[发明专利]衬底处理方法及衬底处理装置

说明书

技术领域

本发明涉及在元件分离槽等上形成绝缘膜的衬底处理技术，例如，涉及在植入有半导体集成电路(以下，称作IC。)的半导体衬底(例如，半导体晶片)上形成氧化膜等的基础上有效的衬底处理方法及衬底处理装置或半导体装置的制造方法和制造装置。

背景技术

在IC的制造过程中，随着IC的高集成化，要求构成IC的晶体管等电路元件的微型化。因此，作为IC的元件分离形成方法，目前，使用一种尺寸的控制性优良且占有面积小的STI(Shallow Trench Isolation)法。STI法是在半导体衬底上形成槽后，通过使用了TEOS(正硅酸乙酯)和O₃(臭氧)的常压CVD(Chemical Vaper DepoSion)法或使用了TEOS的等离子CVD法等，在所述形成的槽中埋入绝缘膜，来形成元件分离区域。

但是，最近，随着进一步的IC高集成化的推进，元件分离槽的深度和宽度之比即外形比(槽的深度/槽的宽度)逐渐增大。因此，在一直以来所使用的上述常压CVD法等中，在元件分离槽中难以不能形成空隙或接缝地埋入绝缘膜。

作为该空隙等的对策，开发了一种埋入技术，该埋入技术使用SOD(Spin On Dielectric)法，例如，通过对过氢化硅氮烷聚合体溶液的涂布膜(PSZ：PolySilazane：聚硅氮烷)进行旋转涂覆，使其堆积在元件间，然后，通过高温水蒸气氧化促进氧化、聚合反应，由此，形成绝缘膜。

但是，通过高温水蒸气氧化过程形成的绝缘膜，不容易形成为将作为不纯物包含在聚硅氮烷中的碳或氢等除去的致密的膜。作为这样的聚硅氮烷膜的形成方法，在专利文献1中公开了一种方法，在将聚硅氮烷涂布在衬底上后，以100℃～250℃的温度进行第一热处理从而使有机溶剂蒸发，然后，以例如400℃进行第二热处理，使所述聚硅氮烷涂布膜固化。

专利文献1：日本特开平10-321719号公报

发明内容

本发明的目的在于提供一种半导体装置的制造方法以及制造装置，能够以例如高的外形比在宽度窄的元件分离槽那样的凹部内埋入绝缘膜，并且其目的在于提供一种衬底处理方法(热处理方法)以及衬底处理装置(热处理装置)，其进一步改善专利文献1记载的技术，例如促进元件分离槽内的聚硅氮烷的氧化膜(SiO₂)化，能够提高绝缘膜的膜质(耐腐蚀性)。

为了解决所述课题，本发明代表性的构成如下。

衬底处理方法，其特征在于，具有如下工序：

将涂布有聚硅氮烷的衬底向衬底处理室内搬入的衬底搬入工序；

使搬入了衬底的衬底处理室内在水蒸气气体环境、减压气体环境下成为350℃以上450℃以下的温度的工序；

在使衬底处理室内成为水蒸气气体环境、减压气体环境下以及350℃以上450℃以下的温度的状态下，对所述衬底进行热处理的第一热处理工序；

其次，使衬底处理室内从第一热处理工序的350℃以上450℃以下的温度上升到900℃以上1000℃以下的温度的升温工序；

在使衬底处理室内成为水蒸气气体环境、减压气体环境下以及900℃以上1000℃以下的温度的状态下，对所述衬底进行热处理的第二热处理工序。

发明的效果

通过上述衬底处理方法，通过所述第一热处理工序，能够使聚硅氮烷涂布膜固化，通过所述第二热处理工序，能够有效且容易地除去聚硅氮烷中所包含的不纯物。另外，上述衬底处理方法，在形成于衬底上的硅氮化膜的上涂布有聚硅氮烷的情况下等，在通过所述第二热处理使聚硅氮烷膜的下层的衬底被氧化等的影响较小的情况下尤其有效。

此外，优选在所述第一热处理工序之前以100℃～250℃的温度进行热处理，使包含在聚硅氮烷中的有机溶剂蒸发。该热处理工序，能够在聚硅氮烷被涂布于衬底上之后，作为涂布膜的烘烤处理的一部分，在将衬底搬入到所述衬底处理室内之前进行。

附图说明

图1是表示本发明的实施例的分批式纵型热处理装置的立体图。

图2是本发明的实施例的分批式纵型热处理装置的处理炉的垂直剖视图。

图3是本发明的实施例的分批式纵型热处理装置的控制部的框图。

图4是表示形成在衬底上的槽部上的硅氮化膜的示意图。

图5是表示本发明的实施例的热处理工序例的图。

图6是表示本发明的不纯物降低效果的图。

附图标记的说明