CN113130293A - 半导体装置的制造方法、基板处理装置和记录介质 - Google Patents

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Abstract

本发明提供半导体装置的制造方法、基板处理装置和记录介质。本发明能够在成膜工序中选择性地形成膜。本发明提供一种半导体装置的制造方法，具有：(a)对容纳基板的处理室供给处理气体，在基板上选择性地形成膜的工序，所述基板在局部具有对于处理气体的吸附赋予选择性的抑制层，(b)向不存在基板的处理室内供给具有抑制层所含成分的清扫气体的工序，(c)将处理室内的清扫气体的残留成分除去的工序。

Description

半导体装置的制造方法、基板处理装置和记录介质
技术领域
本发明涉及半导体装置的制造方法、基板处理装置和记录介质。
背景技术
作为半导体装置的制造工序的一个工序，有时要进行向处理基板的处理室内供给清扫气体来除去附着在处理室内的副生成物等的清扫工序(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2001-345278号公报
发明内容
在进行了清扫工序之后，在处理室内有时会残存清扫气体的残留成分。在清扫气体具有在基板上生成的抑制层所包含的成分时，如果处理室内残存清扫气体的残留成分，则会有在成膜处理工序中不能选择性地形成膜的危险。
本公开提供一种在成膜工序中能够选择性地形成膜的技术。
解决课题的方法
根据一个实施方式，提供一种半导体装置的制造方法，进行以下工序：
(a)对容纳基板的处理室供给处理气体，在上述基板上选择性地形成膜的工序，其中，上述基板在局部具有对于上述处理气体的吸附赋予选择性的抑制层，
(b)向不存在上述基板的上述处理室内供给具有上述抑制层所含成分的清扫气体的工序，
(c)将上述处理室内的上述清扫气体的残留成分除去的工序。
发明效果
根据本公开，能够在成膜工序中选择性地形成膜。
附图说明
[图1]是本公开的一个实施方式所涉及的单片式基板处理装置的概略构成图。
[图2]是显示本公开的一个实施方式所涉及的基板处理工序的过程的流程图。
[图3]是详细显示图2中的成膜工序的流程图。
[图4]是显示本公开的一个实施方式中的成膜工序的一部分的图。
[图5]是显示参考例中的成膜工序的一部分的图。
[图6]是本公开的其他实施方式中的基板处理装置的处理室的概略外观立体图。
[图7]是本公开的其他实施方式中的基板处理装置中的要部的概略构成图。
[图8]是本公开的其他实施方式中的成膜工序、清扫工序和清扫气体残留成分除去工序的流程图。
符号说明
100…基板处理装置，200…晶圆(基板)，201…处理室，260…控制器。
具体实施方式
以下，对于本公开的一个实施方式，参照附图来进行说明。
以下说明中例举的基板处理装置是半导体装置的制造工序中使用的装置，构成为对成为处理对象的基板进行预定工艺处理。
成为处理对象的基板例如是作为半导体装置(半导体设备)被修缮的半导体基板的硅晶圆(以下，简称为“晶圆”)。需说明的是，在使用“晶圆”这样的术语时，包括意味着“晶圆自身”的情形、意味着“晶圆与在其表面形成的预定层、膜等的层叠体(集合体)”的情形(即，将在表面形成的预定层、膜等也包括在内而称为晶圆的情形)。此外，本说明书中，在使用“晶圆表面”这样的术语时，包括意味着“晶圆自身的表面(露出面)”的情形、意味着“在晶圆上形成的预定层、膜等的表面，即作为层叠体的晶圆的最外表面”的情形。本说明书中，在使用“基板”这样的术语时与使用“晶圆”这样的术语时的情形意思相同。
作为对晶圆进行的预定工艺处理(以下有时简称为“处理”)，例如有氧化处理、扩散处理、退火处理、蚀刻处理、预清扫处理、腔室清扫处理、成膜处理等。本实施方式中，尤其以进行成膜处理的情形进行示例。
＜本公开的一个实施方式＞
首先，对于本公开的一个实施方式，主要参照图1～图4来进行说明。
(1)基板处理装置的构成
以下，对于本实施方式所涉及的基板处理装置的构成进行说明。这里，例举对于作为处理对象的晶圆一片一片地进行处理的单片式基板处理装置。
图1是本实施方式所涉及的单片式基板处理装置的概略构成图。
(处理容器)
如图1所示，基板处理装置100具有处理容器202。处理容器202例如作为横截面为圆形的扁平密闭容器，由铝(Al)、不锈钢(SUS)等金属材料构成。处理容器202由上部容器202a和下部容器202b构成。上部容器202a和下部容器202b之间设有隔板204。
在处理容器202内形成有：作为对晶圆200进行处理的处理空间的处理室201，和在向处理室201搬送晶圆200时晶圆200所通过的搬送空间203。
在上部容器202a内部的外周端缘附近，设置有排气缓冲室209。排气缓冲室209作为在将处理室201内的气体向侧方周围排出时的缓冲空间来发挥作用。因此，排气缓冲室209具有以围绕处理室201的侧方外周的方式设置的空间。即，排气缓冲室209具有在处理室201的外周侧形成的俯视为环状(圆环状)的空间。
在下部容器202b的侧面设置与闸阀205邻接的基板搬入出口206，晶圆200经由基板搬入出口206在与未图示的搬送室之间移动。在下部容器202b的底部设有多个升降销207。进而，下部容器202b接地。
(基板支撑部)
在处理室201内设有支撑晶圆200的基板支撑部210。基板支撑部210具有基板载置台212，基板载置台212具有载置晶圆200的基板载置面211。基板载置台212中内藏有：调节基板载置面211上的晶圆200的温度的加热器213和用于向晶圆200等施加偏压的偏压电极220。此外，在基板载置台212中，分别在与升降销207对应的位置设置升降销207能够贯通的贯通孔214。
在基板载置台212中内藏的偏压电极220分别单独与用于调节施加的偏压电压的阻抗调节部270和阻抗调节电源271连接。
基板载置台212受到主轴217支撑。主轴217贯穿处理容器202的底部，进而在处理容器202的外部与升降部218连接。
升降部218主要具有：支撑主轴217的支撑轴218a和使支撑轴218a升降、旋转的运转部218b。运转部218b例如具有：包括用于实现升降的电动机的升降机构218c，和用于使支撑轴218a旋转的齿轮等旋转机构218d。
升降部218中，作为升降部218的一部分，还可以设置用于指示运转部218b的升降和旋转的指示部218e。指示部218e与控制器260电连接。指示部218e基于控制器260的指示来控制运转部218b。
通过使升降部218运转来使主轴217和基板载置台212升降，从而能够使得在基板载置面211上载置的晶圆200升降。需说明的是，主轴217的下端部的周围由波纹管219覆盖，使处理容器202内保持气密。
对于基板载置台212，在搬送晶圆200时，基板载置面211下降至与基板搬入出口206相对的位置(晶圆搬送位置)，在处理晶圆200时，如图1所示，上升至晶圆200到达处理室201内的处理位置(晶圆处理位置)。
具体而言，使基板载置台212下降至晶圆搬送位置时，升降销207的上端部从基板载置面211的上表面突出，升降销207从下方支撑晶圆200。此外，使基板载置台212上升到晶圆处理位置时，升降销207埋入基板载置面211的上表面，基板载置面211从下方支撑晶圆200。
(分散喷头)
在处理室201上部(气体供给方向上游侧)，设有作为气体分散机构的分散喷头230。在分散喷头230的盖231中设置气体导入口241。构成为该气体导入口241与后述的气体供给系统连通。由气体导入口241导入的气体被供给至分散喷头230的缓冲空间232。
分散喷头230的盖231由具有导电性的金属形成，作为用于在缓冲空间232或处理室201内生成等离子体的电极来使用。在盖231与上部容器202a之间设置绝缘块233，以使盖231与上部容器202a之间绝缘。
分散喷头230具有分散板234，用于将经由气体导入口241由气体供给系统供给的气体进行分散。该分散板234的上游侧是缓冲空间232，下游侧是处理室201。分散板234中设有多个贯通孔234a。分散板234配置为与基板载置面211相对。
(等离子体生成部)
分散喷头230的盖231与整合器251、高频电源252连接。而且，通过高频电源252、整合器251来调节阻抗，使得在分散喷头230、处理室201内生成等离子体。
(气体供给系统)
分散喷头230的盖231与共通气体供给管242连接，以便与气体导入口241连通。共通气体供给管242经由气体导入口241与分散喷头230内的缓冲空间232连通。此外，共通气体供给管242与第一气体供给管243a、第二气体供给管244a、第三气体供给管245a、第四气体供给管249a、第五气体供给管250a连接。
其中，主要由包括第一气体供给管243a的原料气体供给系统243供给作为处理气体之一的原料气体，主要由包括第二气体供给管244a的反应气体供给系统244供给作为另一处理气体的反应气体。主要由包括第三气体供给管245a的吹扫气体供给系统245供给处理晶圆200时的作为吹扫气体的非活性气体，在清扫分散喷头230、处理室201时主要供给清扫气体。主要由包括第四气体供给管249a的抑制层形成气体供给系统249供给抑制层形成气体。主要由包括第五气体供给管250a的清扫气体残留成分除去气体供给系统(以下，有时也简称为“残留成分除去气体供给系统”)250供给清扫气体残留成分除去气体(以下，有时也简称为“残留成分除去气体”)。需说明的是，对于由气体供给系统供给的气体，有时将原料气体称为第一气体，将反应气体称为第二气体，将非活性气体称为第三气体，将清扫气体(处理室201用)称为第四气体，将抑制层形成气体称为第五气体，将残留成分除去气体称为第六气体。
这样，共通气体供给管242与第一气体供给管243a、第二气体供给管244a、第三气体供给管245a、第四气体供给管249a和第五气体供给管250a连接。由此，共通气体供给管242将作为处理气体的原料气体(第一气体)或者反应气体(第二气体)、作为吹扫气体的非活性气体(第三气体)或清扫气体(第四气体)、抑制层形成气体(第五气体)、残留成分除去气体(第六气体)经过分散喷头230的缓冲空间232而选择性地供给至处理室201。即，共通气体供给管242作为向处理室201供给处理气体、吹扫气体或清扫气体、抑制层形成气体、残留成分除去气体的“第一供给管”来发挥作用。
(原料气体供给系统)
在第一气体供给管243a中，从上游方向开始依次设置有原料气体供给源243b、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC)243c和作为开关阀的阀门243d。而且，由第一气体供给管243a开始，经由MFC243c、阀门243d、共通气体供给管242，将原料气体供给至分散喷头230内。
原料气体(第一气体)是处理气体之一，例如，是含有作为第一元素的硅(Si)元素的气体。具体而言，使用二氯硅烷(SiH2Cl2，dichlorosilane：DCS)气体、四乙氧基硅烷(Si(OC2H5)4，Tetraethoxysilane：TEOS)气体等。以下的说明中，对于使用DCS气体的例子进行说明。
原料气体供给系统243主要由第一气体供给管243a、MFC243c、阀门243d构成。另外，也可以认为原料气体供给系统243包括原料气体供给源243b、后述的第一非活性气体供给系统。此外，原料气体供给系统243由于供给作为处理气体之一的原料气体，因此也相当于处理气体供给系统之一。
在第一气体供给管243a的比阀门243d更下游侧，连接第一非活性气体供给管246a的下游端。在第一非活性气体供给管246a中，从上游方向开始依次设置有非活性气体供给源246b、MFC246c和阀门246d。而且，由第一非活性气体供给管246a，经由MFC246c、阀门246d、第一气体供给管243a，将非活性气体供给至分散喷头230内。
非活性气体作为原料气体的载流气体而发挥作用，因而优选使用不与原料反应的气体。具体而言，例如，能够使用氮(N2)气体。此外，除了N2气体之外，还可以使用例如氦(He)气体、氖(Ne)气体、氩(Ar)气体等惰性气体。
第一非活性气体供给系统主要由第一非活性气体供给管246a、MFC246c和阀门246d构成。需说明的是，也可以认为第一非活性气体供给系统包括非活性气体供给源246b、第一气体供给管243a。此外，还可以认为将第一非活性气体供给系统包括在原料气体供给系统243内。
(反应气体供给系统)
在第二气体供给管244a的上游，从上游方向开始依次设置有反应气体供给源244b、MFC244c和阀门244d。而且，由第二气体供给管244a，经由MFC244c、阀门244d、共通气体供给管242，将反应气体供给至分散喷头230内。
反应气体(第二气体)是另一处理气体，是含有与原料气体所含的第一元素(例如Si)不同的第二元素(例如氮)的气体。具体而言，例如，使用作为含N气体的氨(NH3)气体。
反应气体供给系统244主要由第二气体供给管244a、MFC244c、阀门244d构成。需说明的是，还可以认为反应气体供给系统244包括反应气体供给源244b、后述的第二非活性气体供给系统。此外，反应气体供给系统244由于供给作为处理气体之一的反应气体，因此也相当于另一处理气体供给系统。
在第二气体供给管244a的比阀门244d更下游侧，连接第二非活性气体供给管247a的下游端。在第二非活性气体供给管247a中，从上游方向开始依次设置有非活性气体供给源247b、MFC247c和阀门247d。而且，由第二非活性气体供给管247a，经由MFC247c、阀门247d、第二气体供给管244a，将非活性气体供给至分散喷头230内。
非活性气体作为反应气体的载流气体或稀释气体而起作用。具体而言，例如，能够使用N2气体。此外，除了N2气体之外，还可以使用例如He气体、Ne气体、Ar气体等惰性气体。
第二非活性气体供给系统主要由第二非活性气体供给管247a、MFC247c和阀门247d构成。需说明的是，还可以认为第二非活性气体供给系统包括非活性气体供给源247b、第二气体供给管244a。此外，还可以认为将第二非活性气体供给系包括在反应气体供给系统244内。
(吹扫气体供给系统)
在第三气体供给管245a中，从上游方向开始依次设置有吹扫气体供给源245b、MFC245c和阀门245d。而且，由第三气体供给管245a，经由MFC245c、阀门245d、共通气体供给管242，在基板处理工序中，作为吹扫气体的非活性气体被供给至分散喷头230内。此外，在处理空间清扫工序中，根据需要，经由MFC245c、阀门245d、共通气体供给管242，将作为清扫气体的载流气体或稀释气体的非活性气体供给至分散喷头230内。
由吹扫气体供给源245b供给的非活性气体，在基板处理工序中作为对在处理容器202、分散喷头230内滞留的气体进行吹扫的吹扫气体而起作用。此外，在处理空间清扫工序中，还可以作为清扫气体的载流气体或稀释气体而起作用。具体而言，作为非活性气体，例如，能够使用N2气体。此外，除了N2气体之外，还可以使用例如He气体、Ne气体、Ar气体等惰性气体。
吹扫气体供给系统245主要由第三气体供给管245a、MFC245c、阀门245d构成。需说明的是，还可以认为吹扫气体供给系统245包括吹扫气体供给源245b、后述的处理空间清扫气体供给系统248。
(处理空间清扫气体供给系统)
在第三气体供给管245a的比阀门245d更下游侧，与处理空间清扫气体供给管248a的下游端连接。在处理空间清扫气体供给管248a中，从上游方向开始依次设置有处理空间清扫气体供给源248b、MFC248c和阀门248d。而且，第三气体供给管245a经由MFC248c、阀门248d、共通气体供给管242，在处理空间清扫工序中将清扫气体供给至分散喷头230内。
由处理空间清扫气体供给源248b供给的清扫气体(第四气体)，作为在处理空间清扫工序中将附着在分散喷头230、处理容器202的副生成物等除去的清扫气体而起作用。具体而言，作为清扫气体，使用例如三氟化氮(NF3)气体、氟化氢(HF)气体、三氟化氯(ClF3)气体、氟(F2)气体等含F气体。以下的说明中，对于使用NF3气体的例子进行说明。
处理空间清扫气体供给系统248主要由处理空间清扫气体供给管248a、MFC248c和阀门248d构成。需说明的是，还可以认为处理空间清扫气体供给系统248包括处理空间清扫气体供给源248b、第三气体供给管245a。此外，还可以认为处理空间清扫气体供给系统248也包括在吹扫气体供给系统245内。
(抑制层形成气体供给系统)
在第四气体供给管249a中，从上游方向开始依次设置有抑制层形成气体供给源249b、MFC249c和阀门249d。而且，由第四气体供给管249a，经由MFC249c、阀门249d、共通气体供给管242，将抑制层形成气体供给至分散喷头230内。
抑制层形成气体(第五气体)是在晶圆200上形成抑制层的气体，抑制层在后述的成膜工序中阻碍所供给的DCS在晶圆200上的吸附。具体而言，作为抑制层形成气体，使用例如四氟化碳(CF4)气体、NF3气体、F2气体等含F气体。以下的说明中，对于使用CF4气体的例子进行说明。
(清扫气体残留成分除去气体供给系统)
在第五气体供给管250a中，从上游方向开始依次设置有清扫气体残留成分除去气体供给源(以下，有时简称为“残留成分除去气体供给源”)250b、MFC250c和阀门250d。而且，由第五气体供给管250a，经由MFC250c、阀门250d、共通气体供给管242，将残留成分除去气体供给至分散喷头230内。
由残留成分除去气体供给源250b供给的残留成分除去气体(第六气体)是在清扫工序结束后将在处理室201内残存的清扫气体的残留成分除去的气体。具体而言，作为残留成分除去气体，可以使用例如氢(H2)气体。
(排气系统)
排气配管222经由在排气缓冲室209的上表面或侧方设置的排气口221与排气缓冲室209内连接。由此，排气配管222与处理室201内连通。
排气配管222中设置作为压力控制器的APC(Auto Pressure Controller，压力自动调节器)阀门223，其用于将与排气缓冲室209连通的处理室201内控制为预定压力。APC阀门223具有可调节开度的阀体(未图示)，并且根据来自后述的控制器260的指示调节排气配管222的开合度。以下，有时将在排气配管222中设置的APC阀门223简称为阀门223。
此外，在排气配管222中，在APC阀门223的下游侧设置真空泵224。真空泵224经由排气配管222对排气缓冲室209和与之连通的处理室201的气氛进行排气。由此，排气配管222作为对来自处理室201的气体进行排气的排气配管来发挥作用。
气体排气系统主要由排气配管222、APC阀门223和真空泵224构成。
(控制器)
基板处理装置100具有作为控制部的控制器260，其控制基板处理装置100的各部的动作。控制器260至少具有演算部261和存储部262。控制器260与上述的各构成连接，根据上位装置、使用者的指示从存储部262读出程序、制程，并根据其内容来控制各构成的动作。具体而言，控制器260控制闸阀205、升降部218、加热器213、高频电源252、整合器251、MFC243c～250c、阀门243d～250d、APC阀门223、阻抗调节部270、阻抗调节电源271、真空泵224等的动作。
需说明的是，控制器260还可以构成为专用的计算机，也可以构成为通用的计算机。例如，准备储存了上述程序的外部存储装置(例如，磁带、软盘、硬盘等磁盘、CD、DVD等光盘、MO等光磁盘、USB存储器、存储器卡等半导体存储器)，并通过使用该外部存储装置来将程序安装到通用计算机中，由此能够构成本实施方式所涉及的控制器260。
此外，用于向计算机提供程序的方法不限于通过外部存储装置来提供的情形。例如，还可以不经由外部存储装置，而使用互联网、专线等通信方式手段来提供程序。需说明的是，存储部262、外部存储装置构成为能够由计算机读取的记录介质。以下，将其简单地总称为记录介质。需说明的是，本说明书中在使用记录介质这样的术语时，包括仅为单独的存储部262的情形，包括仅为单独的外部存储装置单体的情形，或者包括其二者的情形。
(2)基板处理工序
接下来，作为半导体制造工序的一个工序，对于使用上述的构成的基板处理装置100对晶圆200进行处理的基板处理工序进行说明。
其中，作为基板处理工序，例举在晶圆200上形成薄膜的情形。尤其是，本实施方式中，作为原料气体(第一气体)使用DCS气体，作为反应气体(第二气体)使用NH3气体，通过交替供给这些气体而在晶圆200上形成作为含Si膜的SiN(氮化硅)膜，以此为例来进行说明。
需说明的是，在以下的说明中，构成基板处理装置100的各部的动作由控制器260来控制。
图2是显示本实施方式所涉及的基板处理工序的过程的流程图。图3是详细显示图2中的成膜工序的流程图。
(基板搬入和加热工序：S102)
在基板处理装置100中，在进行基板处理工序时，如图2所示，首先，进行基板搬入和加热工序(S102)。在基板搬入和加热工序(S102)中，将晶圆200搬入处理容器202内。然后，将晶圆200搬入到处理容器202内后，未图示的真空搬送机器人退出到处理容器202外，关闭闸阀205，使处理容器202内密闭。然后，通过使基板载置台212上升，将晶圆200载置到设置在基板载置台212上的基板载置面211上，进而通过使基板载置台212上升，将晶圆200上升至处理室201内的处理位置(晶圆处理位置)。
在将晶圆200搬入搬送空间203后，上升到处理室201内的晶圆处理位置后，使APC阀门223工作，将排气缓冲室209、APC阀门223与真空泵224之间连通。APC阀门223通过调节排气配管222的开合度，控制由真空泵224进行的排气缓冲室209的排气流量，将与排气缓冲室209连通的处理室201维持在预定压力。
此外，在将晶圆200载置到基板载置台212上时，向埋入到基板载置台212内部的加热器213供给电力，控制晶圆200的表面达到预定的处理温度。这时，加热器213的温度通过基于由未图示的温度传感器检出的温度信息来控制对加热器213的通电状态来调节。
这样，在基板搬入和加热工序(S102)中，控制处理室201内以达到预定的处理压力，并且控制为晶圆200的表面温度达到预定的处理温度。这里，预定的处理温度、处理压力是指在后述的抑制层形成工序(S104)、成膜工序(S106)中，能够形成膜等的处理温度、处理压力。具体而言，处理温度可以认为是室温以上1000℃以下，优选为室温以上800℃以下，处理压力可以认为是10～2000Pa。在后述的抑制层形成工序(S104)、成膜工序(S106)中也要维持这样的处理温度、处理压力。
(抑制层形成工序：S104)
基板搬入和载置工序(S102)之后，进行抑制层形成工序(S104)。抑制层形成工序(S104)中，由抑制层形成气体供给系统249向处理室201内供给作为抑制层形成气体(第五气体)的CF4气体。
这里，晶圆200是F能够吸附在晶圆200的a区域的表面的构成，是F不吸附在晶圆200的b区域的表面的构成。例如，是在b区域上设置未图示的掩模，而在a区域上不设置未图示的掩模的构成。a区域、b区域由硅构成。
因此，如果对晶圆200供给CF4气体，则a区域的Si与CF4气体反应，从而在a区域形成实现了F末端(SiF末端)的抑制层(参照图4的(a))。需说明的是，着眼于在形成了抑制层后的a区域的最外表面所存在的原子的情况下，可以认为a区域具有实现了F末端的表面。
在开始供给CF4气体后经过预定时间后，关闭阀门249d，停止供给CF4气体。
(成膜工序：S106)
在抑制层形成工序(S104)后，接下来，进行成膜工序(S106)。以下，参照图3对成膜工序(S106)详细进行说明。需说明的是，成膜工序(S104)是反复进行交替供给不同处理气体的工序的循环处理。
(第一处理气体供给工序：S202)
在相当于(a)工序的成膜工序(S104)中，首先，进行第一处理气体(原料气体)供给工序(S202)。在第一处理气体供给工序(S202)中，由原料气体供给系统243，向容纳了局部具有抑制层的晶圆200的处理室201，供给作为原料气体(第一气体)的DCS气体。供给至处理室201内的DCS气体到达位于晶圆处理位置的晶圆200的面上。由此，在没有抑制层的晶圆200的b区域的表面形成含有氯(Cl)的含Si膜。通过在b区域的表面的DCS的物理吸附、DCS的一部分分解后的物质的化学吸附、由DCS的热分解而导致的Si的堆积等，从而形成含有Cl的含Si膜。含Si膜例如对应于处理容器202内的压力、DCS气体的流量、基板载置台212温度、通过处理室201所需要的时间等，以预定厚度和预定分布来形成。
在第一处理气体供给工序(S202)中，能够抑制对具有抑制层的晶圆200的a区域的表面形成含Si膜，同时能够在不具有抑制层的晶圆200的b区域表面选择性地形成含Si膜。能够选择地形成这样的含Si膜的原因在于，存在于a区域的实现了F末端的抑制层作为阻碍在a区域的表面形成含Si膜(Si的吸附)的要因，即作为抑制体(inhibitor)而起作用。由此，抑制层就成为阻碍处理气体的吸附等对处理气体的吸附赋予选择性的层。
从开始供给DCS气体起经过预定时间后，关闭阀门243d，停止供给DCS气体。需说明的是，在第一处理气体供给工序(S202)中，通过APC阀门223来将处理室201的压力控制为预定压力。
(吹扫工序：S204)
在第一处理气体供给工序(S202)之后，接下来，由吹扫气体供给系统245供给N2气体，进行处理室201和分散喷头230的吹扫。由此，由真空泵224将在第一处理气体供给工序(S202)中未能与晶圆200结合的DCS气体从处理室201中除去。
(第二处理气体供给工序：S206)
在吹扫工序(S204)之后，接下来，由反应气体供给系统244向处理室201内供给作为反应气体(第二气体)的NH3气体。由此，在晶圆200的b区域表面形成的含Si膜的至少一部分被氮化(改性)。通过使含Si膜改性，在b区域表面形成含有Si和N的膜，即，SiN膜(参照图4的(b))。在形成SiN膜时，含Si膜中所含的Cl等杂质在由NH3气体进行的含Si膜的改性反应过程中，构成至少含Cl的气态物质，被从处理室201内排出。由此，SiN膜成为与在第一处理气体供给工序(S202)形成的含Si膜相比，Cl等杂质更少的膜。a区域的表面即使在实施第二处理气体供给工序(S206)时，也不会被改性而维持原状。即，a区域的表面不被改性(实现NH末端)，而稳定维持实现了F末端的状态。
另外，NH3气体也可以通过整合器251和高频电源252而成为等离子体状态，照射到晶圆200的面上。此外，在供给NH3气体时，还可以对偏压电极220施加电压来对晶圆200施加偏压。这时，由阻抗调节部270调节对偏压电极220施加的电压。
然后，经过预定时间后，关闭阀门244d，停止供给NH3气体。需说明的是，即使在第二处理气体供给工序(S206)中，也与上述的第一处理气体供给工序(S202)同样地通过APC阀门223来控制处理室201的压力为预定压力。
(吹扫工序：S208)
在第二处理气体供给工序(S206)之后，执行吹扫工序(S208)。吹扫工序(S208)中的各部的动作与上述吹扫工序(S204)的情形相同，因而这里省略其说明。
(判定工序：S210)
在结束吹扫工序(S208)后，接下来，控制器260将上述的一系列处理(S202～S208)作为1个循环，判定是否将该1个循环实施了预定次数(n个循环)。如果未实施预定次数，则将从第一处理气体供给工序(S202)至吹扫工序(S208)为止的1个循环反复进行。另一方面，在实施了预定次数时，结束成膜工序(S106)。
这样，在成膜工序(S106)中，通过依次进行从第一处理气体供给工序(S202)至吹扫工序(S208)为止的各工序，如图4的(b)所示，能够在晶圆200的a区域和b区域中的b区域的表面选择性地形成SiN膜。而且，通过将这些各工序作为1个循环，并将该1个循环反复进行预定次数，能够将在晶圆200的面上形成的SiN膜控制为所希望的膜厚
(基板搬入出工序：S108)
在以上那样的成膜工序(S106)结束后，在基板处理装置100中，如图2所示，进行基板搬入出工序(S108)。基板搬入出工序(S108)中，以与上述基板搬入和加热工序(S102)相反的过程，将处理完的晶圆200搬出到处理容器202之外。然后，以与基板搬入和加热工序(S102)相同的过程，接下来将等待处理的未处理的晶圆200搬入处理容器202内。然后，对于搬入的晶圆200执行成膜工序(S106)。
(判定工序：S110)
结束基板搬入出工序(S108)后，在基板处理装置100中，将上述的一系列处理(S102～S108)作为1个循环，判定是否将该1个循环实施了预定次数，即，判定成膜工序(S106)中处理了的晶圆200是否达到了预定片数。如果未实施预定次数，则因为处理了的晶圆200没有达到预定片数，因而将从基板搬入和加热工序(S102)至基板搬入出工序(S108)为止的1个循环反复进行。另一方面，在实施了预定次数后，结束基板处理工序。
基板处理工序结束后，处理容器202内成为不存在晶圆200的状态。
(3)处理室的清扫工序
接下来，作为半导体装置的制造方法的一个工序，对于对基板处理装置100的处理容器202内进行清扫处理的工序进行说明。
如果反复进行上述的基板处理工序，则在处理容器202内(尤其是处理室201内)，会有副生成物等不需要的反应物会附着在壁面的危险。因此，基板处理装置100在预定时间点(例如，执行预定次数的基板处理工序后、处理预定片数的晶圆200后、从前次清扫处理起经过预定时间后等)要进行处理室201的清扫工序。
在相当于(b)工序的处理室201的清扫工序中，在关闭了阀门243d～247d、249d、250d的状态下，使阀门248d处于打开的状态。通过这样，向不存在晶圆200的状态的处理室201内，由处理空间清扫气体供给源248b，经由第三气体供给管245a和共通气体供给管242供给清扫气体。本实施方式中，作为清扫气体，供给具有抑制层所含成分的F分子的NF3气体。而且，所供给的NF3气体将在缓冲空间232内、处理室201内的附着物(反应副生成物等)除去。
由此，在处理室201内，即使在例如副生成物等附着于壁面时，通过在预定时间点进行的清扫处理，能够将该副生成物等除去。
经过预定时间将处理室201内的清扫完成后，关闭阀门248d，分别停止向处理室201内供给NF3气体。然后，通过与成膜处理的吹扫工序同样的处理过程，对处理室201内进行吹扫(后吹扫)。
(4)清扫气体残留成分除去工序
接下来，作为半导体装置的制造方法的一个工序，对将基板处理装置100的处理室201内残留的清扫气体的残留成分除去的工序进行说明。
在进行上述的处理室201的清扫工序后，有作为NF3气体残留成分的N分子、F分子残存在处理室201内的危险。如果处理室201内残存N分子、F分子，则在成膜工序中，在局部具有抑制层的晶圆200上选择性地形成膜时，这些分子有时会附着在容纳于处理室201内的晶圆200上的没有抑制层的部分(参照图5的(a)、(b))。
如上所述，NF3气体所具有的F分子是抑制层所含的成分，作为阻碍在晶圆200上形成SiN膜的抑制体而发挥作用。因此，在处理室201内残留的F分子附着到晶圆200上的不具有抑制层的部分上时，会有在不希望的部分不形成SiN膜的危险(参照图5的(c))。这样，如果在处理室201内存在具有抑制层所含成分的清扫气体的残留成分，则在成膜工序中会有不能选择性地形成膜的情形。
因此，在本实施方式中，为了在成膜处理工序中选择性地形成膜，在进行了处理室201的清扫工序后，要进行将处理室201内的清扫气体的残留成分除去的清扫气体残留成分除去工序(以下，有时也简称为“残留成分除去工序”)。
具体而言，在相当于(c)工序的残留成分除去工序中，由残留成分除去气体供给系统250向处理室201内供给作为残留成分除去气体(第六气体)的H2气体。然后，利用整合器251和高频电源252向处理室201内供给高频电力等。由此，使处理室201内的H2气体等离子体化，生成氢等离子体。
如果生成氢等离子体，则氢分子被活性化，会与在处理室201内、分散喷头230内存在的作为NF3气体残留成分的F分子反应，生成氟化氢(HF)然后，经由排气缓冲室209和排气配管222，将HF排气到处理容器202外，将清扫气体的残留成分除去。
需说明的是，在成膜工序中对偏压电极220施加电压时，在残留成分除去工序中产生的氢等离子体会被限制为沿着偏压方向，因而成为易于集中到晶圆200的面上的状态。与此相对，作为NF3气体残留成分的F分子具有易于吸附在偏离加热器213的角部等与晶圆200相比上方处的温度较低的部位的性质。因此，为了有效除去处理室201内的F分子，优选使氢等离子体从晶圆200的面上向上方移动。换而言之，优选在与生成处理气体的等离子体的晶圆200的面上(第一位置)相比更上方的位置(第二位置)生成氢等离子体。
作为在第二位置生成氢等离子体的方法，可列举例如停止向偏压电极220施加电压。这时因为，如果停止向偏压电极220施加电压，则构成氢等离子体的氢分子的移动方向不再受限制，氢分子各向同性地扩散，也能够到达第二位置。
这样，通过进行残留成分除去工序，将作为清扫气体残留成分的F分子除去，从而在随后进行的成膜工序中能够选择性地形成膜。
(5)本实施方式的效果
根据本实施方式，能实现以下所示1个或多个效果。
(a)本实施方式中，作为半导体装置的制造方法的一个工序，进行将清扫气体的残留成分除去的残留成分除去工序。因此，能够将具有抑制层所含成分的清扫气体的残留成分除去。由此，在成膜工序中，由于能够防止作为抑制体来发挥作用的清扫气体的残留成分在晶圆200上附着，因而能够选择性地形成膜。
(b)本实施方式中，在残留成分除去工序中，由于在处理室201内产生含氢气体的等离子体，因此能够使氢分子活性化。由此，能够有效地除去清扫气体的残留成分。
(c)本实施方式中，在残留成分除去工序中生成的含氢气体的等离子体的位置，是与成膜工序中生成的处理气体的等离子体的位置相比更上方的位置。由此，能够在易于吸附清扫气体的残留成分的、与晶圆200相比更上方的部位生成含氢气体的等离子体，因而能够更有效地除去清扫气体的残留成分。
＜本公开的其他实施方式＞
以上，对本公开的实施方式进行了具体说明，但本公开不限于上述实施方式，在不脱离其要旨的范围内能够进行各种变更。
(a)上述的实施方式中，没有特别限定相当于(a)工序的成膜工序、相当于(b)工序的处理室的清扫工序、相当于(c)工序的残留成分除去工序的进行顺序。但是，如图8所示，进行(b)工序，将因反复进行(a)工序而在处理室201内附着的副生成物等除去。然后，进行(c)工序，将进行(b)工序后的处理室201内残留的清扫气体的残留成分除去。这样，在(c)工序中，通过除去清扫气体的残留成分，能够确实防止在接下来进行的(a)工序中，作为抑制体发挥作用的清扫气体的残留成分在晶圆200上附着。因此，如果按照(b)工序、(c)工序、(a)工序的顺序进行，则能够更确实地选择性地形成膜。
(b)此外，上述的实施方式中，作为抑制层形成气体列举了含F气体的例子，但本公开不限于此，例如，能够使用含Cl气体。这种情况下，由于在晶圆200的a区域形成实现了Cl末端的抑制层，因而清扫气体也可以使用含Cl气体。
(c)此外，上述的实施方式中，虽然列举了在处理室201内进行形成抑制层的工序的例子，但本公开不限于此。即，也可以将在其他的基板处理装置形成了抑制层的晶圆搬入到处理室201内来进行成膜处理。通过这样，能够适合于工厂的规制来制造半导体装置。
(d)此外，上述的实施方式中，作为在与晶圆200的面上(第一位置)相比更上方的位置(第二位置)生成氢等离子体的方法，列举了停止对偏压电极220施加电压的例子。但是，本公开不限于此，例如，还可以使用环状偏压电极300。
如图6所示，环状偏压电极300形成为将处理室201的外周面卷绕多次。因此，通过对环状偏压电极300施加电压，在与环状偏压电极300对应位置的处理室201的内壁面能够生成氢等离子体。通过将环状偏压电极300设置在与晶圆200的面上(第一位置)相比更上方的位置(第二位置)，能够在第二位置生成氢等离子体，从而能够有效地将在比晶圆200的面上更上方的内壁面环状地吸附的清扫气体的残留成分除去。
另外，构成为对环状偏压电极300施加的电压由与环状偏压电极300连接的未图示的阻抗调节部来调节。此外，在成膜工序中对偏压电极220施加电压时，优选在停止对偏压电极220施加电压后，再对环状偏压电极300施加电压。
(e)进而，作为在与晶圆200的面上(第一位置)相比更上方的位置(第二位置)生成氢等离子体的方法，如图7所示，还可以使用切换机构400在2个偏压电极401,402之间进行施加的切换(参照图7)。
通过从向偏压电极401施加切换为向偏压电极402施加，能够在与晶圆200的面上的位置(第一位置)相比更上方的位置(第二位置)生成氢等离子体的氢分子。这样，通过使用切换机构400，能够将吸附在处理室201内的上方部位的清扫气体的残留成分有效地除去。
(f)此外，上述实施方式中，在基板处理工序中，列举了作为原料气体(第一气体)使用DCS气体，作为反应气体(第二气体)使用NH3气体，并将这些气体交替供给而在晶圆上形成SiN膜的例子，但本公开不限于此。即，成膜处理中所使用的处理气体不限于DCS气体、NH3气体等，使用其他种类的气体来形成其他种类的薄膜也是可以的。进而，即使使用3种以上的处理气体，也能够适用于本公开。
(g)此外，上述实施方式中，列举了在处理室201内生成在残留成分除去工序中所使用的氢等离子体的例子来进行说明，但本公开不限于此。例如，也可以在未图示的设置在处理室201外部的远程等离子体单元中生成氢等离子体。
(h)此外，上述实施方式中，作为对于处理气体的吸附赋予选择性的抑制层，对于阻碍成膜工序中所供给的DCS中所含的Si的吸附的例子进行了说明，但本公开不限于此。即，抑制层还可以是促进DCS所含的Si的吸附的层。这种情况下，在不具有抑制层的晶圆200表面上，阻碍DCS所含的Si的吸附。

Claims (22)

1.一种半导体装置的制造方法，具有：
(a)对容纳基板的处理室供给处理气体，在所述基板上选择性地形成膜的工序，所述基板在局部具有对于所述处理气体的吸附赋予选择性的抑制层，
(b)向不存在所述基板的所述处理室内供给具有所述抑制层所含成分的清扫气体的工序，
(c)将所述处理室内的所述清扫气体的残留成分除去的工序。
2.如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中，
依次进行所述(b)工序、所述(c)工序和所述(a)工序。
3.如权利要求2所述的半导体装置的制造方法，其中，
所述抑制层所含成分含有氟或氯。
4.如权利要求3所述的半导体装置的制造方法，其中，
所述(c)工序包括：在所述处理室内生成残留成分除去气体的等离子体的工序。
5.如权利要求4所述的半导体装置的制造方法，其中，
在所述(a)工序中，在第一位置生成所述处理气体的等离子体，
在所述(c)工序中，在第二位置生成所述残留成分除去气体的等离子体，
所述第二位置是与所述第一位置相比在所述处理室中更上方的位置。
6.如权利要求5所述的半导体装置的制造方法，其中，
所述残留成分除去气体是含氢气体。
7.如权利要求4所述的半导体装置的制造方法，其中，
所述残留成分除去气体是含氢气体。
8.如权利要求2所述的半导体装置的制造方法，其中，
所述(c)工序包括：在所述处理室内生成残留成分除去气体的等离子体的工序。
9.如权利要求8所述的半导体装置的制造方法，其中，
在所述(a)工序中，在第一位置生成所述处理气体的等离子体，
在所述(c)工序中，在第二位置生成所述残留成分除去气体的等离子体，
所述第二位置是与所述第一位置相比在所述处理室中更上方的位置。
10.如权利要求9所述的半导体装置的制造方法，其中，
所述残留成分除去气体是含氢气体。
11.如权利要求8所述的半导体装置的制造方法，其中，
所述残留成分除去气体是含氢气体。
12.如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中，
所述抑制层所含成分含有氟或氯。
13.如权利要求12所述的半导体装置的制造方法，其中，
所述(c)工序包括：在所述处理室内生成残留成分除去气体的等离子体的工序。
14.如权利要求13所述的半导体装置的制造方法，其中，
在所述(a)工序中，在第一位置生成所述处理气体的等离子体，
在所述(c)工序中，在第二位置生成所述残留成分除去气体的等离子体，
所述第二位置是与所述第一位置相比在所述处理室中更上方的位置。
15.如权利要求14所述的半导体装置的制造方法，其中，
所述残留成分除去气体是含氢气体。
16.如权利要求13所述的半导体装置的制造方法，其中，
所述残留成分除去气体是含氢气体。
17.如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中，
所述(c)工序包括：在所述处理室内生成残留成分除去气体的等离子体的工序。
18.如权利要求17所述的半导体装置的制造方法，其中，
在所述(a)工序中，在第一位置生成所述处理气体的等离子体，
在所述(c)工序中，在第二位置生成所述残留成分除去气体的等离子体，
所述第二位置是与所述第一位置相比在所述处理室中更上方的位置。
19.如权利要求18所述的半导体装置的制造方法，其中，
所述残留成分除去气体是含氢气体。
20.如权利要求17所述的半导体装置的制造方法，其中，
所述残留成分除去气体是含氢气体。
21.一种基板处理装置，具有：
处理室，其容纳基板，所述基板在局部具有对于处理气体的吸附赋予选择性的抑制层，
处理气体供给系统，其向所述处理室供给所述处理气体，
清扫气体供给系统，其向不存在所述基板的所述处理室内供给具有所述抑制层所含成分的清扫气体，
清扫气体残留成分除去气体供给系统，其供给将所述处理室内的所述清扫气体的残留成分除去的气体，和
控制部，其构成为控制所述处理气体供给系统、所述清扫气体供给系统和所述清扫气体残留成分除去气体供给系统，使得在向所述处理室供给所述处理气体时，在所述基板上选择性地形成膜。
22.一种记录介质，其记录有通过计算机使基板处理装置执行以下过程的程序：
(a)向容纳基板的处理室供给处理气体，在所述基板上选择性地形成膜的过程，所述基板在局部具有对于所述处理气体的吸附赋予选择性的抑制层，
(b)向不存在所述基板的所述处理室内供给具有所述抑制层所含成分的清扫气体的过程，
(c)将所述处理室内的所述清扫气体的残留成分除去的过程。
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