JP2021111636A - 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
しかしながら、溝中には処理ガスを供給する前に為された処理、例えばエッチング処理や洗浄処理であるが、それらの処理で用いた洗浄液等の成分が残留することがある。そうすると、均一な特性の膜を形成できない恐れがある。
まず、本開示の一実施形態に係る基板処理装置について説明する。
図1に示すとおり、基板処理装置200は処理容器202を備えている。処理容器202は、例えば横断面が円形であり扁平な密閉容器として構成されている。また、処理容器202の側壁や底壁は、例えばアルミニウム(Al)やステンレス(SUS)などの金属材料により構成されている。
図2を用いてガス導入孔244に連通されるガス供給部290について説明する。
処理容器202の壁には、雰囲気を排気する排気口245が設けられている。処理容器202の外壁側面には、排気口245と連通するよう排気管246が接続されている。排気管246には、処理室205内を所定の圧力に制御するAPC(AutoPressure Controller)等の圧力調整器247、真空ポンプ248が順に直列に接続されている。主に、排気口245、排気管246、圧力調整器247をまとめて排気部と呼ぶ。なお、排気部に真空ポンプ248を含めてもよい。
基板処理装置200は、基板処理装置200の各部の動作を制御するコントローラ310を有している。コントローラ310は装置制御部とも呼ぶ。
続いて図4を用いて、処理対象の半導体装置の一例を説明する。
図4において、101はウエハ100上に形成された膜である。例えば、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜、金属膜等で構成される。102はアスペクト比が高い溝である。111は溝102の上部領域を示す。113は溝102下部領域を示す。112は、溝102の上部領域111と下部領域113との間の中部領域を示す。
続いて、基板処理工程を説明する。
基板処理装置200を使用して、ウエハ100の溝102から残渣を排出する基板処理工程について、図5から図7を用いて説明する。図5は、本実施形態にかかる基板処理工程を説明するシーケンス例である。図6は図5に記載の第一デガス工程S1004の詳細フローを説明する図である。図7は図5に記載の第二デガス工程S1006の詳細フローを説明する図である。図8、図9は、基板処理工程における溝102と残渣との関係を説明する図である。なお、以下の説明において、基板処理装置200を構成する各部の動作はコントローラ310により制御される。
基板搬入工程S1002を説明する。基板処理装置200では基板載置台212を基板搬入出口203まで下降させる。続いて、ゲートバルブ204を開き、図示しないウエハ移載機を用いて、処理室205内にウエハ100を搬入し、基板載置台212上にウエハ100を移載する。これにより、ウエハ100は、基板載置台212上に水平姿勢で支持される。
第一デガス工程S1004の詳細を図6及び図8を用いて説明する。なお、図8(a)は搬入された状態のウエハ100であり、図4に記載のウエハ100の状態と同様である。図8(b)は、図8(a)に記載のウエハ100に対して、後述する第一処理工程S2002を実施した後のウエハ100の状態を説明する図である。図8(c)は、図8(b)に記載のウエハ100に対して、第二処理工程S2004を実施した後のウエハ100の状態を説明する図である。なお、本工程では、排気部が処理室205中を所定の圧力に維持するよう制御される。
第一処理工程S2002を説明する。ここでは、まずヒータ213がウエハ100の温度を調整する。具体的には、予め所定温度に加熱されたヒータ213によって、ウエハ100は第一温度まで加熱される。例えばウエハ100の温度を400℃まで上昇させる。ウエハ100が所定の温度に達したら、所定時間加熱を継続する。なお、本工程ではランプ261をオフ、すなわち稼働させない状態にし、更にバルブ294を閉とする。
第二処理工程S2004を説明する。第二処理工程S2004では、引き続きヒータ213がウエハ100を加熱する。それと並行して、ランプ261をオンとして、ランプ261を稼働させる。ランプ261をオンとすることで、ウエハ100のうち、ランプ261と対向する側の温度を、第一温度よりも高い第二温度まで加熱させる。第二温度は、例えば900℃とする。なお、本工程では引き続きバルブ294を閉とする。
判定S2006を説明する。コントローラ310は、上記1サイクルを所定回数(n cycle)実施したか否かを判定する。
第二デガス工程S1006を説明する。第一デガス工程S1004で残渣103を脱離させ、溝102から多くのOH基を排出したが、それでも溝102中に残渣103が残留する恐れがある。より微細化された場合、少量といえども、それらの残渣103の存在によって均一性に悪影響を及ぼし、その結果所望のデバイス性能を満たせなくなる恐れがある。そこで本工程では、第一デガス工程S1004の残渣103をより確実に排出する。
不活性ガス供給開始工程S3002を説明する。
第一デガス工程S1004で処理されたウエハ100の溝102には、例えば図9(a)に記載のように、第一デガス工程S1004で排出しきれなかった残渣103が残留している。特に、上部領域111には、中部領域112や下部領域113からいったん脱離した残渣103aが再度溝102の表面に付着している。再付着した残渣103aは、上部領域111にて固まって付着するが、その場合他の場所よりも付着強度が高いことが考えられる。さらに、それぞれの領域には、残留した残渣103bが存在する。矢印114は不活性ガスの流れを示す。
続いて第三処理工程S3004を説明する。ここでは、不活性ガスの供給を継続すると共に、第一処理工程S2002と同様にウエハ100を所定時間加熱する。このように処理することで、図9(c)のように、溝102の表面から残渣103bを脱離させる。付着強度が高い残渣103aは、前述の通り不活性ガスにより脱離される。また、残留した残渣103bは、熱により溝102の表面から脱離される。
続いて不活性ガス供給停止工程S3006を説明する。
第三処理工程S3004にて所定時間継続したら、バルブ294を閉として、不活性ガスの供給を停止する。
続いて第四処理工程S3008を説明する。第四処理工程S3008は第二処理工程S2004と同様であり、引き続きヒータ213がウエハ100を加熱する。それと並行して、ランプ261をオンとする。ランプ261をオンとすることで、ウエハ100のうち、ランプ261と対向する側の温度を、第三温度よりも高い第四温度まで加熱させる。
続いて判定S3010を説明する。コントローラ310は、上記1サイクルを所定回数(n cycle)実施したか否かを判定する。
ウエハ100が基板搬入出口203の位置に位置されたら、基板搬入工程S1002と逆の順番にて各構成を制御し、ウエハ100を装置200の外部に搬出する。
以上に、本開示の実施形態を具体的に説明したが、本開示が上述の各実施形態に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能である。
102 溝
103 残渣
200 基板処理装置
201 処理空間
205 処理室
213 ヒータ
244 ガス供給孔
290 不活性ガス供給部
261 ランプ
310 コントローラ
Claims (12)
- 残渣が付着した溝が設けられた基板を処理室に搬入する搬入工程と、
前記基板を加熱して、前記残渣を前記溝から脱離する第一処理工程と、
前記第一処理工程の後、前記基板の表面を前記第一処理工程の温度よりも高い温度に加熱して、前記溝から前記処理室の処理空間に、前記残渣を排出する第二処理工程と
を有する半導体装置の製造方法。 - 前記第二処理工程では、前記溝の上部領域の温度が前記溝の下部領域の温度よりも高くなるよう加熱する請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第一処理工程と、前記第二処理工程とを所定回数繰り返す、請求項1または請求項2に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記処理室には、前記基板の裏面から前記基板を加熱する第一加熱部と、前記基板の表面から前記基板を加熱する第二加熱部とが設けられ、
前記第一処理工程では、前記第二加熱部を稼働させずに前記第一加熱部を稼働させ、前記第二処理工程では前記第二加熱部及び前記第一加熱部を稼働させるよう制御する請求項1から請求項3のうち、いずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記第二処理工程の後に、前記処理室に不活性ガスを供給する第三処理工程を有する請求項1から請求項4のうち、いずれか一項に記載の基板処理装置。
- 前記第三処理工程の後に、前記基板の表面を前記第三処理工程での基板表面の温度よりも高くする第四処理工程を有する請求項5に記載の基板処理装置。
- 前記第四処理工程では、前記溝の上部領域の温度が前記溝の下部領域の温度よりも高くなるよう加熱する請求項6に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第四処理工程では、前記不活性ガスの供給を停止する請求項6または請求項7に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記処理室には、前記基板の裏面側から前記基板を加熱する第一加熱部と、前記基板の表面から前記基板を加熱する第二加熱部とが設けられ、
前記第三処理工程では、前記第二加熱部を稼働させずに前記第一加熱部を稼働させ、前記第四処理工程では前記第二加熱部及び前記第一加熱部を稼働させるよう制御する請求項6から請求項8のうち、いずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記第三処理工程と、前記第四処理工程とを所定回数繰り返す、請求項6から請求項9のうち、いずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
- 処理室内に設けられ、残渣が付着した溝が設けられた基板を支持する基板支持部と、
前記基板を第一温度に加熱して前記残渣を前記溝から脱離させる第一加熱部と、
前記溝から前記残渣を脱離させた後、前記基板の表面を前記第一温度よりも高い温度に加熱して、前記溝から前記処理室の処理空間に、前記残渣を排出させる第二加熱部と
を有する基板処理装置。 - 残渣が付着した溝が設けられた基板を処理室に搬入する手順と、
前記基板を加熱して、前記残渣を前記溝から脱離させる手順と、
前記第一処理工程の後、前記基板の表面を前記第一処理工程の温度よりも高い温度に加熱させ、前記溝から前記処理室の処理空間に、前記残渣を排出させる手順とを、コンピュータによって基板処理装置に実行させるプログラム。
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