[發明專利]襯底處理裝置及半導體器件的制造方法

有效

• 申請號: 201410091655.4
• 申請日: 2014-03-13
• 公開（公告）號: CN104821267B
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發明（設計）人: 豐田一行;高崎唯史;蘆原洋司;佐野敦;赤江尚德;野內英博
• 申請（專利權）人: 株式會社日立國際電氣
• 主分類號: H01J37/32
• 分類號: H01J37/32;H01L21/02
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所11256
• 代理人: 陳偉,金楊

技術領域

本發明涉及襯底處理裝置及半導體器件的制造方法。

背景技術

近年，閃存等半導體器件處于高集成化的傾向。隨之，布圖尺寸顯著微型化。形成這些布圖時，作為制造工序的一工序，有時實施對襯底進行氧化處理、氮化處理等規定處理的工序。

作為形成上述布圖的方法之一，存在在電路間形成溝槽并在該溝槽中形成種晶層膜、襯膜、布線等工序。該溝槽伴隨近年的微型化而以具有高縱橫比的方式構成。

形成襯膜等時，謀求在溝槽的上部側面、中部側面、下部側面、底部都形成膜厚沒有不均的良好的階梯覆蓋的膜。通過形成良好的階梯覆蓋的膜，能夠使半導體器件的特性在溝槽間均勻，由此，能夠抑制半導體器件的特性偏差。

為處理該高縱橫比的溝槽，嘗試了將氣體加熱來處理、使氣體成為等離子體狀態來處理，但是難以形成具有良好的階梯覆蓋的膜。

作為形成上述膜的方法，具有如下交替供給方法，將原料氣體和與該原料氣體反應的反應氣體至少兩種處理氣體交替地供給到襯底，使這些氣體反應來形成膜。交替供給方法是使原料氣體和反應氣體在襯底表面上反應并一層一層地形成膜并使該一層一層的膜層疊而形成所期望的膜厚的方法。在該方法中，為使原料氣體和反應氣體不在襯底表面以外反應，優選具有用于在供給各氣體期間除去殘留氣體的吹掃工序。

另一方面，由于需要使半導體器件的特性均勻，所以在形成薄膜時，需要對襯底面內均勻地供給氣體。為了能夠實現，開發了能夠從襯底的處理面均勻地供給氣體的單片式裝置。在該單片式裝置中，為更均勻地供給氣體，例如在襯底上設置有具有緩沖空間的噴頭。

在前述的交替供給方法中，為了抑制各氣體在襯底表面以外反應的情況，公知在供給各氣體期間利用吹掃氣體吹掃殘留氣體，但是由于具有這樣的工序，所以存在成膜時間延遲的問題。因此，為了縮短處理時間，就使大量的吹掃氣體流動，排出殘留氣體。

而且，作為噴頭的一個方式，考慮按每種氣體設置用于防止各氣體混合的路徑、緩沖空間，但構造復雜，因此存在維護花費時間且制造成本高的問題。由此，使用將兩種氣體及吹掃氣體的供給系統在一個緩沖空間集中的噴頭是現實的。

在使用了具有兩種氣體共用的緩沖空間的噴頭的情況下，認為在噴頭內殘留氣體彼此會反應，附著物會堆積在噴頭內壁。為防止這樣的情況，為了能夠有效率地除去緩沖室內的殘留氣體，優選設置用于對緩沖室的空間進行排氣的排氣部。該情況下，為了使向處理室供給的兩種氣體及吹掃氣體不向與排氣部連接的排氣孔的方向擴散，例如將形成氣流的氣體引導件設置在緩沖室內。氣體引導件優選設置在例如用于對緩沖空間進行排氣的排氣孔和供給兩種氣體及吹掃氣體的供給孔之間，并朝向噴頭的分散板以放射狀設置。為有效率地從氣體引導件的內側的空間除去氣體，使氣體引導件的內側和用于對緩沖空間進行排氣的排氣孔之間的空間連通，具體來說使氣體引導件的外周端和排氣孔之間的空間連通。

發明內容

從發明人的認真研究的結果可知，在以往的構造中存在以下課題。即，在供給處理氣體時，處理氣體從設置在氣體引導件的外周端和排氣孔之間的空間會向排氣孔方向擴散。關于從空間向氣體引導件上部擴散了的氣體，在氣體引導件周邊的氣體聚集部等有氣體殘留，可見難以除去前述的緩沖空間內的殘留氣體。附著物成為顆粒，對襯底的特性帶來不良影響，導致成品率的降低。

關于這些附著物，考慮在進行裝置維護時拆下噴頭，通過作業人員的手工作業來除去氣體聚集部等的附著物。但是，導致停機時間的大幅增加，存在裝置的運轉效率降低的問題。

因此，本發明的目的是提供即使在使用了噴頭的裝置中也能夠維持高的運轉效率的襯底處理裝置及半導體器件的制造方法。

根據本發明的一方式，提供一種襯底處理裝置，其中，具有：第一氣體供給系統，具有與原料氣體源連接并設置有原料氣體供給控制部的原料氣體供給管；第二氣體供給系統，具有與反應氣體源連接并設置有反應氣體供給控制部的反應氣體供給管；第三氣體供給系統，具有與清潔氣體源連接并設置有清潔氣體供給控制部的反應氣體供給管；噴頭部，具有與所述第一氣體供給系統、所述第二氣體供給系統、所述第三氣體供給系統連接的緩沖室；處理室，設于所述噴頭的下方，內置有載置襯底的襯底載置部；等離子體生成區域切換部，對在所述緩沖室生成等離子體和在所述處理室生成等離子體進行切換；等離子體生成部，具有所述等離子體生成區域切換部和電源；以及控制部，至少控制所述原料氣體供給部、所述反應氣體供給控制部和所述等離子體生成部。