JP2017028012A - Semiconductor manufacturing device and semiconductor manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体製造装置及び半導体製造方法に関し、特に半導体の製造に使用される半導体基板に薄膜を成膜する装置、並びにその装置を使用した半導体製造方法に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus and a semiconductor manufacturing method, and more particularly to an apparatus for forming a thin film on a semiconductor substrate used for manufacturing a semiconductor, and a semiconductor manufacturing method using the apparatus.
半導体の製造工程においては、各半導体層間の分離等の目的のために絶縁膜(薄膜)を成膜する工程が頻繁に用いられる。この絶縁膜の成膜工程では、様々な要因で発生する異物に起因する汚染、あるいは、該汚染による半導体の製造不良がしばしば問題となり、要因ごとに種々対策が講じられてきている。 In a semiconductor manufacturing process, a process of forming an insulating film (thin film) for the purpose of separating each semiconductor layer is frequently used. In this insulating film formation process, contamination due to foreign matters generated due to various factors, or semiconductor manufacturing defects due to the contamination often becomes a problem, and various countermeasures have been taken for each factor.
たとえば、特許文献1には、真空容器内壁に付着した有機汚染物質を、O2ガスを励起したプラズマで除去するCVD(Chemical Vapor Deposition)装置が開示されている。特許文献1では、保護膜の成膜時にこのような除去処理を行うことにより、真空容器内に蓄積された有機汚染物質の混入が回避され、効率的かつ安価に有機汚染を除去することができるとしている。 For example, Patent Document 1 discloses a CVD (Chemical Vapor Deposition) apparatus that removes organic contaminants adhering to the inner wall of a vacuum vessel with plasma excited by O 2 gas. In Patent Document 1, by performing such a removal process at the time of forming the protective film, mixing of organic contaminants accumulated in the vacuum vessel is avoided, and organic contamination can be efficiently and inexpensively removed. It is said.
しかしながら、絶縁膜の成膜工程においては、反応室(真空容器)に付着した異物のみならず、反応室に連結された搬送室(ロードロック室)等との間における搬送ロボット等による搬送過程において混入する異物も少なからず問題となる。搬送過程において混入する異物は、絶縁膜の成膜工程に用いる原料とは直接関係のない材料系の異物であることも多く、このような材料系の異物を効率的に除去することが求められている。 However, in the film formation process of the insulating film, not only the foreign matter adhering to the reaction chamber (vacuum vessel) but also the transfer process by the transfer robot etc. between the transfer chamber (load lock chamber) etc. connected to the reaction chamber There are not a few foreign substances mixed in. Foreign matter that is mixed in during the conveyance process is often a material-type foreign matter that is not directly related to the raw material used in the insulating film formation process, and such a material-type foreign matter is required to be efficiently removed. ing.
この点、特許文献1に代表されるように、CVD装置における反応室のクリーニング機構は反応室内の内壁に付着した反応生成物が半導体基板上に落下することを防ぐための機構であり、反応室とは異なる搬送室(ロードロック室)において生ずる異物や、搬送により生じる異物の除去については考慮されていない。 In this regard, as represented by Patent Document 1, the reaction chamber cleaning mechanism in the CVD apparatus is a mechanism for preventing the reaction product attached to the inner wall of the reaction chamber from falling on the semiconductor substrate. No consideration is given to the removal of foreign matter generated in a transfer chamber (load lock chamber) different from the above and foreign matter generated by transfer.
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、特に半導体基板の搬送過程において混入した異物に起因する製造不良を低減することが可能な半導体製造装置及び半導体製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and in particular, provides a semiconductor manufacturing apparatus and a semiconductor manufacturing method capable of reducing manufacturing defects caused by foreign matters mixed in the process of transporting a semiconductor substrate. For the purpose.
上記目的を達成するために、本発明に係る半導体製造装置は、処理ガスをプラズマ化して基板上に薄膜を成膜する半導体製造装置であって、基板を収納する反応室と、前記反応室内に設けられ、前記基板を保持する置載部と、異物除去効果が得られる第1処理ガスと前記基板上に薄膜を成膜する第2処理ガスとを選択して前記反応室内に供給するガス供給部と、前記反応室内にプラズマを生成するプラズマ生成部と、前記置載部に前記基板が置載された後、前記ガス供給部から前記第1処理ガスを前記反応室内に導入すると共に前記反応室内に前記第1処理ガスのプラズマを生成させる第1制御と、前記第1制御の実行後に、前記ガス供給部から前記第2処理ガスを前記反応室内に導入すると共に前記反応室内に生成された前記第2処理ガスのプラズマにより前記基板上に薄膜を成膜する第2制御と、を実行させる制御部と、を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention is a semiconductor manufacturing apparatus for forming a thin film on a substrate by converting a processing gas into plasma, and a reaction chamber containing the substrate, and the reaction chamber A gas supply provided to supply the reaction chamber by selecting a mounting portion for holding the substrate, a first processing gas capable of obtaining a foreign matter removal effect, and a second processing gas for forming a thin film on the substrate. And a plasma generation unit that generates plasma in the reaction chamber, and after the substrate is mounted on the mounting unit, the first processing gas is introduced from the gas supply unit into the reaction chamber and the reaction is performed. After execution of the first control for generating plasma of the first processing gas in the chamber and the first control, the second processing gas is introduced from the gas supply unit into the reaction chamber and generated in the reaction chamber. The second processing gas Characterized in that it comprises a second control for forming a thin film on the substrate by the plasma, and a control unit for executing, a.
また、上記目的を達成するために、本発明に係る半導体製造方法は、成膜対象の基板を反応室内の置載部上に固定し、前記反応室内に酸素ガスを流すと共に圧力調整バルブにより前記反応室内の酸素圧力を調整し、プラズマ源により前記反応室内に酸素プラズマを励起させて前記基板上に付着したカーボン系異物を除去するものである。 In order to achieve the above object, a semiconductor manufacturing method according to the present invention fixes a substrate to be deposited on a mounting portion in a reaction chamber, allows oxygen gas to flow into the reaction chamber, and controls the pressure by a pressure adjustment valve. The oxygen pressure in the reaction chamber is adjusted, and oxygen plasma is excited in the reaction chamber by a plasma source to remove carbon-based foreign matter adhering to the substrate.
本発明によれば、特に半導体基板の搬送過程において混入した異物に起因する製造不良を低減することが可能な半導体製造装置及び半導体製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the semiconductor manufacturing apparatus and semiconductor manufacturing method which can reduce the manufacturing defect resulting from the foreign material mixed especially in the conveyance process of a semiconductor substrate can be provided.
以下、図1ないし図8を参照して、本実施の形態に係る半導体製造装置及び半導体製造方法について詳細に説明する。 Hereinafter, the semiconductor manufacturing apparatus and the semiconductor manufacturing method according to the present embodiment will be described in detail with reference to FIGS.
図1は、本実施の形態に係る半導体製造装置100の構成の一例を示す断面図である。
本実施の形態では、本発明に係る半導体製造装置の一例として、プラズマCVD(Plasma Enhanced CVD:PECVD)装置を例示して説明している。プラズマCVD装置はプラズマ処理装置の一種であり、半導体製造工程において、様々な用途の薄膜を成膜する装置である。図1に示すように、半導体製造装置100は、反応部50、搬送部70、ロードロック部80、及びゲートバルブ90、92を含んで構成されている。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of a
In this embodiment, a plasma enhanced CVD (PECVD) apparatus is described as an example of the semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention. A plasma CVD apparatus is a kind of plasma processing apparatus, and is an apparatus for forming thin films for various purposes in a semiconductor manufacturing process. As shown in FIG. 1, the
反応部50は、反応室52、ステージ(置載部)54、排気部56、ガス供給部58及びプラズマ生成部60を備え、PECVD法により、例えば絶縁膜等の薄膜を成膜する。
反応室52は、処理(本実施の形態では絶縁膜の成膜)を行う気密室であり、必要に応じ排気部56で真空引きすることにより真空に保たれている。排気部56は図示しない真空ポンプに接続され真空排気系を構成している。ステージ54は、処理の対象となる半導体基板(ウェハ)Wを置載する置載部である。ガス供給部58は、プラズマ分解の対象となるガス(本実施の形態では、O2(酸素)ガス)と、原料ガス(本実施の形態では、SiH4(シラン)ガス等)とを切り替えて供給する部位である。
The
The
プラズマ生成部60は、対象となるガスをプラズマ分解してプラズマを発生する部位であり、電極62、高周波電源64、及びステージ54に配置された電極66を備えている。本実施の形態に係るプラズマ生成部60では平行平板型のプラズマ生成装置を採用しており、電極62および電極66が対向して平行平板電極を構成している。すなわち、該平行平板電極間(プラズマ生成領域PA)に発生する電界により対象となるガスをプラズマ分解してプラズマを発生させ、発生させたプラズマをプラズマ生成領域PA内に閉じ込める。そのため、本実施の形態に係るプラズマ生成部60の電極62は高周波電源64に接続され、電極66は接地されている。むろん、この接続関係は逆にしてもよい、すなわち電極66に高周波電源64を接続し、電極62を接地してもよい。なお、本実施の形態に係るプラズマ生成部60は平行平板方式に限られず、他の方式、例えばマイクロ波プラズマ方式を採用してもよい。
The
搬送部70は、ロードロック部80に配置されたウェハWを反応部50に移動するための部位であり、搬送室72、真空ロボット74、及び排気部76を備えている。搬送室72は、排気部76により常時真空にされる。排気部76は図示しない真空ポンプに接続され、真空排気系を構成している。真空ロボット74は、ロードロック部80から受け取ったウェハWを反応部50のステージ54上に置載する。
The
ロードロック部80は、ロードロック室82に、処理の対象となるウェハWを挿入したウェハキャリア84を配置する部位である。ロードロック室82は排気部86を備え、大気圧状態と真空状態が切り換え可能に構成されている。
The
ゲートバルブ90は、反応室52と搬送室72とを気密に開閉可能なバルブであり、該ゲートバルブ90を閉じることにより、反応室52と搬送室72とが空間的に分離される。一方、ゲートバルブ92は、ロードロック室82と搬送室72とを気密に開閉可能なバルブであり、該ゲートバルブ92を閉じることにより、ロードロック室82と搬送室72とが、空間的に分離される。
The
制御部40は、図示しないCPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、およびRAM(Random Access Memory)等を含んで構成されている。CPUは、半導体製造装置100の全体を統括、制御し、ROMは、半導体製造装置100の制御プログラム、あるいは各種パラメータ等を予め記憶する記憶手段であり、RAMは、各種プログラムの実行時のワークエリア等として用いられる記憶手段である。
The
つぎに、半導体製造装置100による半導体製造方法について説明するが、その前に、従来技術に係る半導体製造方法について説明する。
Next, a semiconductor manufacturing method using the
図2に、従来技術に係る半導体製造装置により成膜処理されたウェハWの一例を示す。
図2に示すように、ウェハWは、図示しない半導体基板上に成膜された中間膜12、中間膜12上に形成された金属配線16、及び中間膜12と金属配線16を覆って形成された層間膜14を含んで構成されている。中間膜12は、図示しない半導体素子等の上に形成されており、層間膜として機能している。
FIG. 2 shows an example of a wafer W that has been subjected to film formation by a semiconductor manufacturing apparatus according to the prior art.
As shown in FIG. 2, the wafer W is formed so as to cover the
図3を参照して、従来技術に係るウェハWの製造方法について説明する。 With reference to FIG. 3, the manufacturing method of the wafer W which concerns on a prior art is demonstrated.
まず、図示しない半導体基板上に半導体素子等を形成した後、該半導体素子等の上部を覆って中間膜12を形成し、該中間膜12上に金属配線16を形成する。以上の工程は、公知の半導体製造技術を適宜採用して行えばよい
First, after forming a semiconductor element or the like on a semiconductor substrate (not shown), an
次に、図3(a)に示すように、中間膜12、金属配線16を覆ってPECVD法により層間下層膜14aを成膜し、該層間下層膜14a上にPECVD法により層間中間膜14bを成膜する。この際、図3(a)に示すように、金属配線16の厚みに起因して、層間中間膜14b上には段差が発生する。なお、以下では、層間下層膜14aと層間中間膜14bとを総称して、層間膜14という場合がある。
Next, as shown in FIG. 3A, an interlayer
次に、層間膜14の平坦化工程について説明する。
Next, the planarization process of the
まず、図3(b)に示すように、上記段差を埋めつつ層間膜14上にSOG(Spin On Glass)膜18をコーティングする。SOG膜18は、溶媒中にSiO2(石英)系原料を溶かした薬液を、ウェハW上にスピン塗布することにより得られる。スピン塗布とは、ウェハW上に薬液をたらしながら、ウェハをスピンさせて全面に塗布する塗布方法である。
First, as shown in FIG. 3B, an SOG (Spin On Glass)
次に、図3(c)に示すように、ウェハ全面をエッチングし(層間エッチバックし)、SOG膜18及び層間膜14の一部を削除する。以上の工程によって、層間膜14が平坦化される(層間膜14の段差が解消される)。
Next, as shown in FIG. 3C, the entire surface of the wafer is etched (interlayer etchback), and the
図4は、従来技術に係る層間下層膜14aの生成工程のプロセスを示す工程図である。
FIG. 4 is a process diagram showing a process of generating an interlayer
図4に示すように、まず、ステップS100でウェハWを従来技術に係る半導体製造装置の反応室に搬入してステージ上にセットする。
次に、ステップS102で、PECVD法によりプラズマ酸化膜を成膜し、層間下層膜14aを生成する。
As shown in FIG. 4, first, in step S100, the wafer W is loaded into a reaction chamber of a conventional semiconductor manufacturing apparatus and set on a stage.
Next, in step S102, a plasma oxide film is formed by PECVD, and an interlayer
次に、ステップS104で、層間下層膜14aを形成したウェハWを反応室から搬出する。
Next, in step S104, the wafer W on which the interlayer
次に、図5及び図6を参照して、ウェハ上の異物による金属配線の露出現象(メタル露出)について説明する。メタル露出とは、半導体製造工程において、層間膜(絶縁膜)の成膜前に異物が金属配線上に付着した際、後のスクラブ工程(異物除去工程)において該異物が層間膜(絶縁膜)ごと除去されて生じる金属配線の露出のことをいう。このメタル露出は、本実施の形態において想定する、搬送過程において混入した異物に起因する製造不良の一態様であり、本実施の形態は、このような態様の製造不良を抑制することを課題のひとつとしている。 Next, with reference to FIGS. 5 and 6, the metal wiring exposure phenomenon (metal exposure) due to foreign matter on the wafer will be described. The metal exposure means that in the semiconductor manufacturing process, when a foreign substance adheres to the metal wiring before the formation of the interlayer film (insulating film), the foreign substance becomes an interlayer film (insulating film) in the subsequent scrubbing process (foreign substance removing process). This refers to the exposure of the metal wiring that is generated by removing all of them. This metal exposure is an aspect of a manufacturing failure that is assumed in the present embodiment and is caused by foreign matter mixed in the conveyance process, and this embodiment is intended to suppress such a manufacturing failure. It is one.
図5は、成膜処理中のウェハWにおいて、層間下層膜14aの形成前に異物Sが金属配線16上に付着し、その後層間下層膜14aが成膜された状態を示している。
FIG. 5 shows a state in which the foreign matter S adheres to the
図5に示すように、金属配線16上に異物Sが付着すると、その後の層間下層膜14aの生成工程において、異物Sの下部に層間下層膜14aが生成されにくくなる。しかも、異物Sは層間下層膜14aによりその表面積が大きくなるため、層間下層膜14a生成後のスクラブ工程において除去されやすくなる。
As shown in FIG. 5, when the foreign substance S adheres to the
ここで、上記スクラブ工程について、より詳細に説明する。スクラブとは、ウェハの処理工程の各段階において、ウェハの表面上に付着したパーティクル(ごみ)、ウェハ表面上に形成された突起等を除去することをいう。より具体的には、例えばブラシスクラブの場合には、ウェハWを回転機構に置載して回転させると共に、純粋等のリンス液を注入しつつ回転するブラシを回転するウェハWに接触させ、ウェハWとブラシとの摩擦によってウェハWに付着したパーティクル、あるいはウェハW上に形成された突起等を除去する。
なお、このスクラブ工程は、プラズマCVD装置とは別に設けられたスクラバー等で行われるのが一般的である。
Here, the scrub process will be described in more detail. Scrubbing means removing particles (dust) adhering to the surface of the wafer, protrusions formed on the wafer surface, and the like at each stage of the wafer processing process. More specifically, for example, in the case of a brush scrub, the wafer W is mounted on a rotating mechanism and rotated, and a rotating brush is in contact with the rotating wafer W while injecting a pure rinse solution, etc. Particles adhering to the wafer W due to friction between W and the brush or protrusions formed on the wafer W are removed.
This scrubbing process is generally performed by a scrubber provided separately from the plasma CVD apparatus.
次に、図6を参照し、上記メタル露出の、異物Sが除去された後のメカニズムについて説明する。 Next, with reference to FIG. 6, the mechanism after the foreign substance S of the said metal exposure is removed is demonstrated.
図6(a)は、図5に示す状態、すなわち異物S上に層間下層膜14aが生成された状態のウェハWについて、その後のスクラブ工程において異物Sが層間下層膜14aを伴って除去され、しかる後に、層間中間膜14bが成膜され、さらにSOG膜18がスピンコートされた状態を示している。図6(a)に示すように、異物Sが存在した部分の層間膜14は薄くなっているので、異物Sが存在した部分のSOG膜18の表面は大きく窪む。
FIG. 6A shows the wafer W in the state shown in FIG. 5, that is, the state in which the interlayer
その後層間エッチバックすると、図6(b)に示すように、層間膜14の薄くなった部分で金属配線が露出し、露出領域Pが形成される。このように金属配線の露出領域Pが形成されると、該露出領域Pにおいて層間膜の耐圧の低下や、金属配線の腐食等が発生し、製造が完了した半導体素子の製造不良の原因となる。
Thereafter, when the interlayer etchback is performed, the metal wiring is exposed in the thinned portion of the
そこで、本実施の形態に係る半導体製造装置及び半導体製造方法では、異物が問題となる処理工程(対象工程)の前処理として、高温O2ラジカル処理を行うようにしている。
O2ラジカルとは、O2プラズマ状態において存在する反応性に富む短寿命の中間体のことであり、他のラジカル種と速やかに結合して別の化合物を生成する。
Therefore, in the semiconductor manufacturing apparatus and the semiconductor manufacturing method according to the present embodiment, high-temperature O 2 radical processing is performed as pre-processing of a processing step (target step) in which foreign matter becomes a problem.
The O2 radical is a short-lived intermediate rich in reactivity that exists in an O2 plasma state, and quickly combines with other radical species to form another compound.
図1、図3及び図7を参照して、対象工程を層間下層膜生成工程とした場合の本実施の形態に係る半導体製造装置100を用いた半導体製造方法について説明する。図7に示す半導体製造方法は、図4に示す従来技術に係る層間下層膜生成工程に対応するものである。以下に説明する半導体製造方法の工程の全部又は一部は、半導体製造プログラムとして記述し、図示しないROM等の記憶手段に記憶させておき、必要に応じてRAM等に展開し、CPUが実行するようにしてもよい。
With reference to FIG. 1, FIG. 3 and FIG. 7, a semiconductor manufacturing method using the
一方、本半導体製造方法において除去の対象となる異物については、半導体製造装置100における様々な搬送過程で混入する異物Sが想定される。本実施の形態では、一例として、半導体製造装置100のゲートバルブ90の真空保持に使用されるOリング等がゲートバルブ90の開閉時に擦れ、その破片がウェハW上に付着することにより、カーボン系異物が混入する場合を想定している。
On the other hand, the foreign matter S to be removed in the present semiconductor manufacturing method is assumed to be a foreign matter S mixed in various transport processes in the
図7に示す半導体製造方法では、ステップS200の前工程として、中間膜12上への金属配線16の形成工程までの処理が完了している。すなわち、図2に示すウェハWにおいて、層間膜14がない状態のウェハWが、図7に示す製造工程に投入される。
In the semiconductor manufacturing method shown in FIG. 7, the process up to the process of forming the
まず、ロードロック室82を大気圧状態とした後、図1に示すウェハキャリア84に収納されたウェハW(本実施の形態では、一例としてSi(シリコン)基板としている)をロードロック室82にセットする。その後、排気部86によりロードロック室82内の圧力を減圧し、真空状態とする。
First, after the
次に、ロードロック室82と搬送室72との間のゲートバルブ92を開けて、真空ロボット74により成膜対象ウェハWをロードロック室82から搬送室72に搬入する。その後、ゲートバルブ92を閉じる。
Next, the
次に、搬送室72と反応室52との間のゲートバルブ90を開けて、真空ロボット74により、成膜対象ウェハWを搬送室72からゲートバルブ90を介して反応室52内のステージ54上に搬送する(ステップS200)。その後、ゲートバルブ90を閉じる。
Next, the
次に、成膜対象ウェハWをステージ54上に固定した後、ガス供給部58から反応室52内にO2ガスを流し、圧力調整バルブ(図示省略)を使用して適宜反応室52内の圧力を調整する。
Next, after the film formation target wafer W is fixed on the stage 54, an O 2 gas is allowed to flow from the
次に、本実施の形態に係る高温O2ラジカル処理を行う。すなわち、反応室52内の圧力が所望の値で安定した後、プラズマ生成部60によりプラズマ生成領域PAにO2プラズマを励起する。このO2プラズマにより、高温O2ラジカル処理が行われて、ウェハW上に付着した異物(本実施の形態では、カーボン系異物)が除去される(ステップS202)。なお、本実施の形態において「除去される」とは、完全に除去される場合のみならず、製造工程上影響がない程度までに小さくされる場合を含んでいる。
Next, high temperature O2 radical treatment according to the present embodiment is performed. That is, after the pressure in the
以下に、ステップS202で行われる高温O2ラジカル処理の条件の一例を示す。
温度:400℃
O2流量:500sccm(standard cubic centimeter per minute)
圧力:1.0Torr
高周波(RF)電源電力:500W〜1000W
処理時間:10〜60秒
Hereinafter, an example of conditions for the high-temperature O 2 radical treatment performed in step S202 will be described.
Temperature: 400 ° C
O2 flow rate: 500 sccm (standard cubic centimeter per minute)
Pressure: 1.0 Torr
High frequency (RF) power supply: 500W to 1000W
Processing time: 10-60 seconds
次に、カーボン系異物が除去されるのに十分な時間O2プラズマを生成した後、プラズマ放電の停止とともにO2ガスの反応室52への流入を停止する。
Next, after generating O2 plasma for a time sufficient to remove the carbon-based foreign matter, the plasma discharge is stopped and the flow of O2 gas into the
次に、反応室52内に層間下層膜14aを生成する原料ガス(本実施の形態では、一例としてSiH4(シラン)としている)をガス供給部58から流し、圧力調整バルブを使用して適宜反応室内の圧力を調整する。
Next, a raw material gas (in this embodiment, SiH 4 (silane) is used as an example in this embodiment) is flowed from the
次に、反応室52内の圧力が所望の値で安定した後、プラズマ生成部60によりプラズマ生成領域PAにプラズマを励起する。このプラズマにより、プラズマ酸化膜(本実施の形態では、一例としてSiO2膜(シリコン酸化膜)としている)が成膜され、ウェハW上に層間下層膜14aが成膜される(ステップS204)。
Next, after the pressure in the
次に、所望の時間の放電により、所望の膜厚の層間下層膜14aの成膜を行った後、プラズマ放電の停止とともに層間下層膜14aの成膜に使用するガスの流入を停止する。
Next, the interlayer
次に、反応室52と搬送室72との間のゲートバルブ90を開け、真空ロボット74により、層間下層膜14aの成膜が終了したウェハWを、反応室52から取出し、搬送室72に移載する(ステップS206)。その後、ゲートバルブ90を閉じる。
Next, the
次に、搬送室72と真空状態のロードロック室82との間のゲートバルブ92を開けて、真空ロボット74により、成膜が終了したウェハWを搬送室72からロードロック室82に搬出する。その後、ゲートバルブ92を閉じ、ロードロック室82を真空状態から大気圧状態にする。
Next, the
以上の工程により、本実施の形態に係る半導体製造装置100による成膜処理(層間下層膜生成処理)が行われる。その後、層間中間膜14bの生成、層間エッチバック等の処理が行われる点については、図3に示す従来技術に係る半導体製造方法と同様である。従って、本実施の形態に係る半導体製造装置100により成膜処理が完了したウェハWの構成は、図2に示す従来技術に係るウェハWの構成と同様である。
Through the above steps, the film formation process (interlayer lower layer film generation process) is performed by the
次に、図8を参照して、本実施の形態に係る高温O2ラジカル処理の作用について説明する。図8は、O2ラジカルが充填された高温雰囲気中に、カーボン系異物Xが存在する状態を示している。 Next, with reference to FIG. 8, the effect | action of the high temperature O2 radical process which concerns on this Embodiment is demonstrated. FIG. 8 shows a state where the carbon-based foreign matter X exists in a high temperature atmosphere filled with O2 radicals.
先述したようにO2ラジカルは反応性に富むので、図8に示すような状態下においては、O2ラジカルがカーボン系異物XのC(炭素)と速やかに反応してCO2に置換される。生成したCO2を適宜排出しつつ充分なO2ラジカルを供給することにより、カーボン系異物Xはウェハ処理工程において問題とならない程度まで縮小される(カーボン系異物X’)。 As described above, since the O2 radical is highly reactive, the O2 radical reacts quickly with C (carbon) of the carbon-based foreign matter X and is replaced with CO2 under the state shown in FIG. By supplying sufficient O2 radicals while appropriately discharging the generated CO2, the carbon-based foreign matter X is reduced to such an extent that it does not become a problem in the wafer processing process (carbon-based foreign matter X ').
以上詳述したように、本実施の形態に係る半導体製造装置及び半導体製造方法によれば、スクラブ工程後にウェハ上に付着したカーボン系異物を、その後の処理工程(対象工程、例えば成膜工程)を行うに先立ち反応室内で除去するステップを設けたので、カーボン系異物を被覆する層間膜が、後のスクラブ工程において除去されることで生じるメタル露出を抑制することができる。その結果、特に半導体基板の搬送過程において混入した異物に起因する製造不良を低減することが可能な半導体製造装置及び半導体製造方法が提供される。 As described above in detail, according to the semiconductor manufacturing apparatus and the semiconductor manufacturing method according to the present embodiment, the carbon-based foreign matter adhering to the wafer after the scrubbing process can be processed thereafter (target process, for example, film forming process). Since the step of removing in the reaction chamber is provided prior to performing the step, the metal exposure caused by removing the interlayer film covering the carbon-based foreign matter in the subsequent scrub process can be suppressed. As a result, it is possible to provide a semiconductor manufacturing apparatus and a semiconductor manufacturing method that can reduce manufacturing defects caused by foreign matters mixed in the process of transporting a semiconductor substrate.
なお、上記実施の形態では、除去対象の異物として、反応室52と搬送室72とを気密に分離するゲートバルブ90のOリング等に起因して発生するカーボン系異物Xを例示して説明したが、これに限られない。他の搬送過程、例えば、搬送室72とロードロック室82との間における搬送過程で生じた異物であってもよいし、また、O2ラジカルによる反応で縮小する異物であれば他の材料系の異物であってもよい。
In the above-described embodiment, the carbon-based foreign matter X generated due to the O-ring of the
また、上記実施の形態では、半導体基板としてSi基板を用い、層間下層膜としてSiO2膜用いる場合を例示して説明したが、これに限られない。すなわち、半導体基板としてはSi基板に限られず、例えばGaAs基板等の他の基板を用いてもよい。また、層間下層膜としてはSiO2膜に限られず、例えばSiN膜(シリコン窒化膜)等他の層間下層膜を用いてもよい。 In the above-described embodiment, the case where the Si substrate is used as the semiconductor substrate and the SiO 2 film is used as the interlayer lower layer film has been described as an example. However, the present invention is not limited thereto. That is, the semiconductor substrate is not limited to the Si substrate, and other substrates such as a GaAs substrate may be used. Further, the interlayer lower layer film is not limited to the SiO 2 film, and another interlayer lower layer film such as a SiN film (silicon nitride film) may be used.
12 中間膜
14 層間膜
14a 層間下層膜
14b 層間中間膜
16 金属配線
18 SOG膜
40 制御部
50 反応部
52 反応室
54 ステージ
56 排気部
58 ガス供給部
60 プラズマ生成部
62 電極
64 高周波電源
66 電極
70 搬送部
72 搬送室
74 真空ロボット
76 排気部
80 ロードロック部
82 ロードロック室
84 ウェハキャリア
86 排気部
90、92 ゲートバルブ
100 半導体製造装置
P 露出領域
PA プラズマ生成領域
S 異物
W ウェハ
X、X’ カーボン系異物
12
Claims (7)
基板を収納する反応室と、
前記反応室内に設けられ、前記基板を保持する置載部と、
異物除去効果が得られる第1処理ガスと前記基板上に薄膜を成膜する第2処理ガスとを選択して前記反応室内に供給するガス供給部と、
前記反応室内にプラズマを生成するプラズマ生成部と、
前記置載部に前記基板が置載された後、前記ガス供給部から前記第1処理ガスを前記反応室内に導入すると共に前記反応室内に前記第1処理ガスのプラズマを生成させる第1制御と、前記第1制御の実行後に、前記ガス供給部から前記第2処理ガスを前記反応室内に導入すると共に前記反応室内に生成された前記第2処理ガスのプラズマにより前記基板上に薄膜を成膜させる第2制御と、を実行させる制御部と、
を備えることを特徴とする半導体製造装置。 A semiconductor manufacturing apparatus for converting a processing gas into plasma and forming a thin film on a substrate,
A reaction chamber for storing substrates;
A placement unit provided in the reaction chamber and holding the substrate;
A gas supply unit that selects and supplies a first processing gas capable of removing foreign substances and a second processing gas for forming a thin film on the substrate into the reaction chamber;
A plasma generator for generating plasma in the reaction chamber;
A first control for introducing the first processing gas from the gas supply unit into the reaction chamber and generating plasma of the first processing gas in the reaction chamber after the substrate is mounted on the mounting unit; After the execution of the first control, the second process gas is introduced from the gas supply unit into the reaction chamber, and a thin film is formed on the substrate by the plasma of the second process gas generated in the reaction chamber. A second control for causing the control to execute,
A semiconductor manufacturing apparatus comprising:
請求項1に記載の半導体製造装置。 The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the first processing gas contains oxygen.
前記反応室と前記搬送室とを接続するゲートバルブと、をさらに備える
請求項1又は請求項2に記載の半導体製造装置。 A transfer chamber into which the substrate is once carried when the substrate is transferred to the reaction chamber;
The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1, further comprising: a gate valve that connects the reaction chamber and the transfer chamber.
請求項3に記載の半導体製造装置。 The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 3, wherein the gate valve is vacuum-sealed between the reaction chamber and the transfer chamber by sealing formed of a material containing carbon.
前記反応室内に酸素ガスを流すと共に圧力調整バルブにより前記反応室内の酸素圧力を調整し、
プラズマ源により前記反応室内に酸素プラズマを励起させて前記基板上に付着したカーボン系異物を除去する
半導体製造方法。 Fix the deposition target substrate on the mounting part in the reaction chamber,
Flowing oxygen gas into the reaction chamber and adjusting the oxygen pressure in the reaction chamber with a pressure adjustment valve;
A semiconductor manufacturing method in which oxygen plasma is excited in the reaction chamber by a plasma source to remove carbon-based foreign matter adhering to the substrate.
請求項5に記載の半導体製造方法。 The semiconductor manufacturing method according to claim 5, wherein after removing the carbon-based foreign matter, a thin film is formed on the substrate in the reaction chamber.
請求項5又は請求項6に記載の半導体製造方法。 The deposition target substrate is fixed onto the mounting unit by fixing the deposition target substrate transferred from the transfer chamber to the reaction chamber via a gate valve on the mounting unit. The semiconductor manufacturing method of Claim 5 or Claim 6.
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