TW201834009A - 處理方法及處理裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明之課題為抑制對被處理基板進行的處理之精度下降。 本發明之處理方法包含：第一步驟，使第一感測器暴露於腔室內之處理空間，並且使第二感測器被遮蔽於腔室內之處理空間；第二步驟，將含有前驅氣體之第一處理氣體供給到腔室內；第三步驟，依據第一感測器之測定值，對腔室內之狀態進行控制；第四步驟，使第一感測器被遮蔽於腔室內之處理空間，並且使第二感測器暴露於腔室內之處理空間；第五步驟，將含有反應氣體之第二處理氣體供給到腔室內；及第六步驟，依據第二感測器之測定值，對腔室內之狀態進行控制。並且，該處理方法將第一步驟到第六步驟之處理重複執行複數次。

Description

處理方法及處理裝置
本發明之各個面向及實施態樣有關於處理方法及處理裝置。
就在基板上進行成膜的方法而言，有原子層沉積（ALD：Atomic　Layer　Deposition）法。在ALD法中，藉由將前驅氣體供給到收納有被處理基板之腔室內，以使得含有薄膜之構成元素的前驅氣體之原子或分子吸附到被處理基板上。接著，利用供給到腔室內之吹淨氣體，將過剩地吸附到被處理基板上之前驅氣體的原子或分子加以去除。然後，將含有薄膜之構成元素的反應氣體供給到腔室內，使得吸附有前驅氣體之原子或分子的被處理基板，暴露於反應氣體之活性種。藉此，在被處理基板上形成所希望之薄膜。反應氣體之活性種以例如電漿產生。在ALD法中，藉由將包含此種吸附步驟與反應步驟各一次的循環重複進行複數次，使得前驅氣體所含有之原子或分子的膜在基板上一層一層地沉積。 [先前技術文獻]
[專利文獻1]日本特開2009-16814號公報
[發明欲解決之課題] 在使用ALD法的成膜之各步驟中，依據以壓力計等之各種感測器測定到的測定值，控制壓力等之腔室內的狀態。然而，此種感測器之感測面多半暴露於腔室內之處理空間。因此，和成膜於被處理基板上之情形同樣地，由前驅氣體與反應氣體所產生之反應產物亦將沉積於暴露在腔室內之處理空間的感測器之感測面。因此，隨著重複進行ALD之循環，感測器之敏感度下降，以感測器測定得到的各種測定值之精度下降。於是，變得難以將腔室內之狀態控制在所希望之狀態，形成於被處理基板的膜之質等的精度下降。 [解決課題之手段]
本發明之一個面向為一種處理方法，包含：第一步驟，使第一感測器暴露於腔室內之處理空間，並且使第二感測器被遮蔽於腔室內之處理空間；第二步驟腔，將含有前驅氣體之第一處理氣體供給到腔室內；第三步驟，依據第一感測器之測定值，對腔室內之狀態進行控制；第四步驟，使第一感測器被遮蔽於腔室內之處理空間，並且使第二感測器暴露於腔室內之處理空間；第五步驟，將含有反應氣體之第二處理氣體供給到腔室內；第六步驟，依據第二感測器之測定值，對腔室內之狀態進行控制；並且該處理方法將第一步驟到第六步驟之處理重複執行複數次。 [發明之效果]
依本發明之各個面向及實施態樣，可抑制對被處理基板進行的處理之精度下降。
本發明之處理方法，其一個實施態樣包含：第一步驟，使第一感測器暴露於腔室內之處理空間，並且使第二感測器被遮蔽於腔室內之處理空間；第二步驟腔，將含有前驅氣體之第一處理氣體供給到腔室內；第三步驟，依據第一感測器之測定值，對腔室內之狀態進行控制；第四步驟，使第一感測器被遮蔽於腔室內之處理空間，並且使第二感測器暴露於腔室內之處理空間；第五步驟，將含有反應氣體之第二處理氣體供給到腔室內；及第六步驟，依據第二感測器之測定值，對腔室內之狀態進行控制。又，在本發明之處理方法的一個實施態樣中，將第一步驟到第六步驟之處理重複執行複數次。
又，本發明之處理方法，其一個實施態樣亦可更包含第七步驟，係於第六步驟之後在腔室內產生第二處理氣體的電漿。並且，將第一步驟到第七步驟之處理重複執行複數次亦可。
又，本發明之處理方法，其一個實施態樣亦可更包含：第八步驟，於將第一步驟到第七步驟之處理重複執行預定的次數之後，接續於第七步驟之後，使第一感測器被遮蔽於腔室內之處理空間，並且使第二感測器暴露於腔室內之處理空間；第九步驟，將含有蝕刻用氣體之第三處理氣體供給到腔室內；第十步驟，依據第二感測器之測定值，對腔室內之狀態進行控制；及第十一步驟，在腔室內產生第三處理氣體之電漿。
又，在本發明之處理方法的一個實施態樣中，前驅氣體為含有矽元素之氣體亦可，反應氣體為含氧元素、氮元素、或此兩種元素，並且不含矽元素之氣體亦可。
又，在本發明之處理方法的一個實施態樣中，前驅氣體為胺基矽烷系氣體、矽醇鹽系氣體、或含有鹵素元素及矽元素之氣體亦可。
又，在本發明之處理方法的一個實施態樣中，第一感測器及第二感測器為壓力計亦可，在第三步驟中，依據第一感測器之測定值對腔室內之壓力進行控制亦可，在第六步驟中，依據第二感測器之測定值對腔室內之壓力進行控制亦可。
又，在本發明之處理方法的一個實施態樣中，第一感測器及第二感測器為電容式壓力計亦可。
又，本發明之處理裝置，其一個實施態樣包含；收納被處理體之腔室；第一感測器；第二感測器；第一遮蔽部，使第一感測器暴露或被遮蔽於腔室內之處理空間；第二遮蔽部，使第二感測器暴露或被遮蔽於腔室內之處理空間；第一供給部，供給含有前驅氣體之第一處理氣體到腔室內；第二供給部，供給含有反應氣體之第二處理氣體到腔室內；及控制裝置，控制對被處理體進行之處理。又，在本發明之處理裝置的一個實施態樣中，控制裝置重複執行複數次處理，該處理包含：第一步驟，藉由控制第一遮蔽部，以使第一感測器暴露於腔室內之處理空間，並且藉由控制第二遮蔽部，以使第二感測器被遮蔽於腔室內之處理空間；第二步驟，藉由控制第一供給部，以供給第一處理氣體到腔室內；第三步驟，依據第一感測器之測定值，對腔室內之狀態進行控制；第四步驟，藉由控制第一遮蔽部，以使第一感測器被遮蔽於腔室內之處理空間，並且藉由控制第二遮蔽部，以使第二感測器暴露於腔室內之處理空間；第五步驟，藉由控制第二供給部，以供給第二處理氣體到腔室內；及第六步驟，依據第二感測器之測定值，對腔室內之狀態進行控制。
以下，針對本發明之處理方法及處理裝置的實施態樣，依據圖式進行詳細的說明。又，本發明之處理裝置及處理方法並不受本實施態樣限定。 [實施例1]
[處理裝置10之構成] 圖1係顯示實施例1的處理裝置10之一例的圖式。本實施例之處理裝置10，如圖1所示般具有腔室21，該腔室21其表面以經過陽極氧化處理之鋁等形成，在內部界定大致圓筒形狀之處理空間，並且進行安全接地。本實施例的處理裝置10為例如電容耦合型平行平板電漿處理裝置。在腔室21內，隔著以陶瓷等所形成之絕緣板22配置支撐台23。在支撐台23上，設有以例如鋁等所形成，且發揮作為下部電極之功能的基座24。
在基座24之大致中央上部，設有以靜電力吸附固持被處理體之一例亦即半導體晶圓W的靜電吸盤25。靜電吸盤25形成以一對絕緣層夾持由導電膜等所形成之電極26而成的構造。電極26電連接有直流電源27。又，在靜電吸盤25設置用以加熱半導體晶圓W的未圖示之加熱器亦可。
在基座24之上部，以包圍靜電吸盤25之方式配置有對焦環25a。藉由對焦環25a，電漿在半導體晶圓W之邊緣附近的均一性提高。對焦環25a以例如單晶矽等形成。在支撐台23及基座24之周圍，以包圍支撐台23及基座24之方式設有內壁構件28。內壁構件28以例如石英等形成大致圓筒狀。
在支撐台23之內部，沿著例如支撐台23之周向形成冷媒室29。對於冷媒室29，藉由配管30a及配管30b，從設於外部的未圖示之急冷單元循環供給預定之溫度的冷媒。藉由令預定之溫度的冷媒在冷媒室29內循環，可利用和冷媒進行之熱交換，而將靜電吸盤25上之半導體晶圓W控制在預定之溫度。又，從未圖示之氣體供給機構所供給的傳熱氣體，藉由配管31供給到靜電吸盤25之頂面、與靜電吸盤25上所載置之半導體晶圓W的背面兩者之間。傳熱氣體為例如氦氣體。
發揮作為下部電極之功能的基座24之上方，以隔著腔室21內之處理空間和基座24對向的方式設有上部電極40。上部電極40與基座24之間的空間亦即被腔室21所包圍的空間，為產生電漿的處理空間。上部電極40具有發揮作為電極本體部之功能的頂板42、及用以支撐頂板42的頂板支撐部41。
頂板支撐部41藉由絕緣性構件45，被支撐於腔室21之上部。頂板支撐部41，以例如表面經過陽極氧化處理的鋁等之熱傳導性較高的導電性材料形成大致圓板狀。又，頂板支撐部41亦發揮將「受到產生於處理空間之電漿加熱的頂板42」加以冷卻的功能，亦即作為冷卻板的功能。在頂板支撐部41形成有：氣體導入口46，將處理氣體導入；擴散室43，使得從氣體導入口46所導入之處理氣體擴散；以及複數之流通口43a，係使得擴散於擴散室43內之處理氣體朝下方流通的流道。
頂板42，以例如石英等之含矽物質形成大致圓板狀。頂板42形成有在頂板42之厚度方向上貫穿頂板42的複數之氣體導入口42a。各氣體導入口42a以和頂板支撐部41的流通口43a中之任一個連通的方式配置。藉此，供給到擴散室43內之處理氣體，經由流通口43a及氣體導入口42a呈噴淋狀地擴散而供給到腔室21內。
頂板支撐部41之氣體導入口46，藉由配管47連接有複數之閥50a～50c。閥50a經由質量流量控制器（MFC）49a連接有氣體供給源48a。在閥50a被控制為開通亦即開啟狀態時，從氣體供給源48a所供給之處理氣體其流量受MFC49a控制，並藉由配管47被供給到腔室21內。在本實施例中，氣體供給源48a將前驅氣體供給到腔室21內。MFC49a及閥50a為第一供給部之一例。
作為本實施例中之前驅氣體，可使用例如含矽元素而不含氧元素的氣體。具體而言，作為前驅氣體，可使用例如含有有機矽化合物的氣體、或含有無機矽化合物的氣體。
作為含有有機矽化合物的氣體，可使用例如1價～3價之胺基矽烷系氣體。作為1價～3價之胺基矽烷系氣體，可使用選自例如BTBAS（雙（三級丁胺基）矽烷）、BDMAS（雙（二甲胺基）矽烷）、BDEAS（雙（二乙胺基）矽烷）、DMAS（二甲胺基矽烷）、DEAS（二乙胺基矽烷）、DPAS（二丙基胺基矽烷）、BAS（丁胺基矽烷）、DIPAS（二異丙基胺基矽烷）、BEMAS（雙（乙基甲基胺基）矽烷）、及TDMAS（三（二甲胺基）硅烷）之中的其中一種以上之氣體。又，作為含有有機矽化合物之氣體，使用例如由TEOS（四乙氧基矽烷）所代表之矽醇鹽系氣體亦可。
作為含有無機矽化合物之氣體，可使用例如選自SiCl4氣體、SiF4氣體、Si2Cl6氣體和SiH2Cl2氣體之中的一種以上之氣體。又，作為前驅氣體，使用例如選自由含有有機矽化合物之氣體及含有無機矽化合物之氣體所構成的群組之中的一種以上之氣體。
又，閥50b經由MFC49b連接有氣體供給源48b。在閥50b被控制為開啟狀態時，從氣體供給源48b所供給之氣體其流量受MFC49b控制，並且藉由配管47被供給到腔室21內。在本實施例中，氣體供給源48b將吹淨氣體供給到腔室21內。作為吹淨氣體，可使用例如氬氣或氮氣等之惰性氣體。
又，閥50c經由MFC49c連接有氣體供給源48c。在閥50c被控制為開啟狀態時，從氣體供給源48c所供給之氣體其流量受MFC49c控制，並且藉由配管47被供給到腔室21內。在本實施例中，氣體供給源48c將反應氣體供給到腔室21內。MFC49c及閥50c為第二供給部之一例。
作為本實施例中之反應氣體，可使用例如含氧元素、氮元素、或其二者之元素，並且不含矽元素之氣體。具體而言，作為反應氣體，可使用選自例如O2氣體、CO氣體、CO2氣體、O3氣體、H2O氣體、NO氣體、N2O氣體、N2氣體、及NH3氣體之中的一種以上之氣體。
又，在將本實施例之前驅氣體及反應氣體供給到腔室21時，亦可使用添加氣體，其目的在於前驅氣體及反應氣體的使用量之減少、和腔室21之內部的氣體分佈之均一化等的生產效率。作為添加氣體，可使用例如氬氣或氮氣等之惰性氣體。例如，在從氣體供給源48a經由閥50a及MFC49a供給的前驅氣體，添加從氣體供給源48b經由閥50b及MFC49b供給的惰性氣體亦可。又，例如在從氣體供給源48c經由閥50c及MFC49c供給的反應氣體，添加從氣體供給源48b經由閥50b及MFC49b供給的惰性氣體亦可。
各個MFC49a～49c所進行的各氣體之流量調整、及各個閥50a～50C之開閉，係由後述之控制裝置60進行控制。
上部電極40藉由纜線51a及低通濾波器（LPF）51電連接有可變直流電源52。從可變直流電源52藉由LPF51及纜線51a供給到上部電極40之直流電壓的ON/OFF，由開關53加以控制。可變直流電源52之電壓及開關53之ON/OFF等控制，由後述的控制裝置60進行。
發揮作為下部電極之功能的基座24，經由匹配器33a連接有高頻電源34a。又，基座24更經由匹配器33b連接有高頻電源34b。高頻電源34a將27MHz以上之第一頻率，例如40MHz之高頻電力，經由匹配器33a供給到基座24。高頻電源34b則將13.56MHz以下之第二頻率，例如2MHz之高頻電力經由匹配器33b供給到基座24。藉由將第一頻率之高頻電力供給到基座24，在處理空間內產生處理氣體之電漿。又，藉由將第二頻率之高頻電力供給到基座24，將電漿中的離子等之活性種導入至靜電吸盤25上之半導體晶圓W。從高頻電源34a及34b供給之高頻電力，由後述之控制裝置60進行控制。
在腔室21之側壁形成開口78，開口78連接有配管38。配管38分支成兩條，一條連接有閥37a之一端，另一條連接有閥37b之一端。閥37a之另一端藉由配管38a連接於壓力計36a，閥37b之另一端則藉由配管38b連接於壓力計36b。在本實施例中，壓力計36a及36b為例如電容式壓力計。又，以下有時將閥37a記載為閥A，將閥37b記載為閥B。
藉由將閥37a控制為開啟狀態，使配管38與配管38a連通。藉此，透過形成於腔室21之側壁的開口78，使壓力計36a暴露於腔室21內之處理空間。藉此，壓力計36a可對處理空間內之壓力進行測定。另一方面，藉由將閥37a控制為關斷亦即關閉狀態時，使配管38與配管38a隔離。藉此，使壓力計36a被遮蔽於腔室21內之處理空間。
又，藉由將閥37b控制為開啟狀態，使配管38與配管38b連通。藉此，透過形成於腔室21之側壁的開口78，使壓力計36b暴露於腔室21內之處理空間。藉此，壓力計36b可對處理空間內之壓力進行測定。另一方面，藉由將閥37b控制為關閉狀態，使配管38與配管38b隔離。藉此，使壓力計36b被遮蔽於腔室21內之處理空間。
閥37a及37b之開閉控制係由後述之控制裝置60進行。閥37a為第一遮蔽部之一例，閥37b為第二遮蔽部之一例。又，壓力計36a為第一感測器之一例，壓力計36b為第二感測器之一例。
在腔室21之底部設有排氣口71，排氣口71藉由排氣管72連接有排氣裝置73。排氣裝置73具有例如DP（Dry　Pump）或TMP（Turbo　Molecular　Pump）等之真空泵，可將腔室21內減壓到所希望之真空度。排氣裝置73之排氣量等由後述的控制裝置60進行控制。例如，在從氣體供給源48a供給前驅氣體至腔室21內時，控制裝置60將閥37a控制為開啟狀態，將閥37b控制為關閉狀態。然後，依據以壓力計36a測定得到的腔室21內之壓力，對排氣裝置73之排氣量等進行控制，藉以將腔室21內之壓力控制在預定之壓力。又，例如從氣體供給源48c將反應氣體供給到腔室21內時，控制裝置60將閥37a控制為關閉狀態，將閥37b控制為開啟狀態。然後，依據以壓力計36b測定得到的腔室21內之壓力，對排氣裝置73之排氣量等進行控制，藉以將腔室21內之壓力控制在預定之壓力。
在腔室21之側壁，設有用以進行半導體晶圓W之搬入及搬出的開口74。開口74可利用閘閥G進行開閉。又，在腔室21之內壁，以可任意裝卸之方式，設有沿著壁面延伸之沉積物屏蔽76。又，在內壁構件28之外周面，以可任意裝卸之方式，設有沿著內壁構件28之外周面延伸的沉積物屏蔽77。沉積物屏蔽76及77可防止反應副產物（沉積物）附著在腔室21之內壁及內壁構件28。沉積物屏蔽76其在和載置於靜電吸盤25上之半導體晶圓W大致相同高度的位置，設有接地連接的導電性構件（GND區塊）79。藉由GND區塊79防止腔室21內之異常放電。
上述處理裝置10之動作由控制裝置60進行整合控制。控制裝置60具有例如ROM（Read　Only　Memory）或RAM（Random　Access　Memory）等之記憶體61、例如CPU（Central　Processing　Unit）或DSP（Digital　Signal　Processor）等之處理器62、以及使用者介面63。為了供例如製程管理者等之使用者管理處理裝置10，使用者介面63包含用以進行指令之輸入操作的鍵盤、和以可視化方式顯示處理裝置10之運轉狀況的顯示器等。
記憶體61收納有包含用以在處理裝置10實現各種處理之處理條件資料等的配方、或是控制程式（軟體）。又，處理器62按照從使用者藉由使用者介面63所傳送的指示，從記憶體61叫出任意之配方而執行，藉以對處理裝置10之各部執行控制。藉此，利用處理裝置10進行成膜等所希望之處理。又，包含處理條件資料等之配方或控制程式，亦可利用處於收納在電腦可讀取記錄媒體等之狀態下者，或者從其他裝置藉由例如通信電路所傳送者。所謂的電腦可讀取記錄媒體，為例如硬碟、CD（Compact　Disc）、DVD（Digital　Versatile　Disc）、軟性磁碟、半導體記憶體等。
在此，針對利用本實施例之處理裝置10進行的成膜處理進行說明。本實施例之處理裝置10，以PEALD（Plasma-Enhanced ALD，電漿輔助原子層沉積）技術在半導體晶圓W上形成氧化矽膜。圖2係顯示PEALD的各步驟之一例的示意圖。PEALD係首先在吸附步驟中，將前驅氣體供給到半導體晶圓W。藉此，使前驅氣體之分子吸附在半導體晶圓W之表面。
具體而言，例如圖3之左側所示，前驅氣體所含有的例如胺基矽烷系氣體之分子被供給到半導體晶圓W時，構成胺基矽烷系氣體之分子的矽基與胺基當中，胺基之部份和存在於半導體晶圓W之表面的OH基之間產生置換反應。另一方面，矽基因為和半導體晶圓W上之OH基當中的氧原子結合，而化學性吸附在半導體晶圓W之表面。又，矽基之末端因為以氫原子終止，故和胺基矽烷系氣體的其他分子之間，不會進一步產生置換反應。亦即，在吸附步驟中，半導體晶圓W之表面將以一層量矽基之分子終止。
接著，在例如圖2所示之第一吹淨步驟中，將吹淨氣體供給到半導體晶圓W上。藉此，利用吹淨氣體，將過剩地供給到半導體晶圓W上的前驅氣體之分子等加以去除。具體而言，例如圖3之右側所示，由因為置換反應而脫離之胺基所產生的胺化合物等之反應副產物、或過剩地供給到半導體晶圓W上的前驅氣體之分子等，由吹淨氣體加以去除。
接著，在例如圖2所示之反應步驟中，將活性種供給到半導體晶圓W。藉此，活性種和吸附在半導體晶圓W上的前驅氣體之分子產生反應，而形成氧化矽膜。在本實施例中，例如圖4之左側所示，藉由將反應氣體電漿化，產生例如氧自由基（O* ）作為活性種。然後，所產生之活性種和吸附在半導體晶圓W之表面的矽基產生反應，而如圖4之右側所示，在半導體晶圓W上形成氧化矽膜。又，於所形成的氧化矽膜之表面，再度形成OH基。
接下來，在例如圖2所示之第二吹淨步驟中，將吹淨氣體供給到半導體晶圓W上。藉此，將過剩地供給到半導體晶圓W上之活性種、或是因為半導體晶圓W的表面之矽基和活性種兩者的反應所產生的水分子等之反應副產物等，以吹淨氣體加以去除。如圖4之右側所示，氧化矽膜之表面由於再度形成OH基，因此藉由在吸附步驟將前驅氣體供給到半導體晶圓W上，可再度沉積一層量的矽基。
如上述，以吸附步驟、第一吹淨步驟、反應步驟及第二吹淨步驟為一個循環，藉由將該循環重複進行複數次，可在半導體晶圓W上沉積預定之厚度的氧化矽膜。
在此，藉由重複進行PEALD之循環，在半導體晶圓W上沉積預定之膜，此種膜以沉積物之態樣亦沉積於表面具有OH基的腔室21內之零件。例如，為了針對在PEALD之各步驟供給的氣體之壓力進行測定，而在腔室21內設置壓力計。然而，若以一個壓力計針對在PEALD之所有步驟中的腔室21內之壓力進行測定，如同在半導體晶圓W上沉積膜的情形，壓力計之感測面亦有氧化矽膜以沉積物之態樣沉積於其上。
當沉積物附著在壓力計之感測面時，壓力計的測定值之誤差將變大。因此，將在PEALD處理進行當中調整壓力計之測定誤差。圖5係顯示壓力計的調整量之累計值一例的圖式。在圖5中，橫軸表示為了將反應氣體電漿化所供給的高頻電力之累計施加時間，縱軸表示調整量之累計值。當PEALD之累計處理時間變長，亦即高頻電力之累計施加時間變長時，附著在壓力計之感測面的沉積物之厚度變厚。因此，例如圖5所示，隨著高頻電力之累計施加時間變長，測定誤差的調整量之累計值變大。當測定誤差的調整量之累計值變大時，測定誤差將隨即超過可調整的範圍，導致腔室21內的壓力調整之精度下降。
為了避免此情形，在本實施例之處理裝置10中，將在供給前驅氣體到腔室21內時暴露於腔室21內之壓力計、和在供給反應氣體到腔室21內時暴露於腔室21內之壓力計兩者設為不同的壓力計。藉此，可防止於各壓力計之感測面至少進行例如圖2所示之四個步驟當中的吸附步驟與反應步驟兩者的情形。
例如，在圖2所示之吸附步驟中，當存在於半導體晶圓W上之全部的OH基以前驅氣體的分子之矽基終止時，由於矽基之末端以氫原子終止，末端並沒有OH基，故前驅氣體之分子不會進一步吸附在半導體晶圓W上。因此，在壓力計之感測面交互重複進行吸附步驟與第一吹淨步驟時，附著於感測面的沉積物之厚度不會加大。
又，例如在圖2所示之反應步驟中，只要半導體晶圓W上不存在前驅氣體的分子之矽基，在半導體晶圓W上不會形成氧化矽膜。因此，就壓力計之感測面而言，僅反應步驟即便重複進行複數次，感測面上也幾乎不會附著沉積物。
如上述，藉由將在供給前驅氣體到腔室21內時暴露於腔室21內之壓力計、和在供給反應氣體到腔室21內時暴露於腔室21內之壓力計兩者設為個別不同的壓力計，可抑制附著在各壓力計的沉積物之厚度加大。藉此，可將各壓力計的測定誤差加大之程度抑制在預定之範圍內，而將各壓力計的精度下降之程度抑制在預定之範圍內。因此，本實施例之處理裝置10可抑制處理精度的下降。
又，由於可抑制附著於各壓力計的沉積物之厚度加大，因此可減少對各壓力計之測定誤差進行調整的頻率。藉此，可提高製程之處理量。
又，例如圖2所示，於執行吸附步驟時，在腔室21內有前驅氣體之分子漂移其中，直到進行第一吹淨步驟。因此，當以同一壓力計進行第一吹淨步驟中之壓力測定、和反應步驟中之壓力測定時，有附著在壓力計之感測面的沉積物增加的情形。又，於執行反應步驟時，在腔室21內有活性種漂移其中，直到進行第二吹淨步驟。因此，當以同一壓力計進行第二吹淨步驟中之壓力測定、和下一個循環的吸附步驟中之壓力測定時，有附著在壓力計之感測面的沉積物增加的情形。因此，吸附步驟及第一吹淨步驟中之壓力測定、與反應步驟及第二吹淨步驟中之壓力測定，較佳係以個別不同的壓力計進行。
如上述說明，在本實施例中，藉由將反應氣體電漿化以產生活性種。然而，當半導體晶圓W或露出於腔室21之內部的零件維持在高溫時，有因為由該高溫所產生之熱能而從反應氣體產生活性種的情形。因此，避免將前驅氣體和反應氣體同時供給到腔室21內，並且避免所殘留之前驅氣體和反應氣體兩者混合，係屬較佳。
[處理順序] 圖6係顯示實施例1中的處理順序之一例的流程圖。圖6所示之處理係主要由控制裝置60執行。
首先，將半導體晶圓W搬入到腔室21內，並載置於靜電吸盤25上，而關閉閘閥G。控制裝置60對靜電吸盤25進行控制，而藉由靜電力將半導體晶圓W吸附固持在靜電吸盤25之頂面。然後，控制裝置60對排氣裝置73進行控制，而開始進行腔室21內之抽真空（S100）。接著，控制裝置60將閥37a（閥A）及閥37b（閥B）控制為開啟狀態（S101）。
接著，控制裝置60依照從記憶體61所叫出之配方，進行吸附步驟或反應步驟之準備（S102）。就吸附步驟或反應步驟之準備而言，包含例如下述處理等：藉由進行被循環供給到支撐台23內之冷媒室29的冷媒之溫度調整、靜電吸盤25內的加熱器之溫度調整、以及供給到靜電吸盤25與半導體晶圓W之間的傳熱氣體之壓力調整等，以調整半導體晶圓W之溫度。
接著，控制裝置60參照配方，判定供給到腔室21內之氣體是否為前驅氣體（S103）。在供給到腔室21內之氣體為前驅氣體時（S103：Yes），控制裝置60將閥A控制為開啟狀態，將閥B控制為關閉狀態（S104）。藉此，使壓力計36a暴露於腔室21內之處理空間，並使壓力計36b被遮蔽於腔室21內之處理空間。步驟S104為第一步驟之一例。
然後，控制裝置60按照配方，執行吸附步驟（S105）。在吸附步驟中，控制裝置60將例如閥50a控制為開啟狀態，將閥50b及50c控制為關閉狀態，並且控制MFC49a，而針對從氣體供給源48a供給到腔室21內的前驅氣體之流量進行調整。藉此，將前驅氣體供給到腔室21內。供給前驅氣體到腔室21內之處理為第二步驟之一例。又，控制裝置60依據例如以壓力計36a測定得到的腔室21內之壓力，對排氣裝置73之排氣量進行控制，藉以調整腔室21內之壓力。藉此，在預定之條件下，使前驅氣體之分子吸附在半導體晶圓W上。針對供給到腔室21內的前驅氣體之壓力進行調整的處理為第三步驟之一例。
接下來，控制裝置60執行第一吹淨步驟（S106）。在第一吹淨步驟中，控制裝置60將閥50a及50c控制為關閉狀態，將閥50b控制為開啟狀態，並且控制MFC49b，而針對從氣體供給源48b供給到腔室21內的吹淨氣體之流量進行調整。又，控制裝置60依據例如以壓力計36a測定得到的腔室21內之壓力，進行排氣裝置73之排氣量的控制，藉以調整腔室21內之壓力。藉此，在預定之條件下，將吹淨氣體供給到半導體晶圓W上，並且將過剩地供給的前驅氣體之分子、或者反應副產物等加以去除。然後，控制裝置60執行步驟S110所示之處理。
另一方面，在供給到腔室21內之氣體並非前驅氣體時（S103：No），亦即供給到腔室21內之氣體為反應氣體時，控制裝置60將閥A控制為關閉狀態，將閥B控制為開啟狀態（S107）。藉此，使壓力計36a被遮蔽於腔室21內之處理空間，使壓力計36b暴露於腔室21內之處理空間。步驟S107為第四步驟之一例。
然後，控制裝置60按照配方，執行反應步驟（S108）。在反應步驟中，控制裝置60將例如閥50a及50b控制為關閉狀態，將閥50c控制為開啟狀態，並且控制MFC49c，而針對從氣體供給源48c供給到腔室21內的反應氣體之流量進行調整。藉此，將反應氣體供給到腔室21內。將反應氣體供給到腔室21內之處理為第五步驟之一例。又，控制裝置60依據例如以壓力計36b測定得到的腔室21內之壓力，對排氣裝置73之排氣量進行控制，藉以調整腔室21內之壓力。對供給到腔室21內的反應氣體之壓力進行調整的處理為第六步驟之一例。然後，控制裝置60對高頻電源34a及34b進行控制，而對基座24施加高頻電力，藉以在腔室21內之處理空間產生反應氣體之電漿。藉此，在預定之條件下，將氧自由基等之活性種供給到半導體晶圓W上，而在半導體晶圓W上形成氧化矽膜。在腔室21內之處理空間產生反應氣體之電漿的處理為第七步驟之一例。
接著，控制裝置60執行第二吹淨步驟（S109）。在第二吹淨步驟中，控制裝置60將閥50a及50c控制為關閉狀態，將閥50b控制為開啟狀態，並且控制MFC49b，而針對從氣體供給源48b供給到腔室21內的吹淨氣體之流量進行調整。又，控制裝置60依據例如以壓力計36b測定得到的腔室21內之壓力，對排氣裝置73之排氣量進行控制，藉以調整腔室21內之壓力。藉此，在預定之條件下，供給吹淨氣體到半導體晶圓W上，而將腔室21內的未反應之活性種或反應副產物等加以去除。
接下來，控制裝置60參照配方，判定是否有下一個步驟（S110）。在有下一個步驟時（S110：Yes），控制裝置60再度執行步驟S102所示之處理。
另一方面，在沒有下一個步驟時（S110：No），控制裝置60再度開始進行腔室21內之抽真空（S111）。具體而言，控制裝置60將閥50a～50c控制為關閉狀態，並且對排氣裝置73進行控制，而將腔室21內之氣體排出。
其後，控制裝置60判定閥A是否已被控制為開啟狀態（S112）。在閥A已被控制為開啟狀態時（S112：Yes），閥A及配管38a內之殘留氣體已藉由在步驟S111所開始之抽真空加以排出。因此，控制裝置60將閥A控制為關閉狀態，將閥B控制為開啟狀態（S113）。藉此，利用在步驟S111所開始之抽真空，將閥B及配管38b內之殘留氣體加以排出。然後，控制裝置60將閥A控制為開啟狀態（S114），並結束圖6所示之處理。
另一方面，在閥A未被控制為開啟狀態時（S112：No），亦即閥B被控制為開啟狀態時，閥B及配管38b內之殘留氣體已藉由在步驟S111所開始之抽真空加以排出。因此，控制裝置60將閥B控制為關閉狀態，將閥A控制為開啟狀態（S115）。藉此，利用在步驟S111所開始之抽真空，將閥A及配管38a內之殘留氣體加以排出。然後，控制裝置60將閥B控制為開啟狀態（S116），並結束圖6所示之處理。
以上，已針對實施例1進行說明。由上述說明清楚可知，本實施例之處理裝置10在PEALD之各循環中，將閥A及閥B控制成：在供給前驅氣體到腔室21內時暴露於腔室21內之壓力計、和在供給反應氣體到腔室21內時暴露於腔室21內之壓力計兩者為個別不同的壓力計。藉此，可抑制附著在各壓力計的沉積物之厚度加大，而將各壓力計的精度下降之程度抑制在預定之範圍內。因此，本實施例之處理裝置10可抑制處理的精度下降。 [實施例2]
上述實施例1之處理裝置10，以PEALD在半導體晶圓W上進行成膜。相對於此，實施例2之處理裝置10，於以PEALD在半導體晶圓W上進行成膜之後，繼續於同一腔室21內，對成膜後之半導體晶圓W執行蝕刻處理。
[處理裝置10之構成] 圖7係顯示實施例2的處理裝置10之一例的圖式。又，除了以下說明的各處之外，在圖7中，標註和圖1相同之符號的構成具有和圖1中之構成同一或同樣的功能，故省略其說明。
在本實施例之處理裝置10中，配管47連接有複數之閥50a～50d。閥50d經由MFC49d連接有氣體供給源48d。在閥50d被控制為開通狀態亦即開啟狀態時，從氣體供給源48d所供給之氣體其流量受MFC49d控制，並且藉由配管47被供給到腔室21內。在本實施例中，氣體供給源48d將蝕刻用氣體供給到腔室21內。作為蝕刻用氣體，可使用例如CF系氣體、或是在CF系氣體添加氧氣或氫氣而得者。由MFC49d進行的蝕刻用氣體之流量調整、以及閥50d之開閉係由控制裝置60進行控制。
在本實施例中，控制裝置60藉由將圖2所示的PEALD之循環重複執行預定的次數，以在半導體晶圓W上形成預定之厚度的膜。接著，控制裝置60將蝕刻用氣體供給到腔室21內，並將腔室21內之壓力調整為預定之壓力。此時，控制裝置60將閥A控制為關閉狀態，將閥B控制為開啟狀態。其後，控制裝置60依據以暴露於腔室21內之處理空間的壓力計36b所測定得到的壓力之測定值，對腔室21內之壓力進行調整。
在此，本實施例之處理裝置10於PEALD之各循環中，將閥A及閥B控制成：在供給前驅氣體到腔室21內時暴露於腔室21內之壓力計、和在供給反應氣體到腔室21內時暴露於腔室21內之壓力計兩者為個別不同的壓力計。藉此，可抑制附著於壓力計的沉積物。因此，即便在PEALD等成膜處理之後，繼續在同一腔室進行蝕刻處理，仍可繼續使用在成膜處理所用的壓力計。
在進行蝕刻處理時，因為將蝕刻用氣體電漿化，故產生例如氧自由基（O* ）等之活性種。因此，對於在PEALD之各循環中，已在供給前驅氣體到腔室21內時暴露於腔室21內之壓力計，於進行蝕刻處理時再度使用時，壓力計之感測面將有氧化矽膜以沉積物之態樣沉積於其上。又，在蝕刻時設定的腔室21內之壓力相較於在PEALD等之成膜時設定的腔室21內之壓力為低。因此，蝕刻時的腔室21內之壓力調整的精度容易受到壓力計的誤差之影響。對此，在本實施例之處理裝置10中，由於可抑制附著在壓力計之沉積物，因此對於蝕刻時的腔室21內之壓力調整的精度下降之情形，可加以抑制。
又，例如圖2所說明，在吸附步驟中，前驅氣體的分子和腔室21內之零件表面的OH基之間產生置換反應。因此，在吸附步驟中使用於腔室21內之壓力測定的壓力計36a之感測面上，沉積一層量的前驅氣體之分子的矽基。相對於此，在反應步驟中，只要在腔室21內的零件之表面不存在矽基，就技術原理而言，即不會有沉積物吸附於腔室21內的零件之表面。在蝕刻處理中，由於壓力計需要相較於成膜處理為高的精度，因此在本實施例中，蝕刻處理時的腔室21內之壓力測定係不使用在吸附步驟所用的壓力計36a，而使用在反應步驟所用的壓力計36b。藉此，可使得蝕刻時的腔室21內之壓力調整的精度更加提高。
[處理順序] 圖8係顯示實施例2中的處理順序之一例的流程圖。圖8所示之處理係主要由控制裝置60執行。又，除了以下說明的各處之外，在圖8中，標註和圖6同一符號之處理係和在圖6所說明之處理相同，故省略其說明。
首先，控制裝置60藉由執行圖6之步驟S100～S111所示的處理，以在半導體晶圓W上形成預定之厚度的膜。然後，控制裝置60判定閥A是否已被控制為開啟狀態（S112）。在閥A已被控制為開啟狀態時（S112：Yes），控制裝置60將閥A控制為關閉狀態，將閥B控制為開啟狀態（S113）。藉此，利用在步驟S111所開始之抽真空，將閥B及配管38b內之殘留氣體加以排出。其後，控制裝置60執行步驟S120所示之處理。藉由步驟S113之處理，使壓力計36a被遮蔽於腔室21內之處理空間，並使壓力計36b暴露於腔室21內之處理空間。步驟S113為第八步驟之一例。
另一方面，在閥A未被控制為開啟狀態時（S112：No），亦即閥B已被控制為開啟狀態時，控制裝置60將閥B控制為關閉狀態，將閥A控制為開啟狀態（S115）。藉此，利用在步驟S111所開始之抽真空，將閥A及配管38a內之殘留氣體加以排出。然後，控制裝置60執行步驟S113所示之處理。
接著，控制裝置60參照配方，進行蝕刻步驟之準備（S120）。就蝕刻步驟之準備而言，包含例如下述處理等：藉由進行被循環供給到支撐台23內之冷媒室29的冷媒之溫度調整、靜電吸盤25內的加熱器之溫度調整、以及供給到靜電吸盤25與半導體晶圓W之間的傳熱氣體之壓力調整等，以調整半導體晶圓W之溫度。
接著，控制裝置60執行蝕刻步驟（S121）。在蝕刻步驟中，控制裝置60將例如閥50a～50c控制為關閉狀態，將閥50d控制為開啟狀態，並且控制MFC49d，而針對從氣體供給源48d供給到腔室21內之蝕刻用氣體的流量進行調整。藉此，將蝕刻用氣體供給到腔室21內。將蝕刻用氣體供給到腔室21內之處理為第九步驟之一例。又，控制裝置60依據以例如壓力計36b測定得到的腔室21內之壓力，對排氣裝置73之排氣量進行控制，藉以調整腔室21內之壓力。對腔室21內之蝕刻用氣體的壓力進行調整的處理為第十步驟之一例。然後，控制裝置60藉由控制高頻電源34a及34b而對基座24施加高頻電力，以在腔室21內之處理空間產生蝕刻用氣體的電漿。藉此，在預定之條件下，對半導體晶圓W上之氧化矽膜進行蝕刻。在腔室21內之處理空間產生蝕刻用氣體之電漿的處理為第十一步驟之一例。
接著，控制裝置60再度開始進行腔室21內之抽真空（S122）。具體而言，控制裝置60將閥50a～50d控制為關閉狀態，並且對排氣裝置73進行控制，而使腔室21內之氣體排出。然後，控制裝置60將閥A控制為開啟狀態（S123），並結束圖8所示之處理。
以上，已針對實施例2進行說明。由上述說明清楚可知，本實施例之處理裝置10，於接續成膜處理而在同一腔室21內進行的蝕刻處理中，使用在PEALD之反應步驟所用的壓力計36b，對腔室21內之壓力進行調整。藉此，可抑制蝕刻處理時的壓力調整之精度下降。因此，本實施例之處理裝置10可抑制處理之精度下降。
[其他] 在上述各實施例中，於ALD之各循環中的反應步驟，藉由將反應氣體電漿化以產生活性種，但本發明不限於此，以熱能等之其他方法產生活性種亦可。
又，上述各實施例係於ALD之各循環中的第一吹淨步驟及第二吹淨步驟中，將氮氣等之惰性氣體供給到腔室21內。但是，本發明不限於此，於ALD之各循環中的第一吹淨步驟及第二吹淨步驟中，停止進行氣體供給，而單單對腔室21內進行抽真空亦可。
又，在上述各實施例中，作為用以測定腔室21內之狀態的感測器，以壓力計36a及36b為例進行說明，但本發明不限於此。只要是感測面的至少一部分暴露於腔室21內之處理空間，用以測定腔室21內之狀態的感測器，EPD（End　Point　Detector）、四極質譜儀（Q-mass）、側壁電位監測儀等之各種感測器亦可適用本發明。
又，於上述各實施例中，作為壓力計以電容式壓力計為例進行說明，但本發明不限於此。只要是感測面的至少一部分暴露於腔室21內之處理空間，可對腔室21內之壓力進行測定的壓力計，為例如派藍尼真空計等其他方式的壓力計亦可。
又，在上述各實施例中，作為以ALD形成於半導體晶圓W上之膜，以氧化矽膜為例進行說明，但本發明不限於此，以ALD形成於半導體晶圓W上之膜為氮化矽膜等其他的膜亦可。
另外，在上述各實施例中，以使用電容耦合型電漿（CCP：Capacitively　Coupled　Plasma）作為電漿源之處理裝置10為例進行說明，但本發明不限於此，亦可為使用感應耦合型電漿（ICP：Inductively　Coupled　Plasma）或微波電漿等任意之電漿源的處理裝置10。
10‧‧‧處理裝置
21‧‧‧腔室
22‧‧‧絕緣板
23‧‧‧支撐台
24‧‧‧基座
25‧‧‧靜電吸盤
25a‧‧‧對焦環
26‧‧‧電極
27‧‧‧直流電源
28‧‧‧內壁構件
29‧‧‧冷媒室
30a、30b、31‧‧‧配管
33a、33b‧‧‧匹配器
34a、34b‧‧‧高頻電源
36a、36b‧‧‧壓力計
37a、37b‧‧‧閥
38a、38b、38‧‧‧配管
40‧‧‧上部電極
41‧‧‧頂板支撐部
42‧‧‧頂板
42a‧‧‧氣體導入口
43‧‧‧擴散室
43a‧‧‧流通口
45‧‧‧絕緣性構件
46‧‧‧氣體導入口
47‧‧‧配管
48a～48d‧‧‧氣體供給源
49a～49d‧‧‧MFC
50a～50d‧‧‧閥
51‧‧‧LPF
51a‧‧‧纜線
52‧‧‧可變直流電源
53‧‧‧開關
60‧‧‧控制裝置
61‧‧‧記憶體
62‧‧‧處理器
63‧‧‧使用者介面
71‧‧‧排氣口
72‧‧‧排氣管
73‧‧‧排氣裝置
74‧‧‧開口
76、77‧‧‧沉積物屏蔽
78‧‧‧開口
79‧‧‧GND區塊
G‧‧‧閘閥
S100～S116、S120～S123‧‧‧步驟
W‧‧‧半導體晶圓
【圖1】係顯示實施例1的處理裝置之一例的圖式。 【圖2】係顯示PEALD的各步驟之一例的示意圖。 【圖3】係顯示吸附步驟及第一吹淨步驟的詳細例子之示意圖。 【圖4】係顯示反應步驟及第二吹淨步驟的詳細例子之圖式。 【圖5】係顯示壓力計的調整量之累計值一例的圖式。 【圖6】係顯示實施例1的處理順序之一例的流程圖。 【圖7】係顯示實施例2的處理裝置之一例的圖式。 【圖8】係顯示實施例2的處理順序之一例的流程圖。

Claims (8)

  1. 一種處理方法，包含： 第一步驟，使第一感測器暴露於收納有被處理體的腔室內之處理空間，並且使第二感測器對於該處理空間係被遮蔽； 第二步驟，將含有前驅氣體之第一處理氣體供給到該腔室內； 第三步驟，依據該第一感測器之測定值，對該腔室內之狀態進行控制； 第四步驟，使該第一感測器對於該處理空間係被遮蔽，並且使該第二感測器暴露於該處理空間； 第五步驟，將含有反應氣體之第二處理氣體供給到該腔室內；及 第六步驟，依據該第二感測器之測定值，對該腔室內之狀態進行控制；且 將從該第一步驟到該第六步驟為止的處理重複執行複數次。
  2. 如申請專利範圍第1項之處理方法，更包含第七步驟，其係於該第六步驟之後，在該腔室內產生該第二處理氣體之電漿；且 將從該第一步驟到該第七步驟為止的處理重複執行複數次。
  3. 如申請專利範圍第2項之處理方法，更包含： 第八步驟，在將從該第一步驟到該第七步驟為止的處理重複執行預定的次數之後，接續於該第七步驟，使該第一感測器對於該處理空間係被遮蔽，並且使該第二感測器暴露於該處理空間； 第九步驟，將含有蝕刻用氣體之第三處理氣體供給到該腔室內； 第十步驟，依據該第二感測器之測定值，對該腔室內之狀態進行控制；及 第十一步驟，在該腔室內產生該第三處理氣體之電漿。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之處理方法，其中， 該前驅氣體為含有矽元素之氣體；且 該反應氣體，係含有氧元素、氮元素、或含有此兩種元素，並且不含矽元素之氣體。
  5. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之處理方法，其中， 該前驅氣體為胺基矽烷系氣體、矽醇鹽系氣體、或含有鹵素元素及矽元素之氣體。
  6. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之處理方法，其中， 該第一感測器及該第二感測器為壓力計； 在該第三步驟中，依據該第一感測器之測定值，對該腔室內之壓力進行控制；且 在該第六步驟中，依據該第二感測器之測定值，對該腔室內之壓力進行控制。
  7. 如申請專利範圍第6項之處理方法，其中， 該第一感測器及該第二感測器為電容式壓力計。
  8. 一種處理裝置，具備： 腔室，收納被處理體； 第一感測器； 第二感測器； 第一遮蔽部，使該第一感測器暴露於腔室內之處理空間或對於該處理空間係被遮蔽； 第二遮蔽部，使該第二感測器暴露於該處理空間或對於該處理空間係被遮蔽； 第一供給部，將含有前驅氣體之第一處理氣體供給到該腔室內； 第二供給部，將含有反應氣體之第二處理氣體供給到該腔室內；及 控制裝置，控制對該被處理體所進行的處理； 其特徵在於： 該控制裝置將包含下述步驟之處理重複執行複數次： 第一步驟，藉由控制該第一遮蔽部，使該第一感測器暴露於該處理空間，並藉由控制該第二遮蔽部，使該第二感測器對於該處理空間係被遮蔽； 第二步驟，藉由控制該第一供給部，將該第一處理氣體供給到該腔室內； 第三步驟，依據該第一感測器之測定值，對該腔室內之狀態進行控制； 第四步驟，藉由控制該第一遮蔽部，使該第一感測器對於該處理空間係被遮蔽，並藉由控制該第二遮蔽部，使該第二感測器暴露於該處理空間； 第五步驟，藉由控制該第二供給部，將該第二處理氣體供給到該腔室內；及 第六步驟，依據該第二感測器之測定值，對該腔室內之狀態進行控制。
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