JP7231683B1 - 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
図1~図7を用いて、本開示の第1実施形態に係る基板処理装置、及び半導体装置の製造方法について説明する。
図1は、第1実施形態に係る基板処理装置を説明する説明図である。以下に、各構成を具体的に説明する。
図1に示すように、基板処理装置200は、処理容器としてのチャンバ202を備えている。チャンバ202は、処理容器の一例である。チャンバ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、チャンバ202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。チャンバ202内には、基板としてのシリコン基板等の基板100を処理する処理空間205と、基板100を処理空間205に搬送する際に基板100が通過する搬送空間206とが形成されている。チャンバ202は、上部容器202aと下部容器202bで構成される。上部容器202aと下部容器202bの間には仕切り板208が設けられる。
続いてガス供給部を説明する。共通ガス供給管242には、第一ガス供給管243a、第二ガス供給管247a、第三ガス供給管249aが接続されている。
第一ガス供給管243aの上流には、上流方向から順に、第一ガス供給源243b、流量制御器(流量制御部)であるマスフローコントローラ(MFC)243c、及び開閉弁であるバルブ243dが設けられている。第1実施形態では、第一処理ガスは、改質ガスである。改質ガスをプラズマ状態とするために、第一ガス供給管243aにおけるバルブ243dの下流に、プラズマ生成部としてのリモートプラズマユニット(RPU)243eを設ける。
第二ガス供給管247aには、上流方向から順に、第二ガス供給源247b、流量制御器(流量制御部)であるマスフローコントローラ(MFC)247c、及び開閉弁であるバルブ247d、プラズマ生成部としてのリモートプラズマユニット(RPU)247eが設けられている。
第三ガス供給管249aには、上流方向から順に、第三ガス供給源249b、流量制御器(流量制御部)であるマスフローコントローラ(MFC)249c、及び開閉弁であるバルブ249dが設けられている。
チャンバ202の雰囲気を排気する排気部は、処理空間205の雰囲気を排気する排気部261で主に構成される。
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280を有している。コントローラ280は、図2に示すように、演算部(CPU)280a、一時記憶部(RAM)280b、記憶部280c、送受信部280dを少なくとも有する。コントローラ280は、送受信部280dを介して基板処理装置200の各構成に接続され、上位コントローラや使用者の指示に応じて記憶部280cからプログラムやレシピを呼び出し、その内容に応じて各構成の動作を制御する。
次に、半導体装置の製造方法について説明する。半導体装置の製造方法では、後述する基板処理工程の各工程が実施される。基板処理工程では、図1に示す基板処理装置200を用いる。以下に具体例を説明する。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280により制御される。
基板載置台212を基板100の搬送位置(搬送ポジション)まで下降させ、基板載置台212の貫通孔214にリフトピン207を貫通させる。その結果、リフトピン207が、基板載置台212表面よりも所定の高さ分だけ突出した状態となる。これらの動作と並行して、搬送空間206の雰囲気を排気し、隣接する真空搬送室(図示せず)と同圧、あるいは隣接する真空搬送室の圧力よりも低い圧力とする。尚、ここでは、上部側に堆積膜102及び堆積膜102の表面の一部をマスクするパターン104が形成された基板100(図3(A)参照)が搬入される。基板100上に形成された堆積膜102などの層については、後に説明する。
所定の時間経過後、基板載置台212を上昇させ、基板載置面211上に基板100を載置し、さらに図1に示すように、基板処理ポジションまで上昇させる。基板処理ポジションでは、基板載置面211上に載置された基板100に対して、基板処理工程の各工程が実施される。
図3には、基板処理工程を示す説明図が示されている。また、図4には、基板処理工程において改質ガス、除去ガス、及び保護膜形成ガスを供給するタイミングを説明するフロー図が示されている。図3に示すように、基板処理工程は、改質工程、改質膜除去工程、及び改質工程と改質膜除去工程とを繰り返して行う繰り返し工程を備えている。
図3(B)には、改質工程が示されている。図3(B)に示すように、改質工程では、基板100が配置された処理空間205(図1参照)に、改質ガスを供給する(図4参照)。これにより、パターン104によりマスクされていない基板100上の堆積膜102が改質ガスによって改質され、改質膜106が形成される。例えば、堆積膜102として、Si膜を用いる場合、改質ガスとしては、プラズマ状態とされたCl2などが用いられる。これにより、例えば、基板100上の堆積膜102の表面に、SiCl2などを含む改質膜106が形成される。また、上記材料に代えて、例えば、堆積膜102として、Al2O3からなる膜を用いる場合、改質ガスとして、プラズマ状態とされたHFガスを用いてもよい。
図3(C)には、改質膜除去工程が示されている。図3(C)に示すように、改質膜除去工程では、基板100が配置された処理空間205(図1参照)に、プラズマにより活性化された除去ガスを供給する。また、改質膜除去工程では、プラズマにより活性化された除去ガスと、保護膜形成ガスと、を少なくとも同時に供給するタイミングを含んでいる。図4に示すように、第1実施形態では、プラズマにより活性化された除去ガスと保護膜形成ガスとの供給を同時に開始し、プラズマにより活性化された除去ガスと保護膜形成ガスとの供給を同時に停止する。これにより、基板100上の改質膜106が除去される。改質膜除去工程では、保護膜形成ガスの供給により、疑似的にエッチングの飽和状態が生成され、基板100上の改質膜106のサイドエッチングが進む。基板100上の改質膜106が除去される改質膜除去工程の詳細については、後に説明する。
図3(D)には、改質工程と改質膜除去工程とを所定の回数繰り返して行う繰り返し工程が示されている。図3(D)に示すように、繰り返し工程では、改質工程と改質膜除去工程とを1つのサイクルとし、1つのサイクルを繰り返して行う。第1実施形態の繰り返し工程では、1つのサイクルを少なくとも1回以上繰り返している(図4参照)。これにより、第1実施形態では、1つのサイクルが2回以上実施される。第1実施形態では、2回の改質膜除去工程で基板100上の改質膜106が除去されることで、基板100上の堆積膜102の所望の膜厚が除去される。すなわち、1つのサイクルを繰り返して行う繰り返し工程により、1回の改質膜除去工程でエッチング時間を長くする場合と比較して、基板100上の改質膜106の所望のエッチング量が確保される。なお、サイクルの回数は、要求されるエッチング量に応じて設定される。
ここで、改質膜除去工程において、プラズマにより活性化された除去ガスと保護膜形成ガスの供給による影響について説明する。
基板処理工程により基板100上の改質膜106が除去されたら、図1に示す基板載置台212を下降させ、基板100を搬送ポジションに移動する。搬送ポジションに移動後、搬送空間206から基板100を搬出する。
次に、第1実施形態の作用及び効果について説明する。
次に、本開示の第2実施形態に係る基板処理装置、及び半導体装置の製造方法について説明する。なお、前述した第1実施形態と同一構成部分については、同一番号を付してその説明を省略する。
次に、本開示の第3実施形態に係る基板処理装置、及び半導体装置の製造方法について説明する。なお、前述した第1及び第2実施形態と同一構成部分については、同一番号を付してその説明を省略する。
第四ガス供給管345aには、上流方向から順に、第四ガス供給源345b、流量制御器(流量制御部)であるマスフローコントローラ(MFC)345c、及び開閉弁であるバルブ345dが設けられている。
次に、本開示の第4実施形態に係る基板処理装置、及び半導体装置の製造方法について説明する。なお、前述した第1~第3実施形態と同一構成部分については、同一番号を付してその説明を省略する。
以上に、本開示の実施形態を具体的に説明したが、本開示は上述の各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
以下、本開示の好ましい態様について付記する。
本開示の一態様によれば、
改質ガスを供給して、マスクされていない基板上の堆積膜を改質させ改質膜を形成する改質工程と、
プラズマによって活性化した除去ガスと保護膜形成ガスを同時に供給して前記改質膜を除去させる改質膜除去工程と、
前記改質工程と前記改質膜除去工程とを1つのサイクルとして、前記1つのサイクルを所定の回数繰り返し、前記堆積膜の所望膜厚の除去する繰り返し工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。
本開示の他の態様によれば、
改質ガスを供給して、マスクされていない基板上の堆積膜を改質させ改質膜を形成する改質工程と、
プラズマによって活性化した除去ガスを供給する除去ガス供給工程と、
保護膜形成ガスを供給する保護膜形成ガス供給工程と、
前記除去ガス供給工程と前記保護膜形成ガス供給工程とを少なくとも同時実行するタイミングを含んで前記改質膜を除去させる改質膜除去工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。
付記2に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記改質工程と前記改質膜除去工程とを所定の回数繰り返す工程を有する。
付記2又は付記3に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記改質膜除去工程を所定の回数繰り返す工程を有する。
付記2又は付記4に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記除去ガス供給工程の間に、前記保護膜形成ガス供給工程を所定の回数実行する工程を有する。
付記2に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記改質工程と前記改質膜除去工程とを1つのサイクルとして、前記1つのサイクルを複数回繰り返し、前記堆積膜の所望膜厚の除去する繰り返し工程を有する。
本開示の他の態様によれば、
改質ガスを供給して、マスクされていない基板上の堆積膜を改質させ改質膜を形成する改質工程と、
プラズマによって活性化した除去ガスと、保護膜形成ガスと、を少なくとも同時に供給するタイミングを含んで前記改質膜を除去させる改質膜除去工程と、
を有し、
前記保護膜形成ガスは、前記除去ガスの供給後に供給を開始する半導体装置の製造方法が提供される。
本開示の他の態様によれば、
改質ガスを供給して、マスクされていない基板上の堆積膜を改質させ改質膜を形成する改質工程と、
プラズマによって活性化した除去ガスと、保護膜形成ガスと、を少なくとも同時に供給するタイミングを含んで前記改質膜を除去させる改質膜除去工程と、
を有し、
前記保護膜形成ガスは、前記除去ガスの供給開始と同時に供給を開始する半導体装置の製造方法が提供される。
付記7又は付記8に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記保護膜形成ガスは、前記除去ガスの供給の停止前に供給を停止する半導体装置の製造方法が提供される。
付記7又は付記8に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記保護膜形成ガスは、前記除去ガスの供給停止と同時に供給を停止する半導体装置の製造方法が提供される。
本開示の他の態様によれば、
改質ガスを供給して、マスクされていない基板上の堆積膜を改質させ改質膜を形成する改質工程と、
プラズマによって活性化した除去ガスと、保護膜形成ガスと、を少なくとも同時に供給するタイミングを含んで前記改質膜を除去させる改質膜除去工程と、
前記改質膜除去工程の後に、後処理ガスを供給して前記改質膜の表面の保護膜を除去する保護膜除去工程と、
前記改質工程と前記改質膜除去工程と前記保護膜除去工程とを1つのサイクルとして、前記1つのサイクルを所定の回数繰り返して行う繰り返し工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。
本開示の他の態様によれば、
改質ガスを供給して、マスクされていない基板上の堆積膜を改質させ改質膜を形成する改質工程と、
プラズマによって活性化した除去ガスと保護膜形成ガスを同時に供給して前記改質膜を除去させる改質膜除去工程と、
前記改質膜除去工程の後に、後処理ガスを供給して前記改質膜の表面の保護膜を除去する保護膜除去工程と、
前記改質工程と前記改質膜除去工程と前記保護膜除去工程とを1つのサイクルとして、前記1つのサイクルを所定の回数繰り返し、前記堆積膜の所望膜厚の除去する繰り返し工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。
本開示の他の態様によれば、
基板を処理する処理室と、
改質ガスを前記処理室に供給する改質ガス供給部と、
プラズマによって活性化した除去ガスを前記処理室に供給する除去ガス供給部と、
保護膜形成ガスを前記処理室に供給する保護膜形成ガス供給部と、
後処理ガスを供給する後処理ガス供給部と、
前記改質ガス供給部から前記改質ガスを供給して、マスクされていない基板上の堆積膜を改質させ改質膜を形成する処理と、前記除去ガス供給部から前記除去ガスと、前記保護膜形成ガス供給部から前記保護膜形成ガスと、を少なくとも同時に供給するタイミングを含んで前記改質膜を除去させる処理と、前記後処理ガス供給部から前記後処理ガスを供給して前記改質膜の表面の保護膜を除去する処理と、を行う制御部と、
を有する基板処理装置が提供される。
本開示の他の態様によれば、
改質ガスを供給して、マスクされていない基板上の堆積膜を改質させ改質膜を形成するステップと、
プラズマによって活性化した除去ガスと、保護膜形成ガスと、を少なくとも同時に供給するタイミングを含んで前記改質膜を除去させるステップと、
後処理ガスを供給して前記改質膜の表面の保護膜を除去させるステップと、
をコンピュータによって基板処理装置に実行させるためのプログラムが提供される。
102 堆積膜
106 改質膜
200 基板処理装置
202 チャンバ
205 処理空間(処理室)
243 第一ガス供給系(改質ガス供給部)
247 第二ガス供給系(除去ガス供給部)
249 第三ガス供給系(保護膜形成ガス供給部)
280 コントローラ(制御部)
300 基板処理装置
Claims (13)
- 改質ガスを供給して、マスクされていない基板上の堆積膜を改質させ改質膜を形成する改質工程と、
プラズマによって活性化した除去ガスと、保護膜形成ガスと、を少なくとも同時に供給するタイミングを含んで前記改質膜を除去させる改質膜除去工程と、
を有する半導体装置の製造方法。 - 前記改質工程と前記改質膜除去工程とを1つのサイクルとし、
前記1つのサイクルを所定の回数繰り返して行う繰り返し工程を有する請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記改質膜除去工程の後に、後処理ガスを供給して前記改質膜の表面の保護膜を除去する保護膜除去工程を有する請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記改質工程と前記改質膜除去工程とを所定の回数繰り返す工程を有する請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記改質膜除去工程を所定の回数繰り返す工程を有する請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記除去ガス供給の間に、前記保護膜形成ガス供給を所定の回数実行する工程を有する請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記改質工程と前記改質膜除去工程とを1つのサイクルとして、前記1つのサイクルを複数回繰り返し、前記堆積膜の所望膜厚の除去する繰り返し工程を有する請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記保護膜形成ガスは、前記除去ガスの供給後に供給を開始する工程を有する請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
- 改質ガスを供給して、マスクされていない基板上の堆積膜を改質させ改質膜を形成する改質工程と、
プラズマによって活性化した除去ガスと、保護膜形成ガスと、を少なくとも同時に供給するタイミングを含んで前記改質膜を除去させる改質膜除去工程と、
を有し、
前記保護膜形成ガスは、前記除去ガスの供給開始と同時に供給を開始する半導体装置の製造方法。 - 前記保護膜形成ガスは、前記除去ガスの供給の停止前に供給を停止する、請求項8または請求項9に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記保護膜形成ガスは、前記除去ガスの供給停止と同時に供給を停止する、請求項8または請求項9に記載の半導体装置の製造方法。
- 基板を処理する処理室と、
改質ガスを前記処理室に供給する改質ガス供給部と、
プラズマによって活性化した除去ガスを前記処理室に供給する除去ガス供給部と、
保護膜形成ガスを前記処理室に供給する保護膜形成ガス供給部と、
前記改質ガス供給部から前記改質ガスを供給して、マスクされていない基板上の堆積膜を改質させ改質膜を形成する処理と、前記除去ガス供給部から前記除去ガスと、前記保護膜形成ガス供給部から前記保護膜形成ガスと、を少なくとも同時に供給するタイミングを含んで前記改質膜を除去させる処理が可能な制御部と、
を有する基板処理装置。 - 改質ガスを供給して、マスクされていない基板上の堆積膜を改質させ改質膜を形成するステップと、
プラズマによって活性化した除去ガスと、保護膜形成ガスと、を少なくとも同時に供給するタイミングを含んで前記改質膜を除去させるステップと、
をコンピュータによって基板処理装置に実行させるためのプログラム。
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