JP2014228494A - Manufacturing method of semiconductor device, and semiconductor manufacturing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置の製造方法及び半導体製造装置に関し、例えば真空プロセスを用いる半導体装置の製造方法及び半導体製造装置に適用可能な技術である。 The present invention relates to a semiconductor device manufacturing method and a semiconductor manufacturing device, and is a technique applicable to, for example, a semiconductor device manufacturing method and a semiconductor manufacturing device using a vacuum process.
半導体装置の製造過程においては、多くの真空プロセスが使用される。真空プロセスを行う場合、真空容器の内部を排気ポンプで排気する必要がある。 Many vacuum processes are used in the manufacturing process of a semiconductor device. When performing a vacuum process, it is necessary to exhaust the inside of a vacuum vessel with an exhaust pump.
なお、特許文献１には、排気ガス中の粒子濃度を測定するシステムが開示されている。このシステムは、サンプリングした排気ガスに含まれる粒子数を、レーザ散乱式凝集粒子カウンタ（ＣＰＣ）でカウントすることが記載されている。 Patent Document 1 discloses a system for measuring the concentration of particles in exhaust gas. This system is described as counting the number of particles contained in the sampled exhaust gas with a laser scattering agglomerated particle counter (CPC).
真空容器の内部に求められる特性の一つに、異物が少ないことがある。真空容器の内部に異物が存在していた場合、処理している基板に異物が付着し、半導体装置の不良の原因になる。近年は半導体装置の微細化が進んでいるため、半導体装置の不良の原因になる異物の寸法の最小値が小さくなってきている。このため、本発明者は、真空容器の内部の雰囲気に含まれる異物を検出する方法において、異物の大きさの検出限界値を小さくすることを検討した。その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。 One of the characteristics required inside the vacuum vessel is that there are few foreign substances. If foreign matter exists inside the vacuum vessel, the foreign matter adheres to the substrate being processed, which causes a failure of the semiconductor device. In recent years, miniaturization of semiconductor devices has progressed, and thus the minimum value of the size of foreign matters that cause defects in semiconductor devices has been reduced. For this reason, the present inventor studied to reduce the detection limit value of the size of the foreign matter in the method for detecting the foreign matter contained in the atmosphere inside the vacuum vessel. Other problems and novel features will become apparent from the description of the specification and the accompanying drawings.
一実施の形態によれば、基板に処理を行う真空容器から、検査対象ガスをサンプリングする。そして、気化した液体を検査対象ガスに混ぜ、その後冷却した上で、異物の有無を検査する。 According to one embodiment, a gas to be inspected is sampled from a vacuum vessel that performs processing on a substrate. Then, the vaporized liquid is mixed with the gas to be inspected and then cooled, and then the presence or absence of foreign matter is inspected.
前記一実施の形態によれば、真空容器の内部の雰囲気に含まれる異物を検出する方法において、異物の大きさの検出限界値を小さくできる。 According to the embodiment, in the method for detecting foreign matter contained in the atmosphere inside the vacuum vessel, the detection limit value of the size of the foreign matter can be reduced.
以下、実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. In all the drawings, the same reference numerals are given to the same components, and the description will be omitted as appropriate.
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る半導体製造装置ＳＭＳの構成を示す図である。半導体製造装置ＳＭＳは、真空容器ＣＨＢ、サンプリング部ＳＭＰ、液体添加部ＬＡＤ、及び検査部ＣＨＫを有している。真空容器ＣＨＢは、内部に基板が搬入される。そして真空容器ＣＨＢの内部では、基板が処理される。サンプリング部ＳＭＰは、真空容器ＣＨＢから検査対象ガスをサンプリングする。液体添加部ＬＡＤは、検査対象ガスに気化した液体を混ぜた上で、検査対象ガスと液体の混合ガスを冷却する。検査部ＣＨＫは、冷却後の検査対象ガス中の異物の有無を検査する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of the semiconductor manufacturing apparatus SMS according to the first embodiment. The semiconductor manufacturing apparatus SMS includes a vacuum vessel CHB, a sampling unit SMP, a liquid addition unit LAD, and an inspection unit CHK. A substrate is carried into the vacuum vessel CHB. Then, the substrate is processed inside the vacuum vessel CHB. The sampling unit SMP samples the inspection target gas from the vacuum vessel CHB. The liquid addition unit LAD cools the mixed gas of the inspection target gas and the liquid after mixing the vaporized liquid with the inspection target gas. The inspection unit CHK inspects the presence or absence of foreign matter in the inspection target gas after cooling.
そして、半導体製造装置ＳＭＳを用いた半導体装置の製造方法は、以下の工程を有している。まず、真空容器ＣＨＢに、基板を搬入する（搬入工程）。次いで、真空容器ＣＨＢの中で基板を処理する（処理工程）。次いで、真空容器ＣＨＢから基板を搬出する（搬出工程）。そして、これらの処理の間、真空容器ＣＨＢ内の雰囲気は、サンプリング部ＳＭＰによって検査対象ガスとしてサンプリングされ、液体添加部ＬＡＤ及び検査部ＣＨＫによって処理される。以下、詳細に説明を行う。 And the manufacturing method of the semiconductor device using the semiconductor manufacturing apparatus SMS has the following processes. First, a substrate is carried into the vacuum vessel CHB (carrying-in process). Next, the substrate is processed in the vacuum vessel CHB (processing step). Next, the substrate is unloaded from the vacuum container CHB (unloading step). During these processes, the atmosphere in the vacuum vessel CHB is sampled as the inspection target gas by the sampling unit SMP and processed by the liquid addition unit LAD and the inspection unit CHK. Details will be described below.
真空容器ＣＨＢが基板に行う処理としては、例えば熱処理、熱酸化処理、又は熱ＣＶＤがある。また、真空容器ＣＨＢがロードロック室と処理室に分かれている場合、真空容器ＣＨＢが基板に行う処理には、例えば、上記した各処理、プラズマＣＶＤ、スパッタリング処理、エッチング処理、又はＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）がある。 Examples of processing performed on the substrate by the vacuum vessel CHB include heat treatment, thermal oxidation treatment, and thermal CVD. When the vacuum vessel CHB is divided into a load lock chamber and a processing chamber, the processing performed by the vacuum vessel CHB on the substrate includes, for example, each of the above-described processes, plasma CVD, sputtering process, etching process, or ALD (Atomic Layer). Deposition).
真空容器ＣＨＢの内部は、排気ポンプＰＭＰ１によって排気されている。排気ポンプＰＭＰ１は、例えばドライポンプである。このドライポンプのタイプとしては、クロー型、スクリュー型、及びターボ型など、様々なものが考えられる。 The inside of the vacuum vessel CHB is exhausted by the exhaust pump PMP1. The exhaust pump PMP1 is, for example, a dry pump. There are various types of dry pumps such as a claw type, a screw type, and a turbo type.
サンプリング部ＳＭＰは、真空容器ＣＨＢの内部に繋がっている配管を有しており、この配管を介して真空容器ＣＨＢの内部の雰囲気を検査対象ガスとしてサンプリングする。真空容器ＣＨＢの検査対象ガスのサンプリングを効率よく行うために、サンプリング部ＳＭＰに吸引ポンプを配置し、これを介して真空容器ＣＨＢの内部の雰囲気を検査対象ガスとしてサンプリングしてもよい。 The sampling unit SMP has a pipe connected to the inside of the vacuum vessel CHB, and samples the atmosphere inside the vacuum vessel CHB as an inspection target gas via this pipe. In order to efficiently sample the inspection target gas in the vacuum vessel CHB, a suction pump may be arranged in the sampling unit SMP, and the atmosphere inside the vacuum vessel CHB may be sampled as the inspection target gas via the suction pump.
液体添加部ＬＡＤは、サンプリング部ＳＭＰがサンプリングした検査対象ガスに気化した液体を混ぜた上で、検査対象ガスと液体の混合ガスを冷却する。ここで用いられる液体は、例えば、水または有機溶媒である。ここで用いられる有機溶媒としては、ブタノールなどのアルコールが例示される。 The liquid addition unit LAD cools the mixed gas of the inspection target gas and the liquid after mixing the vaporized liquid with the inspection target gas sampled by the sampling unit SMP. The liquid used here is, for example, water or an organic solvent. Examples of the organic solvent used here include alcohols such as butanol.
液体添加部ＬＡＤは、例えばミスト状にした液体を、検査対象ガスの流路（例えば配管）の中に導入する。流路内の気圧は低いため、流路の中に導入された液体は直ぐに気化する。ここで、流路のうち液体が導入されている部分、その直前の部分、及びその直後の部分の少なくとも一つにおいて、流路の内部は加熱されていても良い。このようにすると、流路の中に導入された液体は、さらに気化しやすくなる。この加熱は、例えば流路の近傍にヒータなどの熱源を配置することにより、行われる。 The liquid addition unit LAD introduces, for example, a mist-like liquid into a flow path (for example, piping) of the inspection target gas. Since the air pressure in the flow path is low, the liquid introduced into the flow path is immediately vaporized. Here, the inside of the flow path may be heated in at least one of the part into which the liquid is introduced, the part immediately before the part, and the part immediately after the part. If it does in this way, the liquid introduced in the flow path will become easier to vaporize. This heating is performed, for example, by arranging a heat source such as a heater in the vicinity of the flow path.
また、液体添加部ＬＡＤは、気化された液体と検査対象ガスの混合ガスを冷却する冷却部を有している。この冷却部は、流路のうち、液体が添加される部分よりも下流側に設けられている。この冷却は、例えば流路のうち冷却部となる部分を冷却水で冷却することにより、行われる。 Moreover, the liquid addition part LAD has a cooling part which cools the gas mixture of the vaporized liquid and inspection object gas. This cooling part is provided in the downstream of the part to which a liquid is added among flow paths. This cooling is performed, for example, by cooling a portion that becomes a cooling portion of the flow path with cooling water.
検査部ＣＨＫは、冷却された後の検査対象ガスに異物が含まれているか否かを検査する。検査部ＣＨＫは、例えば、検査対象ガスにレーザを照射し、このレーザの散乱を検出することにより、異物の有無を検査する。このようにすると、異物が小さい場合でも、容易に異物の有無を検出できる。ただし、検査部ＣＨＫは、他の方式で異物の有無を検査しても良い。 The inspection unit CHK inspects whether or not a foreign object is contained in the inspection target gas after being cooled. The inspection unit CHK, for example, inspects the presence or absence of a foreign substance by irradiating the inspection target gas with a laser and detecting the scattering of the laser. In this way, even if the foreign matter is small, the presence or absence of the foreign matter can be easily detected. However, the inspection unit CHK may inspect for the presence or absence of foreign matter by other methods.
アラーム部ＡＬＭは、図２に示すように、検査部ＣＨＫによって検出された異物の量が基準以上になったときに、警告処理、または、基板の処理工程を中断する処理を行う。このようにすると、異物に起因した不良品が生産されることを、抑制できる。 As shown in FIG. 2, the alarm unit ALM performs a warning process or a process of interrupting the substrate processing process when the amount of foreign matter detected by the inspection unit CHK exceeds a reference value. If it does in this way, it can control that a defective article resulting from a foreign substance is produced.
なお、アラーム部ＡＬＭが行う警告処理としては、例えば、半導体製造装置ＳＭＳが有するディスプレイ又は半導体製造装置ＳＭＳを管理している管理装置のディスプレイに警告表示を行わせる処理、又は、警告音を出力する処理などがある。また、アラーム部ＡＬＭは、基板の処理工程を中断する場合、そのとき行っている処理を中断しても良いし、そのとき行っている処理が終了した後に、次の基板を処理しないようにしても良い。 As the warning process performed by the alarm unit ALM, for example, a process for displaying a warning on a display of the semiconductor manufacturing apparatus SMS or a display of a management apparatus managing the semiconductor manufacturing apparatus SMS, or a warning sound is output. There is processing. In addition, when interrupting the substrate processing process, the alarm unit ALM may interrupt the processing being performed at that time, or may not process the next substrate after the processing being performed at that time is completed. Also good.
そして、サンプリング部ＳＭＰ、液体添加部ＬＡＤ、検査部ＣＨＫ、及びアラーム部ＡＬＭは、基板の出し入れが行われている間を除いて、常に動作している。 The sampling unit SMP, the liquid addition unit LAD, the inspection unit CHK, and the alarm unit ALM are always in operation except during the loading / unloading of the substrate.
次に、図３を用いて、本実施形態の効果を説明する。本実施形態によれば、液体添加部ＬＡＤは、サンプリング部ＳＭＰがサンプリングした検査対象ガスに気化した液体を混ぜた上で、検査対象ガスと液体の混合ガスを冷却する。このため、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、異物ＦＭを核として気化した液体ＬＩＱが液化するため、異物ＦＭの大きさは見かけ上大きくなる。従って、検査部ＣＨＫは、異物ＦＭが小さい場合でも、異物ＦＭを検出することができる。 Next, the effect of this embodiment is demonstrated using FIG. According to the present embodiment, the liquid addition unit LAD cools the mixed gas of the inspection target gas and the liquid after mixing the vaporized liquid with the inspection target gas sampled by the sampling unit SMP. For this reason, as shown in FIG. 3A and FIG. 3B, the liquid LIQ vaporized using the foreign matter FM as a nucleus is liquefied, so that the size of the foreign matter FM is apparently increased. Therefore, the inspection unit CHK can detect the foreign matter FM even when the foreign matter FM is small.
なお、ここで検出される異物ＦＭとしては、例えば、排気ポンプＰＭＰ１としてのドライポンプで用いられている潤滑油がある。ドライポンプは機械式であるため、一般的に油による真空容器ＣＨＢの汚染がない、と考えられている。しかし、本発明者が検討した結果、半導体装置の微細化が進むと、ドライポンプで用いられている潤滑油によって真空容器ＣＨＢが汚染され、その結果、半導体装置の歩留まりが低下することが分かった。しかし、この真空容器ＣＨＢに新入してくる潤滑油は、非常に細かく、その直径は例えば５０ｎｍ以下である。 Note that the foreign matter FM detected here includes, for example, lubricating oil used in a dry pump as the exhaust pump PMP1. Since the dry pump is mechanical, it is generally considered that there is no contamination of the vacuum vessel CHB with oil. However, as a result of studies by the present inventors, it has been found that when the semiconductor device is miniaturized, the vacuum vessel CHB is contaminated by the lubricating oil used in the dry pump, resulting in a decrease in the yield of the semiconductor device. . However, the lubricating oil newly entered in the vacuum vessel CHB is very fine, and its diameter is, for example, 50 nm or less.
これに対して本実施形態によれば、異物ＦＭとしての潤滑油が細かくても、検査部ＣＨＫにおいて潤滑油の大きさは見かけ上大きくなっている。従って、検査部ＣＨＫは、潤滑油を検出することができる。このため、潤滑油に起因して半導体装置の歩留まりが低下することを抑制できる。 On the other hand, according to this embodiment, even if the lubricating oil as the foreign matter FM is fine, the size of the lubricating oil is apparently large in the inspection unit CHK. Therefore, the inspection unit CHK can detect the lubricating oil. For this reason, it can suppress that the yield of a semiconductor device falls resulting from lubricating oil.
（第２の実施形態）
図４は、第２の実施形態に係る半導体製造装置ＳＭＳの構成を示す図である。本実施形態に係る半導体製造装置ＳＭＳは、反応性ガス添加部ＧＡＤ１を有している点を除いて、第１の実施形態に係る半導体製造装置ＳＭＳと同様の構成である。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of the semiconductor manufacturing apparatus SMS according to the second embodiment. The semiconductor manufacturing apparatus SMS according to the present embodiment has the same configuration as the semiconductor manufacturing apparatus SMS according to the first embodiment, except that the reactive gas addition unit GAD1 is included.
反応性ガス添加部ＧＡＤ１は、サンプリング部ＳＭＰによってサンプリングされた（又はサンプリングされる）検査対象ガスに、反応性ガスを添加する。反応性ガスは、検査対象ガスに含まれると予想される異物ＦＭと反応する。反応が不十分な場合は、反応を促進するために、加熱処理を行う。この加熱処理は、例えばヒータを用いて行われる。液体添加部ＬＡＤ及び検査部ＣＨＫは、反応性ガスが添加された後の検査対象ガスに対して処理を行う。異物は、反応性ガスと反応することにより、少なくとも表面が、液体添加部ＬＡＤによって添加される液体に対する濡れ性が改善する。 The reactive gas addition unit GAD1 adds a reactive gas to the inspection target gas sampled (or sampled) by the sampling unit SMP. The reactive gas reacts with a foreign substance FM that is expected to be contained in the inspection target gas. When the reaction is insufficient, heat treatment is performed to promote the reaction. This heat treatment is performed using, for example, a heater. The liquid addition unit LAD and the inspection unit CHK process the inspection target gas after the reactive gas is added. When the foreign substance reacts with the reactive gas, the wettability with respect to the liquid to which at least the surface is added by the liquid addition part LAD is improved.
例えば異物ＦＭが上記したドライポンプの潤滑油であり、液体添加部ＬＡＤが添加する液体として水を使いたい場合、反応性ガスは、元素として、酸素、塩素、及びフッ素の少なくとも一つを含む。反応性ガスは、例えば酸素ガスである。 For example, when the foreign matter FM is the above-described dry pump lubricant and water is to be used as the liquid added by the liquid addition unit LAD, the reactive gas contains at least one of oxygen, chlorine, and fluorine as elements. The reactive gas is, for example, oxygen gas.
なお、本図に示す例において、反応性ガス添加部ＧＡＤ１はサンプリング部ＳＭＰよりも下流側に設けられている。ただし、図５に示すように、反応性ガス添加部ＧＡＤ１は真空容器ＣＨＢに対して設けられていても良い。この場合、反応性ガスは真空容器ＣＨＢの内部に導入される。 In the example shown in the figure, the reactive gas addition unit GAD1 is provided on the downstream side of the sampling unit SMP. However, as shown in FIG. 5, the reactive gas addition part GAD1 may be provided with respect to the vacuum vessel CHB. In this case, the reactive gas is introduced into the vacuum vessel CHB.
本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果が得られる。また、異物ＦＭの少なくとも表面を、反応性ガス添加部ＧＡＤ１が添加する反応性ガスによって改質することができるため、液体添加部ＬＡＤが用いる液体の選択範囲を広げることができる。このため、液体添加部ＬＡＤが添加する液体として、既存の真空プロセスに対して親和性の高い液体、例えば水を用いることができる。ここで、既存の真空プロセスに対して親和性の高い液体とは、例えば、既存のクリーンルーム内で既に使用されている液体である。 According to this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. In addition, since at least the surface of the foreign substance FM can be modified by the reactive gas added by the reactive gas addition unit GAD1, the selection range of the liquid used by the liquid addition unit LAD can be expanded. For this reason, as the liquid added by the liquid addition unit LAD, a liquid having high affinity for the existing vacuum process, for example, water can be used. Here, the liquid having high affinity for the existing vacuum process is, for example, a liquid already used in an existing clean room.
（第３の実施形態）
図６は、第３の実施形態に係る半導体製造装置ＳＭＳの構成を示す図である。本実施形態に係る半導体製造装置ＳＭＳは、以下を除いて、第２の実施形態に係る半導体製造装置ＳＭＳと同様の構成である。
(Third embodiment)
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a semiconductor manufacturing apparatus SMS according to the third embodiment. The semiconductor manufacturing apparatus SMS according to the present embodiment has the same configuration as the semiconductor manufacturing apparatus SMS according to the second embodiment except for the following.
まず、真空容器ＣＨＢは、処理室ＰＲＣ及びロードロック室ＬＬＣを備えている。ロードロック室ＬＬＣは、処理室ＰＲＣに、シャッターＳＨＴを介して繋がっている。真空容器ＣＨＢは、基板を処理する容器であり、ヒータＨＴを有している。なお、ヒータＨＴは真空容器ＣＨＢの内部に設けられていてもよいし、外部に設けられていても良い。排気ポンプＰＭＰ１はロードロック室ＬＬＣ内を排気しており、サンプリング部ＳＭＰはロードロック室ＬＬＣから検査対象ガスをサンプリングしている。そして処理室ＰＲＣは、排気ポンプＰＭＰ２によって排気されている。排気ポンプＰＭＰ２は、ドライポンプである。 First, the vacuum vessel CHB includes a processing chamber PRC and a load lock chamber LLC. The load lock chamber LLC is connected to the processing chamber PRC via a shutter SHT. The vacuum vessel CHB is a vessel for processing a substrate and has a heater HT. The heater HT may be provided inside the vacuum vessel CHB or may be provided outside. The exhaust pump PMP1 exhausts the inside of the load lock chamber LLC, and the sampling unit SMP samples the inspection target gas from the load lock chamber LLC. The processing chamber PRC is exhausted by the exhaust pump PMP2. The exhaust pump PMP2 is a dry pump.
そして、処理室ＰＲＣには処理ガス添加部ＧＡＤ２が設けられている。処理ガス添加部ＧＡＤ２は、基板を処理するためのガスを処理室ＰＲＣ内に導入することができる。ここで処理室ＰＲＣ内に導入されるガスは、処理室ＰＲＣで行われる処理によって変わるが、例えば酸素ガスが含まれる。また処理ガス添加部ＧＡＤ２は、真空容器ＣＨＢに、不活性ガス（例えば窒素ガス）を導入することができる。シャッターＳＨＴが開いている場合、真空容器ＣＨＢに導入されたガスは、ロードロック室ＬＬＣにも流れ込む。例えば、処理ガス添加部ＧＡＤ２から処理室ＰＲＣにガスを導入しつつ、シャッターＳＨＴを開いた状態で排気ポンプＰＭＰ１を動作させた場合、ロードロック室ＬＬＣの内部は、処理ガス添加部ＧＡＤ２から導入されたガスに置換される。 A processing gas addition part GAD2 is provided in the processing chamber PRC. The processing gas addition unit GAD2 can introduce a gas for processing the substrate into the processing chamber PRC. Here, the gas introduced into the processing chamber PRC varies depending on the processing performed in the processing chamber PRC, but includes, for example, oxygen gas. Further, the processing gas addition unit GAD2 can introduce an inert gas (for example, nitrogen gas) into the vacuum vessel CHB. When the shutter SHT is open, the gas introduced into the vacuum chamber CHB also flows into the load lock chamber LLC. For example, when the exhaust pump PMP1 is operated with the shutter SHT opened while introducing gas from the processing gas addition unit GAD2 into the processing chamber PRC, the inside of the load lock chamber LLC is introduced from the processing gas addition unit GAD2. The gas is replaced.
また本実施形態では、処理ガス添加部ＧＡＤ２が、第２の実施形態における反応性ガス添加部ＧＡＤ１の機能も有している。すなわち本実施形態では、反応性ガスは、反応性ガス添加部ＧＡＤ１から、処理室ＰＲＣ及びシャッターＳＨＴを介して、ロードロック室ＬＬＣに導入される。 In the present embodiment, the processing gas addition unit GAD2 also has the function of the reactive gas addition unit GAD1 in the second embodiment. That is, in the present embodiment, the reactive gas is introduced from the reactive gas addition unit GAD1 into the load lock chamber LLC via the processing chamber PRC and the shutter SHT.
図７は、図６に示した半導体製造装置ＳＭＳを用いた処理の一例を示すフローチャートである。本図に示す例において、半導体製造装置ＳＭＳはバッチ方式で複数の基板を同時に処理する。なお、本図に示す処理を行っている間、サンプリング部ＳＭＰ、液体添加部ＬＡＤ、検査部ＣＨＫ、及びアラーム部ＡＬＭは動作し続ける。 FIG. 7 is a flowchart showing an example of processing using the semiconductor manufacturing apparatus SMS shown in FIG. In the example shown in the figure, the semiconductor manufacturing apparatus SMS simultaneously processes a plurality of substrates in a batch method. Note that the sampling unit SMP, the liquid addition unit LAD, the inspection unit CHK, and the alarm unit ALM continue to operate during the processing shown in FIG.
まず、ロードロック室ＬＬＣに基板を搬入する。このとき、石英ボードなどのキャリアが用いられるため、複数の基板がロードロック室ＬＬＣに搬入される（ステップＳ１０）。次いで、ロードロック室ＬＬＣを排気しつつ、ロードロック室ＬＬＣの内部を窒素で置換する（ステップＳ２０）。このとき、窒素ガスは処理ガス添加部ＧＡＤ２から導入される。ロードロック室ＬＬＣに窒素ガス供給部を有している設備は、この窒素ガスを用いて、ロードロック室ＬＬＣの内部の窒素置換を行う。 First, a substrate is carried into the load lock chamber LLC. At this time, since a carrier such as a quartz board is used, a plurality of substrates are carried into the load lock chamber LLC (step S10). Next, while evacuating the load lock chamber LLC, the inside of the load lock chamber LLC is replaced with nitrogen (step S20). At this time, nitrogen gas is introduced from the processing gas addition unit GAD2. The equipment having a nitrogen gas supply unit in the load lock chamber LLC performs nitrogen substitution inside the load lock chamber LLC using this nitrogen gas.
次いで、処理室ＰＲＣに、反応性ガス（例えば酸素）を導入しつつ、ロードロック室ＬＬＣから処理室ＰＲＣに基板を搬送する。このとき、シャッターＳＨＴを介して処理室ＰＲＣからロードロック室ＬＬＣに反応性ガスが流れ込む（ステップＳ３０）。 Next, the substrate is transferred from the load lock chamber LLC to the processing chamber PRC while introducing a reactive gas (for example, oxygen) into the processing chamber PRC. At this time, the reactive gas flows from the processing chamber PRC into the load lock chamber LLC via the shutter SHT (step S30).
次いで、処理室ＰＲＣに処理ガス（例えば酸素）を導入して、基板を処理する。このとい、ヒータＨＴによって基板は加熱される（ステップＳ４０）。 Next, a processing gas (for example, oxygen) is introduced into the processing chamber PRC to process the substrate. At this time, the substrate is heated by the heater HT (step S40).
その後、処理が行われた基板を処理室ＰＲＣからロードロック室ＬＬＣに戻す（ステップＳ５０）。そして、ロードロック室ＬＬＣから基板を取り出す（ステップＳ６０）。 Thereafter, the processed substrate is returned from the processing chamber PRC to the load lock chamber LLC (step S50). Then, the substrate is taken out from the load lock chamber LLC (step S60).
本実施形態によっても、第２の実施形態と同様の効果が得られる。また、サンプリング部ＳＭＰはロードロック室ＬＬＣに接続しているため、液体添加部ＬＡＤ、検査部ＣＨＫ、及びアラーム部ＡＬＭを用いることで、ロードロック室ＬＬＣ内における異物の有無を検出することができる。従って、基板がロードロック室ＬＬＣで待機している間に、基板が異物で汚染されることを抑制できる。 According to this embodiment, the same effect as that of the second embodiment can be obtained. Further, since the sampling unit SMP is connected to the load lock chamber LLC, the presence or absence of foreign matter in the load lock chamber LLC can be detected by using the liquid addition unit LAD, the inspection unit CHK, and the alarm unit ALM. . Therefore, it is possible to prevent the substrate from being contaminated with foreign substances while the substrate is waiting in the load lock chamber LLC.
また、反応性ガスは、処理ガス添加部ＧＡＤ２から、処理室ＰＲＣ及びシャッターＳＨＴを介して、ロードロック室ＬＬＣに導入される。従って、ロードロック室ＬＬＣ、サンプリング部ＳＭＰ、及び液体添加部ＬＡＤのいずれかに、反応性ガスを導入するための配管系を新たに設置する必要はない。さらに、処理室ＰＲＣにあるヒータＨＴによる加熱処理によって、反応性ガス（例えば酸素）と検査対象ガスに含まれると予想される異物ＦＭとの反応を促進できる。 The reactive gas is introduced from the processing gas addition unit GAD2 into the load lock chamber LLC via the processing chamber PRC and the shutter SHT. Therefore, it is not necessary to newly install a piping system for introducing the reactive gas into any of the load lock chamber LLC, the sampling unit SMP, and the liquid addition unit LAD. Furthermore, the reaction between the reactive gas (for example, oxygen) and the foreign material FM that is expected to be included in the inspection target gas can be promoted by the heat treatment by the heater HT in the processing chamber PRC.
（第４の実施形態）
図８は、第４の実施形態に係る半導体製造装置ＳＭＳの構成を示す図である。本実施形態に係る半導体製造装置ＳＭＳは、サンプリング部ＳＭＰが処理室ＰＲＣに繋がっている点を除いて、第３の実施形態に係る半導体製造装置ＳＭＳと同様の構成である。なお、サンプリング部ＳＭＰ、液体添加部ＬＡＤ、及び検査部ＣＨＫは、処理室ＰＲＣ及びロードロック室ＬＬＣのそれぞれに対して設けられていてもよい。
(Fourth embodiment)
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a semiconductor manufacturing apparatus SMS according to the fourth embodiment. The semiconductor manufacturing apparatus SMS according to the present embodiment has the same configuration as the semiconductor manufacturing apparatus SMS according to the third embodiment, except that the sampling unit SMP is connected to the processing chamber PRC. Note that the sampling unit SMP, the liquid addition unit LAD, and the inspection unit CHK may be provided for each of the processing chamber PRC and the load lock chamber LLC.
本実施形態によれば、液体添加部ＬＡＤ、検査部ＣＨＫ、及びアラーム部ＡＬＭを用いることで、処理室ＰＲＣ内における異物の有無を検出することができる。従って、基板が処理室ＰＲＣ内で異物に汚染されることを抑制できる。 According to the present embodiment, the presence or absence of foreign matter in the processing chamber PRC can be detected by using the liquid addition unit LAD, the inspection unit CHK, and the alarm unit ALM. Therefore, it can suppress that a board | substrate is contaminated with a foreign material within the process chamber PRC.
（第５の実施形態）
図９は、第５の実施形態に係る半導体製造装置ＳＭＳの構成を示す図である。本実施形態に係る半導体製造装置ＳＭＳは、プリベーク室ＰＢＣを有している点を除いて、第３又は第４の実施形態に係る半導体製造装置ＳＭＳと同様である。なお、本図は、第３の実施形態と同様の場合を示している。
(Fifth embodiment)
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of a semiconductor manufacturing apparatus SMS according to the fifth embodiment. The semiconductor manufacturing apparatus SMS according to the present embodiment is the same as the semiconductor manufacturing apparatus SMS according to the third or fourth embodiment except that the semiconductor manufacturing apparatus SMS has a pre-bake chamber PBC. This figure shows a case similar to that of the third embodiment.
プリベーク室ＰＢＣは、ロードロック室ＬＬＣと処理室ＰＲＣの間に位置しており、ヒータＨＴを有している。プリベーク室ＰＢＣは、基板が処理室ＰＲＣに搬送される前に、その基板を加熱する。プリベーク室ＰＢＣの内部は排気ポンプＰＭＰ３によって排気されている。排気ポンプＰＭＰ３は、例えばドライポンプである。 The pre-bake chamber PBC is located between the load lock chamber LLC and the processing chamber PRC and has a heater HT. The prebake chamber PBC heats the substrate before the substrate is transferred to the processing chamber PRC. The inside of the prebake chamber PBC is exhausted by an exhaust pump PMP3. The exhaust pump PMP3 is, for example, a dry pump.
そして、プリベーク室ＰＢＣ内において異物によって基板が汚染されることを抑制したい場合、サンプリング部ＳＭＰは、プリベーク室ＰＢＣから検査対象ガスをサンプリングする。なお、サンプリング部ＳＭＰ、液体添加部ＬＡＤ、及び検査部ＣＨＫは、処理室ＰＲＣ、プリベーク室ＰＢＣ、及びロードロック室ＬＬＣのそれぞれに対して設けられていてもよい。 Then, when it is desired to suppress the substrate from being contaminated by foreign substances in the pre-bake chamber PBC, the sampling unit SMP samples the inspection target gas from the pre-bake chamber PBC. Note that the sampling unit SMP, the liquid addition unit LAD, and the inspection unit CHK may be provided for each of the processing chamber PRC, the pre-bake chamber PBC, and the load lock chamber LLC.
本実施形態によっても、第３又は第４の実施形態と同様の効果が得られる。また、基板がプリベーク室ＰＢＣ内で異物に汚染されることを抑制できる。 According to this embodiment, the same effect as that of the third or fourth embodiment can be obtained. Moreover, it can suppress that a board | substrate is contaminated with a foreign material within the prebaking chamber PBC.
（第６の実施形態）
図１０は、第６の実施形態に係る半導体装置の製造方法で製造される半導体装置ＳＤの構成を示す断面図である。半導体装置ＳＤは、不揮発メモリを有している。この不揮発メモリは、基板ＳＵＢ、例えばシリコン基板を用いて形成されている。
(Sixth embodiment)
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a configuration of a semiconductor device SD manufactured by the semiconductor device manufacturing method according to the sixth embodiment. The semiconductor device SD has a nonvolatile memory. The nonvolatile memory is formed using a substrate SUB, for example, a silicon substrate.
詳細には、不揮発メモリは、基板ＳＵＢのうち素子形成領域を用いて形成されている。この素子形成領域は、素子分離膜ＳＴＩによって他の領域から分離されている。そして素子形成領域に位置する基板ＳＵＢの上には、トンネル絶縁膜ＴＵＮＩ、トラップ絶縁膜ＴＲＰＩ、トップ絶縁膜ＴＯＰＩ、及びゲート電極ＧＥがこの順に積層されている。トンネル絶縁膜ＴＵＮＩ及びトップ絶縁膜ＴＯＰＩは、例えば酸化シリコン膜であり、トラップ絶縁膜ＴＲＰＩは、例えば窒化シリコン膜である。なお、トンネル絶縁膜ＴＵＮＩは、例えば熱酸化法によって形成されている。トンネル絶縁膜ＴＵＮＩ、トップ絶縁膜ＴＯＰＩ、及びゲート電極ＧＥは、ＣＶＤ法などの堆積法を用いて形成されている。そして、素子形成領域に位置する基板ＳＵＢには、ソース及びドレインとなる拡散層ＤＩＦが形成されている。 Specifically, the nonvolatile memory is formed using an element formation region in the substrate SUB. This element formation region is separated from other regions by an element isolation film STI. On the substrate SUB located in the element formation region, a tunnel insulating film TUNI, a trap insulating film TRPI, a top insulating film TOPI, and a gate electrode GE are stacked in this order. The tunnel insulating film TUNI and the top insulating film TOPI are, for example, silicon oxide films, and the trap insulating film TRPI is, for example, a silicon nitride film. The tunnel insulating film TUNI is formed by, for example, a thermal oxidation method. The tunnel insulating film TUNI, the top insulating film TOPI, and the gate electrode GE are formed using a deposition method such as a CVD method. A diffusion layer DIF serving as a source and a drain is formed on the substrate SUB located in the element formation region.
本実施形態において、不揮発メモリへの情報の書き込み／消去は、トラップ絶縁膜ＴＲＰＩへの電荷の注入／取出しによって行われる。そして、不揮発メモリからの情報の読み出しは、ゲート電極ＧＥに印加される閾値電圧の変化を測定することにより、行われる。 In the present embodiment, writing / erasing information to / from the nonvolatile memory is performed by injecting / extracting charges from / to the trap insulating film TRPI. Information is read from the nonvolatile memory by measuring a change in threshold voltage applied to the gate electrode GE.
本実施形態において、トンネル絶縁膜ＴＵＮＩは、第１〜第５の実施形態のいずれかに示した半導体製造装置ＳＭＳを用いて製造される。従って、トンネル絶縁膜ＴＵＮＩに、異物に起因して不良が発生することを抑制できる。なお、トラップ絶縁膜ＴＲＰＩ、トップ絶縁膜ＴＯＰＩ、及びゲート電極ＧＥの少なくとも一つも、第１〜第５の実施形態のいずれかに示した半導体製造装置ＳＭＳを用いて製造されてもよい。 In the present embodiment, the tunnel insulating film TUNI is manufactured using the semiconductor manufacturing apparatus SMS shown in any of the first to fifth embodiments. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of defects in the tunnel insulating film TUNI due to foreign matters. Note that at least one of the trap insulating film TRPI, the top insulating film TOPI, and the gate electrode GE may be manufactured using the semiconductor manufacturing apparatus SMS shown in any of the first to fifth embodiments.
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えばＭＯＳトランジスタのゲート絶縁膜を形成する際に、第１〜第５の実施形態のいずれかに示した半導体製造装置ＳＭＳを用いてもよい。 As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say. For example, when forming a gate insulating film of a MOS transistor, the semiconductor manufacturing apparatus SMS shown in any of the first to fifth embodiments may be used.
ＡＬＭ アラーム部
ＣＨＢ 真空容器
ＣＨＫ 検査部
ＤＩＦ 拡散層
ＦＭ 異物
ＧＡＤ１ 反応性ガス添加部
ＧＡＤ２ 処理ガス添加部
ＧＥ ゲート電極
ＨＴ ヒータ
ＬＡＤ 液体添加部
ＬＬＣ ロードロック室
ＰＢＣ プリベーク室
ＰＭＰ１ 排気ポンプ
ＰＭＰ２ 排気ポンプ
ＰＭＰ３ 排気ポンプ
ＰＲＣ 処理室
ＳＤ 半導体装置
ＳＨＴ シャッター
ＳＭＰ サンプリング部
ＳＭＳ 半導体製造装置
ＳＴＩ 素子分離膜
ＳＵＢ 基板
ＴＯＰＩ トップ絶縁膜
ＴＲＰＩ トラップ絶縁膜
ＴＵＮＩ トンネル絶縁膜
ALM Alarm section CHB Vacuum container CHK Inspection section DIF Diffusion layer FM Foreign substance GAD1 Reactive gas addition section GAD2 Processing gas addition section GE Gate electrode HT Heater LAD Liquid addition section LLC Load lock chamber PBC Prebaking chamber PMP1 Exhaust pump PMP2 Exhaust pump PMP3 Exhaust pump PRC processing chamber SD semiconductor device SHT shutter SMP sampling unit SMS semiconductor manufacturing device STI element isolation film SUB substrate TOPI top insulating film TRPI trap insulating film TUNI tunnel insulating film
Claims (10)
前記真空容器の中で前記基板を処理する処理工程と、
前記真空容器から前記基板を搬出する搬出工程と、
を備え、
さらに、前記真空容器内の検査対象ガスをサンプリングし、気化した液体を前記検査対象ガスに混ぜ、その後冷却した上で、異物の有無を検査する検査工程を有する半導体装置の製造方法。 A loading step of loading a substrate into the vacuum vessel of the semiconductor manufacturing apparatus having a vacuum vessel;
A processing step of processing the substrate in the vacuum vessel;
An unloading step of unloading the substrate from the vacuum vessel;
With
Furthermore, the semiconductor device manufacturing method includes an inspection step of sampling the gas to be inspected in the vacuum container, mixing the vaporized liquid with the gas to be inspected, and then cooling it, and then inspecting for the presence of foreign matter.
前記検査工程において、前記検査対象ガスに、前記異物と反応する反応性ガスを添加し、その後、前記異物の有無を検査する半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 1,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein in the inspection step, a reactive gas that reacts with the foreign matter is added to the gas to be inspected, and then the presence or absence of the foreign matter is inspected.
前記半導体製造装置は、前記真空容器に接続している排気ポンプを備え、
前記異物は前記排気ポンプに使われている潤滑油であり、
前記液体は水であり、
前記反応性ガスは、元素として、酸素、塩素、及びフッ素の少なくとも一つを含む、半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 2,
The semiconductor manufacturing apparatus includes an exhaust pump connected to the vacuum vessel,
The foreign matter is a lubricating oil used in the exhaust pump,
The liquid is water;
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the reactive gas includes at least one of oxygen, chlorine, and fluorine as an element.
前記液体は、水又は有機溶媒である半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 1,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the liquid is water or an organic solvent.
前記検査工程において、前記検査対象ガスにレーザを照射し、前記レーザの散乱を検出することにより、前記異物の有無を検査する半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 1,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein, in the inspection step, the presence or absence of the foreign matter is inspected by irradiating the inspection target gas with a laser and detecting scattering of the laser.
前記真空容器は、処理室と、前記処理室に接続しているロードロック室とを備え、
前記検査対象ガスは、前記ロードロック室からサンプリングされる半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 1,
The vacuum vessel includes a processing chamber and a load lock chamber connected to the processing chamber,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the inspection target gas is sampled from the load lock chamber.
前記ロードロック室と前記処理室との間で基板を移動させている間に、前記処理室に、前記異物と反応する反応性ガスを添加する半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 6,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein a reactive gas that reacts with the foreign matter is added to the processing chamber while the substrate is moved between the load lock chamber and the processing chamber.
前記検査工程において、前記異物の検出結果が基準以上になったときに、警告処理を行う、又は前記処理工程を中断する半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 1,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein, in the inspection step, a warning process is performed or the processing step is interrupted when a detection result of the foreign matter exceeds a reference.
前記真空容器から検査対象ガスをサンプリングするサンプリング部と、
前記検査対象ガスに気化した液体を混ぜた上で、前記検査対象ガスと前記液体の混合ガスを冷却する液体添加部と、
冷却後の前記検査対象ガス中の異物の有無を検査する検査部と、
を備える半導体製造装置。 A vacuum vessel in which the substrate is processed;
A sampling unit for sampling a gas to be inspected from the vacuum vessel;
A liquid addition unit that cools the mixed gas of the inspection target gas and the liquid after mixing the vaporized liquid with the inspection target gas;
An inspection unit for inspecting the presence or absence of foreign matter in the inspection target gas after cooling;
A semiconductor manufacturing apparatus comprising:
前記検査部は、前記検査対象ガスに、前記異物と反応する反応性ガスを添加し、その後、前記異物の有無を検査する半導体製造装置。 The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 9,
The said inspection part is a semiconductor manufacturing apparatus which adds the reactive gas which reacts with the said foreign material to the said test object gas, and test | inspects the presence or absence of the said foreign material after that.
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