衬底处理装置及半导体器件的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及衬底处理装置及半导体器件的制造方法。
【背景技术】
[0002] -般，在半导体器件的制造工序中，使用对晶圆等衬底进行成膜处理等工艺处理 的衬底处理装置。作为衬底处理装置，公知有对衬底一片一片进行处理的枚叶式衬底处理 装置。在枚叶式衬底处理装置中，存在如下构成的衬底处理装置：为了谋求对衬底的气体供 给的均匀化，经由作为气体分散机构的喷头向处理空间供给处理气体，来对该处理空间内 的衬底进行处理。
[0003] 在这样的衬底处理装置中，为了除去附着在喷头或处理空间等上的不需要的膜 (反应副生成物等），利用清洗气体进行清洗处理。作为进行清洗处理的枚叶式衬底处理装 置，公知有例如专利文献1、2所记载的技术。
[0004] 现有技术文献
[0005] 专利文献
[0006] 专利文献1 :日本特开2005-109194号公报
[0007] 专利文献2 :日本特开2011-228546号公报
【发明内容】
[0008] 在上述那样具有喷头的枚叶式衬底处理装置中，期望高效地从喷头向处理空间供 给处理气体（有助于成膜的气体）。另一方面，在清洗处理中，为了不遗漏地除去附着在喷 头内的膜，期望将清洗气体不仅供给到处理空间，也高效地供给到喷头的期望部位（例如 容易形成反应生成物的部位）。
[0009] 因此，本发明的目的在于提供一种衬底处理装置及半导体器件的制造方法，能够 将清洗气体高效地供给到喷头内的期望部位，由此能够提高清洗效率。
[0010] 根据本发明的一个方式，
[0011] 提供一种衬底处理装置，经由作为气体分散机构的喷头向处理空间供给气体并对 该处理空间内的衬底进行处理，具有 ：
[0012] 与上述喷头连接的气体供给管；
[0013] 与上述喷头连接的气体排气管；和
[0014] 清洗气体供给系统，其与上述气体供给管和上述气体排气管连接，并从上述气体 供给管和上述气体排气管双方向上述喷头内供给清洗气体。
[0015] 根据本发明的另一方式，
[0016] 提供一种半导体器件的制造方法，具有：
[0017] 经由作为气体分散机构的喷头向处理空间供给气体并对该处理空间内的衬底进 行处理的衬底处理工序；和
[0018] 从气体供给管和气体排气管双方向该喷头内供给清洗气体的清洗工序，其中，上 述气体供给管为了向上述喷头内供给气体而与该喷头连接，上述气体排气管为了从该喷头 内进行气体排气而与该喷头连接。
[0019] 发明效果
[0020] 根据本发明，能够将清洗气体高效地供给到喷头内的期望部位，由此能够提高清 洗效率。
【附图说明】
[0021] 图1是本发明的第一实施方式的枚叶式衬底处理装置的概略结构图。
[0022] 图2是表示本发明的第一实施方式的衬底处理工序的流程图。
[0023] 图3是表示图2中的成膜工序的详细情况的流程图。
[0024] 图4是表示图1中的第二排气管的变形例的图。
[0025] 图5是表示图1中的第二排气管的其他变形例的图。
[0026] 图6是表示图2中的清洗工序的一个具体例的详细情况的流程图。
[0027] 图7是本发明的第二实施方式的枚叶式衬底处理装置的概略结构图。
[0028] 附图标记说明
[0029] 100、102…衬底处理装置
[0030] 200…晶圆（衬底）
[0031] 201…处理空间
[0032] 230…喷头
[0033] 232…缓冲空间
[0034] 242…公共气体供给管
[0035] 262…第二排气管
[0036]24如…连接管
[0037] 249b、268 …阀
【具体实施方式】
[0038] <本发明的第一实施方式>
[0039] 以下，参照【附图说明】本发明的第一实施方式。
[0040] (1)衬底处理装置的结构
[0041] 本实施方式的衬底处理装置构成为对成为处理对象的衬底一片一片进行处理的 枚叶式衬底处理装置。
[0042] 作为成为处理对象的衬底，例如，可以列举制入于半导体器件的半导体晶圆衬底 (以下，仅称为"晶圆"）。
[0043] 作为对这样的衬底进行的处理，可以列举蚀刻、灰化（ashing)，成膜处理等，但在 本实施方式中特别进行成膜处理。
[0044] 以下，参照图1说明本实施方式的衬底处理装置的结构。图1是本实施方式的枚 叶式衬底处理装置的概略结构图。
[0045](处理容器）
[0046] 如图1所示，衬底处理装置100具有处理容器202。处理容器202构成为例如横截 面为圆形且扁平的密闭容器。另外，处理容器202由例如铝（A1)或不锈钢（SUS)等金属材 料构成。在处理容器202内，形成有对晶圆200进行处理的处理空间201、和将晶圆200搬 送到处理空间201时晶圆200所通过的搬送空间203。处理容器202由上部容器202a和下 部容器202b构成。在上部容器202a与下部容器202b之间设有分隔板204。
[0047] 在下部容器202b的侧面，设有与闸阀（gatevalve) 205相邻的衬底搬入搬出口 206,晶圆200经由衬底搬入搬出口 206而在与未图示的搬送室之间移动。在下部容器202b的底部设有多个顶升销207。而且，下部容器202b接地。
[0048](衬底支承部）
[0049] 在处理空间201的下部设有支承晶圆200的衬底支承部210。衬底支承部210主 要具有：载置晶圆200的衬底载置面211 ;在表面具有衬底载置面211的衬底载置台212 ;和 内置于衬底载置台212的作为加热源的加热器213。在衬底载置台212上，在与顶升销207 对应的位置上分别设有供顶升销207贯穿的贯穿孔214。
[0050] 衬底载置台212被轴217支承。轴217将处理容器202的底部贯穿，而且在处理 容器202的外部与升降机构218连接。使升降机构218动作而使轴217及衬底载置台212 升降，由此，能够使载置在衬底载置面211上的晶圆200升降。此外，轴217的下端部周围 被波纹管219覆盖，处理容器202内部保持气密。
[0051] 衬底载置台212在搬送晶圆200时，使衬底载置面211下降至与衬底搬入搬出口 206相对的位置（晶圆搬送位置），在处理晶圆200时，如图1所示，使晶圆200上升至处理 空间201内的处理位置（晶圆处理位置）。
[0052] 具体而言，在使衬底载置台212下降至晶圆搬送位置时，顶升销207的上端部从衬 底载置面211的上表面突出，顶升销207从下方支承晶圆200。另外，在使衬底载置台212 上升至晶圆处理位置时，顶升销207从衬底载置面211的上表面收回，衬底载置面211从下 方支承晶圆200。此外，顶升销207由于与晶圆200直接接触，所以期望由例如石英或氧化 铝等材质形成。
[0053](喷头）
[0054] 在处理空间201的上部（气体供给方向上游侧），设有作为气体分散机构的喷头 230。在喷头230的盖231上设有气体导入孔241，在该气体导入孔241上连接有后述的气 体供给系统。从气体导入孔241导入的气体被供给到喷头230的缓冲空间232。
[0055] 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或处理空 间201内生成等离子体的电极而使用。在盖231与上部容器202a之间设有绝缘块233,将 盖231与上部容器202a之间绝缘。
[0056] 喷头230具有用于使从供给系统经由气体导入孔241而供给的气体分散的分散板 234。该分散板234的上游侧为缓冲空间232,下游侧为处理空间201。在分散板234上设 有多个贯穿孔234a。分散板234以与衬底载置面211相对的方式配置。
[0057] 在缓冲空间232中设有用于形成所供给的气体的气流的气体引导件235。气体引 导件235呈圆锥形状，以气体导入孔241为顶点，随着趋向于分散板234方向而直径扩大。 气体引导件235形成为，其下端与形成在分散板234的最外周侧的贯穿孔234a相比更位于 外周侧。
[0058](等离子体生成部）
[0059] 在喷头230的盖231上连接有匹配器251、高频电源252。而且，通过高频电源252、 匹配器251调整阻抗，由此，在喷头230、处理空间201中生成等离子体。
[0060](气体供给系统）
[0061] 在设于喷头230的盖231上的气体导入孔241上，连接有公共气体供给管242。公 共气体供给管242通过向气体导入孔241连接而与喷头230内的缓冲空间232连通。另外， 在公共气体供给管242上连接有第一气体供给管243a、第二气体供给管244a、第三气体供 给管245a和连接管249a。第二气体供给管244a经由远程等离子体单元（RPU) 244e而与公 共气体供给管242连接。
[0062] 其中，从包含第一气体供给管243a的原料气体供给系统243主要供给原料气体， 从包含第二气体供给管244a的反应气体供给系统244主要供给反应气体。从包含第三气 体供给管245a的吹扫气体（purgegas)供给系统245在对晶圆进行处理时主要供给惰性 气体，在对喷头230和处理空间201进行清洗时主要供给清洗气体。
[0063](原料气体供给系统）
[0064]在第一气体供给管243a上，从上游方向按顺序设有原料气体供给源243b、作为流 量控制器（流量控制部）的质量流量控制器（MFC) 243c及作为开闭阀的阀243d。而且，从 第一气体供给管243a经由MFC243c、阀243d、公共气体供给管242向喷头230内供给原料 气体。
[0065] 原料气体为处理气体之一，是使例如作为包含Ti(钛）元素的金属液体原料的 TiCl4(TitaniumTetrachloride,四氯化钛）气化而得到的原料气体（即TiCl4气体）。此 外，原料气体在常温常压下可以是固体、液体及气体中的任一种。在原料气体于常温常压下 为液体的情况下，只要在第一气体供给源243b与质量流量控制器243c之间设置未图示的 气化器即可。在此作为气体进行说明。
[0066]主要通过第一气体供给管243a、MFC243c、阀243d构成原料气体供给系统243。此 外，可以认为原料气体供给系统243包含原料气体供给源243b、后述的第一惰性气体供给 系统。另外，由于原料气体供给系统243供给作为处理气体之一的原料气体，所以相当于处 理气体供给系统之一。
[0067] 在第一气体供给管243a的比阀243d靠下游侧的位置，连接有第一惰性气体供给 管246a的下游端。在第一惰性气体供给管246a上，从上游方向按顺序设有惰性气体供给 源246b、作为流量控制器（流量控制部）的质量流量控制器（MFC)246c及作为开闭阀的阀 246d。而且，从第一惰性气体供给管246a经由MFC246c、阀246d、第一气体供给管243a、公 共气体供给管242向喷头230内供给惰性气体。
[0068] 惰性气体作为原料气体的运载气体而发挥作用，优选使用不与原料发生反应的气 体。具体而言，例如，能够使用氮气（N2)。另外，除队气体以外，还能够使用例如氦气（He)， 氖气（Ne)、氩气（Ar)等稀有气体。
[0069] 主要通过第一惰性气体供给管246a、MFC246c及阀246d构成第一'隋性气体供给 系统。此外，可以认为第一惰性气体供给系统包含惰性气体供给源246b、第一气体供给管 243a。另外，也可以认为第一惰性气体供给系统包含于原料气体供给系统243。
[0070](反应气体供给系统）
[0071] 在第二气体供给管244a上，从上游方向按顺序设有反应气体供给源244b、作为流 量控制器（流量控制部）的质量流量控制器（MFC)244c及作为开闭阀的阀244d。在第二气 体供给管244a的比阀244d靠下游侧的位置，设有RPU244e。而且，从第二气体供给管244a 经由MFC244c、阀244d、RPU244e、公共气体供给管242而向喷头230内供给反应气体。