)所示，排气管路13内的压力不依赖于间隙宽度，基本观察不到变化。
以上，根据本实施方式所涉及的基板处理装置100，能够提高在基板W上进行成膜时的阶梯覆盖率。
另外，通过使吸附工序(S2)以及/或者反应工序(S8、S9)中的间隙宽度变窄(2.0mm以下)，能够进行原料气体以及/或者反应气体储存来改善原料气体以及/或者反应气体的使用效率。另外，阶梯覆盖率也提高。另外，通过使进行原料气体或反应气体的吹扫的工序(S4～S6、S11～S13)中的间隙宽度变宽(3.0mm以上)，能够较佳地进行原料气体或反应气体的吹扫。另外，阶梯覆盖率也提高。
以上说明了由基板处理装置100进行的本实施方式的成膜方法，但是本公开不限于上述实施方式等，在权利要求书所记载的本公开的主旨的范围内能够进行各种变形、改良。
以进行TiN膜的成膜的情况为例进行了说明，但是形成的膜的种类不限于此。另外，原料气体、反应气体等的气体种类也不限于上述的气体。
另外，关于本实施方式所涉及的基板处理装置100，以热ALD装置的情况为例进行了说明，但是不限于此，例如也可以应用于等离子体ALD装置。

Claims (11)

1.一种基板处理方法，是基板处理装置的基板处理方法，该基板处理装置具备：
处理容器，其具有用于载置基板的能够升降的载置台；
构件，在该构件与所述载置台之间形成处理空间；
原料气体供给部，其向所述处理容器内供给原料气体；
反应气体供给部，其向所述处理容器内供给反应气体；以及
排气部，其具有能够调整开度的压力调整阀，对所述处理容器内的气体进行排气，
所述基板处理方法包括重复以下工序的工序：
吸附工序，向所述处理容器内供给原料气体并使该原料气体吸附在所述基板上；
第一吹扫工序，对所述吸附工序的剩余的原料气体进行排气；
反应工序，向所述处理容器内供给反应气体来与所述原料气体进行反应；以及
第二吹扫工序，对所述反应工序的剩余的反应气体进行排气，
其中，所述吸附工序以及/或者所述反应工序中的所述载置台与所述构件之间的间隙的宽度以及/或者所述压力调整阀的开度比所述第一吹扫工序以及/或者所述第二吹扫工序中的所述载置台与所述构件之间的间隙的宽度以及/或者所述压力调整阀的开度小。
2.根据权利要求1所述的基板处理方法，其特征在于，
所述第一吹扫工序以及/或者所述第二吹扫工序包括低压工序，在所述低压工序中，使所述处理空间内的压力成为比所述吸附工序以及/或者所述反应工序中的该压力更低。
3.根据权利要求2所述的基板处理方法，其特征在于，
在所述第一吹扫工序以及/或者所述第二吹扫工序中，在进行吹扫气体的供给以及该吹扫气体的停止后，实施所述低压工序。
4.根据权利要求2或3所述的基板处理方法，其特征在于，
所述基板处理装置还具备供给载气的载气供给部，
在所述吸附工序、所述第一吹扫工序、所述反应工序、所述第二吹扫工序中，连续地供给载气。
5.根据权利要求4所述的基板处理方法，其特征在于，
所述低压工序中的所述载气的供给量比所述吸附工序以及/或者所述反应工序中的所述载气的供给量少。
6.根据权利要求4所述的基板处理方法，其特征在于，
所述低压工序中的所述载气的供给量与所述吸附工序以及/或者所述反应工序中的所述载气的供给量相同。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的基板处理方法，其特征在于，
通过使所述载置台升降来控制所述载置台与所述构件之间的间隙的宽度。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的基板处理方法，其特征在于，
所述构件是与所述载置台相向的喷淋板。
9.根据权利要求8所述的基板处理方法，其特征在于，
所述喷淋板在其周缘部具有环状凸部，
所述载置台在其周缘部具有包覆构件，
控制所述环状凸部的下表面与所述包覆构件的上表面之间的宽度。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的基板处理方法，其特征在于，
所述吸附工序以及/或者所述反应工序中的所述载置台与所述构件之间的间隙的宽度为2.0mm以下。
11.一种基板处理装置，具备：
处理容器，其具有用于载置基板的能够升降的载置台；
构件，其以与所述载置台的载置面相向的方式配置，在该构件与所述载置台之间形成处理空间；
原料气体供给部，其向所述处理容器内供给原料气体；
反应气体供给部，其向所述处理容器内供给反应气体；
排气部，其具有能够调整开度的压力调整阀，对所述处理容器内的气体进行排气；以及
控制部，
其中，所述控制部执行重复以下工序的工序：
吸附工序，向所述处理容器内供给原料气体并使该原料气体吸附在所述基板上；
第一吹扫工序，对所述吸附工序的剩余的原料气体进行排气；
反应工序，向所述处理容器内供给反应气体来与所述原料气体进行反应；以及
第二吹扫工序，对所述反应工序的剩余的反应气体进行排气，
所述控制部进行控制，以使所述吸附工序以及/或者所述反应工序中的所述载置台与所述构件之间的间隙的宽度以及/或者所述压力调整阀的开度比所述第一吹扫工序以及/或者所述第二吹扫工序中的所述载置台与所述构件之间的间隙的宽度以及/或者所述压力调整阀的开度小。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7300898B2 (ja) * 2019-06-11 2023-06-30 東京エレクトロン株式会社 基板処理方法及び基板処理装置
US11236424B2 (en) * 2019-11-01 2022-02-01 Applied Materials, Inc. Process kit for improving edge film thickness uniformity on a substrate
US20230072156A1 (en) * 2021-09-02 2023-03-09 Wonik Ips Co., Ltd. Substrate processing apparatus

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20010041218A1 (en) * 1997-08-11 2001-11-15 Robert C. Cook High rate silicon nitride deposition method at low pressures
US20070116887A1 (en) * 2005-11-18 2007-05-24 Tokyo Electron Limited Method and system for performing plasma enhanced atomic layer deposition
JP2008244140A (ja) * 2007-03-27 2008-10-09 Tokyo Electron Ltd 成膜装置及び成膜方法
CN101330014A (zh) * 2007-06-22 2008-12-24 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 原子层沉积方法以及形成的半导体器件
JP2011060936A (ja) * 2009-09-09 2011-03-24 Hitachi Kokusai Electric Inc 半導体装置の製造方法および基板処理装置
CN102017096A (zh) * 2008-09-30 2011-04-13 东京毅力科创株式会社 成膜装置
JP2013040398A (ja) * 2011-07-20 2013-02-28 Tokyo Electron Ltd 成膜装置及び成膜方法
CN105369213A (zh) * 2014-08-11 2016-03-02 东京毅力科创株式会社 钨膜的成膜方法
CN105839068A (zh) * 2015-01-30 2016-08-10 东京毅力科创株式会社 钨膜的成膜方法
JP2017005016A (ja) * 2015-06-05 2017-01-05 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム
CN107818944A (zh) * 2016-09-13 2018-03-20 东京毅力科创株式会社 使用钨填充衬底的凹部的方法
CN108796471A (zh) * 2017-05-01 2018-11-13 东京毅力科创株式会社 成膜方法和成膜装置

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0799162A (ja) * 1993-06-21 1995-04-11 Hitachi Ltd Ｃｖｄリアクタ装置
US7393561B2 (en) * 1997-08-11 2008-07-01 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for layer by layer deposition of thin films
CN1777696B (zh) * 2003-03-14 2011-04-20 杰努斯公司 用于原子层沉积的方法和设备
KR100614801B1 (ko) * 2004-07-05 2006-08-22 삼성전자주식회사 반도체 장치의 막 형성방법
KR100871003B1 (ko) * 2004-08-06 2008-11-27 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 박막 형성 방법 및 박막 형성 장치
JP4378756B2 (ja) * 2005-04-04 2009-12-09 Ｓｍｃ株式会社 Ａｌｄ対応真空流量調整バルブによる成膜操作方法
US20070116888A1 (en) * 2005-11-18 2007-05-24 Tokyo Electron Limited Method and system for performing different deposition processes within a single chamber
US20070235319A1 (en) * 2006-04-07 2007-10-11 Tokyo Electron Limited Multi-processing using an ionized physical vapor deposition (ipvd) system
KR100829821B1 (ko) * 2006-10-25 2008-05-19 주식회사 아이피에스 박막 증착 방법
JP5347294B2 (ja) * 2007-09-12 2013-11-20 東京エレクトロン株式会社 成膜装置、成膜方法及び記憶媒体
JP5665289B2 (ja) * 2008-10-29 2015-02-04 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、基板処理方法および基板処理装置
JP6105967B2 (ja) * 2012-03-21 2017-03-29 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、基板処理方法、基板処理装置およびプログラム
JP2014082322A (ja) * 2012-10-16 2014-05-08 Tokyo Electron Ltd シリコン窒化物膜の成膜方法および成膜装置
JP5977364B2 (ja) * 2012-11-26 2016-08-24 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、基板処理装置及び記録媒体
US9865501B2 (en) * 2013-03-06 2018-01-09 Lam Research Corporation Method and apparatus for remote plasma treatment for reducing metal oxides on a metal seed layer
JP6245643B2 (ja) * 2013-03-28 2017-12-13 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム
JP7002847B2 (ja) * 2017-03-15 2022-01-20 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置及び基板処理方法
JP6691152B2 (ja) * 2018-02-07 2020-04-28 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム
JP6770988B2 (ja) * 2018-03-14 2020-10-21 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ 基板処理装置および半導体装置の製造方法
JP7296699B2 (ja) * 2018-07-02 2023-06-23 東京エレクトロン株式会社 ガス供給システム、プラズマ処理装置およびガス供給システムの制御方法
JP7225599B2 (ja) * 2018-08-10 2023-02-21 東京エレクトロン株式会社 成膜装置
KR20210116595A (ko) * 2019-01-29 2021-09-27 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 성막 방법 및 성막 장치, 그리고 산화 처리 방법
JP7175224B2 (ja) * 2019-03-13 2022-11-18 東京エレクトロン株式会社 基板処理方法及び基板処理装置
JP7300898B2 (ja) * 2019-06-11 2023-06-30 東京エレクトロン株式会社 基板処理方法及び基板処理装置

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20010041218A1 (en) * 1997-08-11 2001-11-15 Robert C. Cook High rate silicon nitride deposition method at low pressures
US20070116887A1 (en) * 2005-11-18 2007-05-24 Tokyo Electron Limited Method and system for performing plasma enhanced atomic layer deposition
JP2008244140A (ja) * 2007-03-27 2008-10-09 Tokyo Electron Ltd 成膜装置及び成膜方法
CN101330014A (zh) * 2007-06-22 2008-12-24 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 原子层沉积方法以及形成的半导体器件
CN102017096A (zh) * 2008-09-30 2011-04-13 东京毅力科创株式会社 成膜装置
JP2011060936A (ja) * 2009-09-09 2011-03-24 Hitachi Kokusai Electric Inc 半導体装置の製造方法および基板処理装置
JP2013040398A (ja) * 2011-07-20 2013-02-28 Tokyo Electron Ltd 成膜装置及び成膜方法
CN105369213A (zh) * 2014-08-11 2016-03-02 东京毅力科创株式会社 钨膜的成膜方法
CN105839068A (zh) * 2015-01-30 2016-08-10 东京毅力科创株式会社 钨膜的成膜方法
JP2017005016A (ja) * 2015-06-05 2017-01-05 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム
CN107818944A (zh) * 2016-09-13 2018-03-20 东京毅力科创株式会社 使用钨填充衬底的凹部的方法
CN108796471A (zh) * 2017-05-01 2018-11-13 东京毅力科创株式会社 成膜方法和成膜装置

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