半导体装置的制造方法、基板处理装置和存储介质

技术领域

本公开涉及一种半导体装置的制造方法、基板处理装置和存储介质。

背景技术

通常在半导体装置的制造工艺中有多个在基板上形成各种膜或进行加工等的工序。

近年来随着器件结构的高集成化，要求在晶圆上的膜上形成高纵横比的槽。一般通过蚀刻处理来形成槽。在蚀刻处理后进行清洗处理，以除去槽中的残渣。在清洗处理后进行后续处理，例如是在槽中形成膜的成膜处理。例如，专利文献1公开了在高纵横比的槽中成膜的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2019—160962

发明内容

发明所要解决的课题

对于在高纵横比的槽的表面形成的膜而言，要求从槽的底部到上部的均匀特性。均匀特性是指膜厚、膜质均匀。

为了对高纵横比的槽表面进行处理，需要向槽中供给处理气体。

但是，在向槽中供给处理气体之前进行的处理是例如蚀刻处理、清洗处理，有时会残留在这些处理中使用的清洗液等的成分。于是，有可能无法形成均匀特性的膜。

因此，本公开的目的在于提供如下一种技术，其能够在供给处理气体之前将槽中的残留成分排出并形成均匀特性的膜。

用于解决课题的方案

为了解决上述的课题而提供如下技术，具有：将设有附着了残渣的槽的基板搬入至处理室的搬入工序；对上述基板进行加热并使上述残渣从上述槽脱离的第一处理工序；以及在上述第一处理工序之后，将上述基板的表面加热至比上述第一处理工序的温度高的温度，并从上述槽向上述处理室的处理空间排出上述残渣的第二处理工序。

发明的效果

根据本公开，能够提供如下一种技术，其能够在供给处理气体之前将槽中的残留成分排出并形成均匀特性的膜。

附图说明

图1是本公开实施方式的基板处理装置的剖视图。

图2是对本公开实施方式的气体供给部进行说明的说明图。

图3是对本公开实施方式的控制器进行说明的说明图。

图4是对以本公开的实施方式进行处理的晶圆的状态进行说明的说明图。

图5是本公开实施方式的基板处理的流程例。

图6是本公开实施方式的基板处理的流程例。

图7是本公开实施方式的基板处理的流程例。

图8的(a)至(c)是对以本公开的实施方式进行处理的晶圆的状态进行说明的说明图。

图9的(a)至(d)是对以本公开的实施方式进行处理的晶圆的状态进行说明的说明图。

图中：

100—晶圆(基板)；102—槽；103—残渣；200—基板处理装置；201—处理空间；205—处理室；213—加热器；244—气体供给孔；290—惰性气体供给部；261—灯；310—控制器。

具体实施方式

以下参照附图对本公开一实施方式进行说明。

(1)基板处理装置的结构

首先，对本公开一实施方式的基板处理装置进行说明。

(基板处理装置)

如图1所示，基板处理装置200具备处理容器202。处理容器202例如构成为横截面呈圆形的扁平密闭容器。另外，处理容器202的侧壁、底壁例如由铝(Al)、不锈钢(SUS)等金属材料构成。

将处理容器202和后述的基板载置台212所包围的空间也就是比晶圆(基板)100靠上方的空间称为处理空间201。并且，将构成该处理空间201的房间称为处理室205。

在处理容器202的侧面设有基板搬入搬出口203。基板搬入搬出口203与闸阀204相邻。此外，闸阀204在与基板搬出口203不同的一侧设有未图示的真空输送室。晶圆100经由基板搬入搬出口而在与未图示的输送室之间移动。

在构成基板处理装置200的处理容器202的底部设有多个升降销207。

在处理空间201内设有对晶圆100进行支撑的基板支撑部210。基板支撑部210主要具有：载置晶圆100的载置面211、在表面具备载置面211的基板载置台212、以及在基板载置台212的内侧设置的作为热源的加热器213。由于是这样的结构，因此加热器213从背面对晶圆100进行加热。加热器213也称为第一加热部。在基板载置台212上与升降销207对应的位置分别设有供升降销207贯通的贯通孔214。在加热器213上连接有对加热器213的温度进行控制的加热器控制部220。

基板载置台212被主轴215支撑。主轴215贯通于在处理容器202的底壁设置的孔，并经由支撑板217而在处理容器202的外部与升降机构218连接。通过使升降机构218动作而使主轴215和基板载置台212进行升降，从而能够使基板载置面211上载置的晶圆100升降。此外，主轴215下端部的周围被波纹管219覆盖。处理容器202内保持为气密。

基板载置台212在进行晶圆100的输送时下降到基板载置面211与基板搬入搬出口203对置的位置。在对晶圆100进行处理时，晶圆100上升到处理空间201内的处理位置。

具体而言，当使基板载置台212下降到晶圆输送位置时，升降销207的上端部从基板载置面211的上表面突出，使得升降销207从下方支撑晶圆100。并且，当使基板载置台212上升到晶圆处理位置时，升降销207从基板载置面211的上表面埋没，使得基板载置面211从下方支撑晶圆100。

在处理空间201的上部(上游侧)、例如处理容器202的顶部设置气体导入孔244。气体导入孔244连通图2所示的气体供给部290。

在处理容器202的顶部、即与晶圆100的表面对置的位置设有灯罩260。在灯罩260中设有多个灯261。灯261对晶圆100的表面均匀地加热，且与晶圆100的表面平行地设有多个。灯也称为第二加热部。

灯261经由配线262与灯控制部263连接。灯控制部263与控制器310电连接。在本实施方式中，灯261的接通/关断等由灯控制部263基于控制器310的指示进行控制。

在处理容器202的顶部、即与灯261对置的位置设有窗264。窗264为耐真空制，且为不会遮蔽从灯261照射的热的材质，例如由石英构成。

(供给部)

参照图2对与气体导入孔244连通的气体供给部290进行说明。

气体导入孔244与图2所示的气体供给部290连通。气体供给部290具有气体供给管291，气体供给管291与气体导入孔244连通。气体供给管291从上游起设有：吹扫气体的气源292、对吹扫气体的流量进行调整的质量流控制器(MFC)293、阀294。

吹扫气体是惰性气体，例如是氮气(N

将气体供给管291、MFC293、阀294统称为气体供给部。MFC293、阀294与后述的控制器310电连接，并按照控制器310的指示进行控制。气体供给部290也称为吹扫气体供给部。

(排气部)

在处理容器202的壁上设有排放环境气体的排气口245。在处理容器202的外壁侧面以与排气口245连通的方式连接有排气管246。在排气管246上依次串联地连接有：将处理室205内控制为预定的压力的APC(Auto Pressure Controller：自动压力控制器)等压力调整器247、真空泵248。主要地将排气口245、排气管246、压力调整器247统称为排气部。此外，也可以在排气部中包含真空泵248。

(控制器)

基板处理装置200具有控制器310，该控制器310对基板处理装置200各部的动作进行控制。控制器310也称为装置控制部。

图3示出了控制器310的概要。作为控制部(控制单元)的控制器310由计算机构成，该计算机具备：CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)310a、RAM(Random AccessMemory：随机访问存储器)310b、存储装置310c、I/O端口310d、收发部310e。RAM310b、存储装置310c、I/O端口310d构成为能够经由内部总线310f与CPU310a进行数据交换。基板处理装置200内的数据收发按照收发部310e的指示来进行。

控制器310构成为能够连接例如由触控面板等构成的输入输出装置311、外部存储装置312。此外，在上位装置320设置有经由网络连接的接收部313。接收部310能够从上位装置320接收其他装置的信息。

存储装置310c例如由闪存、HDD(Hard Disk Drive：硬盘驱动器)等构成。在存储装置310c内以可读取的方式存储有：对基板处理装置的动作进行控制的控制程序、记载有后述的基板处理的步骤或条件等的制程处方等。此外，制程处方是为了使控制器310执行后述的基板处理工序中的各步骤并获得预定的结果而组合而成并作为程序发挥功能。以下将该制程处方或控制程序等统称为程序。此外，在本说明书中，“程序”这一用语的含义包括：仅指制程处方单体；仅指控制程序单体；或者是指这两者。另外，RAM310b构成为将由CPU310a读取的程序、数据等暂时地保持的存储区域(工作区)。

I/O端口310d与闸阀204、升降机构218、加热器控制部220、灯控制部263、压力调整器247等基板处理装置200的各结构连接。

CPU310a构成为在从存储装置310c读取控制程序并执行的同时，按照从输入输出装置311输入的操作命令等从存储装置310c读取制程处方。并且，CPU310a构成为能够按照所读取的制程处方的内容对闸阀204的开闭动作、升降机构218、加热器控制部220、灯控制部263、压力调整器247的压力调整动作等进行控制。

此外，控制器310不限于由专用的计算机构成的情况，也可以由通用的计算机构成。例如，可以准备存储有上述的程序的外部存储装置(例如，磁带、软盘或硬盘等磁盘、CD或DVD等光盘、MO等光磁盘、USB存储器或存储卡等半导体存储器)312，并使用该外部存储装置312将程序安装于通用的计算机等，从而构成本实施方式的控制器310。此外，就用于向计算机提供程序的手段而言，并不限于经由外部存储装置312提供的情况。例如，也可以使用互联网或专用线路等通信手段而不经由外部存储装置312来提供程序。此外，存储装置310c或外部存储装置312由可计算机读取的存储介质构成。以下也将它们简单地统称为存储介质。此外，在本说明书中，“存储介质”这一用语的含义包括：仅指存储装置310c单体；仅指外部存储装置312单体；或者是指这两者。

(2)对半导体装置的说明

接下来参照图4对作为处理对象的半导体装置的一例进行说明。

在图4中，符号101是在晶圆100上形成的膜。例如由硅氧化膜、硅氮化膜、金属膜等构成。符号102是纵横比高的槽。符号111表示槽102的上部区域。符号113表示槽102的下部区域。符号112表示槽102的上部区域111与下部区域113之间的中部区域。

槽102通过预先的蚀刻处理而形成。在蚀刻处理中，例如使用含有碳(C)、氟(F)、氩(Ar)等的气体来进行处理。在蚀刻处理中，主要以Ar、F成分来形成槽，并以C成分对周围的膜进行保护。

在蚀刻处理中残留于槽102中的膜101的残渣、蚀刻气体的残渣、含有C成分的保护膜等通过其后的清洗工序而被除去。在清洗工序中使用水溶性的清洗液。在清洗工序中能够将残渣、保护膜的大部分除去，但是也有无法除去的情况。另外，存在清洗液的残渣即OH基附着于槽102的表面的情况。在本公开中，为了便于说明，将这些蚀刻工序中的残渣、保护膜的残留物、清洗液的残渣的其中任一个或者统称为残渣103。

接下来，对在图4所示状态的槽102表面形成新膜时的问题进行说明。此时，在新形成的膜与膜101之间存在残渣103。有时会因有无残渣103的存在而导致特性改变，降低新膜特性的均匀性。例如在作为新膜而形成绝缘膜的情况下，由于OH基存在的部位与没有OH基存在的部位相比而言电阻值变高等而会降低电阻值的均匀性。

因此，在本实施方式中，相对于图4所示的槽102而言，切实地排出了槽中的残渣。

(3)基板处理工序

接下来，对基板处理工序进行说明。

参照图5至图7来说明使用基板处理装置200从晶圆100的槽102排出残渣的基板处理工序。图5是对本实施方式的基板处理工序进行说明的时序例。图6是对图5所示的第一除气工序S1004的具体流程进行说明的图。图7是对图5所示的第二除气工序S1006的具体流程进行说明的图。图8、图9是对基板处理工序中的槽102与残渣的关系进行说明的图。此外，在以下的说明中，构成基板处理装置200的各部的动作通过控制器310进行控制。

(基板搬入工序S1002)

对基板搬入工序S1002进行说明。在基板处理装置200中使基板载置台212下降到基板搬入搬出口203。接下来打开闸阀204，利用未图示的晶圆移载机将晶圆100搬入处理室205内，并将晶圆100移载到基板载置台212上。由此，晶圆100在基板载置台212上以水平姿态被支撑。

在将晶圆100搬入处理容器202内之后，使晶圆移载机向处理容器202外退避，关闭闸阀204而使处理容器202内密闭。

(第一除气工序S1004)

参照图6和图8对第一除气工序S1004的详情进行说明。此外，图8的(a)是搬入状态的晶圆100，且与图4所示的晶圆100的状态相同。图8的(b)是说明对图8的(a)所示的晶圆100实施了后述的第一处理工序S2002之后的晶圆100的状态的图。图8的(c)是说明针对图8的(b)所示的晶圆100实施了第二处理工序S2004之后的晶圆100的状态的图。此外，在本工序中控制排气部使处理室205中维持于预定的压力。

(第一处理工序S2002)

对第一处理工序S2002进行说明。这里，首先加热器213对晶圆100的温度进行调整。具体而言，利用预先加热至预定温度的加热器213将晶圆100加热至第一温度。例如使晶圆100的温度上升至400℃。当晶圆100达到预定的温度后持续进行预定时间的加热。此外，在本工序中使灯261关断即处于不工作的状态，并关闭阀294。

第一温度是残渣从槽102的表面脱离的温度。因此，在通过第一处理工序S2002以第一温度对晶圆100进行了加热的情况下，残渣103如图8的(b)所示那样从槽102的表面脱离。

(第二处理工序S2004)

对第二处理工序S2004进行说明。在第二处理工序S2004中，加热器213继续对晶圆100进行加热。同时，使灯261接通而使灯261工作。通过使灯261接通，从而使晶圆100中的与灯261对置侧的温度加热至比第一温度高的第二温度。第二温度例如是900℃。此外，在本工序中继续关闭阀294。

灯261以短时间进行照射。照射时间设定为使得上部区域111的温度比下部区域113的温度高的时间。即，照射时间设定为使温度从槽102的下部区域113到上部区域111逐渐升高。换言之，即照射时间设定为使得上部区域111与下部区域113不是相同温度的程度。此外，照射时间设定为使得温度成为不会对设置于晶圆100的膜产生不良影响的程度的温度的时间。

接下来，对于将上部区域111的温度设定为高于下部区域113的温度的理由进行说明。

首先对比较例进行说明。在此对第一比较例进行说明。作为从槽102排出残渣的方法，例如可以考虑向处理室205供给吹扫气体而将残渣103从槽102推出。但是，由于侵入槽102内的吹扫气体存在于处理空间201和残渣103之间，因此残渣103无法从槽102向处理空间201移动。因此，导致残渣103残留于槽102中。因此，无法将残渣103从槽102排出。

接下来对第二比较例进行说明。也可以考虑使处理空间201进一步降低压力而将槽102中的残渣103抽出。但是，存在因排出残渣103所需时间较长而降低生产率的问题。

因此，在第二处理工序S2004中，关闭阀294而不供给吹扫气体。在低压状态下，分子从温度低处向温度高处移动，因此使灯261接通，从而使上部区域111的温度比下部区域113的温度高，促进移动。即，如图8的(c)所示那样，残渣103从槽102向处理空间201排出。

另外，公知在高克努森扩散域，分子以不与其它分子发生碰撞的方式移动。即在实施方式中，成为能够实现高克努森扩散域的程度的低压。于是，脱离的残渣不与其它残渣发生碰撞地移动，从而能够进一步促进排出。

并且，由于从下部区域113起经由中部区域112朝向上部区域111而温度逐渐地上升，因此残渣103从下方的区域到上方的区域顺畅地移动，且残渣103在途中区域不会妨碍下方区域的残渣103移动。

经过预定时间后使灯261关断。预定时间是维持上部区域111的温度＞中部区域112的温度＞下部区域113的温度的时间。

(判定S2006)

对判定S2006进行说明。控制器310判定上述一个循环是否实施了预定次数(n个循环)。

在未实施预定次数时(在S2006中为“否”的情况)，重复执行第一处理工序S2002、第二处理工序S2004的循环。通过重复执行而使槽102中的残渣103减少。

在结束第二处理工序S2004时使灯261关断。由于使灯261关断，因此在从第二处理工序S2004结束后起转入第一处理工序S2002时，能够使晶圆100的热预算降低。特别是由于容易进行灯的接通、关断的切换，因此热影响也能够迅速地降低。因此，在作为第二加热部使用灯的情况下，本控制容易进行并易于使热预算降低。

由于能够这样进行控制，因此能够根据晶圆100上所形成的膜的耐热性来进行处理。即，在对具有耐热性高的膜的晶圆100进行处理时，能够延长第二处理工序S2004的处理时间，并且以较少的循环数将残渣103排出。由此，能够提高生产率。

另外，在对具有耐热性低的膜的晶圆100进行处理时使循环数増加。此时，从第二处理工序S2004向第一处理工序S2002的转换次数増加，因此能够降低热预算。因此，能够不使膜特性劣化地排出残渣103。

此外，在对具有耐热性低的膜的晶圆进行处理时，可以缩短第二处理工序S2004的处理时间。由此，能够避免热预算的蓄积。

在实施了预定次数时(在S2006中为“是”的情况)结束图6所示的处理。

(第二除气工序S1006)

对第二除气工序S1006进行说明。在第一除气工序S1004中使残渣103脱离，并从槽102排出了大量的OH基，但是在槽102中仍可能有残渣103残留。在更加精细的情况下，即使是少量的残渣103的存在也会对均匀性造成不良影响，其结果是可能无法满足所需的器件性能。因此，在本工序中使第一除气工序S1004的残渣103更加切实地排出。

参照图7和图9对第二除气工序S1006的详情进行说明。图9的(a)是对进行了第二处理工序S2004之后的晶圆100的状态进行说明的图。图9的(b)是对后述的惰性气体供给开始工序S3002中的晶圆100的状态进行说明的图。图9的(c)是对进行了第三处理工序S3004之后的晶圆100的状态进行说明的图。图9的(d)是对进行了第四处理工序S3008之后的晶圆100的状态进行说明的图。

(惰性气体供给开始工序S3002)

对惰性气体供给开始工序S3002进行说明。

在通过第一除气工序S1004进行了处理的晶圆100的槽102中，例如图9的(a)所示那样残留有在第一除气工序S1004中没有完全排出的残渣103。特别是在上部区域111，暂时从中部区域112、下部区域113脱离的残渣103a会再次附着于槽102的表面。再次附着的残渣103a会在上部区域111固定附着，但是在这种情况下与其它位置相比附着强度较高。此外，在各区域存在残留的残渣103b。箭头114表示惰性气体的流动。

对于图9的(a)的状态的晶圆100而言，在本工序中打开阀294向处理室供给惰性气体114。如图9的(b)所示，惰性气体与再次附着的残渣103a物理地接触，使残渣103a从槽102的表面脱离。此外，在本工序中使加热器213接通并使灯261关断。

(第三处理工序S3004)

接下来对第三处理工序S3004进行说明。在此持续进行惰性气体的供给，并且与第一处理工序S2002同样地对晶圆100进行预定时间的加热。通过这样进行处理，从而如图9的(c)所示那样，使残渣103b从槽102的表面脱离。附着强度高的残渣103a如上所述通过惰性气体而脱离。另外，残留的残渣103b通过热而从槽102的表面脱离。

此外，晶圆100的温度是第三温度。第三温度只要是残渣103能够从槽表面脱离的温度即可，只要是在该范围内则也可以是与第一温度同等的400℃的程度，或者也可以是不同的温度。此外，在本工序中继续使加热器213接通并使灯261关断。

(惰性气体供给停止工序S3006)

接下来对惰性气体供给停止工序S3006进行说明。

在第三处理工序S3004中持续了预定时间之后，关闭阀294而停止惰性气体的供给。

(第四处理工序S3008)

接下来对第四处理工序S3008进行说明。在第四处理工序S3008中与第二处理工序S2004同样地，加热器213持续对晶圆100进行加热。与此同时，使灯261接通。通过使灯261接通，从而使晶圆100中的与灯261对置侧的温度加热至比第三温度高的第四温度。

另外，在此以使得晶圆100表面的温度达到第四温度的方式进行加热。第四温度只要是比第三温度高的温度即可，只要是在该范围内则也可以是与第二温度同等的温度，或者也可以是不同的温度。

灯261以短时间进行照射，照射时间设定为使得上部区域111的温度比下部区域113的温度高的时间。即设定为，温度从槽102的下部区域113到上部区域111逐渐升高。并且设定为可维持不会对晶圆100上所设置的膜造成不良影响的程度的温度的时间。

槽102内的残渣103由于和第二处理工序S2004同样的原因而从槽102排出。并且在本工序中关闭阀294。

(判定S3010)

接下来对判定S3010进行说明。控制器310判定上述一个循环是否实施了预定次数(n个循环)。

在未实施预定次数时(在S3010中为“否”的情况)，重复进行从惰性气体供给开始工序S3002到第四处理工序S3008的循环。通过进行循环，从而能够更加切实地从槽102减少残渣103。

在结束第四处理工序S3008时关断灯261。由于使灯261关断，因此在从第四处理工序S3008结束后转入惰性气体供给工序S3002时，能够降低晶圆100的热预算。因此，能够根据晶圆100上所形成的膜的耐热性来进行处理。

即，在对具有耐热性高的膜的晶圆100进行处理时，能够延长第四处理工序S3008的处理时间，并且以较少的循环数将残渣103排出。由此，能够提高生产率。

另外，在对具有耐热性低的膜的晶圆100进行处理时使循环数增加。此时，从第四处理工序S2004向惰性气体供给工序S3002的转换次数增加，因此能够降低热预算。因此，能够不使膜特性劣化地排出残渣103。

此外，在对具有耐热性低的膜的晶圆进行处理时，可以缩短第二处理工序S2004的处理时间。由此，能够避免热预算的蓄积。

在实施了预定次数时(在S3010中为“是”的情况)结束图7所示的处理。

(基板搬出工序S1008)

当晶圆100位于基板搬入搬出口203的位置时，则按照与基板搬入工序S1002相反的顺序来控制各结构，将晶圆100搬出到装置200的外部。

＜其它实施方式＞

以上对本公开的实施方式具体地进行了说明，但是本公开不限于上述的各实施方式，能够在不脱离其要点的范围内进行各种变更。

例如，虽然作为残渣而以OH基、C进行了说明，但是不限于此，只要是使膜特性劣化者即可。

另外，作为对晶圆100的表面进行加热的结构使用灯进行了说明，但是只要能够对晶圆100的表面进行加热即可而不限于灯。例如，作为第二加热部也可以使用微波发生器，从微波发生器向晶圆100的表面照射微波等来进行加热。