TWI785308B - 半導體裝置的製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明的課題是在成膜工程中選擇性地形成。

其解決手段係提供一種進行下列工程的技術：(a)往收容基板的處理室供給前述處理氣體，該基板在一部分具有對於處理氣體的吸附給予選擇性的抑制劑層，而於前述基板選擇性地形成膜之工程；(b)往不存在前述基板的前述處理室內供給具有在前述抑制劑層中所含的成分的洗滌氣體之工程；及(c)除去前述處理室內的前述洗滌氣體的殘留成分之工程。

Description

半導體裝置的製造方法
本案是有關半導體裝置的製造方法。
作為半導體裝置的製造工程之一工程，有進行洗滌工程的情況，在處理基板的處理室內供給洗滌氣體，除去附著於處理室內的副生成物等(例如參照專利文獻1)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2001-345278號公報
在進行洗滌工程之後，有洗滌氣體的殘留成分留在處理室內的情況。當洗滌氣體具有在被產生於基板上的抑制劑層中所含的成分時，一旦洗滌氣體的殘留成分留在處理室內，則恐有在成膜處理工程中無法選擇性地形 成膜之虞。
本案是提供在成膜工程中可選擇性地形成膜的技術。
若根據一形態，則提供一種進行下列工程的技術：(a)往收容基板的處理室供給前述處理氣體，該基板在一部分具有對於處理氣體的吸附給予選擇性的抑制劑層，而於前述基板選擇性地形成膜之工程；(b)往不存在前述基板的前述處理室內供給具有在前述抑制劑層中所含的成分的洗滌氣體之工程；及(c)除去前述處理室內的前述洗滌氣體的殘留成分之工程。
若根據本案，則可在成膜工程中選擇性地形成膜。
以下，一邊參照圖面，一邊説明有關本案之一形態。
在以下的説明舉例的基板處理裝置是可用在半導體裝置的製造工程者，被構成為對於成為處理對象的基板進行預定的製程處理者。 成為處理對象的基板是例如作為製入半導體裝置(semiconductor device)的半導體基板的矽晶圓(以下簡稱「晶圓」)。另外，在本說明書中，使用稱為「晶圓」的言辭時，有意思「晶圓本身」的情況，或意思「晶圓與被形成於其表面的預定的層或膜等的層疊體(集合體)」的情況(亦即，包含被形成於表面的預定的層或膜等來稱為晶圓的情況)。並且，在本說明書中使用稱為「晶圓的表面」的言辭時，有意思「晶圓本身的表面(露出面)」的情況，或意思「被形成於晶圓上的預定的層或膜等的表面，亦即作為層疊體的晶圓的最表面」的情況。在本說明書中使用稱為「基板」的言辭時，也有與使用稱為「晶圓」的言辭時同義。 作為對於晶圓進行的預定的製程處理(以下亦有時簡稱為「處理」)是例如氧化處理、擴散處理、退火處理、蝕刻處理、預洗滌處理、腔室洗滌處理、成膜處理等。在本形態中，特別舉進行成膜處理的情況為例。
＜本案之一形態＞ 首先，主要邊參照圖1~圖4邊説明有關本案之一形態。
(1)基板處理裝置的構成 以下，說明有關本形態的基板處理裝置的構成。在此，舉對於成為處理對象的晶圓逐個進行處理的單片式的基板處理裝置為例。 圖1是本形態的單片式的基板處理裝置的概略構成圖。
(處理容器) 如圖1所示般，基板處理裝置100是具備處理容器202。處理容器202是例如橫截面為圓形且扁平的密閉容器，藉由鋁(Al)或不鏽鋼(SUS)等的金屬材料所構成。處理容器202是以上部容器202a及下部容器202b所構成。在上部容器202a與下部容器202b之間設有隔板204。
在處理容器202內是形成有：用以進行對於晶圓200的處理的處理空間之處理室201、及在將晶圓200搬送至處理室201時晶圓200所通過的搬送空間203。
在上部容器202a的內部的外周端緣附近是設有排氣緩衝室209。排氣緩衝室209是作為將處理室201內的氣體朝向側方周圍排出時的緩衝空間機能者。為此，排氣緩衝室209是持有被設成包圍處理室201的側方外周的空間。亦即，排氣緩衝室209是在處理室201的外周側具有被形成平面視環狀(圓環狀)的空間。
在下部容器202b的側面是設有與閘閥205鄰接的基板搬出入口206，晶圓200是經由基板搬出入口206來移動於與未圖示的搬送室之間。在下部容器202b的底部是設有複數個昇降銷207。而且，下部容器202b是被接地。
(基板支撐部) 在處理室201內是設有支撐晶圓200的基板支撐部210。基板支撐部210是具備基板載置台212，該基板載置台212是具有載置晶圓200的基板載置面211。基板載置台212是內藏：調整基板載置面211上的晶圓200的溫度的加熱器213、及用以使偏壓施加於晶圓200等的偏壓電極220。並且，在基板載置台212是昇降銷207所貫通的貫通孔214會分別被設在與昇降銷207對應的位置。
在被內藏於基板載置台212的偏壓電極220是分別地個別地連接用以調整施加的偏壓電壓的阻抗調整部270及阻抗調整電源271。
基板載置台212是藉由傳動軸217來支撐。傳動軸217是貫通處理容器202的底部，進一步在處理容器202的外部被連接至昇降部218。
昇降部218是主要具有：支撐傳動軸217的支撐軸218a、及使支撐軸218a昇降或旋轉的作動部218b。作動部218b是具有：例如包含用以實現昇降的馬達的昇降機構218c、及用以使支撐軸218a旋轉的齒輪等的旋轉機構218d。
在昇降部218是亦可設置用以指示作動部218b昇降•旋轉的指示部218e，作為昇降部218的一部分。指示部218e是被電性連接至控制器260。指示部218e是根據控制器260的指示來控制作動部218b。
藉由使昇降部218作動來使傳動軸217及基板載置台212昇降，可使被載置於基板載置面211上的晶圓200昇降。另外，傳動軸217的下端部的周圍是藉由波紋管219所覆蓋，處理容器202內被保持於氣密。
基板載置台212是在晶圓200的搬送時，下降至基板載置面211對向於基板搬出入口206的位置(晶圓搬送位置)，在晶圓200的處理時，如圖1所示般，晶圓200上昇至成為處理室201內的處理位置(晶圓處理位置)。 具體而言，在使基板載置台212下降至晶圓搬送位置時，昇降銷207的上端部會從基板載置面211的上面突出，昇降銷207會從下方支撐晶圓200。並且，在使基板載置台212上昇至晶圓處理位置時，昇降銷207是從基板載置面211的上面埋沒，基板載置面211會從下方支撐晶圓200。
(淋浴頭) 在處理室201的上部(氣體供給方向上游側)設有作為氣體分散機構的淋浴頭230。在淋浴頭230的蓋231是設有氣體導入口241。該氣體導入口241是被構成為後述的氣體供給系連通。從氣體導入口241導入的氣體是被供給至淋浴頭230的緩衝空間232。
淋浴頭230的蓋231是以具有導電性的金屬所形成，可作為用以在緩衝空間232或處理室201內產生電漿的電極使用。在蓋231與上部容器202a之間是設有絕緣塊233，將蓋231與上部容器202a之間絶緣。
淋浴頭230是具備用以使經由氣體導入口241來從氣體供給系供給的氣體分散的分散板234。此分散板234的上游側為緩衝空間232，下游側為處理室201。在分散板234是設有複數的貫通孔234a。分散板234是被配置成與基板載置面211對向。
(電漿生成部) 淋浴頭230的蓋231是連接匹配器251、高頻電源252。而且，以高頻電源252、匹配器251來調整阻抗，藉此電漿會被產生於淋浴頭230、處理室201。
(氣體供給系) 淋浴頭230的蓋231是以可與氣體導入口241連通的方式連接共通氣體供給管242。共通氣體供給管242是經由氣體導入口241來連通至淋浴頭230內的緩衝空間232。並且，在共通氣體供給管242連接第1氣體供給管243a、第2氣體供給管244a、第3氣體供給管245a、第4氣體供給管249a及第5氣體供給管250a。
該等之中，從包含第1氣體供給管243a的原料氣體供給系243是主要供給處理氣體之一的原料氣體，從包含第2氣體供給管244a的反應氣體供給系244是主要供給處理氣體的其他之一的反應氣體。從包含第3氣體供給管245a的淨化氣體供給系245是在處理晶圓200時主要供給作為淨化氣體的惰性氣體，在洗滌淋浴頭230或處理室201時主要供給洗滌氣體。從包含第4氣體供給管249a的抑制劑層形成氣體供給系249是主要供給抑制劑層形成氣體。從包含第5氣體供給管250a的洗滌氣體殘留成分除去氣體供給系(以下亦有簡稱為「殘留成分除去氣體供給系」的情形)250是主要供給洗滌氣體殘留成分除去氣體(以下亦有簡稱為「殘留成分除去氣體」)。另外，有關從氣體供給系供給的氣體是亦有將原料氣體稱為第1氣體，將反應氣體稱為第2氣體，將惰性氣體稱為第3氣體，將洗滌氣體(處理室201用)稱為第4氣體，將抑制劑層形成氣體稱為第5氣體，將殘留成分除去氣體稱為第6氣體的情形。
如此，在共通氣體供給管242是連接第1氣體供給管243a、第2氣體供給管244a、第3氣體供給管245a、第4氣體供給管249a及第5氣體供給管250a。藉此，共通氣體供給管242是將作為處理氣體的原料氣體(第1氣體)或反應氣體(第2氣體)、作為淨化氣體的惰性氣體(第3氣體)或洗滌氣體(第4氣體)、抑制劑層形成氣體(第5氣體)、殘留成分除去氣體(第6氣體)經由淋浴頭230的緩衝空間232來選擇性地供給至處理室201。亦即，共通氣體供給管242是作為供給處理氣體、淨化氣體或洗滌氣體、抑制劑層形成氣體、殘留成分除去氣體至處理室201的「第1供給管」機能。
(原料氣體供給系) 在第1氣體供給管243a是從上游方向依序設有原料氣體供給源243b、流量控制器(流量控制部)的質量流控制器(MFC)243c、及開閉閥的閥243d。而且，從第1氣體供給管243a是原料氣體會經由MFC243c、閥243d、共通氣體供給管242來供給至淋浴頭230內。
原料氣體(第1氣體)是處理氣體之一，例如含作為第1元素的矽(Si)元素的氣體。具體而言，可使用二氯矽烷(SiH2 Cl2 ，dichlorosilane：DCS)氣體或四乙氧基矽烷(Si(OC2 H5 )4 ，Tetraethoxysilane：TEOS)氣體等。在以下的説明中，說明有關使用DCS氣體的例子。
主要藉由第1氣體供給管243a、MFC243c、閥243d來構成原料氣體供給系243。另外，原料氣體供給系243是亦可思考包含原料氣體供給源243b、後述的第1惰性氣體供給系。又，由於原料氣體供給系243是供給處理氣體之一的原料氣體者，因此相當於處理氣體供給系之一個。
在第1氣體供給管243a之比閥243d更下游側是連接第1惰性氣體供給管246a的下游端。在第1惰性氣體供給管246a是從上游方向依序設有惰性氣體供給源246b、MFC246c及閥246d。而且，從第1惰性氣體供給管246a是惰性氣體會經由MFC246c、閥246d、第1氣體供給管243a來供給至淋浴頭230內。
惰性氣體是作為原料氣體的載流氣體作用者，使用不與原料反應的氣體為理想。具體而言，例如可使用氮(N2 )氣體。又，除了N2 氣體以外，例如可使用氦(He)氣體、氖(Ne)氣體、氬(Ar)氣體等的稀有氣體。
主要藉由第1惰性氣體供給管246a、MFC246c及閥246d來構成第1惰性氣體供給系。另外，第1惰性氣體供給系是亦可思考包含惰性氣體供給源246b、第1氣體供給管243a。又，第1惰性氣體供給系是亦可思考含在原料氣體供給系243中。
(反應氣體供給系) 在第2氣體供給管244a的上游是從上游方向依序設有反應氣體供給源244b、MFC244c及閥244d。而且，從第2氣體供給管244a是反應氣體會經由MFC244c、閥244d、共通氣體供給管242來供給至淋浴頭230內。
反應氣體(第2氣體)是處理氣體的其他之一，包含與原料氣體所含有的第1元素(例如Si)不同的第2元素(例如氮)之氣體。具體而言，例如可使用含N氣體的氨(NH3 )氣體。
主要藉由第2氣體供給管244a、MFC244c、閥244d來構成反應氣體供給系244。另外，反應氣體供給系244是亦可思考包含反應氣體供給源244b、後述的第2惰性氣體供給系。又，由於反應氣體供給系244是供給處理氣體之一的反應氣體者，因此相當於處理氣體供給系的其他之一個。
在第2氣體供給管244a之比閥244d更下游側是連接第2惰性氣體供給管247a的下游端。在第2惰性氣體供給管247a是從上游方向依序設有惰性氣體供給源247b、MFC247c及閥247d。而且，從第2惰性氣體供給管247a是惰性氣體會經由MFC247c、閥247d、第2氣體供給管244a來供給至淋浴頭230內。
惰性氣體是作為反應氣體的載流氣體或稀釋氣體作用。具體而言，例如可使用N2 氣體。又，除了N2 氣體以外，亦可例如使用He氣體、Ne氣體、Ar氣體等的稀有氣體。
主要藉由第2惰性氣體供給管247a、MFC247c及閥247d來構成第2惰性氣體供給系。另外，第2惰性氣體供給系是亦可思考包含惰性氣體供給源247b、第2氣體供給管244a。又，第2惰性氣體供給系是亦可思考含在反應氣體供給系244中。
(淨化氣體供給系) 在第3氣體供給管245a是從上游方向依序設有淨化氣體供給源245b、MFC245c及閥245d。而且，從第3氣體供給管245a是作為淨化氣體的惰性氣體會在基板處理工程中經由MFC245c、閥245d、共通氣體供給管242來供給至淋浴頭230內。並且，在處理空間洗滌工程中，因應所需，作為洗滌氣體的載流氣體或稀釋氣體的惰性氣體會經由MFC245c、閥245d、共通氣體供給管242來供給至淋浴頭230內。
從淨化氣體供給源245b供給的惰性氣體是在基板處理工程中，作為淨化留在處理容器202或淋浴頭230內的氣體之淨化氣體作用。並且，在處理空間洗滌工程中，亦可作為洗滌氣體的載流氣體或稀釋氣體作用。具體而言，例如，可使用N2 氣體作為惰性氣體。又，除了N2 氣體以外，例如亦可使用He氣體、Ne氣體、Ar氣體等的稀有氣體。
主要藉由第3氣體供給管245a、MFC245c、閥245d來構成淨化氣體供給系245。另外，淨化氣體供給系245是亦可思考包含淨化氣體供給源245b、後述的處理空間洗滌氣體供給系248。
(處理空間洗滌氣體供給系) 在第3氣體供給管245a之比閥245d更下游側是連接處理空間洗滌氣體供給管248a的下游端。在處理空間洗滌氣體供給管248a是從上游方向依序設有處理空間洗滌氣體供給源248b、MFC248c及閥248d。而且，第3氣體供給管245a是在處理空間洗滌工程中，洗滌氣體會經由MFC248c、閥248d、共通氣體供給管242來供給至淋浴頭230內。
從處理空間洗滌氣體供給源248b供給的洗滌氣體(第4氣體)是在處理空間洗滌工程中作為除去附著於淋浴頭230或處理容器202的副生成物等的洗滌氣體作用。具體而言，例如可使用三氟化氮(NF3 )氣體、氟化氫(HF)氣體、三氟化氯(ClF3 )氣體、氟(F2 )氣體等的含F氣體，作為洗滌氣體。在以下的説明中，說明有關使用NF3 氣體的例子。
主要藉由處理空間洗滌氣體供給管248a、MFC248c及閥248d來構成處理空間洗滌氣體供給系248。另外，處理空間洗滌氣體供給系248是亦可思考包含處理空間洗滌氣體供給源248b、第3氣體供給管245a。又，處理空間洗滌氣體供給系248是亦可思考含在淨化氣體供給系245中。
(抑制劑層形成氣體供給系) 在第4氣體供給管249a是從上游方向依序設有抑制劑層形成氣體供給源249b、MFC249c及閥249d。而且，從第4氣體供給管249a是抑制劑層形成氣體會經由MFC249c、閥249d、共通氣體供給管242來供給至淋浴頭230內。
抑制劑層形成氣體(第5氣體)是將抑制劑層形成於晶圓200上的氣體，該抑制劑層是阻礙在後述的成膜工程中被供給的DCS往晶圓200吸附。具體而言，例如可使用四氟化碳(CF4 )氣體、NF3 氣體、F2 氣體等的含F氣體，作為抑制劑層形成氣體。在以下的説明中，說明有關使用CF4 氣體的例子。
(洗滌氣體殘留成分除去氣體供給系) 在第5氣體供給管250a是從上游方向依序設有洗滌氣體殘留成分除去氣體供給源(以下也有簡稱為「殘留成分除去氣體供給源」的情形)250b、MFC250c及閥250d。而且，從第5氣體供給管250a是殘留成分除去氣體會經由MFC250c、閥250d、共通氣體供給管242來供給至淋浴頭230內。
從殘留成分除去氣體供給源250b供給的殘留成分除去氣體(第6氣體)是除去在洗滌工程的結束後殘留於處理室201內的洗滌氣體的殘留成分之氣體。具體而言，例如可使用氫(H2 )氣體，作為殘留成分除去氣體。
(排氣系) 排氣配管222是經由被設在排氣緩衝室209的上面或側方的排氣口221來連接至排氣緩衝室209內。藉此，排氣配管222是形成與處理室201內連通。
在排氣配管222是設有將連通至排氣緩衝室209的處理室201內控制成預定的壓力的壓力控制器之APC (Auto Pressure Controller)閥223。APC閥223是具有可調整開度的閥體(未圖示)，按照來自後述的控制器260的指示來調整排氣配管222的傳導。以下，也有將被設在排氣配管222的APC閥223簡稱為閥223的情形。
並且，在排氣配管222中，在APC閥223的下游側是設有真空泵224。真空泵224是經由排氣配管222來將排氣緩衝室209及連通至彼的處理室201的氣氛排氣。藉此，排氣配管222是形成作為進行來自處理室201的氣體排氣的排氣配管機能。
主要藉由排氣配管222、APC閥223及真空泵224來構成氣體排氣系。
(控制器) 基板處理裝置100是具有作為控制基板處理裝置100的各部的動作的控制部之控制器260。控制器260是至少具有運算部261及記憶部262。控制器260是被連接至上述的各構成，按照上位裝置或使用者的指示來從記憶部262叫出程式或處方，按照其內容來控制各構成的動作。具體而言，控制器260是控制閘閥205、昇降部218、加熱器213、高頻電源252、匹配器251、MFC243c~250c、閥243d~ 250d、APC閥223、阻抗調整部270、阻抗調整電源271、真空泵224等的動作。
另外，控制器260是亦可構成為專用的電腦，或亦可構成為泛用的電腦。例如，準備儲存了上述的程式的外部記憶裝置(例如磁帶、軟碟或硬碟等的磁碟、CD或DVD等的光碟、MO等的光磁碟、USB記憶體或記憶卡等的半導體記憶體)，利用該外部記憶裝置來將程式安裝於泛用的電腦，藉此可構成本形態的控制器260。
又，用以供給程式至電腦的手段是不被限於經由外部記憶裝置來供給的情況。例如，亦可使用網際網路或專用線路等的通訊手段，不經由外部記憶裝置供給程式。另外，記憶部262或外部記憶裝置是被構成為電腦可讀取的記錄媒體。以下，亦將該等總簡稱為記錄媒體。另外，在本說明書中使用稱為記錄媒體時，是有只包含記憶部262單體的情況，只包含外部記憶裝置單體的情況，或包含其雙方的情況。
(2)基板處理工程 其次，說明有關利用上述構成的基板處理裝置100來進行對於晶圓200的處理的基板處理工程，作為半導體製造工程之一工程。 在此，舉在晶圓200上形成薄膜的情況為例，作為基板處理工程。特別是在本形態中，說明有關使用DCS氣體作為原料氣體(第1氣體)，使用NH3 氣體作為反應氣體(第2理氣體)，交替地供給該等的氣體，在晶圓200上形成作為含Si膜的SiN(氮化矽)膜之例。 另外，在以下的説明中，構成基板處理裝置100的各部的動作是藉由控制器260來控制。
圖2是表示本形態的基板處理工程的程序的流程圖。圖3是表示圖2的成膜工程的詳細的流程圖。
(基板搬入•加熱工程：S102) 在基板處理裝置100中，基板處理工程是如圖2所示般，首先，進行基板搬入•加熱工程(S102)。在基板搬入•加熱工程(S102)中，將晶圓200搬入至處理容器202內。然後，一旦將晶圓200搬入至處理容器202內，則使未圖示的真空搬送機械手臂往處理容器202外退避，關閉閘閥205而將處理容器202內密閉。然後，藉由使基板載置台212上昇，使晶圓200載置於被設在基板載置台212的基板載置面211上，進一步藉由使基板載置台212上昇，使晶圓200上昇至處理室201內的處理位置(晶圓處理位置)。
晶圓200被搬入至搬送空間203之後，一旦上昇至處理室201內的晶圓處理位置，則使APC閥223運轉來使排氣緩衝室209與APC閥223和真空泵224之間連通。APC閥223是藉由調整排氣配管222的傳導來控制利用真空泵224之排氣緩衝室209的排氣流量，將連通至排氣緩衝室209的處理室201維持於預定的壓力。
並且，將晶圓200載置於基板載置台212上時，供給電力至被埋入於基板載置台212的內部的加熱器213，晶圓200的表面會被控制成為預定的處理溫度。此時，加熱器213的溫度是根據藉由未圖示的溫度感測器所檢測出的溫度資訊來控制往加熱器213的通電情況而調整。
如此一來，在基板搬入•加熱工程(S102)中，將處理室201內控制成為預定的處理壓力，且晶圓200的表面溫度會控制成為預定的處理溫度。在此，所謂預定的處理溫度、處理壓力是在後述的抑制劑層形成工程(S104)、成膜工程(S106)中，可形成膜等的處理溫度、處理壓力。具體而言，可思考處理溫度是室溫以上1000℃以下，理想是室溫以上800℃以下，處理壓力是10~2000Pa。此處理溫度、處理壓力是在後述的抑制劑層形成工程(S104)、成膜工程(S106)中也被維持。
(抑制劑層形成工程：S104) 基板搬入•載置工程(S102)之後是進行抑制劑層形成工程(S104)。在抑制劑層形成工程(S104)中，從抑制劑層形成氣體供給系249供給CF4 氣體作為抑制劑層形成氣體(第5氣體)至處理室201內。
在此，晶圓200是在晶圓200的a區域的表面可吸附F的構成，在晶圓200的b區域的表面不吸附F的構成。例如，在b區域上是設有未圖示的遮罩，在a區域上是不設有未圖示的遮罩之構成。a區域、b區域是以矽所構成。
因此，一旦對於晶圓200供給CF4 氣體，則a區域的Si與CF4 氣體會反應，藉此在a區域是形成有F終端(SiF終端)的抑制劑層(參照圖4(a))。另外，當著眼於在抑制劑層被形成之後的a區域的最表面存在的原子時，a區域是可謂具有F終端的表面。
開始CF4 氣體的供給之後經過預定時間後，關閉閥249d，停止CF4 氣體的供給。
(成膜工程：S106) 抑制劑層形成工程(S104)之後，其次，進行成膜工程(S106)。以下，參照圖3，詳細説明有關成膜工程(S106)。另外，成膜工程(S104)是將交替地供給不同的處理氣體的工程重複的循環處理。
(第1處理氣體供給工程：S202) 在相當於(a)工程的成膜工程(S104)中，首先，進行第1處理氣體(原料氣體)供給工程(S202)。在第1處理氣體供給工程(S202)中，從原料氣體供給系243往收容在一部分具有抑制劑層的晶圓200的處理室201供給DCS氣體作為原料氣體(第1氣體)。被供給至處理室201內的DCS氣體是到達位於晶圓處理位置的晶圓200的面上。藉此，在不使具有抑制劑層的晶圓200的b區域的表面形成含有氯(Cl)的含Si膜。含有Cl的含Si膜是藉由往b區域的表面之DCS的物理吸附、或DCS的一部分分解的物質的化學吸附、或利用DCS的熱分解之Si的堆積等來形成。含Si膜是例如按照處理容器202內的壓力、DCS氣體的流量、基板載置台212的溫度、處理室201的通過所花的時間等，以預定的厚度及預定的分佈來形成。
在第1處理氣體供給工程(S202)中，可一面抑制往具有抑制劑層的晶圓200的a區域的表面之含Si膜的形成，一面在不具有抑制劑層的晶圓200的b區域的表面選擇性地形成含Si膜。之所以如此的含Si膜的選擇性的形成為可能，是因為存在於a區域的F終端的抑制劑層阻礙含Si膜往a區域的表面形成(Si的吸附)，亦即作為抑制劑(inhibitor)作用。如此，抑制劑層是阻礙處理氣體的吸附等，對於處理氣體的吸附給予選擇性者。
開始DCS氣體的供給之後經過預定時間後，關閉閥243d，停止DCS氣體的供給。另外，在第1處理氣體供給工程(S202)中，處理室201的壓力會藉由APC閥223來控制成為預定壓力。
(淨化工程：S204) 第1處理氣體供給工程(S202)之後，其次，從淨化氣體供給系245供給N2 氣體，進行處理室201及淋浴頭230的淨化。藉此，在第1處理氣體供給工程(S202)不能結合於晶圓200的DCS氣體是藉由真空泵224來從處理室201除去。
(第2處理氣體供給工程：S206) 淨化工程(S204)之後，其次，從反應氣體供給系244供給NH3 氣體作為反應氣體(第2氣體)至處理室201內。藉此，被形成於晶圓200的b區域的表面之含Si膜的至少一部分會被氮化(改質)。藉由含Si膜被改質，在b區域的表面形成含Si及N的膜，亦即SiN膜(參照圖4(b))。形成SiN膜時，在含Si膜中所含的Cl等的雜質是在利用NH3 氣體之含Si膜的改質反應的過程中，構成至少含Cl的氣體狀物質，從處理室201內排出。藉此，SiN膜是相較於在第1處理氣體供給工程(S202)被形成的含Si膜，成為Cl等的雜質少的膜。另外，a區域的表面是實施第2處理氣體供給工程(S206)時也被維持不被改質。亦即，a區域的表面是不被改質(NH終端)，被安定地維持F終端。
另外，NH3 氣體是亦可藉由匹配器251及高頻電源252來成為電漿狀態，照射於晶圓200的面上。並且，在供給NH3 氣體時，亦可施加電壓至偏壓電極220而使偏壓施加於晶圓200。此時，以阻抗調整部270來調整往偏壓電極220的施加電壓。
而且，預定時間的經過後，關閉閥244d，停止NH3 氣體的供給。另外，在第2處理氣體供給工程(S206)中也與上述的第1處理氣體供給工程(S202)同樣，處理室201的壓力會藉由APC閥223來控制成為預定壓力。
(淨化工程：S208) 第2處理氣體供給工程(S206)之後，實行淨化工程(S208)。淨化工程(S208)的各部的動作是與上述的淨化工程(S204)的情況同樣，所以在此是省略其説明。
(判定工程：S210) 一旦完成淨化工程(S208)，則接著控制器260是以上述一連串的處理(S202~S208)作為1個的循環，判定是否將該1循環實施了預定次數(n cycle)。然後，若未實施預定次數，則重複從第1處理氣體供給工程(S202)到淨化工程(S208)的1循環。另一方面，當實施了預定次數時，結束成膜工程(S106)。
藉由如此在成膜工程(S106)中依序進行從第1處理氣體供給工程(S202)到淨化工程(S208)的各工程，如圖4(b)所示般，可在晶圓200的a區域及b區域之中b區域的表面選擇性地形成SiN膜。而且，以該等的各工程作為1循環，將該1循環重複預定次數，藉此被形成於晶圓200的面上的SiN膜會被控制成所望的膜厚。
(基板搬出入工程：S108) 以上般的成膜工程(S106)的結束後，在基板處理裝置100中，如圖2所示般，進行基板搬出入工程(S108)。在基板搬出入工程(S108)中，以和上述的基板搬入•加熱工程(S102)相反的程序，將處理完了的晶圓200往處理容器202外搬出。然後，以和基板搬入•加熱工程(S102)同樣的程序，將其次待機的未處理的晶圓200搬入至處理容器202內。然後，對於被搬入的晶圓200是實行成膜工程(S106)。
(判定工程：S110) 一旦完成基板搬出入工程(S108)，則在基板處理裝置100中，以上述一連串的處理(S102~S108)作為1個的循環，判定是否將該1循環實施了預定次數，亦即在成膜工程(S106)處理的晶圓200是否到達預定的片數。然後，若未實施預定次數，則由於處理的晶圓200未到達預定的片數，因此重複從基板搬入•加熱工程(S102)到基板搬出入工程(S108)的1循環。另一方面，當實施了預定次數時，結束基板處理工程。
一旦基板處理工程結束，則處理容器202內是成為不存在晶圓200的狀態。
(3)處理室的洗滌工程 其次，說明有關進行對於基板處理裝置100的處理容器202內的洗滌處理的工程，作為半導體裝置的製造方法之一工程。
一旦重複進行上述的基板處理工程，則恐有在處理容器202內(特別是處理室201內)副生成物等的不要的反應物附著於壁面之虞。因此，基板處理裝置100是在預定的時機(例如，預定次數的基板處理工程的實行後、處理預定片數的晶圓200之後，從前回的洗滌處理經過預定的時間之後等)，進行處理室201的洗滌工程。
在相當於(b)工程的處理室201的洗滌工程中，以關閉閥243d~247d，249d，250d的狀態，將閥248d設為開狀態。藉由設為如此，在不存在晶圓200的狀態的處理室201是從處理空間洗滌氣體供給源248b經由第3氣體供給管245a及共通氣體供給管242來供給洗滌氣體。本形態是供給具有在抑制劑層中所含的成分的F分子之NF3 氣體，作為洗滌氣體。然後，被供給的NF3 氣體是除去緩衝空間232內或處理室201內的附著物(反應副生成物等)。
藉此，在處理室201內，例如即使副生成物等附著於壁面時，也可藉由在預定的時機進行的洗滌處理來除去該副生成物等。
經過預定的時間，處理室201內的洗滌完了之後，關閉閥248d，分別停止往處理室201內之NF3 氣體的供給。然後，藉由與成膜處理的淨化工程同樣的處理程序，淨化處理室201內(後淨化)。
(4)洗滌氣體殘留成分除去工程 其次，說明有關除去殘留於基板處理裝置100的處理室201內的洗滌氣體的殘留成分的工程，作為半導體裝置的製造方法之一工程。
若進行上述的處理室201的洗滌工程，則恐有NF3 氣體的殘留成分的N分子或F分子殘留於處理室201內之虞。一旦N分子或F分子殘留於處理室201內，則在成膜工程中在一部分具有抑制劑層的晶圓200選擇性地形成膜時，有時該等的分子會附著於處理室201內所收容的晶圓200上的不具有抑制劑層的部分(參照圖5(a)，(b))。
如上述般，NF3 氣體所具有的F分子是在抑制劑層中所含的成分，作為阻礙晶圓200上的SiN膜的形成的抑制劑作用。因此，當殘留於處理室201內的F分子附著於晶圓200上的不具有抑制劑層的部分時，恐有在非意圖部分不形成SiN膜之虞(參照圖5(c))。一旦如此具有在抑制劑層中所含的成分的洗滌氣體的殘留成分存在於處理室201內，則會有在成膜工程中無法選擇性地形成膜的情況。
因此，在本形態中，為了在成膜處理工程中選擇性地形成膜，而在進行處理室201的洗滌工程之後，進行洗滌氣體殘留成分除去工程(以下亦有簡稱為「殘留成分除去工程」的情形)，除去位於處理室201內的洗滌氣體的殘留成分。
具體而言，在相當於(c)工程的殘留成分除去工程中，從殘留成分除去氣體供給系250供給H2 氣體作為殘留成分除去氣體(第6氣體)至處理室201內。然後，利用匹配器251及高頻電源252來供給高頻電力等至處理室201內。藉此，將處理室201內的H2 氣體電漿化，使產生氫電漿。
一旦產生氫電漿，則氫分子被活化，與存在於處理室201內或淋浴頭230內的NF3 氣體的殘留成分的F分子反應而產生氟化氫(HF)。然後，經由排氣緩衝室209及排氣配管222來將HF排氣至處理容器202外，除去洗滌氣體的殘留成分。
另外，在成膜工程中，電壓被施加於偏壓電極220時，在殘留成分除去工程中產生的氫電漿是被限制成按照偏壓方向，因此成為容易集中於晶圓200的面上的狀態。對於此，NF3 氣體的殘留成分的F分子是具有容易吸附於離開加熱器213的角部等，比晶圓200更位於上方的溫度低之處的性質。因此，為了有效率地除去處理室201內的F分子，使氫電漿從晶圓200的面上往上方移動為理想。換言之，在比產生處理氣體的電漿的晶圓200的面上(第1位置)更上方的位置(第2位置)產生氫電漿為理想。
作為在第2位置產生氫電漿的方法，例如，可舉停止往偏壓電極220之電壓的施加。若往偏壓電極220之電壓的施加被停止，則構成氫電漿的氫分子的移動方向不被限制，氫分子會等向性地擴散，連第2位置也可到達。
藉由如此進行殘留成分除去工程，除去洗滌氣體的殘留成分之F分子，可在之後進行的成膜工程中，選擇性地形成膜。
(5)本形態的效果 若根據本形態，則可取得以下所示的1個或複數的效果。
(a)在本形態中，進行除去洗滌氣體的殘留成分的殘留成分除去工程，作為半導體裝置的製造方法之一工程。因此，可除去具有在抑制劑層中所含的成分的洗滌氣體的殘留成分。藉此，在成膜工程中，可防止作為抑制劑作用的洗滌氣體的殘留成分附著於晶圓200上，因此可選擇性地形成膜。
(b)在本形態中，在殘留成分除去工程中，由於使含氫氣體的電漿產生於處理室201內，因此可使氫分子活化。藉此，可有效率地除去洗滌氣體的殘留成分。
(c)在本形態中，在殘留成分除去工程中產生的含氫氣體的電漿的位置是位於比在成膜工程中產生的處理氣體的電漿的位置更上方的位置。藉此，洗滌氣體的殘留成分容易吸附，可使含氫氣體的電漿產生於比晶圓200更上方之處，因此可更有效率地除去洗滌氣體的殘留成分。
＜本案的其他的形態＞ 以上，具體説明本案的形態，但本案不被限定於上述的形態，可在不脫離其要旨的範圍實施各種變更。
(a)在上述的形態中，有關相當於(a)工程的成膜工程、相當於(b)工程的處理室的洗滌工程、相當於(c)工程的殘留成分除去工程的進行的順序無特別限定。然而，如圖8所示般，進行(b)工程來除去因重複進行(a)工程而附著於處理室201內的副生成物等。然後，進行(c)工程來除去殘留於進行(b)工程之後的處理室201內的洗滌氣體的殘留成分。如此，在(c)工程中，藉由除去洗滌氣體的殘留成分，可確實地防止在其次進行的(a)工程中，作為抑制劑作用的洗滌氣體的殘留成分附著於晶圓200上。因此，若依(b)工程、(c)工程、(a)工程的順序進行，則可更確實地選擇性地形成膜。
(b)又，在上述的形態中，舉含F氣體作為抑制劑層形成氣體為例，但本案不被限定於此，例如可使用含Cl氣體。此情況，由於在晶圓200的a區域是形成有Cl終端的抑制劑層，因此洗滌氣體也可使用含Cl氣體。
(c)又，在上述的形態中，舉在處理室201內進行形成抑制劑層的工程為例，但本案不被限定於此。亦即，亦可將在別的基板處理裝置進行抑制劑層的形成的晶圓搬入至處理室201內而進行成膜處理。藉由如此，可配合工廠的做法來製造半導體裝置。
(d)又，在上述的形態中，舉停止往偏壓電極220之電壓的施加為例，作為將氫電漿產生於比晶圓200的面上的第1位置更位於上方的第2位置的方法。但，本案不被限定於此。例如，亦可使用環偏壓電極300。
如圖6所示般，環偏壓電極300是被形成為將處理室201的外周面捲繞複數次。因此，藉由將電壓施加於環偏壓電極300，可在對應於環偏壓電極300的位置的處理室201的內壁面產生氫電漿。藉由將環偏壓電極300設於比晶圓200的面上(第1位置)更上方的位置(第2位置)，氫電漿會被產生於第2位置，因此可有效率地除去環狀地吸附於比晶圓200的面上更上方的內壁面的洗滌氣體的殘留成分。
另外，往環偏壓電極300的施加電壓是被構成為以被連接至環偏壓電極300的未圖示的阻抗調整部來調整。並且，在成膜工程中施加電壓至偏壓電極220時，是停止往偏壓電極220之電壓的施加後，往環偏壓電極300施加電壓為理想。
(e)而且，作為將氫電漿產生於位在比晶圓200的面上的第1位置更上方的第2位置的方法，如圖7所示般，亦可利用開關機構400在2個的偏壓電極401，402之間進行施加的切換(參照圖7)。
從偏壓電極401往偏壓電極402切換施加，使氫電漿的氫分子產生於比晶圓200的面上的位置(第1位置)更上方的位置(第2位置)。藉由如此使用開關機構400，可有效率地除去吸附於處理室201內的上方之處的洗滌氣體的殘留成分。
(f)又，在上述的形態中，舉在基板處理工程中，使用DCS氣體作為原料氣體(第1氣體)，使用NH3 氣體作為反應氣體(第2理氣體)，交替地供給該等的氣體，在晶圓上形成SiN膜的情況為例，但本案不被限定於此。亦即，用在成膜處理的處理氣體是不被限於DCS氣體或NH3 氣體等，使用其他的種類的氣體來形成其他的種類的薄膜也無妨。而且，即使使用3種類以上的處理氣體的情況，也可適用本案。
(g)又，在上述的形態中，舉在殘留成分除去工程中使用的氫電漿在處理室201內產生的情況為例進行説明，但本案不被限定於此。例如，亦可在被設於未圖示的處理室201的外部的遠端電漿單元中產生氫電漿。
(h)又，在上述的形態中，說明有關以阻礙在成膜工程中被供給的DCS中所含的Si的吸附為例，作為對於處理氣體的吸附給予選擇性的抑制劑層，但本案不被限定於此。亦即，抑制劑層亦可為促進DCS中所含的Si的吸附者。另外，此情況是在不具有抑制劑層的晶圓200的表面上阻礙DCS中所含的Si的吸附。
100:基板處理裝置 200:晶圓(基板) 201:處理室 260:控制器
[圖1]是本案之一形態的單片式的基板處理裝置的概略構成圖。
[圖2]是表示本案之一形態的基板處理工程的程序的流程圖。 [圖3]是表示圖2的成膜工程的詳細的流程圖。 [圖4]是表示本案之一形態的成膜工程的一部分的圖。 [圖5]是表示參考例的成膜工程的一部分的圖。 [圖6]是本案的其他的形態的基板處理裝置的處理室的概略外觀立體圖。 [圖7]是本案的其他的形態的基板處理裝置的要部的概略構成圖。 [圖8]是本案的其他的形態的成膜工程、洗滌工程及洗滌氣體殘留成分除去工程的流程圖。
100:基板處理裝置
200:晶圓(基板)
201:處理室
202:處理容器
202a:上部容器
202b:下部容器
203:搬送空間
204:隔板
205:關閉閘閥
206:基板搬出入口
207:昇降銷
209:排氣緩衝室
210:基板支撐部
211:基板載置面
212:基板載置台
213:加熱器
214:貫通孔
217:傳動軸
218:昇降部
218a:支撐軸
218b:作動部
218c:昇降機構
218d:旋轉機構
218e:指示部
219:波紋管
220:偏壓電極
221:排氣口
222:排氣配管
223:APC閥
224:真空泵
231:蓋
232:緩衝空間
233:絕緣塊
234:分散板
234a:貫通孔
241:氣體導入口
242:共通氣體供給管
243:原料氣體供給系
243a:第1氣體供給管
243b:原料氣體供給源
243c:MFC
243d:閥
244:反應氣體供給系
244a:第2氣體供給管
244b:反應氣體供給源
244c:MFC
244d:閥
245:淨化氣體供給系
245a:第3氣體供給管
245b:淨化氣體供給源
245c:MFC
245d:閥
246a:第1惰性氣體供給管
246b:惰性氣體供給源
246c:MFC
246d:閥
247a:第2惰性氣體供給管
247b:惰性氣體供給源
247c:MFC
247d:閥
248:處理空間洗滌氣體供給系
248a:處理空間洗滌氣體供給管
248b:處理空間洗滌氣體供給源
248c:MFC
248d:閥
249:抑制劑層形成氣體供給系
249a:第4氣體供給管
249b:抑制劑層形成氣體供給源
249c:MFC
249d:閥
250:殘留成分除去氣體供給系
250a:第5氣體供給管
250b:殘留成分除去氣體供給源
250c:MFC
250d:閥
251:匹配器
252:高頻電源
260:控制器
261:運算部
262:記憶部
270:阻抗調整部
271:阻抗調整電源

Claims (6)

  1. 一種半導體裝置的製造方法，其特徵為具有：(a)往收容基板的處理室供給前述處理氣體且施加偏壓電壓至該基板，該基板在一部分具有對於處理氣體的吸附給予選擇性的抑制劑層，而於前述基板選擇性地形成膜之工程；(b)往不存在前述基板的前述處理室內供給具有在前述抑制劑層中所含的成分的洗滌氣體之工程；及(c)供給含氫氣體之電漿，使其與前述處理室內的前述洗滌氣體的殘留成分組合，並除去前述處理室內的前述洗滌氣體的殘留成分與前述含氫氣體之氫成分的組合氣體之工程，其中在執行(b)工程之後才執行(c)工程，且在執行(c)工程之後才執行(a)工程，及其中(c)工程包含：藉由在停止施加偏壓電壓時供給高頻電力進入前述處理室，來產生前述含氫氣體的前述電漿。
  2. 如請求項1之半導體裝置的製造方法，其中，在前述抑制劑層中所含的成分包含氟。
  3. 如請求項1之半導體裝置的製造方法，其中，在前述(a)工程中，在第1位置產生前述處理氣體的電漿， 在前述(c)工程中，在第2位置產生前述含氫氣體的電漿，前述第2位置為比前述第1位置更靠前述處理室的上方的位置。
  4. 如請求項2之半導體裝置的製造方法，其中，在前述(a)工程中，在第1位置產生前述處理氣體的電漿，在前述(c)工程中，在第2位置產生前述含氫氣體的電漿，前述第2位置為比前述第1位置更靠前述處理室的上方的位置。
  5. 如請求項1之半導體裝置的製造方法，其中，在前述抑制劑層中所含的成分包含氯。
  6. 如請求項5之半導體裝置的製造方法，其中，在前述(a)工程中，在第1位置產生前述處理氣體的電漿，在前述(c)工程中，在第2位置產生前述含氫氣體的電漿，前述第2位置為比前述第1位置更靠前述處理室的上方的位置。
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