[发明专利]衬底处理设备和制造半导体器件的方法

说明书

技术领域

本公开涉及一种用于在衬底上形成诸如集成电路(IC)的半导 体器件的衬底处理技术，并且更具体地涉及一种半导体制造设备， 其能够使用微波来处理诸如半导体晶片(在下文中称为“晶片”)等 的衬底，一种用于处理衬底的衬底处理设备以及制造半导体器件的 方法。

背景技术

存在一种用于在半导体制造过程中在单个衬底(具有硅晶片或 玻璃作为基底的具有在其上面形成的电路的精细图案的目标衬底) 的表面上形成膜的化学汽相沉积(CVD)过程。在CVD过程中，将 衬底加载到气密反应室中并由在反应室内提供的加热器来加热以在 将膜形成气体供应到衬底上的同时引起化学反应，使得能够在形成 于衬底上的电路的精细图案上均匀地形成膜。根据此类CVD过程， 例如，可以使用有机化学材料作为膜形成原材料来形成高k膜，诸 如HfO膜等，其是具有高介电常数的绝缘膜。

由于以这种方式形成的HfO膜包含相当量(即，几个百分比) 的由有机化学材料引起的杂质(诸如CH、OH等)，所以其具有不足 的电绝缘性质。为了保证此类膜的充分的电绝缘性质和稳定性，已 经进行尝试以通过使HfO膜在O₂或N₂气氛下在约650℃至800℃下 经受快速退火处理、从而从膜去除诸如C、H等杂质来将HfO膜改 造成致密且稳定的膜。执行此类致密化是为了缩短无定形状态下的 平均原子间距离，虽然其不导致结晶。此类快速退火处理将整个衬 底加热至预定温度以改造HfO膜。

近年来，半导体器件可以具有小型化的浅结结构并要求低热预 算(热历史)。因此，在上述高k形成过程中使用的退火处理要求在 低温下从膜去除杂质以进行模密化以便提供低热预算。低温退火处 理的理由如下。通常，在制造器件的过程中，如果在稍后的步骤在 比在早先步骤中使用的温度高的温度下处理器件，则在早先步骤中 已经构建的器件可能崩溃，或者其膜可能改变其特性。因此，不能 在稍后步骤中在超过在早先步骤中使用的温度的温度下处理器件。 因此，需要一种能够在低温下执行膜改造过程以获得改善的器件性 能的技术。

日本专利申请特许公开号2004-296820公开了一种技术，其中， 在膜沉积过程中，在衬底上形成包含铪的薄膜，并且在膜改造过程 中，将氩基团(argon radical)供应到衬底上，从而去除包含于在膜 沉积过程中形成的薄膜中的杂质元素。

发明内容

本公开提供了衬底处理设备的某些实施例，与常规技术相比， 其能够通过抑制衬底温度的增加来在进一步抑制热预算的同时将衬 底均匀地加热。

本公开提出一种用于通过在使衬底旋转的同时用微波照射偏离 衬底中心的位置来将衬底均匀地加热的技术。根据本公开的一个实 施例，提供了一种衬底处理设备，包括：处理室，其被配置为处理 衬底；衬底支撑部件，其被设置在处理室内以支撑衬底；微波发生 器，其被设置在处理室外面；波导发射端口，其被配置为将由微波 发生器产生的微波供应到处理室中，其中，波导发射端口的中心位 置偏离被支撑在衬底支撑部件上的衬底的中心位置，并且波导发射 端口面对被支撑在衬底支撑部件上的衬底的前表面的一部分；以及 控制单元，其被配置为沿水平方向相对于波导发射端口改变衬底支 撑部件的相对位置。

根据本公开的另一实施例，提供了一种使用衬底处理设备来制 造半导体器件的方法，所述衬底处理设备包括处理室，其被配置为 处理衬底；衬底支撑部件，其被设置在处理室内以支撑衬底；微波 发生器，其被设置在处理室外面；波导发射端口，其被配置为将由 微波发生器产生的微波供应到处理室中，其中，波导发射端口的中 心位置偏离被支撑在衬底支撑部件上的衬底的中心位置，并且波导 发射端口面对被支撑在衬底支撑部件上的衬底的前表面的一部分； 以及控制单元，其被配置为使衬底支撑部件沿水平方向相对于波导 发射端口相对旋转，所述方法包括：将衬底加载到处理室中；将沉 底支撑在设置在处理室中的衬底支撑部件上；使被支撑在衬底支撑 部件上的衬底支撑部件相对于波导发射端口沿水平方向相对地旋 转；在开始使衬底旋转之后用微波照射衬底的前表面；以及将衬底 从处理室卸载。

附图说明

图1是根据本公开的实施例的衬底处理设备的垂直剖视图。

图2是示出微波功率与衬底温度之间的关系的一个示例的图。

图3是根据本公开的实施例的衬底支撑台的示意性垂直剖视图。