半導(dǎo)體器件的制造方法、程序及襯底處理裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及具有處理襯底的工序的半導(dǎo)體器件的制造方法、襯底處理方法及實(shí)施與該半導(dǎo)體器件的制造方法、襯底處理方法相關(guān)的工序的襯底處理裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年，閃存等半導(dǎo)體器件處于高集成化的傾向。隨之，圖案尺寸顯著地微型化。形成這些圖案時(shí)，作為半導(dǎo)體器件的制造工序的一個(gè)工序，有時(shí)實(shí)施對(duì)襯底進(jìn)行氧化處理或氮化處理等的規(guī)定處理的工序。
[0003]作為形成上述圖案的方法之一，具有在電路間形成槽并在其中形成襯墊膜(linerfilm)和布線的工序。該槽伴隨近年的微型化，以高的縱橫比形成。
[0004]人們謀求一種在形成襯墊膜等時(shí)在上述槽的上部側(cè)面、中部側(cè)面、下部側(cè)面、底部分別形成在所形成的膜厚中不存在偏差的良好的階梯覆蓋(step coverage)的膜。通過(guò)采用良好的階梯覆蓋的膜，能夠使半導(dǎo)體設(shè)備的特性變得均勻，由此能夠抑制半導(dǎo)體設(shè)備的特性的偏差。
[0005]對(duì)于這樣的高縱橫比的槽，嘗試了加熱氣體來(lái)進(jìn)行成膜處理或者使氣體成為等離子體狀態(tài)來(lái)進(jìn)行成膜處理，但形成具有良好的階梯覆蓋的膜是不容易的。作為形成具有良好的階梯覆蓋的膜的方法，公知有交替供給至少兩種處理氣體而使其在襯底表面上反應(yīng)的方法。
[0006]另外，由于需要使半導(dǎo)體設(shè)備的特性變得均勻，所以形成薄膜時(shí)，需要對(duì)于襯底面內(nèi)均勻地供給氣體。為實(shí)現(xiàn)目的，作為能夠?qū)σr底的處理面均勻地供給氣體的襯底處理裝置，使用例如片式晶圓設(shè)備。在該片式晶圓設(shè)備中，為更均勻地供給氣體，例如設(shè)置用于向襯底供給氣體的噴頭，而且，在噴頭內(nèi)設(shè)置緩沖空間。
[0007]在具有噴頭的片式晶圓設(shè)備中使用上述方法的情況下，為抑制各處理氣體在襯底表面以外反應(yīng)，需要在不供給各處理氣體的期間，利用非活性氣體吹掃(排出)剩余處理氣體，但由于具有這樣的吹掃工序，所以存在成膜速度慢的問(wèn)題。因此，為縮短成膜處理時(shí)間，考慮使大量的吹掃氣體流動(dòng)來(lái)排出剩余氣體作為有效手段之一。
[0008]而且，作為噴頭的一形態(tài)，為防止各處理氣體的混合，考慮按每種氣體設(shè)置噴頭內(nèi)的緩沖空間，但由于構(gòu)造變得復(fù)雜，所以存在維護(hù)花費(fèi)時(shí)間、且成本變高的問(wèn)題。由此，使用具有多種氣體通用的緩沖空間的噴頭是現(xiàn)實(shí)的。
[0009]像這樣，為實(shí)現(xiàn)氣體的均勻供給及成膜處理的高速化，考慮使用多種氣體的通用噴頭，并且為排出剩余氣體而使大流量的吹掃氣體流動(dòng)。但是，通過(guò)吹掃氣體使噴頭冷卻時(shí)，考慮到在噴頭內(nèi)有副產(chǎn)物附著。附著的副產(chǎn)物成為顆粒，對(duì)于形成在襯底上的膜的特性帶來(lái)不良影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的在于提供一種能夠高效率地除去噴頭內(nèi)的堆積膜并抑制顆粒的生成的技術(shù)。
[0011]用于解決所述課題的本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法的代表性結(jié)構(gòu)如下所述。即，
[0012]一種半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，具有:
[0013]成膜工序，通過(guò)噴頭將成膜氣體和非活性氣體供給到處理室內(nèi)的襯底上，并在所述襯底上形成膜；和
[0014]堆積膜除去工序，在所述處理室內(nèi)沒(méi)有襯底的狀態(tài)下，將溫度比所述成膜工序時(shí)供給的所述非活性氣體低的非活性氣體供給到所述噴頭，由此除去因所述成膜工序而堆積在所述噴頭內(nèi)的堆積膜。
[0015]另外，本發(fā)明的程序的代表性結(jié)構(gòu)如下所述。即，
[0016]一種程序，其特征在于，使計(jì)算機(jī)執(zhí)行如下步驟:
[0017]成膜步驟，通過(guò)噴頭將成膜氣體和非活性氣體供給到處理室內(nèi)的襯底上，并在所述襯底上形成膜；和
[0018]堆積膜除去工序，在所述處理室內(nèi)沒(méi)有襯底的狀態(tài)下，將溫度比所述成膜工序時(shí)供給的所述非活性氣體低的非活性氣體供給到所述噴頭，由此除去因所述成膜步驟而堆積在所述噴頭內(nèi)的堆積膜。
[0019]另外，本發(fā)明的襯底處理裝置的代表性結(jié)構(gòu)如下所述。gp，
[0020]一種襯底處理裝置，其特征在于，具有:
[0021]處理室，具有噴頭，并對(duì)襯底進(jìn)行處理；
[0022]成膜氣體供給系統(tǒng)，與所述噴頭連接，通過(guò)所述噴頭向所述處理室供給成膜氣體；
[0023]非活性氣體供給系統(tǒng)，與所述噴頭連接，通過(guò)所述噴頭向所述處理室供給非活性氣體；
[0024]控制部，控制所述成膜氣體供給系統(tǒng)和所述非活性氣體供給系統(tǒng)，以進(jìn)行如下處理:成膜處理，從所述成膜氣體供給系統(tǒng)通過(guò)所述噴頭將所述成膜氣體供給到所述處理室內(nèi)之后，從所述非活性氣體供給系統(tǒng)通過(guò)所述噴頭將所述非活性氣體供給到所述處理室內(nèi)，在襯底上形成膜；堆積膜除去處理，在該成膜處理之后，在所述處理室內(nèi)沒(méi)有襯底的狀態(tài)下，將溫度比所述成膜處理時(shí)供給的非活性氣體低的非活性氣體從所述非活性氣體供給系統(tǒng)供給到所述噴頭，由此，除去因所述成膜處理而堆積在所述噴頭內(nèi)的堆積膜。
[0025]發(fā)明的效果
[0026]根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠高效率地除去噴頭內(nèi)的堆積膜，并能夠抑制顆粒的生成。
【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的襯底處理裝置的縱截面概要圖。
[0028]圖2是用于說(shuō)明本發(fā)明的第一實(shí)施方式的襯底處理工序的流程圖。
[0029]圖3是用于說(shuō)明本發(fā)明的第一實(shí)施方式的成膜工序的流程圖。
[0030]圖4是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的襯底處理工序的序列圖。
[0031]圖5是用于說(shuō)明本發(fā)明的第二實(shí)施方式的第三氣體供給系統(tǒng)的圖。
[0032]圖6是本發(fā)明的第二實(shí)施方式的襯底處理工序的序列圖。
[0033]圖7是用于說(shuō)明本發(fā)明的第三實(shí)施方式的第三氣體供給系統(tǒng)的圖。
[0034]圖8是本發(fā)明的第三實(shí)施方式的襯底處理工序的序列圖。
[0035]附圖標(biāo)記的說(shuō)明
[0036]100…半導(dǎo)體制造裝置(襯底處理裝置)，200…晶圓，201…處理室，220…第一排氣系統(tǒng)(處理室排氣管線)，221...排氣口，222…排氣管，223…壓力調(diào)整器(APC閥)，224...真空泵，230...噴頭，231...蓋，231a...蓋孔，231b...噴頭加熱部，231c...噴頭排氣孔，232…緩沖室，234…分散板，235…氣體引導(dǎo)部，241…氣體導(dǎo)入口，243…第一氣體供給系統(tǒng)，244...第二氣體供給系統(tǒng)，245…第三氣體供給系統(tǒng)，246…第一非活性氣體供給系統(tǒng)，247…第二非活性氣體供給系統(tǒng)，249…第四氣體供給系統(tǒng)，260…控制器(控制部)，261…運(yùn)算部，262…存儲(chǔ)部，270…第二排氣系統(tǒng)(噴頭排氣管線)，271…排氣管，272…開(kāi)閉閥(閥)，273…壓力調(diào)整器(APC閥)，274…真空泵。
【具體實(shí)施方式】
[0037]<第一實(shí)施方式>
[0038](I)襯底處理裝置的結(jié)構(gòu)
[0039]首先，關(guān)于第一實(shí)施方式的襯底處理裝置100 (以下也簡(jiǎn)稱為裝置)的結(jié)構(gòu)，參照?qǐng)D1進(jìn)行說(shuō)明。圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的襯底處理裝置的縱截面(垂直截面)概要圖。襯底處理裝置100是形成薄膜的裝置，如圖1所示，以每一張或每多張地處理襯底的片式襯底處理裝置的形式構(gòu)成。
[0040]如圖1所示，襯底處理裝置100具有處理容器202。處理容器202例如橫截面(水平截面)是圓形，作為圓筒形的扁平的密閉容器構(gòu)成。另外，處理容器202的側(cè)壁或底壁由例如鋁(Al)或不銹鋼(SUS)等金屬材料構(gòu)成。
[0041]在處理容器202內(nèi)形成有對(duì)作為襯底的硅晶圓等的晶圓200進(jìn)行處理的處理室201。處理室201包括:處理晶圓200的處理空間201a ;和輸送晶圓200的輸送空間201b。處理容器202的外殼由上部容器202a、下部容器202b和頂棚部即噴頭230構(gòu)成。在上部容器202a和下部容器202b之間設(shè)置有將處理空間201a和輸送空間201b分隔的隔板204。
[0042]處理空間201a是由上部處理容器202a、噴頭230和后述的襯底載置部210圍成的空間，是比隔板204更靠上方的空間。輸送空間201b是由下部容器202b和襯底載置部210圍成的空間，是比隔板更靠下方的空間。在上部處理容器202a和隔板204之間(接觸部)、以及隔板204和下部容器202b之間(接觸部)等，設(shè)置有使處理容器202內(nèi)維持氣密的O形環(huán)208。
[0043]在下部容器202b的側(cè)面上，與閘閥205相鄰地設(shè)置有襯底送入送出口 206。晶圓200通過(guò)襯底送入送出口 206在下部容器202b與相鄰的襯底輸送室(未圖示)之間移動(dòng)。在下部容器202b的底部，沿垂直方向設(shè)置有多個(gè)提升銷207。而且，下部容器202b被電氣地接地。
[0044]在處理空間201a和輸送空間201b之間，配置有支承晶圓200的襯底載置部210。襯底載置部210由例如氮化鋁(AlN)、陶瓷、石英等的非金屬材料形成。襯底載置部210包括:載置晶圓200的襯底載置面211 ;內(nèi)置于襯底載置部210中的作為加熱源的襯底載置部加熱器213。襯底載置面211位于處理空間201a內(nèi)。在襯底載置部210中，供提升銷207貫穿的襯底載置部通孔214分別設(shè)置在與提升銷207對(duì)應(yīng)的位置。
[0045]襯底載置部210被軸217支承。軸217沿垂直方向貫穿處理容器202的底部，而且，在處理容器202的外部與升降機(jī)構(gòu)218連接。使升降機(jī)構(gòu)218工作而使軸217及襯底載置部210升降，由此，能夠使載置于襯底載置面211上的晶圓200升降。此外，軸217下端部的周圍被波紋管219覆蓋，處理容器202內(nèi)被氣密地維持。
[0046]襯底載置部210在晶圓200的輸送時(shí)，以使襯底載置面211位于襯底送入送出口206的位置(晶圓輸送位置)的方式下降，在晶圓200的處理時(shí)，如圖1所示，以使晶圓200位于處理位置(晶圓處理位置)的方式上升。
[0047]具體來(lái)說(shuō)，使襯底載置部210下降到晶圓輸送位置時(shí)，提升銷207的上端部從襯底載置面211的上表面突出，提升銷207從下方支承晶圓200。另外，使襯底載置部210上升到晶圓處理位置時(shí)，提升銷207被埋在襯底載置面211的上表面的下方，襯底載置面211從下方支承晶圓200。此外，由于提升銷207與晶圓200直接接觸，從而優(yōu)選由例如石英或氧化鋁等的材質(zhì)形成。
[0048](氣體導(dǎo)入口)
[0049]在后述的噴頭230的上表面(頂棚壁)，設(shè)置有用于向處理室201內(nèi)供給各種氣體的氣體導(dǎo)入口 241。關(guān)于與氣體導(dǎo)入口 241連接的氣體供給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)在后面說(shuō)明。
[0050](噴頭)
[0051]在處理室201上方，設(shè)置有處理室201的頂棚部即噴頭230。氣體導(dǎo)入口 241被設(shè)置在噴頭230的蓋231上。噴頭230是用于使氣體向處理室201分散的氣體分散機(jī)構(gòu)。噴頭230被配置在氣體導(dǎo)入口 241和處理室201之間，并與氣體導(dǎo)入口 241及處理室201連通。
[0052]噴頭230在氣體導(dǎo)入口 241和處理空間201a之間具有用于使從氣體導(dǎo)入口 241導(dǎo)入的氣體分散的分散板234。在分散板234上設(shè)置有多個(gè)通孔234a。通孔234a與襯底載置面211相對(duì)地配置。分散板234具有:設(shè)有通孔234a的凸?fàn)畈?34b ;設(shè)置在凸?fàn)畈康闹車耐咕壊?34c。凸緣部234c被電絕緣性的構(gòu)造體即絕緣塊233支承。
[0053]在噴頭230中，在蓋231和分散板234之間，設(shè)置有用于使從氣體導(dǎo)入口 241導(dǎo)入的氣體向分散板234表面的整個(gè)區(qū)域擴(kuò)散的緩沖空間即緩沖室232。
[0054]在緩沖室232內(nèi)，設(shè)置有形成向緩沖室232內(nèi)供給的氣流的氣體引導(dǎo)部235。氣體引導(dǎo)部235是以蓋孔231a為頂點(diǎn)、且直徑隨著趨向分散板234方向(也就是說(shuō)下方向)而擴(kuò)大的圓錐形狀，其中蓋孔231a與氣體導(dǎo)入口 241連通，并且設(shè)置在蓋231上。氣體引導(dǎo)部235的下端的水平方向的直徑比通孔234a組的最外周的直徑大。通過(guò)氣體引導(dǎo)部235，被供給到緩沖室232內(nèi)的氣體更均勻地分散。
[0055]像這樣，從氣體導(dǎo)入口 241導(dǎo)入的氣體通過(guò)設(shè)置在蓋231上的蓋孔231a，被供給到設(shè)置在噴頭230內(nèi)的緩沖室232內(nèi)。而且，通過(guò)分散板234和氣體引導(dǎo)部235，更均勻地分散，并從分散板234的通孔234a被供給到處理室201內(nèi)。
[0056]噴頭的蓋231由具有導(dǎo)電性的金屬形成，作為用于在緩沖室232內(nèi)或處理室201內(nèi)生成等離子體的電極使用。在蓋231和上部容器202a之間設(shè)置有絕緣塊233，蓋231和上部容器202a之間電絕緣。而且，在蓋231上設(shè)置有噴頭加熱部即電阻加熱器231b。
[0057]在緩沖室232的上方的蓋231上，設(shè)置有用于排出緩沖室232內(nèi)的環(huán)境氣體的第二排氣系統(tǒng)(噴頭排氣管線)270。關(guān)于第二排氣系統(tǒng)270在后面說(shuō)明。
[0058](氣體供給系統(tǒng))
[0059]在與噴頭230的蓋231連接的氣體導(dǎo)入口 241上連接有通用氣體供給管242。在通用氣體供給管242上連接有第一氣體供給管243a、第二氣體供給管244a和第三氣體供給管245a。第二氣體供給管244a通過(guò)遠(yuǎn)程等離子體單元244e與通用氣體供給管242連接。
[0060]從包含第一氣體供給管243a的第一氣體供給系統(tǒng)243主要供給含第一元素氣體，從包含第二氣體供給管244a的第二氣體供給系統(tǒng)244主要供給含第二元素氣體。從包含第三氣體供給管245a的第三氣體供給系統(tǒng)245在處理晶圓200時(shí)主要供給非活性氣體，在清潔噴頭230和處理室201時(shí)主要供給清潔氣體。
[0061 ](第一氣體供給系統(tǒng))