CN107293477B - 半导体器件的制造方法、衬底处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种半导体器件的制造方法、衬底处理装置。在衬底面内形成均匀的膜。具有将衬底向处理室搬送的工序、成膜工序和调整工序，其中成膜工序具有：将第1气体向上述衬底供给的工序；和将第2气体以第1高频等离子化之后向衬底供给的工序，调整工序具有：在成膜工序后计测衬底的带电情况、并基于计测出的带电情况来设定第2高频的工序；和将第3气体以第2高频等离子化之后向衬底供给来调整衬底的带电情况的工序。

Description

半导体器件的制造方法、衬底处理装置
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。
背景技术
随着大规模集成电路(Large Scale Integrated Circuit：以下记作LSI)、DRAM(Dynamic Random Access Memory)、Flash Memory等所代表的半导体器件的高集成化，而推进电路图案的微细化。在半导体器件的制造工序中，作为实现微细化的处理，而进行使用了等离子体的处理。例如，具有专利文献1所记载的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-092533
发明内容
虽然随着微细化而谋求在衬底面内均匀地进行处理，但根据衬底的带电情况而存在无法将活性化了的气体均匀地供给到衬底面内的情况。在这样的情况下，难以在衬底面内形成均匀的膜。
本发明的目的在于在衬底面内形成均匀的膜。
根据一个方式，提供具有将衬底向处理室搬送的工序、成膜工序和调整工序的技术，其中成膜工序具有：将第1气体向上述衬底供给的工序；和将第2气体以第1高频等离子化之后向衬底供给的工序，调整工序具有：在成膜工序后计测衬底的带电情况、并基于计测出的带电情况来设定第2高频的工序；和将第3气体以第2高频等离子化之后向衬底供给来调整衬底的带电情况的工序。
发明效果
根据本发明的技术，能够在衬底面内形成均匀的膜。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式的衬底处理装置的概略结构图。
图2是本发明的一个实施方式的气体供给系统的概略结构图。
图3是本发明的一个实施方式的衬底处理装置的控制器的概略结构图。
图4是表示本发明的一个实施方式的衬底处理工序的流程图。
图5是本发明的一个实施方式的衬底处理工序的时序例。
图6是本发明的一个实施方式的除电工序的流程图。
图7是本发明的一个实施方式的除电工序的时序例。
图8是本发明的一个实施方式的除电反馈控制的框线图。
附图标记说明
200 晶片(衬底)
201 处理室
202 处理容器
212 衬底载置台
213 加热器
221 排气口(第1排气部)
234 喷头
234c 电极部件
253 充电传感器
254 充电传感器
255 充电监视器
256 电极
257 偏压调整部
具体实施方式
以下说明本发明的实施方式。
<一个实施方式>
以下结合附图来说明本发明的一个实施方式。
(1)衬底处理装置的结构
首先，说明本发明的一个实施方式的衬底处理装置。
说明本实施方式的处理装置100。衬底处理装置100例如是绝缘膜形成单元，如图1所示，构成为枚叶式衬底处理装置。
如图1所示，衬底处理装置100具有处理容器202。处理容器202构成为例如水平截面为圆形且扁平的密闭容器。另外，处理容器202由例如铝(A1)或不锈钢(SUS)等金属材料、或者石英构成。在处理容器202内，形成有对作为衬底的硅晶片等的晶片200进行处理的处理空间(处理室)201、移载空间(移载室)203。处理容器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之间设有分隔板204。将被上部处理容器202a包围的空间、且比分隔板204靠上方的空间称为处理室201，将被下部容器202b包围的空间、且比分隔板204靠下方的空间称为移载室203。
在下部容器202b的侧面上设有与闸阀1490相邻的衬底搬入搬出口1480，晶片200经由衬底搬入搬出口1480而在未图示的搬送室与移载室203之间移动。在下部容器202b的底部设有多个顶升销(lift pin)207。而且，下部容器202b接地。
在处理室201内，设有支承晶片200的衬底支承部210。衬底支承部210主要具有：载置晶片200的载置面211；将载置面211持为表面的衬底载置台212；内置于衬底载置台212的作为加热部的加热器213；偏压电极256；和检测晶片200的充电量(带电量)的(充电传感器)传感器253。在衬底载置台212上，在与顶升销207相对应的位置上分别设有供顶升销207贯穿的贯穿孔214。此外，在将充电传感器253设在衬底载置台212的内部的情况下，由于充电传感器253不会与处理气体或活性化了的气体接触，所以能够抑制微粒(particle)的产生。另外，通过设为充电传感器253与晶片200的背面接触，而能够精密地计测晶片200的带电量(带电情况)。优选的是，如图1所示，将充电传感器253设在偏压电极256与晶片200之间。另外，也可以如图1所示的充电传感器254那样，构成为设在晶片200的侧方。通过设在侧方，减少从存在于衬底载置台212中的加热器213等受到的影响，因此能够一边精密地计测晶片200的带电情况，一边抑制微粒的产生。另外，也可以组合这些配置。此外，充电传感器253、254可以是例如晶体振子和压电元件中的某一个或者组合物那样的电气性进行检测的传感器、或光学性进行检测的传感器。
充电传感器253、254与充电监视器255连接。充电监视器255对充电传感器253、254的频率和电压中的至少某一个进行计测，并且对计测值进行模拟/数字转换，而生成充电的信息(也称为充电量、带电量、带电状态、带电情况)。生成的信息被输出到控制器260、高频电源252、偏压调整部257等。此外，偏压调整部257例如由可变电阻器、可变线圈、可变电容器等构成。偏压的调整通过调整各个元件来进行。
另外，在偏压电极256上连接有偏压调整部257，构成为能够调整偏压电极256的电位。偏压调整部257构成为，以从控制器260和充电监视器255中的某一方或双方输出的信息为基础来调整偏压电极256的电位。此外，带电计测部由充电监视器255、和充电传感器253及充电传感器254中的某一方或双方构成。
衬底载置台212由轴217支承。轴217贯穿处理容器202的底部，而且在处理容器202的外部与升降机构218连接。通过使升降机构218动作来使轴217及衬底载置台212升降，而能够使载置在衬底载置面211上的晶片200升降。此外，轴217下端部的周围被波纹管(bellows)219覆盖，将处理室201内保持气密。
衬底载置台212在搬送晶片200时，下降至图1的虚线所示的晶片移载位置，在处理晶片200时上升至图1的实线所示的处理位置(晶片处理位置)。
具体地说，在使衬底载置台212下降至晶片移载位置时，顶升销207的上端部从衬底载置面211的上表面突出，顶升销207从下方支承晶片200。另外，在使衬底载置台212上升至晶片处理位置时，顶升销207从衬底载置面211的上表面收回，衬底载置面211从下方支承晶片200。此外，顶升销207由于会与晶片200直接接触，所以期望例如由石英或氧化铝等材质形成。
(排气系统)
在处理室201(上部容器202a)的内壁侧面上，设有对处理室201的环境气体进行排气的作为第1排气部的排气口221。在排气口221上连接有排气管224，在排气管224上按顺序串联连接有将处理室201内控制成规定的压力的APC(Auto Pressure Controller)等压力调整器227和真空泵223。主要由排气口221、排气管224、压力调整器227构成第一排气系统(排气管路)。此外，真空泵223也可以是第一排气系统的结构。另外，在移载室203的内壁侧面上设有对移载室203的环境气体进行排气的排气管1481。在排气管1481上设有压力调整器228，构成为能够将移载室203内的压力排气成规定的压力。另外，也能够经由移载室203对处理室201内的环境气体进行排气。
(气体导入口)
在上部容器202a的侧壁上设有用于向处理室201内供给各种气体的第1气体导入口241a。另外，在设于处理室201的上部的喷头234的上表面(顶壁)上，设有用于向处理室201内供给各种气体的第2气体导入口241b。关于与作为第1气体供给部的第1气体导入口241a及作为第2气体供给部的第2气体导入口241b连接的各气体供给单元的结构，将在后叙述。
(气体分散单元)
作为气体分散单元的喷头234由第1缓冲室232a、第1分散孔234a、第2缓冲室232b及第2分散孔234b构成。喷头234设在第2气体导入口241b与处理室201之间。从第1气体导入口241a导入的第1气体被供给到喷头234的第1缓冲室232a(第1分散部)，并经由第1分散孔234a而被供给到处理室201。从第2气体导入口241b导入的第2气体经由设在盖231上的第2气体导入口241b而被供给到喷头234的第2缓冲室232b(第2分散部)，并经由第2分散孔234b而被供给到处理室201。
此外，构成喷头234的第1缓冲室232a的电极部件234c由导电性的金属构成，构成为用于激发存在于处理室201内的气体的活性化部(激发部)。此外，构成第2缓冲室232b的盖231也可以由导电性的金属形成。在由导电性部件构成盖231时，在盖231与电极部件234c之间设有绝缘块233，成为将盖231与电极部件234c之间绝缘的结构。在作为活性化部的电极部件234c上，连接有匹配器251和高频电源252，构成为能够供给电磁波(高频电力或微波)。由此，能够使处理室201内的气体活性化。
此外，也可以在第2缓冲室232b中设有形成所供给的第2气体的气流的气体引导件235。气体引导件235为将第2气体导入口241b作为中心且随着趋向于晶片200的径向而直径扩大的圆锥形状。气体引导件235的下端的水平方向上的直径与设有第1分散孔234a及第2分散孔234b的区域的端部相比进一步延伸至外周而形成。
在第1缓冲室232a的内壁上表面上，设有对第1缓冲室232a的环境气体进行排气的作为第2排气部的喷头排气口240a。在喷头排气口240a上连接有第2排气管236a，在第2排气管236a上设有阀237a。而且，在第2排气管236a上还按顺序串联连接有排气管236、阀237、压力调整器238、真空泵239。主要由喷头排气口240a、阀237a、第2排气管236a构成第2排气部(排气管路)。
在第2缓冲室232b的内壁上表面上，设有对第2缓冲室232b的环境气体进行排气的作为第3排气部的喷头排气口240b。在喷头排气口240b上连接有第3排气管236b，在第3排气管236b上设有阀237b。而且，在第3排气管236b上还按顺序串联连接有排气管236、阀237、压力调整器238、真空泵239。主要由喷头排气口240b、阀237b、第3排气管236b构成第3排气部(排气管路)。在此，示出了排气管236、阀237、压力调整器238、真空泵239与第2排气部共用的情况。另外，也可以构成为不设置真空泵239而将排气管236与排气管224的后级连接。
(供给系统)
在第1气体导入口241a上连接有第1气体供给管150a。在作为第2气体供给部的第2气体导入口241b上连接有第2气体供给管150b。从第1气体供给管150a供给后述的第1气体、吹扫(purge)气体，从第2气体供给管150b供给后述的第2气体、吹扫气体、调整气体。
在图2中示出第1气体供给部、第2气体供给部、吹扫气体供给部、第3气体供给部(调整气体供给部)的概略结构图。
如图2所示，在第1气体供给管150a上连接有第1气体供给管集合部140a。在第2气体供给管150b上连接有第2气体供给管集合部140b。在第1气体供给管集合部140a上连接有第1处理气体供给管113a和吹扫气体供给管133a。在第2气体供给管集合部140b上连接有第2处理气体供给管123b、吹扫气体供给管133b和调整气体供给管143b。
(第1气体供给部)
在第1气体供给部上设有第1处理气体供给管113a、质量流量控制器(MFC)115、阀116。此外，也可以构成为将第1气体源113包含在第1气体供给部中。另外，在处理气体的原料为液体、固体的情况下，也可以设置气化器180。
(第2气体供给部)
在第2气体供给部上设有第2处理气体供给管123b、MFC125、阀126。此外，也可以构成为将第2气体源123包含在第2气体供给部中。
此外，也可以构成为设置远程等离子体单元(RPU)124来使第2气体活性化。
(吹扫气体供给部)
在吹扫气体供给部上设有气体供给管133a、133b、MFC135a、135b、阀136a、136b。此外，也可以构成为将吹扫气体源133包含在吹扫气体供给部中。
(第3气体供给部)
在第3气体供给部(调整气体供给部)上设有气体供给管143b、MFC145、阀146。此外，也可以构成为将调整气体源144包含在调整气体供给部中。此外，在对调整气体和吹扫气体使用相同的气体的情况下，也可以将吹扫气体供给部作为调整气体供给部。
(控制部)
如图1所示，衬底处理装置100具有对衬底处理装置100的各部分的动作进行控制的控制器260。
在图3中示出控制器260的概况。作为控制部(控制机构)的控制器260构成为具有CPU(Central Processing Unit)260a、RAM(Random Access Memory)260b、存储装置260c、I/O端口260d的计算机。RAM260b、存储装置260c、I/O端口260d构成为能够经由内部总线260e与CPU260a进行数据交换。构成为在控制器260上能够连接有例如作为触摸面板等而构成的输入输出装置261、外部存储装置262、接收部285等。
存储装置260c由例如闪存、HDD(Hard Disk Drive)等构成。在存储装置260c内，能够读出地存储有对衬底处理装置的动作进行控制的控制程序、记载有后述的衬底处理的步骤和条件等的程序控制方案(process recipe)、在设定用于对晶片200进行处理的程序控制方案之前的过程中产生的运算数据和/或处理数据等。此外，程序控制方案是以能够使控制器260执行后述的衬底处理工序中的各步骤并得到规定结果的方式进行组合而成的，作为程序而发挥功能。以下，也将该程序控制方案和控制程序等总括地简称为程序。此外，在本说明书中在使用了程序这一术语的情况下，存在仅包含程序控制方案单体的情况、仅包含控制程序单体的情况、或包含该双方的情况。另外，RAM260b构成为暂时保持由CPU260a读出的程序、运算数据、处理数据等数据的存储区域(工作区)。
I/O端口260d与闸阀1490、升降机构218、加热器213、压力调整器227、238、真空泵223、239、匹配器251、高频电源252、MFC115、125、135a、135b、145、阀116、126、136a、136b、146、237(237a、237b)、228、RPU124、气化器180、充电监视器255、偏压调整部257等连接。
作为运算部的CPU260a构成为，读出并执行来自存储装置260c的控制程序，并且根据来自输入输出装置260的操作指令的输入等从存储装置260c读出程序控制方案。另外，构成为能够对从接收部285输入的设定值、和存储在存储装置260c中的程序控制方案或控制数据进行比较/运算，来计算出运算数据。另外，构成为能够根据运算数据来执行相对应的处理数据(程序控制方案)的确定处理等。并且，CPU260a构成为以按照读出的程序控制方案的内容的方式，对闸阀1490的开闭动作、升降机构218的升降动作、向加热器213的电力供给动作、压力调整器227、238的压力调整动作、真空泵223、239的通断控制、MFC115、125、135a、135b、145中的气体流量控制动作、远程等离子体单元124的气体的活性化动作、阀116、126、136a、136b、146、237(237a、237b)、228中的气体的通断控制、匹配器251的电力的匹配动作、高频电源252的电力控制、基于从充电监视器255接收到的信息(数据)进行的运算等进行控制。
此外，控制器260并不限于构成为专用计算机的情况，也可以构成为通用计算机。例如，准备存储有上述的程序的外部存储装置(例如磁带、软盘或硬盘等磁盘、CD或DVD等光盘、MO等光磁盘、USB存储器或存储卡等半导体存储器)262，并使用所述的外部存储装置262对通用计算机安装程序等，由此能够构成本实施方式的控制器260。此外，用于向计算机供给程序的方案并不限于经由外部存储装置262而供给的情况。例如，也可以使用接收部285或网络263(因特网或专用线路)等通信机构而不经由外部存储装置262地供给程序。此外，存储装置260c或外部存储装置262构成为计算机可读的记录介质。以下，也将这些总括地简称为记录介质。此外，在本说明书中，在使用了记录介质这一术语的情况下，存在仅包含存储装置260c单体的情况、仅包含外部存储装置262单体的情况、或包含该双方的情况。
(2)衬底处理工序
接下来，参照图4和图5来说明使用上述的衬底处理装置的处理炉，作为半导体器件(semiconductor device)的制造工序的一个工序而在衬底上对绝缘膜即例如作为氮化膜的氮化硅(SiN)膜进行成膜的流程和时序例。此外，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260控制。
此外，在本说明书中，在使用了“晶片”这一术语的情况下，存在表示“晶片本身”的情况、和表示“晶片与形成在其表面上的规定的层或膜等的层叠体(集合体)”的情况(即包含形成在表面上的规定的层或膜等在内而称为晶片的情况)。另外，在本说明书中在使用了“晶片的表面”这一术语的情况下，存在表示“晶片本身的表面(露出面)”的情况、和表示“形成在晶片上的规定的层或膜等的表面、即作为层叠体的晶片的最外表面”的情况。
因此，在本说明书中在记载了“对晶片供给规定的气体”的情况下，存在表示“对晶片本身的表面(露出面)直接供给规定的气体”的情况、和表示“对形成在晶片上的层或膜等、即对作为层叠体的晶片的最外表面供给规定的气体”的情况。另外，在本说明书中在记载了“在晶片上形成规定的层(或膜)”的情况下，存在表示“在晶片本身的表面(露出面)上直接形成规定的层(或膜)”的情况、和表示“在形成于晶片的层或膜等上、即在作为层叠体的晶片最外表面上形成规定的层(或膜)”的情况。
此外，在本说明书中，使用“衬底”这一术语的情况也与使用“晶片”这一术语的情况相同，在该情况下，在上述说明中，只要将“晶片”替换成“衬底”来考虑即可。
以下说明衬底处理工序。
(衬底搬入工序S201)
在进行成膜处理时，首先，使晶片200搬入到处理室201。具体地说，通过升降机构218使衬底支承部210下降，使顶升销207成为从贯穿孔214突出到衬底支承部210的上表面侧的状态。另外，在将处理室201内和移载室203调压到规定的压力后，打开闸阀1490，使晶片200从闸阀1490载置到顶升销207上。在使晶片200载置到顶升销207上后，关闭闸阀1490，通过升降机构218使衬底支承部210上升至规定的位置，由此将晶片200从顶升销207向衬底支承部210载置。
(减压/升温工序S202)
接着，以使处理室201内成为规定的压力(真空度)的方式，经由排气管224对处理室201内进行排气。此时，基于由压力传感器计测出的压力值，对作为压力调整器227的APC阀的阀开度进行反馈控制。另外，基于由温度传感器(未图示)检测出的温度值，以使处理室201内成为规定的温度的方式对通向加热器213的通电量进行反馈控制。具体地说，通过加热器213预先对衬底支承部210加热，在晶片200或衬底支承部210的温度无变化后搁置一定时间。在此期间，在具有残留在处理室201内的水分或来自部件的脱出气体等的情况下，也可以通过真空排气或基于N2气体的供给进行的吹扫来将其除去。由此成膜工艺前的准备完成。此外，在将处理室201内排气到规定的压力时，也可以一次性真空排气至能够到达的真空度。
此时的加热器213的温度设定为100～600℃，优选的是设定为100～500℃，更优选的是设定为250～450℃的范围内的固定温度。
另外，以晶片200的电位成为规定的电位的方式通过偏压调整部257和偏压电极256来进行调整。
(成膜工序S301)
接着，说明在晶片200上对SiN膜进行成膜的例子。使用图4、图5来说明成膜工序S301的详细情况。
在将晶片200载置到衬底支承部210上、且处理室201内的环境气体稳定后，进行图4、图5所示的S203～S207的步骤。
(第1气体供给工序S203)
在第1气体供给工序S203中，从第1气体供给系统向处理室201内供给作为第1气体(处理气体)的二氯硅烷(SiH2Cl2，dichlorosilane：DCS)气体。具体地说，在通过MFC115对从处理气体供给源113供给的DCS气体进行流量调整后，将其向衬底处理装置100供给。进行了流量调整的DCS气体从第1缓冲室232a通过，并从喷头234的气体供给孔234a向减压状态的处理室201内供给。另外，继续基于排气系统进行处理室201内的排气，以使处理室201内的压力成为规定的压力范围(第1压力)的方式进行控制。此时，对晶片200进行DCS气体供给的DCS气体以规定的压力(第1压力：例如10Pa以上、1000Pa以下)向处理室201内供给。像这样，对晶片200供给DCS气体。通过供给DCS气体而在晶片200上形成含硅层。在此，含硅层是指包含硅(Si)、或硅和氯(Cl)的层。
另外，在供给第1气体时，也可以通过充电传感器253、254来计测晶片200的带电量。
(吹扫工序S204)
在晶片200上形成了含硅层后，关闭第1气体供给管150a的气体阀116，停止DCS气体的供给。通过停止第1气体，而从第1排气部对存在于处理室201中的第1气体、存在于第1缓冲室232a中的处理气体进行排气，由此进行吹扫工序S204。
另外，也可以构成为，在吹扫工序中除了只是对气体进行排气(真空抽取)来排出气体以外，还进行基于供给非活性气体来挤出残留气体的排出处理。另外，也可以组合地进行真空抽取和非活性气体的供给。另外，也可以构成为交替地进行真空抽取和非活性气体的供给。
此外，此时，也可以打开排气管236的阀237a而经由排气管236来从排气泵239对存在于第1缓冲室232a内的气体进行排气。
在经过规定的时间后，关闭阀136a，停止非活性气体的供给，并且关闭阀237a而将第1缓冲室232a与真空泵239之间切断。此外，也可以保持打开阀136a的状态来继续非活性气体的供给。通过继续向第1缓冲室232a供给非活性气体，而能够抑制在其他工序中其他工序的气体进入到第1缓冲室232a。
此外，也可以构成为，在吹扫工序中进行基于向第1缓冲室232a内供给非活性气体而挤出残留气体的排出动作。另外，也可以组合地进行真空抽取和非活性气体的供给。另外，也可以构成为交替地进行真空抽取和非活性气体的供给。另外，也可以构成为，在交替地进行真空抽取和非活性气体的供给的情况下进行后述的调整工序(除电工序)N201。
此时的加热器213的温度设定为与向晶片200供给第1气体时相同的温度。使从各非活性气体供给系统供给的作为吹扫气体的N2气体的供给流量分别为例如100～20000sccm的范围内的流量。作为吹扫气体，除N2气体以外，还可以使用Ar、He、Ne、Xe等稀有气体。
另外，在第1气体吹扫工序的期间，也可以通过充电传感器253、254来检测晶片200的带电量。
(第2气体供给工序S205)
在第1气体吹扫工序后，打开阀126，经由第2气体导入口241b、第2缓冲室232b、多个第2分散孔234b，向处理室201内供给作为第2处理气体(反应气体)的氨气(NH3)。由于经由第2缓冲室232b、第2分散孔234b向处理室201供给氨气，所以能够向衬底上均匀地供给气体。因此，能够使膜厚均匀。
此时，以NH3气体的流量成为规定的流量的方式调整质量流量控制器125。此外，NH3气体的供给流量例如为100sccm以上、10000sccm以下。另外，通过恰当地调整压力调整器238，而使第2缓冲室232b内的压力为规定的压力范围内。
在此，从高频电源252经由匹配器251向电极部件234c供给高频电力。在此，在成膜工序S301中，供给第1高频电力。通过向电极部件234c供给高频电力，而在晶片200上生成第2气体的等离子体。由此，能够使活性化了的NH3向含硅层供给，能够以进一步的低温对含硅层进行改性处理。此外，在图5中，与第2气体的供给同时地开始高频电力的供给，但也可以构成为从第2气体的供给开始前供给高频电力。另外，也可以在从第1气体的供给工序S203到判断工序S207结束为止持续高频电力的供给。
此外，通过偏压调整部257来调整设在衬底载置台212内的偏压电极256的电位，由此也能够调整带电粒子向晶片200的供给量。
当将NH3气体供给到形成在晶片200上的含硅层时，含硅层被改性，而形成含有硅元素的改性层。
改性层根据例如处理室201内的压力、NH3气体的流量、晶片200的温度、高频电源252的电力等，以规定的厚度、规定的分布、氮成分等对含硅层的规定的侵入深度形成。
在经过规定的时间后，关闭阀126，停止NH3气体的供给。
此时的加热器213的温度设定为与向晶片200供给第1气体时相同的温度。
此外，在供给第2处理气体时，通过将使用RPU124而活性化了的NH3气体向第2缓冲室232b供给，而能够形成更多的改性层。另外，当NH3气体在RPU124内流动时，也可以以使RPU124成为接通状态(电源接通的状态)来使NH3气体活性化(激发)的方式进行控制。
此外，如图1所示，也可以构成为通过在喷头234的盖231上设置第2阻抗调整部258来调整阻抗而能够在第2缓冲室232b内生成等离子体。
(吹扫工序S206)
通过停止NH3气体的供给，而从第1排气部对存在于处理室201中的NH3气体、存在于第2缓冲室232b中的NH3气体进行排气，由此进行吹扫工序S206。
另外，也可以构成为，在吹扫工序中除了只是对气体进行排气(真空抽取)来排出气体以外，还进行基于供给非活性气体来挤出残留气体的排出处理。另外，也可以组合地进行真空抽取和非活性气体的供给。另外，也可以构成为交替地进行真空抽取和非活性气体的供给。
此外，也可以打开阀237b并经由排气管236来从真空泵239对存在于第2缓冲室232b内的气体进行排气。
此外，也可以构成为，在吹扫工序中进行基于向第2缓冲室232b内供给非活性气体来挤出残留气体的排出动作。另外，也可以组合地进行真空抽取和非活性气体的供给。另外，也可以构成为交替地进行真空抽取和非活性气体的供给。另外，也可以构成为，在交替地进行真空抽取和非活性气体的供给的情况下进行后述的调整工序(除电工序)N201。
另外，在第2气体吹扫工序期间，通过充电传感器253、254来进行晶片200的带电情况的检测(充电计测)，从充电监视器255将计测数据向控制器260发送。
(判断工序S207)
在吹扫工序S206结束后，控制器260判断是否将上述的成膜工序S301(S203～S206)执行了规定的循环数n。即，判断是否在晶片200上形成了所期望的厚度的膜。将上述的步骤S203～S206作为一个循环，通过进行至少一次以上的该循环(步骤S301)，而能够在晶片200上对规定膜厚的SiN膜进行成膜。此外，优选上述的循环重复多次。由此，在晶片200上形成规定膜厚的SiN膜。
在判断工序S207中，在没有实施规定次数的成膜工序S301时(判断为否时)，重复成膜工序S301的循环，在实施了规定次数时(判断为是时)，结束成膜工序S301，执行衬底搬出工序S209。
在此，发明人等发现在进行一次以上的成膜工序S301的情况、重复进行规定次数的成膜工序S301的情况下，产生以下的(A)、(B)、(C)等技术课题。
(A)
形成在晶片200上的膜与第2气体、或第2气体的活性种的反应性根据第二次循环以后的第2气体供给工序S205时的晶片200的带电情况而变化。例如，在晶片200带正电的情况下，存在于作为第2气体的NH3的等离子体中的正离子到达晶片200的量减少。另外，在晶片200带负电的情况下，NH3等离子体中的正离子到达晶片200的量增加，而导致在第一次循环中形成的含硅层的氮浓度、和在第二次循环以后形成的含硅层的氮浓度不同。此外，也存在该充电(带电)在晶片200的面内不均匀地产生的情况，从而具有晶片200的面内的处理均匀性和阶梯覆盖率(step coverage rate)降低的技术课题。
(B)
另外，在晶片200过度带电的情况、晶片200的特定部位过度带电的情况下，存在形成在晶片200上的元件的绝缘部被破坏的技术课题。
(C)
另外，在晶片200带电的情况、晶片200的特定部位带电的情况下，存在因存在于处理室201内和/或移载室203内的微粒、副产物等吸附而导致处理均匀性降低的技术课题。在此副产物是指例如氯化氢(HCl)或氯化铵(NH4Cl)。
发明人等发现，通过进行以下的调整工序(除电工序)N201而能够解决这些技术课题。以下说明除电工序N201。
(第1带电量判断工序C201)
在判断工序S207中判断为否时，进行第1带电量判断工序C201。在第1带电量判断工序C201中，通过控制器260而进行根据由充电传感器253、254中的某一方或双方计测出的信息来判断晶片200的带电情况是否为第1设定值以上的处理。具体地说，由CPU260a的运算部对记录在记录介质中的设定数据801和计测出的带电情况进行比较，判断带电量是否为第1设定值以上。在晶片200的带电量不为第1设定值以上的情况(判断为否的情况)下，什么都不实施地进行成膜工序S301。在晶片200的带电量为第1设定值以上的情况(判断为是的情况)下，进行除电工序N201。
(除电工序N201)
在除电工序N201中，进行图6、图7所示那样的工序N202、N203、N204、N205。
(除电气体供给工序N202)
在除电气体供给工序N202中，向晶片200上供给作为调整气体(除电气体)的氩气(Ar)、氦气(He)。此时，通过偏压调整部257来进行对设在衬底载置台212内的偏压电极256的电位进行控制的电位调整。偏压电极256的电位可以设定为与成膜工序S301相同的电位，但也可以根据晶片200的带电情况来使其变化。例如，构成为在晶片200带负电时，降低偏压电极256的电位，而使等离子体中的正离子成分的引入量增多。另外，构成为在晶片200带正电时，提高偏压电极256的电位，而使等离子体中的负离子成分和电子成分的引入量增多。
此外，在此，示出了在除电等离子体生成工序N203开始前开始除电气体供给工序N202的例子，但并不限于此，也可以构成为与高频电力的供给开始同时地、或在从高频电力的供给开始后到供给结束为止的期间进行。
(除电等离子体生成工序N203)
在除电等离子体生成工序N203中，从高频电源252经由匹配器251向电极部件234c供给第2高频电力。第2高频电力如图7的虚线所示设定为比成膜工序S301小的电力。通过设为这样的电力设定，而能够降低对形成在晶片200上的膜的特性造成的影响。通过形成由这样的电力生成的等离子体，而能够向晶片200供给等离子体中的离子成分和电子成分双方，能够调整晶片200的带电情况。例如，若持续供给等离子体中的离子成分和电子成分中的某一方，则有可能使晶片200从所带电的极性向相反的极性带电，但通过供给等离子体中的离子成分和电子成分双方，能够抑制向相反极性的带电。
此外，在此，也可以构成为根据晶片200的带电情况来使高频电力的频率变化。例如，在晶片200带正电时，通过将向电极部件234c供给的第2高频电力的频率设定得比第1高频电力的频率低，而能够使等离子体中的电子成分的引入量增多。另外，通过使第2高频电力的频率比第1高频电力的频率高，而能够与供给到晶片200的离子成分的量相比增多电子成分的量。
此外，在此说明了在除电工序N201中进行除电等离子体生成工序N203的例子，但也可以构成为在上述的成膜工序S301内进行除电等离子体生成工序N203。例如，即使在成膜工序S301的第1气体供给工序S203、吹扫工序S204、S206中产生了未预料的带电，通过调整晶片200的带电情况，也能够使晶片200成为规定带电量，并供给规定量的第2气体的活性种。
(吹扫气体供给工序N204)
在供给除电等离子体后，向晶片200上供给吹扫气体，而将除电气体从晶片200上除去。在此的吹扫气体使用与上述的吹扫工序S204、S206相同的气体。
(充电计测工序N205)
在供给吹扫气体后，通过充电传感器253、254和充电监视器255来计测晶片200的带电量。将计测出的信息与上述同样地向控制器260发送。此外，充电的计测也可以从吹扫气体供给工序N204开始。另外，在进行多个循环的除电工序N201的情况下，也可以构成为在除电气体供给工序N202中进行。
(第2带电量判断工序C202)
在充电计测工序N205后，进行第2带电量判断工序C202。第2带电量判断工序C202进行与第1带电量判断工序C201相同的判断处理。即，在晶片200的带电量不为第1设定值以上的情况(判断为否的情况)下，什么都不实施地只进行成膜工序S301。在晶片200的带电量为第1设定值以上的情况(判断为是的情况)下，进行除电工序N201。像这样，在晶片200的带电量变得比第1设定值低之前重复进行除电工序N201。
通过像这样以使晶片200的带电量比第1设定值低的方式进行除电工序N201，而能够在第2气体供给工序S205中按每个循环使供给到晶片200的活性种的量均匀化。由此，能够提高对晶片200的处理均匀性。另外，由于能够将每个循环的活性种的量均匀化，所以能够提高形成在晶片200上的膜的处理品质。
(衬底搬出工序S209)
在进行了规定次数的成膜工序S301后，通过升降机构218使衬底载置台212下降，而成为顶升销207从贯穿孔214突出到衬底支承部210的上表面侧的状态。另外，在将处理室201内调压到规定的压力后，打开闸阀1490，将晶片200从顶升销207上向闸阀1490外搬送。
(第3带电量判断工序C203)
此外，也可以在衬底搬出工序S209前进行第3带电量判断工序C203。例如，存在根据晶片200的带电量而晶片200贴付在衬底载置台212上的情况。在保持晶片200贴付在衬底载置台212上的状态而使衬底载置台212下降的情况下，有可能会由于顶升销207而对晶片200施加强压力。在这样的情况下，进行第3带电量判断工序C203、除电工序N201和第4带电量判断工序C204是有效的。
例如，在第3带电量判断工序C203和第4带电量判断工序C204中，基于比成为上述的第1带电量判断工序C201和第2带电量判断工序C202中的判断基准的第1设定值大的第2设定值来进行判断处理。即，第1设定值至少是妨碍活性种到达晶片200的那样的带电量，第2设定值是晶片200静电吸附在衬底载置台212上的那样的带电量。
在此，使用图8来说明晶片200的充电量的反馈控制。图8是表示晶片200的带电量的控制系统的结构的框线图的概要。作为图8的结构要素的设定数据801、CPU260a的运算部、控制器260、高频电源252、电极部件234c、充电量802、充电监视器255构成控制循环。设定数据801记录在记录介质中，在减压/升温工序S202等中作为规定的带电量而被读出。控制器260基于读出的设定数据801来设定偏压调整部257的偏压值，调整偏压电极256的电位，由此以晶片200成为规定的带电情况的方式进行调整。在此，如图8所示，也可以基于从充电监视器255输出的信息来调整晶片200的带电情况。在成膜工序S301的第一次循序后进行的除电工序N201中，通过CPU260a的运算部主要对从充电监视器255输出的信息和设定数据801进行比较，并设定高频电源252的输出电力。此外，也可以构成为对高频电源252和偏压调整部257中的某一方或双方进行操作。
以上，具体地说明了本发明的实施方式，但本发明并不限定于上述的实施方式，能够在不脱离其要旨的范围内进行各种变更。
在上述中，记述了交替地供给原料气体和反应气体来进行成膜的方法，但也能够适用于其他方法。例如，原料气体和反应气体的供给定时重叠的那样的方法。
另外，在上述中，记述了成膜处理，但也能够适用于其他处理。包括例如使用了等离子体的扩散处理、氧化处理、氮化处理、氧氮化处理、还原处理、氧化还原处理、蚀刻处理、加热处理等。例如，在仅使用反应气体来对衬底表面、形成在衬底上的膜进行等离子体氧化处理或等离子体氮化处理时，也能够适用本发明。另外，也能够适用于仅使用了反应气体的等离子体退火处理。
另外，在上述中，记述了半导体器件的制造工序，但实施方式所涉及的发明也能够适用于半导体器件的制造工序以外的器件制造工序。包括例如液晶器件的制造工序、太阳能电池的制造工序、发光器件的制造工序、玻璃衬底的处理工序、陶瓷衬底的处理工序、导电性衬底的处理工序等衬底处理。
另外，在上述中，示出了作为原料气体而使用含硅气体、作为反应气体而使用含氮气体来形成氮化硅膜的例子，但也能够适用于使用了其他气体的成膜。包括例如含氧膜、含氮膜、含碳膜、含硼膜、含金属膜和含有多种这些元素的膜等。此外，作为这些膜，包括例如AlO膜、ZrO膜、HfO膜、HfAlO膜、ZrAlO膜、SiC膜、SiCN膜、SiBN膜、TiN膜、TiC膜、TiAlC膜等。
另外，在上述中，示出了通过一个处理室来处理一片衬底的装置结构，但并不限于此，也可以是将多片衬底沿水平方向或垂直方向排列的装置。

Claims (11)

1.一种半导体器件的制造方法，其特征在于，
具有将衬底向处理室搬送的工序、成膜工序和调整工序，其中所述成膜工序具有：
将第1气体向所述衬底供给的工序；和
将第2气体以第1高频等离子化之后向所述衬底供给的工序，
所述调整工序具有：
在所述成膜工序后计测所述衬底的带电情况、并基于该计测出的带电情况来设定第2高频的工序；和
将第3气体以该第2高频等离子化之后向所述衬底供给来调整所述衬底的带电情况的工序。
2.如权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，
具有在所述衬底的带电情况成为规定设定值内之前重复进行所述调整工序的工序。
3.如权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，
具有交替地进行所述成膜工序和所述调整工序的工序。
4.如权利要求2所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，
具有交替地进行所述成膜工序和所述调整工序的工序。
5.如权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，
在所述调整工序中，基于计测出的所述带电情况来调整所述第2高频的电力和频率中的某一方或双方，由此调整通过等离子化而生成的带电粒子向所述衬底的供给量。
6.如权利要求2所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，
在所述调整工序中，基于计测出的所述带电情况来调整所述第2高频的电力和频率中的某一方或双方，由此调整通过等离子化而生成的带电粒子向所述衬底的供给量。
7.如权利要求4所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，
在所述调整工序中，基于计测出的所述带电情况来调整所述第2高频的电力和频率中的某一方或双方，由此调整通过等离子化而生成的带电粒子向所述衬底的供给量。
8.如权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，
所述第2高频设定为比所述第1高频的电力小的电力。
9.如权利要求2所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，
所述第2高频设定为比所述第1高频的电力小的电力。
10.如权利要求7所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，
所述第2高频设定为比所述第1高频的电力小的电力。
11.一种衬底处理装置，其特征在于，具有：
处理衬底的处理室；
向所述衬底供给第1气体的第1气体供给部；
向所述衬底供给第2气体的第2气体供给部；
向所述衬底供给第3气体的第3气体供给部；
将所述第2气体和所述第3气体等离子化的激发部；和
计测所述衬底的带电情况的带电计测部，
所述衬底处理装置具有控制部，该控制部对所述第1气体供给部、所述第2气体供给部、所述激发部、所述带电计测部和所述第3气体供给部进行控制，使得在供给所述第1气体、并通过被供给了第1高频的所述激发部将所述第2气体等离子化之后向所述衬底供给的成膜步骤后，进行如下步骤：计测所述衬底的带电情况，通过被供给了基于计测出的所述带电情况而设定的第2高频的所述激发部将所述第3气体等离子化之后向所述衬底供给，来调整所述衬底的带电情况。
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