衬底处理装置及半导体器件的制造方法_3

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2气外,可以使用例如氦气(He)、氖气(Ne)、氩气(Ar)等稀有气体。
[0076] 在第3气体供给管245a中的阀245d的下游侧连接由清洁气体供给管248a的下 游端。在清洁气体供给管248a,从上游方向依次设置有清洁气体供给源248b、作为流量控 制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC) 248c、以及作为开闭阀的阀248d。
[0077] 主要由第3气体供给管245a、质量流量控制器245c、阀245d构成第3气体供给系 统 245。
[0078] 另外,主要由清洁气体供给管248a、质量流量控制器248c以及阀248d构成清洁气 体供给系统248。此外,也可以考虑将清洁气体源248b和第3气体供给管245a包含于清洁 气体供给系统248中。
[0079] 而且,也可以考虑将第3气体供给源245b和清洁气体供给系统包含于第3气体供 给系统245中。
[0080] 在衬底处理工序中惰性气体从第3气体供给管245a经由质量流量控制器245c、阀 245d、共用气体供给管242供给到簇射头230内。另外,在清洁工序中,清洁气体经由质量 流量控制器248c、阀248d、共用气体供给管242供给到簇射头230内。
[0081] 从惰性气体供给源245b供给的惰性气体,在后述的成膜工序(S104)中,作为将残 留在处理室201内和/或簇射头230内的残留气体吹扫的吹扫气体发挥作用。另外,也可 以使用惰性气体,使得其在清洁工序中作为该清洁气体的运载气体或稀释气体发挥作用。
[0082] 从清洁气体供给源248b供给的清洁气体,在清洁工序中作为将附着于簇射头230 内和/或处理室201内的副生成物等去除的清洁气体发挥作用。
[0083] 这里,清洁气体可以举出例如三氟化氮(NF3)气体。此外,作为清洁气体,也可以 使用例如氟化氢(HF)气体、三氟化氯(ClF 3)气体、氟气(F2)等,并且也可以将这些气体组 合使用。
[0084] (第1排气系统)
[0085] 在处理室201 (上部容器202a)的内壁侧面设置有对处理室201内的气氛进行排 气的排气口 221。在排气口 221连接有排气管222,在排气管222按气体的流向串行设置有 将处理室201内控制为规定压力的APC(Auto Pressure Controller,自动压力控制器)等 压力调整器223、和真空泵224。第1排气系统(处理室排气管线)220也可以构成为,包括 排气口 221、排气管222和压力调整器223。此外,也可以考虑将真空泵224包含于第1排 气系统220中。
[0086] (第2排气系统)
[0087] 在缓冲室232的上方的盖231上,沿垂直方向贯通地设置有用于将缓冲室232内 的气氛排出的簇射头排气口 231c。在簇射头排气口 231c连接有排气管271。在排气管271 按气体的流向串行连接有切换排气的开通/关闭的阀272、将缓冲室232内控制为规定压力 的APC等压力调整器273和真空泵274。第2排气系统(簇射头排气管线)270也可以构成 为,包括排气管271、阀272和压力调整器273。此外,也可以考虑将真空泵274包含于第2 排气系统270。
[0088] 簇射头排气口 231c位于气体导向件235的上方,所以构成为,在后述的第1吹扫 工序(S204)的前半程以及第2吹扫工序(S208)的前半程,气体如下这样流动。即,从盖孔 23Ia供给的惰性气体因气体导向件235而分散,流向缓冲室232内的空间中央以及下方。 之后,在气体导向件235的端部折返并从簇射头排气口 231c被排气。
[0089] 排气系统构成为包括第1排气系统和第2排气系统。此外,如后所述,也可以根据 衬底处理而省略第2排气系统。
[0090] (等离子体生成部)
[0091] 在簇射头的盖231经由整合器251连接高频电源252。通过用整合器251调整阻 抗并从高频电源252对盖231施加高频电力,从而在簇射头230内(详细而言是在缓冲室 232内)和/或处理室201内(详细而言是处理空间201a内)生成等离子体。
[0092] (控制器)
[0093] 衬底处理装置100具有控制器260,该控制器260是对衬底处理装置100的各部分 的工作进行控制的控制部。控制器260至少具有运算部261以及存储部262。运算部261, 根据上位控制器和/或使用者的指示而从存储部262调用衬底处理装置100的程序和/或 控制制程,根据其内容对衬底处理装置100的各构成进行控制。
[0094] (2)衬底处理工序
[0095] 接下来,关于使用作为半导体制造装置的衬底处理装置100来处理衬底的衬底处 理工序的概略进行说明。该衬底处理工序例如是用于制造半导体器件的一个工序。此外, 在以下的说明中,构成衬底处理装置100的各部分的工作、处理由控制器260控制。图2是 说明本发明的实施方式涉及的衬底处理工序的流程图。
[0096] 这里,就使用TiCl4气体(四氯化钛气体)作为含有第1元素气体,使用NH 3气体 (氨气)作为含有第2元素气体,在晶片200上形成TiN膜(氮化钛膜)作为薄膜的例子进 行说明。此外,例如也可以在晶片200上预先形成规定的膜。另外,也可以在晶片200或规 定的膜上预先形成规定的图案。
[0097] (衬底送入?载置工序S102)
[0098] 首先,如图2所示,进行将晶片200送入处理室201内并将其载置于衬底载置部 210上的衬底送入?载置工序S102。
[0099] 详细而言,通过使衬底载置部210下降直至晶片200的输送位置,从而使升降销 207贯通衬底载置部210的贯通孔214。其结果,升降销207成为按规定的高度从衬底载置 部210表面突出的状态。接着,打开闸阀205,用未图示的晶片输送机将晶片200(处理衬 底)送入处理室201内,将晶片200移载到升降销207上。由此,晶片200以水平姿势被从 衬底载置部210的表面突出的升降销207支承。
[0100] 在将晶片200送入处理容器202内后,使晶片输送机向处理容器202外避让,关闭 闸阀205以将处理容器202内部密闭。之后,通过使衬底载置部210上升,从而将晶片200 载置于在衬底载置部210所设置的衬底载置面211上。
[0101] 此外,在将晶片200送入处理容器202内时或者在将晶片200从处理容器202内 送出时,优选是一边通过第1排气系统220从处理容器202内排气,一边从惰性气体供给系 统对处理容器202内供给惰性气体(例如N2气体)。例如,优选是,在通过使真空泵224工 作并打开APC阀223从而通过第1排气系统220从处理容器202内排气的状态下,通过至 少将第3气体供给系统245的阀245d打开,对处理容器202内供给N2气体。由此,能够抑 制颗粒从衬底送入送出口 206进入处理容器202内,并抑制颗粒附着于晶片200上。
[0102] 此外,使第1排气系统220的真空泵224至少在从衬底送入?载置工序(S102)到 后述的衬底送出工序(S106)结束为止的期间内,始终处于工作状态。其间,设为持续进行 通过第1排气系统220对处理容器202内排气和从第3气体供给系统245向处理容器202 内供给惰性气体的状态。
[0103] 另外,在将晶片200载置到衬底载置部210上时,预先将衬底载置部210的温度、 分散板234的温度和簇射头230的盖231的温度分别设为规定的温度。即,在将晶片200 载置到衬底载置部210上时,对于衬底载置部210的温度,通过控制器260基于由衬底载置 部温度传感器210s检测出的温度信息而控制对衬底载置部加热器213的通电情况,从而调 整衬底载置部210的温度。另外,对于分散板234的温度,通过控制器260基于由分散板温 度传感器234s检测出的温度信息而控制对分散板加热器234h的通电情况,从而得到调整。 另外,对于簇射头盖231的温度,通过控制器260基于由簇射头盖温度传感器231s检测出 的温度信息而控制对盖加热部231b的通电情况,从而得到调整。
[0104] 具体而言,在将晶片200载置到衬底载置部210上时,对埋入衬底载置部210内部 的加热器213供给电力,进行控制使得晶片200的表面变为规定的温度。晶片200的温度, 例如为室温以上且500°C以下,优选为300°C以上且400°C以下。所谓室温为20°C。
[0105] 另外,对埋入分散板234内部的加热器234h供给电力,进行控制使得分散板234 的温度(详细而言为相对面234d的温度)变为规定的温度。分散板234的温度被控制为 例如300°C以上且400°C以下且比副生成物的附着温度高的温度。在本实施方式的情况下, 副生成物以氯化铵为主,所以进行控制使得分散板234的温度变为150°C以上。
[0106] 另外,对埋入盖231内部的盖加热部231b供给电力,进行控制使得盖231的表面 变为规定的温度。所谓盖231的表面为与气体导向件235相对的面。盖231的表面温度被 控制为例如150°C以上且400°C以下,优选为比副生成物的附着温度高的温度。
[0107] 此时,优选,使分散板234的温度(也即是簇射头230的温度)比成膜处理时的分 散板234的温度高到可补偿后述的热吸收的程度。这样一来,即使分散板234的热被温度 低的晶片200吸收,也能够防止分散板234变为副生成物的附着温度(也即是固化温度) 以下。
[0108] 此外,在成膜工序S104中,如果分散板234变为副生成物的附着温度以下,则副生 成物附着于分散板234。而且,如果附着的副生成物被气流剥离,则变为颗粒的成因。在本 实施方式的情况下,副生成物为氯化铵,固化温度约为150°C。
[0109] (成膜工序S104)
[0110] 接下来,进行在晶片200的表面上形成薄膜的成膜工序S104。这里,关于成膜工序 S104的基本流程进行说明,关于成膜工序S104的详情利用图3后述。
[0111] 首先,在成膜工序S104中,从第1气体供给系统243经由簇射头230的缓冲室232 对处理室201内供给TiCl 4气体。此时,在衬底送入?载置工序S102后,接着从第3气体 供给系统245供给惰性气体,并从第1排气系统220进行排气。
[0112] 开始供给TiCl4气体,在经过规定的时间后,停止TiCl 4气体的供给。接着,利用来 自第3气体供给系统245的吹扫气体从处理室201内至少经由第1排气系统220将TiCl4 气体排出。
[0113] 在排出TiCl4气体后,从第2气体供给系统244对处理室201内供给等离子体状 态的NH 3气体。NH 3气体与在晶片200上形成的含钛膜
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