半导体器件的制造方法及衬底处理装置的制造方法_4

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至处理室201内,并经由空隙201a、排气口 260、排气室260a从排气管261排出。此时,对累积于簇射头240的内部、簇射头240的表面、处理容器202 ?内壁、整流板204的表面、支承台203的表面等的堆积物供给经热进行活化的02气。
[0166]通过MFC241a控制的02气的供给流量为例如100?lOOOOsccm的范围内的流量。处理室201内的压力为例如1?4000Pa、优选1?3000Pa的范围内的压力。处理室201内的02气的分压为例如0.01?3960Pa的范围内的压力。通过使处理室201内的压力在这样的较高的压力区内,能够用非等离子体将02气热活化。将经热进行活化的0 2气向处理室201内供给的时间,即气体供给时间(照射时间)为例如60?1200秒、优选120?600秒的范围内的时间。对于加热器206的温度而言,以通过将支承台203配置在近旁从而被加热的处理室201的顶板部(簇射头240)的温度为例如400°C以上且800°C以下、更优选500°C以上且700°C以下、进一步优选600°C以上且700°C以下的范围内的温度的方式进行设定。
[0167]如果处理室201的顶板部的温度低于400°C,则难以得到后述的堆积物的改性作用。通过使处理室201的顶板部的温度为400°C以上,能够充分提高堆积物的改性作用。通过使处理室201的顶板部的温度为500°C以上、进而为600°C以上,能够更充分提高堆积物的改性作用。
[0168]如果处理室201的顶板部的温度高于800°C,则存在构成处理室201的顶板部的部件、即簇射头240的构成部件等因热受到损害的情况。此外,也存在支承台203、衬托器217等因热受到损害的情况。此外,也存在供给至加热器206的电力量过剩、改性处理的成本增大的情况。通过使处理室201的顶板部的温度为800°C以下,则能够解决这些问题。通过使处理室201的顶板部的温度为700°C以下,则能够更可靠地解决这些问题。
[0169]在上述条件下向处理室201内供给02气,由此在支承台203的表面(衬托器217的表面)、整流板204的表面、处理容器202的上部内壁、簇射头240的表面(簇射板240b的下表面)、簇射头240的内部等附着的堆积物被改性。此时,C、N、Cl、Η等从堆积物中被除去,并以C02、C0、N20、N02、NO、N2、Cl2、HC1、比等的形式排出。此外,通过将C、N、Cl、Η之间的键切断,从而使残余的堆积物中的Si的单键与02气中所含的0键合,形成S1-Ο键。由此,能够使堆积物变成包含大量S1-Ο键、且C、N、Cl、Η的含量少的物质。通过将堆积物所含的弱键替换为牢固的S1-Ο键,从而使堆积物大幅皱缩(收缩)。能够使堆积物变成构成堆积物的原子间的键牢固、密度高、牢固的物质,即难以剥离的物质。此外,通过减少堆积物中的C浓度,可以缓和施加于堆积物的应力,难以产生堆积物的剥离、落下。
[0170]作为改性气体,除02气外,还可使用例如N 20气体、N0气体、N02气体、0 3气体、Η 2气体+02气体、Η 2气体+0 3气体、H 20、C0气体、0)2气体等含0气体。此外,作为改性气体,除含0气体外,还可使用例如NH3气等含N气体。作为非活性气体,除N 2气外,还可使用例如Ar气、He气、Ne气、Xe气等稀有气体。
[0171](吹扫及恢复大气压)
[0172]堆积物的改性处理结束后,关闭阀243a,停止供给02气。此外,使升降机构207b工作,使支承台203从改性位置移动到搬送位置。然后,按照与上述成膜处理中的吹扫及非活性气体置换步骤相同的处理步骤、处理条件,对处理室201内进行吹扫,将处理室201内的气氛置换为非活性气体。之后,对新的晶片200实施上述成膜处理、或者实施后述的清洁处理。
[0173](4)清洁处理
[0174]如果进行规定次数的上述成膜处理、改性处理,则经改性的堆积物会累积在支承台203的表面(衬托器217的表面)、整流板204的表面、处理容器202的上部内壁、簇射头240的表面(簇射板240b的下表面)、簇射头240的内部等。如上所述,与改性前的堆积物相比,该经改性的堆积物具有难以剥离、牢固的特性,但若其量(厚度)大于临界量(临界厚度)则会发生剥离、落下,成为在处理室201内产生颗粒的原因之一。因此,在该经改性的堆积膜的量(厚度)达到上述临界量(临界厚度)之前的定时(第三定时)进行清洁处理。
[0175]清洁处理中,将支承台203配置在比晶片处理位置(第一位置)更靠近处理室201内的顶板部的清洁位置(第二位置之一),在加热器206打开的状态下,向处理室201内供给清洁气体作为反应性气体。需要说明的是,也可以将晶片处理位置(第一位置)称为第一层级(第一高度)。此外,也可以将清洁位置(第二位置之一)称为第三层级(第三高度)。以下,主要采用图7(a)、图7(d)来说明使用匕气作为清洁气体进行清洁处理的一个例子。在以下说明中,构成衬底处理装置40的各部分的动作由控制器280控制。
[0176](压力调节及温度调节)
[0177]与进行堆积物的改性处理的情形相同,于不在支承台203上支承晶片200的状态下关闭闸阀44。之后,按照与上述堆积物的改性处理相同的处理步骤,分别进行处理室201内的压力调节、利用加热器206进行的支承台203的温度调节。
[0178](支承台的移动)
[0179]使升降机构207b工作,使支承台203从图7 (a)所示的搬送位置移动到图7 (d)所示的清洁位置。与改性位置相同,清洁位置为图7(b)所示的比晶片处理位置更靠近处理室201内的顶板部的位置、即更靠近簇射头240的位置。配置于清洁位置的支承台203和簇射头240之间的距离C’比配置于搬送位置的支承台203和簇射头240之间的距离A短,进而比配置于晶片处理位置的支承台203和簇射头240之间的距离B短(A > B > C’)。
[0180]需要说明的是,如后文所述,在清洁温度比上述改性温度低的情况下,可以使清洁位置与改性位置不同,将其设定为与改性位置相比距处理室201的顶板部较远的位置。这种情况下,配置于清洁位置的支承台203和簇射头240之间的距离C’比上述距离A短,进而比上述距离B短,并且比上述距离C长(A > B > C’ > C)。通过将清洁位置设定在上述位置,能够在不改变加热器206的输出的情况下,适当地抑制处理室201的顶板部的温度上升。此外,为了抑制处理室201的顶板部的温度上升,还可以使清洁位置与改性位置相同,并降低加热器206的输出(A > B > C = C’)。
[0181](堆积物的蚀刻)
[0182]之后,向加热后的处理室201内供给经热进行活化的?2气。
[0183]在该步骤中,将阀243a?243d的开闭控制按照与上述成膜处理的步骤1中的阀243a?243d的开闭控制相同的步骤进行。F2气经由气体供给管232a、气体供给口 210a、簇射头240被供给至处理室201内,并经由空隙201a、排气口 260、排气室260a从排气管261排出。此时,对附着在簇射头240的内部、簇射头240的表面(簇射板240b的下表面)、处理容器202的上部内壁、整流板204的表面、支承台203的表面(衬托器217的表面)等的堆积物供给经热进行活化的F2气。
[0184]通过MFC241a控制的F2气的供给流量为例如500?5000sccm的范围内的流量。处理室201内的压力为例如1330?101300Pa、优选13300?53320Pa的范围内的压力。通过使处理室201内的压力在这样的较高的压力区内,能够用非等离子体将匕气热活化。将经热进行活化的匕气向处理室201内进行供给的时间,即气体供给时间(照射时间)为例如60?1800秒、优选120?1200秒的范围内的时间。加对于加热器206的温度而言,以通过将支承台203配置在近旁从而被加热的处理室201的顶板部(簇射头240)的温度为例如200°C以上且400°C以下、更优选200°C以上且350°C以下的范围内的温度的方式进行设定。
[0185]如果处理室201的顶板部的温度低于200°C,则难以获得后述的清洁作用。通过使处理室201的顶板部的温度为200°C以上,能够充分提高清洁作用。
[0186]如果处理室201的顶板部的温度高于400°C,则存在构成处理室201的顶板部的部件、即簇射头240的构成部件等发生腐蚀等从而受到损害的情况。此外,也存在供给至加热器206的电力量过剩、清洁处理的成本增大的情况。通过使处理室201的顶板部的温度为400°C以下,则能够解决上述问题。通过使处理室201的顶板部的温度为350°C以下,则能够更可靠地解决上述问题。
[0187]在上述条件下向处理室201内供给F2气,由此在支承台203的表面(衬托器217的表面)、整流板204的表面、处理容器202的上部内壁、簇射头240的表面(簇射板240b的下表面)、簇射头240的内部等附着的改性后的堆积物通过与匕气体进行热化学反应而被除去。如上文所述,由于将C从堆积物中除去,因此,与改性前的包含大量C的堆积物相比,改性后的堆积物具有蚀刻耐受性低、容易蚀刻的特性。因此,通过在上述条件下对改性后的堆积物供给匕气,可以有效除去改性后的堆积物。
[0188]作为清洁气体,除匕气外,还可使用氟化氯(C1F3)气体、氟化氮(NF3)气体、氟化氢(HF)气体、F2气体+HF气体、C1F 3气体+HF气体、NF 3气体+HF气体、F 2气体+H 2气体、C1F 3气体+?气体、NF 3气体+H 2气体等含F气体。作为非活性气体,除N2气外,还可使用例如Ar气、He气、Ne气、Xe气等稀有气体。
[0189](吹扫及恢复大气压)
[0190]清洁处理结束后,关闭阀243a,停止供给匕气。此外,使升降机构207b工作,使支承台203从清洁位置移动到搬送位置。然后,按照与上述成膜处理中的吹扫及非活性气体置换步骤相同的处理步骤、处理条件,对处理室201内进行吹扫,使处理室201内的气氛置换为非活性气体。之后,对新的晶片200实施上述成膜处理。
[0191](5)由本实施方式带来的效果
[0192]根据本实施方式,能得到以下所示的效果中的1种或多种效果。
[0193](a)进行堆积物的改性处理时,通过将利用加热器206进行加热的支承台203配置在改性位置,从而能够将堆积物比较容易附着的区域的温度,即支承台203的表面(衬托器217的表面)、整流板204的表面、处理容器202的上部内壁、簇射头240的表面(簇射板240b的下表面)、簇射头240的内部等的温度提高到能使改性处理进行的温度(改性温度)。由此,能够将下述堆积物变为构成堆积物的原子间的键牢固、密度高、牢固的物质,即难以剥离的物质,所述堆积物不仅累积在位于距加热器206较近的位置的支承台203 (衬托器217)的表面、整流板204的表面,还累积于处理容器202的上部内壁、簇射头240的表面(簇射板240b的下表面)、簇射头240的内部等。此外,通过减少堆积物中的C浓度,可以缓和施加于堆积物的应力,使堆积物的剥离、落下难以产生。结果是可以抑制由堆积物剥离导致的颗粒的产生,能够提高成膜处理的品质。此外,还能够减少清洁处理的频率(延长清洁处理的周期)、提高衬底处理装置的生产率。
[0194](b)进行清洁处理时,通过将利用加热器206进行加热的支承台203配置在清洁位置,从而能够将堆积物比较容易附着的区域的温度,即支承台203的表面(衬托器217的表面)、整流板204的表面、处理容器202的上部内壁、簇射头240的表面(簇射板240b的下表面)、簇射头240的内部等的温度提高到能使清洁处理进行的温度(清洁温度)。由此,能够将经改性的堆积物有效地除去,所述堆积物不仅累积在位于距加热器206较近的位置的支承台203(衬托器217)的表面、整流板204的表面,还累积于处理容器202的上部内壁、簇射头240的表面(簇射板240b的下表面)、簇射头240的内部等。结果是可以抑制由经改性的堆积物剥离导致的颗粒的产生,能够提高成膜处理的品质。
[0195](c)如上文所述,辅助加热器206a是基于抑制原料气体等对气体供给管232a、簇射头240、处理容器202、排气室260a、排气管261等部件的吸附的目的而设置的,仅具有将上述部件加热到例如数十?150°C左右的性能。辅助加热器206a的性能不足以将簇射头240等的温度提高到上述改性温度、清洁温度,仅用辅助加热器206a进行改性处理、清洁处理是困难的。此外,若使辅助加热器206a具有那样的功能(高输出化)的话,则会导致衬底处理装置40的制造成本增大,并且损害安全性。根据本实施方式,在不改变包含辅助加热器206a的衬底处理装置40的构成的情况下,就能够将簇射头240等的温度提高到上述改性温度、清洁温度。因此,能够避免衬底处理装置40的制造成本、改造成本、维护成本的增加。此外,也能够维持安全性。
[0196](d)通过进行堆积物的改性处理,可以减少堆积物中的C浓度,能够降低堆积物的蚀刻耐受性。结果是能够提高清洁处理的效率、效果。
[0197](e)在堆积物的改性处理、清洁处理中,通过使支承台203移动至靠近处理室201的顶板部的位置,能够减小处理室201的实际容积。由此,容易提高供给了改性气体、清洁气体的处理室201内的压力。此外,也容易提高处理室201内的改性气体、清洁气体的浓度。结果是能够提高堆积物的改性处理、清洁处理的效率、效果。也能够减少改性气体、清洁气体的使用量,降低改性处理、清洁处理的处理成本。
[0198](f)在使用BTCSM气体以外的气体作为原料气体时、使用NH3气以外的气体作为反应气体时,也能同样地获得上述效果。例如,在使用不含C的气体作为原料气体、反应气体,并在晶片200上形成氮化硅膜(SiN膜)、氧化硅膜(S1膜)等不含C的膜的情况下,也能获得上述效果。即,即使在不含C的堆积物附着在簇射头240内、处理室201内的情况下,也能同样地获得上述效果。但是,在包含C的堆积物附着在簇射头240内、处理室201内的情况下,堆积物的改性处理、清洁处理的作用是特别明显的。即认为在晶片200上形成包含C的膜时,堆积物的改性处理、清洁处理的技术意义特别大。
[0199](g)在使用02气以外的气体作为改性气体时、使用F 2气以外的气体作为改性气体时,也能同样地获得上述效果。
[0200](6)变形例
[0201]本实施方式中所示的各处理并不限定于上述方案,可以如以下所示的变形例那样地进行变更。
[0202](变形例1)
[0203]在堆积物的改性处理中,在使加热器206为打开的状态下,还可以将支承台203短暂地配置于比改性位置(第二位置)更靠近处理室201内的顶板部的过冲位置(第三位置),然后移动至改性位置。
[0204]图8(a)是表示使支承台203移动至过冲位置的状态的模式图。如图8(a)所示,配置在过冲位置的支承台203和簇射头240之间的距离D比配置在改性位置的支承台203和簇射头240之间的距离C短(C > D)。
[0205]图8(b)是例示簇射头240的温度变化的图。图8(b)的纵轴是用任意单位表示簇射头240的温度、即处理室201的顶板部的温度。图8(b)的横轴是用任意单位表示经过时间。图8(b)的实线表示使支承台203从搬送位置移动至过冲位置并进行保持,然后移动至改性位置的情形。图8(b)的点划线表示使支承台203从搬送位置移动至改性位置(而不移动至过冲位置)并进行保持的情形。
[0206]在本变形例中,也能获得与使用图7(a)、图7(c)进行说明的上述改性处理相同的效果。此外,如图8(b)所示,通过使支承台203短暂地移动至过冲位置(实线),从而与不使保持台203移动至过冲位置的情形(点划线)相比,能够迅速提高处理室201的顶板部等的温度。即,可以将开始供给改性气体的时间提前一定时间(图中At),能够缩短改性处理总共所需的时间。
[0207]本变形例也可适用于清洁处理。S卩,在清洁处理中,可以在使加热器206为打开的状态下将支承台203短暂地配置于比清洁位置更靠近处理室201内的顶板部的过冲位置(第三位置),然后移动至清洁位置。在这种情况下,也能够迅速提高处理室201的顶板部等的温度,能够缩短清洁处理总共所需的时间。
[0208](变形例2)
[0209]堆积物的改性处理中,还可以在进行该处理的过程中,在使加热器206为打开的状态下,使支承台203在改性位置(第二位置)和与改性位置不同的第四位置之间移动。此处,所谓第四位置,是指包括上述的晶片搬送位置、比晶片搬送位置更低的位置等在内的任意位置。
[0210]在本变形例中,也能获得与使用图7(a)、图7(c)进行说明的上述改性处理相同的效果。此外,通过在使加热器206为打开的状态下使支承台203进行上述那样的移动,不仅能够加热处理室201的顶板部,还能加热例如包括处理室201的底部在内的处理室201内的更广的范围。结果是能够在处理室201内的更广的范围内进行堆积物的改性处理。
[0211]需要说明的是,支承台203的移动可以间歇地(阶段性地)进行,也可以连续地进行。即,移动支承台203时,可以交替地重复支承台203的短暂移动和短暂停止(保持),也可以将支承台203不停止地连续移动。
[0212]移动支承台203时,可以根据支承台203的位置适当地改变支承台203的移动速度。例如,可以在堆积物的量较多的处理室201的顶板部附近降低支承台203的移动速度(延长支承台203的滞留时间),由此促进位于支承台203的近旁的部件的温度上升、或延长改性时间,从而提高堆积物的改性作用。此外,例如,可以在堆积物的量较少的处理室201的底部附近增加支承台203的移动速度(缩短支承台203的滞留时间),由此抑制位于支承台203的近旁的部件的温度上升、或缩短改性时间,从而适当抑制堆积物的改性作用。
[0213]此外,使支承台203间歇地移动时,也可以根据支承台203的位置适当地改变支承台203的短暂移动的距离、短暂停止的时间等。例如,可以在堆积物的量较多的处理室201的顶板部附近缩短支承台203的短暂移动的距离、或延长短暂停止的时间,由此促进位于支承台203的近旁的部件的温度上升、或延长改性时间,从而提高堆积物的改性作用。此夕卜,例如,可以在堆积物的量较少的处理室201的底部附近延长支承台203的短暂移动的距离、或缩短短暂停止的时间,由此抑制位于支承台203的近旁
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