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CN111668134B - 半导体器件的制造方法、衬底处理装置及程序 - Google Patents

半导体器件的制造方法、衬底处理装置及程序 Download PDF

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CN111668134B
CN111668134B CN202010004631.6A CN202010004631A CN111668134B CN 111668134 B CN111668134 B CN 111668134B CN 202010004631 A CN202010004631 A CN 202010004631A CN 111668134 B CN111668134 B CN 111668134B
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Kokusai Electric Corp
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Abstract

本发明涉及半导体器件的制造方法、衬底处理装置及程序。目的在于，在连续对多个衬底进行加热处理的衬底处理装置中，形成希望品质的膜。提供下述技术：将第m片(m＜n)衬底搬入处理室，在处理室中对所述第m片衬底进行加热以形成膜，将第m片衬底从所述处理室搬出，然后，在处理室中没有衬底的状态下，使处理室中的处理待机规定时间，在待机后，向处理室搬入后续待处理的衬底，在处理室中对衬底进行加热以形成膜。

Description

半导体器件的制造方法、衬底处理装置及程序
技术领域
本发明涉及半导体器件的制造方法、衬底处理装置及程序。
背景技术
作为制造半导体器件的装置，存在将衬底逐片处理的单片装置(例如专利文献1)。在单片装置中，例如，对衬底进行加热，并且向衬底上供给气体，从而形成构成为半导体器件的一部分的膜。
在针对多个衬底形成相同种类的膜的情况下，希望抑制衬底间的处理条件的偏差。所谓处理条件，例如是衬底的加热温度。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-54399号公报
发明内容
发明要解决的课题
在以单片装置连续对多个衬底进行加热处理的情况下，存在根据连续处理的片数而使得处理室的温度变高的情况。在一部分膜中，若规定温度变高，则膜质变化，因此可能会无法在衬底上形成希望品质的膜。
本发明目的在于，在连续对多个衬底进行加热处理的衬底处理装置中，形成希望品质的膜。
用于解决课题的方案
提供下述技术：将第m片(m＜n)衬底搬入处理室，在处理室中对所述第m片衬底进行加热以形成膜，将第m片衬底从所述处理室搬出，然后，在处理室中没有衬底的状态下，使处理室内的处理待机规定时间，在待机后，向处理室搬入后续待处理的衬底，在处理室中对衬底进行加热以形成膜。
发明效果
能够在连续对多个衬底进行加热处理的衬底处理装置中形成希望品质的膜。
附图说明
图1是说明衬底处理装置的说明图。
图2是说明衬底处理装置的说明图。
图3是说明组件的说明图。
图4是说明气体供给部的说明图。
图5是说明气体供给部的说明图。
图6是说明气体供给部的说明图。
图7是说明衬底处理装置的控制器的说明图。
图8是说明衬底处理工序的流程图。
图9是说明衬底的温度与处理片数的关联的说明图。
图10是说明在衬底上形成的膜的晶粒尺寸的说明图。
附图标记说明
100…衬底、200…衬底处理装置、201…处理室、213…加热器、RC…反应器、400…控制器
具体实施方式
以下，参照附图说明实施方式。
(1)衬底处理装置的构成
使用图1至图7说明衬底处理装置的构成。
图1、图2是说明衬底处理装置的概略的说明图，图3至图6是说明衬底处理装置具有的处理组件的说明图。图7是说明衬底处理装置的控制器的说明图。以下，具体地说明各构成。
使用图1、图2说明衬底处理装置的概要构成。图1是示出衬底处理装置的构成例的横剖视图。图2是图1的α-α’上的纵剖视图。
衬底处理装置200对衬底100进行处理，主要由IO平台110、大气搬送室120、加载互锁室130、真空搬送室140、组件PM构成。以下具体说明各构成。在图1的说明中，关于前后左右，X1方向为右、X2方向为左、Y1方向为前、Y2方向为后。
(大气搬送室/IO平台)
在衬底处理装置200的近前设置有IO平台(装载端口)110。在IO平台110上搭载有多个晶片盒111。晶片盒111作为搬送硅(Si)衬底等衬底100的载体使用。
在晶片盒111内保存批量管理的多个衬底100。例如，保存n片衬底100。
在晶片盒111上，设有罩112，通过晶片盒开启部121开闭。晶片盒开启部121使载置于IO平台110的晶片盒111的罩112开闭，使衬底进出口开放/关闭，从而实现衬底100相对于晶片盒111的进出。晶片盒111通过未图示的AMHS(Automated Material HandlingSystems、自动晶片搬送系统)相对于IO平台110供给及排出。
IO平台110与大气搬送室120相邻。大气搬送室120在与IO平台110不同的面上连结后述的加载互锁室130。在大气搬送室120内设置有进行衬底100移载的大气搬送机械手122。
在大气搬送室120的框体127的前侧，设置有用于将衬底100相对于大气搬送室120搬入搬出的衬底搬入搬出口128、和晶片盒开启部121。在大气搬送室120的框体127的后侧，设置用于将衬底100向加载互锁室130搬入搬出的衬底搬入搬出口129。衬底搬入搬出口129通过闸阀133开放/关闭，从而能够实现衬底100的进出。
(加载互锁室)
加载互锁室130与大气搬送室120相邻。在构成加载互锁室130的框体131所具有的面中的与大气搬送室120不同的面上，配置后述的真空搬送室140。
在加载互锁室130内设置有衬底载置台136，该衬底载置台136具有至少两个载置衬底100的载置面135。衬底载置面135间的距离对应于后述的机械手170的臂部所具有的末端执行器间的距离设定。
(真空搬送室)
衬底处理装置200具有成为在负压下供衬底100被搬送的搬送空间的作为搬送室的真空搬送室(传递组件)140。构成真空搬送室140的框体141形成为俯视观察时为五边形，在五边形的各边连结有加载互锁室130及对衬底100进行处理的组件(以下称为PM。)PM1～PM4。在真空搬送室140的大致中央部，以凸缘144为基部设置有在负压下移载(搬送)衬底100的作为搬送部的搬送机械手170。
在真空搬送室140内设置的真空搬送机械手170构成为：能够通过升降机145及凸缘144而在维持真空搬送室140的气密性的同时进行升降。机械手170具有的两个臂部180构成为能够升降。需要说明的是，在图2中，为了便于说明，示出臂部180的末端执行器，而省略末端执行器与凸缘144间的连杆构造等。
PM1、PM2、PM3、PM4分别设有反应器(以下称为RC。)。具体来说，在PM1设置RC1、RC2。在PM2设置RC3、RC4。在PM3设置RC5、RC6。在PM4设置RC7、RC8。
对于设置于PM的两个RC而言，为了避免后述处理空间205的气氛混合，在RC之间设有隔壁以使得各处理空间205成为独立的气氛。
在框体141的侧壁中的与各RC相对的壁上设置衬底搬入搬出口148。例如，如图2所示，在与RC5相对的壁上，设置衬底搬入搬出口148(5)。此外，在各RC设置闸阀149。例如，在RC5设置闸阀149(5)。需要说明的是，RC1至RC4、RC6至RC8也为与RC5相同的构成，因此在此省略说明。
在升降机145内，内置对臂部180的升降、旋转进行控制的臂部控制部171。臂部控制部171主要具有对臂部180的轴进行支承的支承轴171a、和使支承轴171a升降、旋转的动作部171b。在凸缘144中，在臂部180的轴与支承轴171a之间设有孔，支承轴171a以直接支承臂部180的轴的方式构成。
动作部171b例如具有：用于实现升降的包含马达的升降机构171c；以及用于使支承轴171a旋转的齿轮等旋转机构171d。需要说明的是，在升降机145内，也可以作为臂部控制部171的一部分设置用于指示动作部171b进行升降/旋转的指示部171e。指示部171e与控制器400电连接。指示部171e基于控制器400的指示对动作部171b进行控制。
臂部180能够以轴为中心旋转、延伸。通过进行旋转、延伸，从而将衬底100向RC内搬送、或将衬底100从RC内搬出。此外，能够根据控制器400的指示，向与晶片编号对应的RC搬送晶片。
(组件)
接下来，以反应器(RC)为中心来说明组件(PM)。需要说明的是，PM1～PM4分别为相同的构成，因此，在此，以PM来进行说明。另外，RC1～RC8也分别为相同的构成，因此，在此以RC来进行说明。
如图1所示，PM具有两个RC。各RC如后所述与气体供给部、气体排气部连接。在本实施方式中，将RC、气体供给部和气体排气部合并称为PM。
使用图3说明RC的详情。需要说明的是，相邻的RC也为相同的构成，因此在此说明一个RC。如图3所示，RC具有容器202。容器202构成为例如横截面为圆形且扁平的密闭容器。另外，容器202由例如铝(Al)、不锈钢(SUS)等金属材料构成。在容器202内形成有构成对硅晶片等衬底100进行处理的处理空间205的处理室201，和具有将衬底100向处理空间205搬送时供衬底100通过的搬送空间的搬送室206。容器202由上部容器202a和下部容器202b构成。在上部容器202a与下部容器202b之间设置分隔板208。
在下部容器202b的侧面，设置与闸阀149相邻的衬底搬入搬出口148，衬底100经由衬底搬入搬出口148在下部容器202b与真空搬送室140之间移动。在下部容器202b的底部设有多个提升销207。此外，下部容器202b接地。
在处理空间205中配置支承衬底100的衬底支承部210。衬底支承部210主要具有载置衬底100的衬底载置面211、表面具有衬底载置面211的衬底载置台212以及在衬底载置台212内设置的作为加热部的加热器213。在衬底载置台212上，分别在与提升销207对应的位置设有供提升销207贯通的贯通孔214。
此外，衬底载置台212内具有温度测定器216，该温度测定器216为测定加热器213的温度的第一温度测定器。温度测定端器216经由布线220与作为第一温度测定部的温度测定部221连接。
在加热器213上，连接有用于供给电力的布线222。布线222与加热器控制部223连接。
温度测定部221、加热器控制部223与后述的控制器400电连接。控制器400基于由温度测定部221测定的温度信息向加热器控制部221发送控制信息。加热器控制部223参照接收到的控制信息控制加热器213。
衬底载置台212由轴217支承。轴217贯通容器202的底部，进而在容器202的外部与升降部218连接。
升降部218主要具有对轴217进行支承的支承轴218a和使支承轴218a升降、旋转的动作部218b。动作部218b具有例如用于实现升降的包含马达的升降机构218c和用于使支承轴218a旋转的齿轮等旋转机构218d。
也可以在升降部218上设置用于指示动作部218b升降/旋转的指示部218e作为升降部218的一部分。指示部218e与控制器400电连接。指示部218e基于控制器400的指示对动作部218b进行控制。
通过使升降部218动作以使轴217及衬底载置台212升降，从而衬底载置台212能够使载置在载置面211上的衬底100升降。需要说明的是，轴217的下端部的周围由波纹管219覆盖，由此，处理空间205内保持为气密。
处理室201由例如后述的缓冲构造230和衬底载置台212构成。需要说明的是，处理室201只要能够确保对衬底100进行处理的处理空间205即可，也可以由其他构造构成。
衬底载置台212在衬底100的搬送时，使衬底载置面211下降至与衬底搬入搬出口148相对的搬送位置P0，在衬底100的处理时，如图3所示，使衬底100上升至处理空间205内的处理位置。
在处理空间205的上部(上游侧)，设有使气体扩散的缓冲构造230。缓冲构造230主要由盖231构成。
在盖231设置温度测定器235。温度测定器235经由布线236与作为第二温度测定部的温度测定部237连接。温度测定器235检测处理室201的温度。
以与在盖231上设置的气体导入孔231a连通的方式，盖231与后述的第一气体供给部240、第二气体供给部250、第三气体供给部260连通。在图3中仅示出一个气体导入孔231a，但也可以在各气体供给部设置气体导入孔。
也可以在盖231上设置对处理室201进行冷却的冷却部238。向冷却部238供给例如冷媒。在后述的成膜工序S106中，具有抑制缓冲构造230的过度升温并在待机工序S120中对处理室201进行冷却的作用。
(第一气体供给部)
接下来，使用图4说明第一气体供给部240。第一气体供给部240具有第一气体供给管241。第一气体供给管241对应于图3的A，是向处理室201供给气体的构成。
第一气体供给管241从上游方向起依次设有第一气体源242、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC)243及作为开闭阀的阀244。
第一气体源242是含有第一元素的第一气体(也称为“第一元素含有气体”。)源。第一元素含有气体是原料气体即处理气体的一种。在此，第一元素是例如钛(Ti)。即，第一元素含有气体是例如含钛气体。具体来说，作为含钛气体使用四氯化钛(TiCl 4)气体。
主要由第一气体供给管241、质量流量控制器243、阀244构成第一气体供给部240(也称为含钛气体供给系统)。
(第二气体供给部)
接下来，使用图5说明第二气体供给部250。第二气体供给部250具有第二气体供给管251。第二气体供给管251与图3的B对应，是向处理室201供给气体的构成。
在第二气体供给管251上，从上游方向起依次设有第二气体源252、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC)253及作为开闭阀的阀254。
第二气体源252是含有第二元素的第二气体(以下也称为“第二元素含有气体”。)源。第二元素含有气体是处理气体的一种。需要说明的是，第二元素含有气体也可以作为反应气体或改性气体来考虑。
在此，第二元素含有气体含有与第一元素不同的第二元素。作为第二元素，例如是氧(O)、氮(N)、碳(C)中的任一者。在此，第二元素含有气体以例如含氮气体进行说明。具体来说，作为含氮气体，可使用氨气(NH3)。
主要由第二气体供给管251、质量流量控制器253、阀254构成第二气体供给部250(也称为反应气体供给系统)。
需要说明的是，在由第一气体单独在衬底100上形成膜的情况下，也可以不设置第二气体供给部250。
(第三气体供给部)
接下来，使用图6说明第三气体供给部260。第三气体供给部260具有第三气体供给管261。第三气体供给管261与图3的C对应，是向处理室201供给气体的构成。
在第三气体供给管261上，从上游方向起依次设有第三气体源262、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC)263及作为开闭阀的阀264。
第三气体源262是冷却气体源。冷却气体是对容器202进行冷却的热传导气体，例如是氮(N2)气体、氩(Ar)气体。
主要由第三气体供给管261、质量流量控制器263、阀264构成第三气体供给部260。
将以上说明的第一气体供给部240、第二气体供给部250、第三气体供给部260合并称为气体供给部。
(排气部)
接下来，使用图3说明排气部271。
处理空间205与排气管272连通。排气管272以与处理空间205连通的方式连接于上部容器202a。在排气管272上，设置有用于将处理空间205内控制为规定压力的作为压力控制器的APC(AutoPressure Controller)273。APC273具有开度可调的阀芯(未图示)，根据来自控制器400的指示对排气管272的导通率进行调节。另外，在排气管272中，在APC273的上游侧设置阀274。将排气管272、阀274、APC273合并称为排气部。
此外，在排气管272的下游设置DP(Dry Pump。干式泵)275。DP275经由排气管272对处理空间205的气氛进行排气。
(控制器)
接下来，使用图7说明控制器400。衬底处理装置200具有对各部分的动作进行控制的控制器400。
作为控制部(控制机构)的控制器400以具备CPU(Central Processing Unit：中央处理器单元)401、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)402、作为存储装置的存储部403、I/O端口404的计算机的形式构成。RAM402、存储部403、I/O端口404构成为能够经由内部总线405与CPU401进行数据交换。衬底处理装置200内的数据收发也根据作为CPU401的一个功能的发送接收指示部406的指示进行。
CPU401还具有判断部407。判断部407具有对在存储部403中存储的表格与由第二温度测定部237测定的温度信息的关系进行分析的作用。
在上位装置270设置经由网络连接的网络发送接收部283。网络发送接收部283能够接受批次中的衬底100的处理履历、与处理预定相关的信息等。
存储部403由例如闪存、HDD(Hard Disk Drive：硬盘驱动器)等构成。在存储部403内，以能够读取的方式保存有记载了衬底处理的步骤、条件等的工艺制程409、对衬底处理装置的动作进行控制的控制程序410。另外，具有能够记录温度测定部221、237所计测的温度数据、能够读取该温度数据的存储部411。
需要说明的是，工艺制程是以使控制器400执行后述的衬底处理工序中的各步骤并能够获得规定结果的方式组合而得的，作为程序发挥功能。以下，也将该工艺制程、控制程序等简单地统称为程序。需要说明的是，在本说明书中使用程序这一词语的情况下，存在仅包含工艺制程的情况、仅包含控制程序的情况、或包含以上两者的情况。另外，RAM402构成为暂时保存由CPU401读取的程序、数据等的存储区域(工作区域)。
I/O端口404与闸阀149、升降部218、各压力调节器、各泵、加热器控制部223等PM的各构成连接。
CPU401构成为，读取来自存储部403的控制程序并执行，并且，根据来自输入输出装置281的操作命令的输入等，从存储部403读取工艺制程。并且，CPU401构成为，能够按照所读取的工艺制程的内容，对闸阀149的开闭动作、升降部218的升降动作、温度测定部221、237、加热器控制部223、各泵的启停控制、质量流量控制器的流量调节动作、阀等进行控制。
需要说明的是，对于控制器400来说，通过使用保存有上述程序的外部存储装置(例如硬盘等磁盘、DVD等光盘、MO等光磁盘、USB存储器等半导体存储器)282将程序安装于计算机等，能够构成本发明的控制器400。需要说明的是，用于向计算机供给程序的手段不限于经由外部存储装置282供给的情况。例如，也可以不借助外部存储装置282而使用互联网、专用线路等通信手段来供给程序。需要说明的是，存储部403、外部存储装置282构成为计算机能够读取的记录介质。以下也将以上部件简单地统称为记录介质。需要说明的是，在本说明书中，在使用记录介质这一词语的情况下，存在仅包含存储部403的情况、仅包含外部存储装置282的情况、或包含以上两者的情况。
(2)衬底处理工序
接下来，使用图8，说明使用上述构成的衬底处理装置200在衬底100上形成膜的工序作为半导体制造工序的一个工序。需要说明的是，在以下的说明中，构成衬底处理装置的各部分的动作由控制器400控制。
在以下的说明中，n表示一个批次中处理的衬底100的片数，m表示在一个批次内处理的衬底100的编号。例如，当m＝1时，为第1片衬底处理，若为10则为第10片衬底。m是一个批次内的衬底的编号，因此m＝1、2…、n。
在此，以一个RC中的衬底处理方法为例进行说明。
(衬底搬送工序)
说明衬底搬送工序。需要说明的是，在图8中省略本工序。
在衬底搬送工序中，从晶片盒111搬出衬底100。在此，例如将任意第m片衬底100从晶片盒111搬出。衬底100经由大气搬送室120被载置在加载互锁室130的载置面135上。
然后，第m衬底100被机械手170拾取，并在真空搬送室140中待机。
(RC搬入工序S102)
说明RC衬底搬入工序S102。在此，将在真空搬送室140中待机后的衬底100向RC搬入。
具体来说，使衬底载置台212下降至衬底100的搬送位置(搬送位置P0)，并使提升销207贯通衬底载置台212的贯通孔214。其结果，提升销207成为与衬底载置台212表面相比突出规定高度的状态。与以上动作并行，对搬送室206的气氛进行排气，形成与相邻的真空搬送室140压力相同或低于相邻的真空搬送室140的压力的压力。
接下来，将闸阀149打开，使搬送室206与相邻的真空搬送室140连通。然后，真空搬送机械手170将衬底100从真空搬送室140搬入搬送室206并载置在提升销207上。
(衬底处理位置移动工序S104)
说明衬底处理位置移动工序S104。
在衬底100载置在提升销207上后，使衬底载置台212上升并将衬底100载置在衬底载置面211上，进而如图1所示使之上升至衬底处理位置。
(成膜工序S106)
接下来说明成膜工序S106。
在衬底载置台212移动至衬底处理位置后，经由排气管272从处理室201对气氛进行排气，对处理室201内的压力进行调节。
在此，衬底100以载置于衬底载置面211上的状态由加热器213加热。在调节为规定压力且衬底100的温度达到规定的温度例如400℃至600℃时，从气体供给部作为处理气体向处理室供给例如TiCl4气体和氨气。利用所供给的TiCl4气体和氨气在衬底100上形成含钛膜。对衬底100进行处理，直到含钛膜成为希望的膜厚。
(搬送位置移动工序S108)
接下来，说明搬送位置移动工序S108。
在形成希望膜厚的膜后，使衬底载置台212下降，以移动至图3所示的搬送位置P0。因此，衬底100在搬送室206中待机。
(温度测定工序S110)
接下来说明温度测定工序S110。
在温度测定工序S110中，温度测定器235测定处理室201的温度。例如作为处理室201的温度，计测缓冲构造230的温度。具体来说，温度测定器235测定盖231的温度。温度测定部237将由温度测定器235测定的温度数据记录在温度存储部411中。
通过在成膜工序S106后计测温度，从而能够掌握处理室201的直到成膜工序S106结束为止所上升的温度。因此，优选在成膜工序S106后计测温度。
需要说明的是，在此，是在搬送位置移动工序S108后计测温度，但不限于此，只要能够掌握成膜工序S106后的处理室201的温度，也可以在搬送位置移动工序S108的中途检测温度。
(RC搬出工序S112)
接下来说明衬底搬出工序S112。在使衬底100移动至搬送位置P0后将闸阀149设为开，将衬底100从搬送室206向真空搬送室140搬出。
(判定S114)
接下来，说明判定S114。
在成膜工序S106及温度测定工序S110结束后，转入判定S114。在此，判断在对规定片数的衬底100进行了处理后有无后续待处理的衬底。在判断为对包括在其他RC中处理了的衬底在内的一批次中的全部衬底即n片衬底进行了处理的情况下，结束处理。或者，也可以不是处理了n片衬底，而是只要没有后续待处理的衬底100就结束处理。若有后续待处理的衬底，则转入后续衬底处理设定工序S116。
(后续衬底处理设定工序S116)
接下来，说明后续衬底处理设定工序S116。
在此，以能够对应后续待处理的衬底100的方式设定衬底处理装置200。例如，设定为在对第m衬底进行了处理的情况下能够处理后续待处理的衬底100。作为设定的一例，以大气搬送机械手122能够访问后续待处理的衬底100的方式进行切换。
需要说明的是，本工序由于是在将第m衬底100从PM搬出之后，因此是衬底载置台212在搬送位置P0待机的状态。
(判定S118)
说明判定S118。在此，在将后续待处理的衬底100载置于衬底载置台212前，判断是否将处理室201内的处理以规定时间待机。具体来说，判断是否在不向处理室201供给气体的情况下使衬底载置台212在搬送位置P0待机规定时间。判断的基准见后述。
接下来，说明待机规定时间的理由。
在成膜工序S106期间，加热器213不仅对衬底100进行加热，也对处理室201进行加热。因此，在成膜工序S106期间，热量蓄积于处理室201，处理室201的温度变得高于成膜工序S106开始时的温度。
通常，已知衬底100的温度不仅受到加热器213的影响，还受到其他周围构造(例如处理室201)的热影响。因此，在后续衬底处理中，受到在前衬底处理中升温了的处理室201的影响。
对此使用图9进行说明。图9是说明连续对衬底100进行处理的情况与衬底温度的关系的图，横轴表示已处理的衬底100的编号，纵轴表示衬底100的温度。横轴上的编号100(x)表示在RC内以第x片处理的衬底100。需要说明的是，x是任意编号。
线T100(x)表示工序S106中的衬底100(x)的温度。线T100(x-2)表示从x来看为两片前所处理的衬底100(x-2)的工序S106中的温度。线T100(x+2)表示从x来看两片后所处理的衬底100(x+2)的工序S106中的温度。线T100(x-1)、线T100(x+1)也是同样。需要说明的是，线(i)是连结各衬底100的处理开始温度的线。
各衬底100的温度从成膜工序S106开始时逐渐升温，然后维持为规定温度。在此期间，向衬底100上供给气体，形成希望的膜。
如前所述，每次进行处理时，处理室201的温度变高，因此，后续待处理的衬底在处理室201的温度高的状态下被搬入。例如，与在前处理的衬底100(x-2)的处理开始温度相比，后续搬入的衬底100(x-1)的处理开始温度变高。因此，在连续进行了衬底100的处理的情况下，如线(i)所示，衬底100的处理开始温度逐渐变高。
本申请的发明人进行深入研究，结果发现，在这样的状况中，膜质根据衬底100的处理开始温度而发生变化。例如，在于低温进行处理的情况下，如图10的(a)所示，最初附着在衬底100上的膜成分的结晶101的尺寸很大，在高温的情况下，如图10的(b)所示，最初附着在衬底100上的膜成分的结晶102的尺寸变小。
此外，还发现结晶的尺寸(以下，称为晶粒尺寸)与膜的电阻值成反比。具体来说，若晶粒尺寸大，则电阻值小，若晶粒尺寸小，则电阻值高。这被认为是取决于膜组成密度。
这样的衬底间的电阻值的偏差会导致半导体产品的品质偏差。即，会导致成品率降低。特别是，在近年的高集成化半导体产品中，绝缘膜、金属膜等的电阻值的偏差的影响更加显著。因此，希望使各衬底100的品质恒定。在此，通过进行后述的待机工序S120对衬底的处理开始温度进行控制，以使得晶粒尺寸为规定尺寸以上的方式在衬底之间控制。
接下来，说明判定S118的具体动作。在此，若搬入处理室201中的衬底100将在规定温度以下开始处理，则判断为“否”，并转入后续衬底处理转入工序S122。若将在高于规定温度的温度下开始处理，则判断为“是”，转入待机工序S120。需要说明的是，规定温度表示例如晶粒尺寸变得大于规定尺寸的温度。
在图9中，以线(ii)表示的规定温度是形成规定尺寸以上的晶粒尺寸的基准温度。具体来说，对于处理开始温度为基准温度以下的衬底100(x-2)、100(x-1)、100(x)而言，能够使晶粒尺寸为规定尺寸以上。衬底100(x+1)、100(x+2)由于是高于基准温度的温度，因此晶粒尺寸变得小于规定尺寸。
如前所述，衬底100的处理开始温度受到对在前衬底进行处理时的处理室201的温度的影响。因此，在本工序中，判断部407将温度存储部411中记录的处理室201的温度与规定温度进行比较而做出判断。在温度存储部411中记录的温度是由温度测定工序S110测定的温度。
需要说明的是，在此，与由温度测定工序S110测定的温度进行比较，但不限于此，也可以按照下述方式来判断。例如，在制造本装置的工厂等中，也可以检验处理室201高于规定温度的处理片数，判断是否已对该片数进行了处理。在该情况下，将达到规定温度的片数的一片前的衬底片数设为阈值，判断是否满足该阈值，在达到阈值后转入待机工序S120。在尚未达到阈值的情况下，转入后续衬底处理转入工序S122。
(待机工序S120)
接下来，说明待机工序S120。若在判定S118中判断为“是”，则转入待机工序S120。在待机工序S120中，在将闸阀149设为关闭的状态下，形成使在成膜工序S106中实施的气体的供给、加热等处理停止的状态。进而，衬底100被搬出，处于衬底载置台212被维持在搬送位置P0的状态。即，处于加热器213从处理室201退避的状态。按照这种方式，各构成待机规定时间。
在待机期间，加热器213从处理室201退避，因此，处理室201受加热器213的影响变小，处理室201的温度降低。在此，接下来待机规定时间，以使得后续待投入的衬底100的处理开始温度成为基准温度以下。
在待机开始并经过规定时间后，使待机工序S120结束，并转入后续衬底处理转入工序S122。
更优选的是，在待机工序S120中，也可以从第三气体供给部供给冷却气体。若供给冷却气体，则能够使处理室201尽早冷却，因此能够缩短待机时间，能够提高衬底的处理效率。
(后续衬底处理转入工序S122)
接下来说明后续衬底处理转入工序S122。
在待机工序S120结束后、或者在判定S116中判断为“否”时，转入后续衬底处理转入工序S122。
在此，基于后续衬底处理设定工序S116的设定对衬底处理装置200进行控制。例如，对真空搬送机械手170等进行控制，以将后续衬底100向PM搬入。
在以上的说明中以一个RC为例进行了说明，在其他RC中也同样地进行衬底100的处理。在该情况下，在各RC中实施包含判定S118在内的图8所示的流程，对处理室201的温度进行控制。
在此，说明在各RC中实施流程的理由。各RC具有加热器213，但存在处理室201的加热状态有偏差的情况。例如，存在下述情况：加热器213的性能存在差异、或处理位置存在偏差。若在存在以上设备差异的状态下，在各RC中连续对多片衬底100进行处理，则处理室的热量蓄积量产生差异。由于像这样衬底100的加热状态在各处理室201中不同，因此需要针对每个RC进行判定S118。
通过针对每个RC进行判定S118，从而能够化解RC的加热状态的偏差，能够在全部RC中使晶粒尺寸成为规定尺寸以上。即，批次中的每n个衬底100各自的处理状态的偏差被抑制。
(其他实施方式)
以上对实施方式具体地进行了说明，但本发明不限定于上述的各实施方式，能够在不脱离其要旨的范围内进行多种变更。
例如，在上述各实施方式中，在衬底处理装置进行的成膜处理中，作为第一元素含有气体(第一处理气体)使用TiCl4气体，作为第二元素含有气体(第二处理气体)使用NH3气体而示出形成膜的例子，但不限于此，也可以使用其他种类的气体形成其他种类的薄膜。
另外，在此使用供给两种气体的例子，但不限于此，也可以供给一种气体、三种以上气体来形成膜。

Claims (22)

1.半导体器件的制造方法，其为将n片衬底作为一个批次进行处理的半导体器件的制造方法，
所述制造方法具有下述工序：
将第m片衬底搬入处理室的工序，其中，m<n；
在所述处理室中对所述第m片衬底进行加热以形成具有晶粒的膜的工序；
将所述第m片衬底从所述处理室搬出的工序；
在所述搬出的工序后，在所述处理室中没有所述衬底的状态下，使所述处理室中的处理待机规定时间以达到基准温度以下的工序，所述基准温度是所述晶粒的晶粒尺寸成为规定尺寸以上的温度；
在所述待机的工序后，向所述处理室搬入后续待处理的所述衬底的工序；和
在所述处理室中对所述后续的衬底进行加热以形成具有所述晶粒的膜的工序。
2.根据权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其中，
在形成所述膜的工序中，所述衬底由衬底载置台具有的加热部加热，
在所述待机的工序中，所述衬底载置台从所述处理室退避。
3.根据权利要求2所述的半导体器件的制造方法，其中，
所述规定时间是所述处理室的温度变为基准温度以下的时间。
4.根据权利要求2所述的半导体器件的制造方法，其中，
在使形成所述膜的工序重复规定片数后，转入所述待机的工序。
5.根据权利要求2所述的半导体器件的制造方法，其中，
当所述处理室的温度超过基准温度后，转入所述待机的工序。
6.根据权利要求2所述的半导体器件的制造方法，其中，
在所述待机的工序的期间，对所述处理室进行冷却。
7.根据权利要求2所述的半导体器件的制造方法，其中，
所述处理室设有多个，
向所述待机的工序的转入在各所述处理室中分别进行判断。
8.根据权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其中，
所述规定时间是所述处理室的温度变为基准温度以下的时间。
9.根据权利要求8所述的半导体器件的制造方法，其中，
在使形成所述膜的工序重复规定片数后，转入所述待机的工序。
10.根据权利要求8所述的半导体器件的制造方法，其中，
在所述待机的工序的期间，对所述处理室进行冷却。
11.根据权利要求8所述的半导体器件的制造方法，其中，
所述处理室设有多个，
向所述待机的工序的转入在各所述处理室中分别进行判断。
12.根据权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其中，
在使形成所述膜的工序重复规定片数后，转入所述待机的工序。
13.根据权利要求12所述的半导体器件的制造方法，其中，
在所述待机的工序的期间，对所述处理室进行冷却。
14.根据权利要求12所述的半导体器件的制造方法，其中，
所述处理室设有多个，
向所述待机的工序的转入在各所述处理室中分别进行判断。
15.根据权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其中，
在所述处理室的温度超过基准温度后，转入所述待机的工序。
16.根据权利要求15所述的半导体器件的制造方法，其中，
所述基准温度是形成于所述衬底的膜的晶粒尺寸达到规定尺寸以上的温度。
17.根据权利要求15所述的半导体器件的制造方法，其中，
在所述待机的工序的期间，对所述处理室进行冷却。
18.根据权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其中，
在所述待机的工序的期间，对所述处理室进行冷却。
19.根据权利要求18所述的半导体器件的制造方法，其中，
在所述待机的工序的期间，向所述处理室供给热传导气体。
20.根据权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其中，
所述处理室设有多个，
向所述待机的工序的转入在各所述处理室中分别进行判断。
21.衬底处理装置，其将n片衬底作为一个批次进行处理，
所述衬底处理装置具有：
供第m片所述衬底被搬入的处理室，其中，m<n；
对所述衬底进行加热的加热部；
向所述处理室供给气体的气体供给部；和
控制部，其进行控制以使得：
在所述处理室中对所述第m片衬底进行加热以形成具有晶粒的膜后，将所述第m片所述衬底从所述处理室搬出，
然后，在所述处理室中没有所述衬底的状态下，使所述处理室中的处理待机规定时间以达到基准温度以下，所述基准温度是所述晶粒的晶粒尺寸成为规定尺寸以上的温度，
在经过所述规定时间后，向所述处理室搬入后续待处理的所述衬底，对所述衬底进行成膜。
22.记录介质，其记录有通过计算机使衬底处理装置将n片衬底作为一个批次而执行下述步骤的程序：
将第m片所述衬底搬入处理室的步骤，其中，m<n；
在所述处理室中对所述第m片衬底进行加热以形成具有晶粒的膜的步骤；
将所述第m片衬底从所述处理室搬出的步骤；
在所述搬出的工序后，在所述处理室中没有所述衬底的状态下，使所述处理室中的处理待机规定时间以达到基准温度以下的步骤，所述基准温度是所述晶粒的晶粒尺寸成为规定尺寸以上的温度；
在所述待机的工序后，向所述处理室搬入后续待处理的所述衬底的步骤；和
在所述处理室中对所述后续的衬底进行加热以形成具有所述晶粒的膜的步骤。
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