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TW202538868A - 半導體裝置之製造方法及製造系統 - Google Patents

半導體裝置之製造方法及製造系統

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Publication number
TW202538868A
TW202538868A TW113149093A TW113149093A TW202538868A TW 202538868 A TW202538868 A TW 202538868A TW 113149093 A TW113149093 A TW 113149093A TW 113149093 A TW113149093 A TW 113149093A TW 202538868 A TW202538868 A TW 202538868A
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TW
Taiwan
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sacrificial material
recess
substrate
plasma
manufacturing
Prior art date
Application number
TW113149093A
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English (en)
Inventor
清水梨央
山口達也
Original Assignee
日商東京威力科創股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 日商東京威力科創股份有限公司 filed Critical 日商東京威力科創股份有限公司
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Abstract

本發明能夠減少氣隙內的殘渣。半導體裝置之製造方法係包含工序(a)、工序(b)、及工序(c)。在工序(a)，係將犧牲材料填埋至基板上所形成的凹部內。在工序(b)，係以密封膜覆蓋填埋有犧牲材料的凹部。在工序(c)，係使處理氣體在凹部的外部電漿化，藉由將電漿所含的活性種透過密封膜供給至犧牲材料以使凹部內的犧牲材料分解，並透過密封膜去除凹部內的犧牲材料。

Description

半導體裝置之製造方法及製造系統
本揭露之各種面向及實施形態係關於半導體裝置之製造方法及製造系統。
例如，下述專利文獻1中揭露「一種半導體裝置之製造方法，係包含：在形成有凹部的基板上層積能夠熱分解的有機材料之第1層積工序；在該有機材料上層積矽氮化膜之第2層積工序；以及將該基板加熱至預先設定的溫度來使該有機材料熱分解，使該矽氮化膜的下層的該有機材料透過該矽氮化膜脫離以在該矽氮化膜與該凹部之間形成氣隙之脫離工序；在該第2層積工序中，在將該基板的溫度維持在200[℃]以下之狀態下，使用微波的電漿來層積該矽氮化膜」。
專利文獻1：日本特開2021-108353號公報
本揭露係提供一種能夠減少氣隙內的殘渣之半導體裝置之製造方法及製造系統。
本揭露一側面之半導體裝置之製造方法係包含工序(a)、工序(b)、及工序(c)。在工序(a)，係將犧牲材料填埋至基板上所形成的凹部內。在工序(b)，係以密封膜覆蓋填埋有犧牲材料的凹部。在工序(c)，係使處理氣體在凹部的外部電漿化，藉由將電漿所含的活性種透過密封膜供給至犧牲材料以使凹部內的犧牲材料分解，並透過密封膜去除凹部內的犧牲材料。
根據本揭露之各種面向及實施形態，能夠減少氣隙內的殘渣。
以下，根據圖式詳細地說明所揭露的半導體裝置之製造方法及製造系統的實施形態。此外，所揭露的半導體裝置之製造方法及製造系統不受限於以下實施形態。
專利文獻1的技術中，藉由加熱基板使填埋在凹部內的有機材料熱分解並透過密封膜加以去除，藉此在被密封膜覆蓋的凹部內形成氣隙。然而，根據加熱基板的溫度，會有無法充分去除有機材料且有機材料作為殘渣殘留在凹部內的情形。當殘渣殘留在凹部內時，氣隙的容積會變得小於所期望的容積。另外，當殘渣量在氣隙之間不同時，在多個氣隙之間會產生容積的偏差。因此，期望抑制氣隙內的殘渣。
因此，本揭露係提供一種能夠減少氣隙內的殘渣之技術。
[製造系統10之構成例]圖1係顯示本揭露一實施形態的製造系統10的一例之系統構成圖。製造系統10具備VTM(Vacuum Transfer Module)11、多個LLM(Load Lock Module)12、及EFEM(Equipment Front End Module)13。在VTM11的側壁透過閘閥G連接有成膜裝置20、電漿處理裝置30、加熱裝置40、及電漿處理裝置50。此外，圖1的例子中，雖是在VTM11分別連接有1台成膜裝置20、電漿處理裝置30、加熱裝置40、及電漿處理裝置50，但所揭露的技術不限於此。作為其他形態，也可以在VTM11連接有多個成膜裝置20、電漿處理裝置30、加熱裝置40、及電漿處理裝置50的至少一者。
成膜裝置20將犧牲材料填埋在基板上所形成的凹部內。本實施形態中，犧牲材料係能夠熱分解的有機材料。成膜裝置20為第1處理裝置的一例。
電漿處理裝置30會生成電漿並將生成的電漿中所含的活性種等照射在基板上，以去除形成於基板上的不需要的犧牲材料。又，電漿處理裝置30會在已填埋有犧牲材料的凹部上形成密封膜。電漿處理裝置30為第2處理裝置的一例。
加熱裝置40藉由加熱在凹部中填埋有犧牲材料的基板來使犧牲材料熱分解，而透過密封膜去除犧牲材料。
電漿處理裝置50會生成電漿並將生成的電漿中所含的活性種等透過密封膜照射到基板的凹部內，以去除殘留於凹部內的犧牲材料的殘渣。電漿處理裝置50為第3處理裝置的一例。
在VTM11的其他側壁透過閘閥G連接有多個LLM12。圖1的例子中，雖是在VTM11連接有2台LLM12，但連接於VTM11的LLM12的數量可以多於2台，也可以是1台。
在VTM11內配置有搬送機器人110。搬送機器人110在成膜裝置20、電漿處理裝置30、加熱裝置40、電漿處理裝置50、及LLM12之間搬送基板。VTM11內被保持在比大氣壓低的預先設定的壓力環境氣氛。
各LLM12的一個側壁透過閘閥G與VTM11連接，另一個側壁透過閘閥G與EFEM13連接。透過閘閥G將基板從EFEM13搬入到LLM12內時，關閉閘閥G以使LLM12內的壓力下降到與VTM11內的壓力相同程度的壓力。然後，打開閘閥G，藉由搬送機器人110將LLM12內的基板朝VTM11內搬出。
又，在LLM12內的壓力已成為與VTM11內的壓力相同程度的壓力之狀態下，藉由搬送機器人110且透過閘閥G將基板從VTM11搬入至LLM12內，關閉閘閥G。然後，使LLM12內的壓力提高到與EFEM13內相同程度的壓力。然後，打開閘閥G，將LLM12內的基板朝EFEM13內搬出。
在與設有閘閥G的EFEM13的側壁為相反側的EFEM13的側壁上設有多個裝載埠14。各裝載埠14與能夠收容多個基板的FOUP(Front Opening Unified Pod；前開式晶圓傳送盒)等容器連接。此外，也可以在EFEM13內設有會改變基板的朝向之對準模組等。
EFEM13內為例如大氣壓。在EFEM13內設有搬送機器人130。搬送機器人130在LLM12與連接於裝載埠14的容器之間搬送基板。在EFEM13的上部設有FFU(Fan Filter Unit)等，從上部將已被去除微粒等的乾燥空氣供給到EFEM13內，在EFEM13內形成降流(downflow)。此外，本實施形態中，雖然EFEM13內是大氣壓，但作為其他形態，也可以將EFEM13內的壓力控制成正壓。藉此，能夠抑制微粒等從外部侵入到EFEM13內。
控制裝置15具備記憶體、處理器、及輸出入介面。記憶體中儲存有控制程式及處理配方等資料。處理器從記憶體讀取並執行控制程式，根據儲存在記憶體中的配方等透過輸出入介面來控制製造系統10的各部位。
[成膜裝置20之構成例]圖2係顯示成膜裝置20的一例之圖。成膜裝置20具有腔室21、排氣機構22、氣體供給部23、噴淋頭25、及台座26。本實施形態中，成膜裝置20為例如CVD(Chemical Vapor Deposition)裝置。
排氣機構22具有會排出腔室21內的氣體之真空泵與會調整腔室21內的壓力之壓力調整閥。腔室21內藉由排氣機構22被控制成預先決定之壓力的真空環境氣氛。
腔室21透過噴淋頭25與會供給多種原料單體的氣體供給部23連接。本實施形態中，多種原料單體為例如異氰酸酯及胺。異氰酸酯為第1單體的一例，胺為第2單體的一例。氣體供給部23具有原料供給源230a、原料供給源230b、汽化器231a、及汽化器231b。原料供給源230a收容例如異氰酸酯的液體。原料供給源230b收容例如胺的液體。
汽化器231a會使從原料供給源230a所供給的異氰酸酯的液體汽化。由汽化器231a汽化後的異氰酸酯的蒸氣經由配管24a被導入到噴淋頭25。另外，汽化器231b會使從原料供給源230b所供給的胺的液體汽化。由汽化器231b汽化後的胺的蒸氣經由配管24b被導入到噴淋頭25。
噴淋頭25設置在例如腔室21的上部，其下面形成有多個噴出口。噴淋頭25從各噴出口將經由配管24a被導入的異氰酸酯的蒸氣及經由配管24b被導入的胺的蒸氣噴淋狀地噴出至腔室21內。
在腔室21內設有台座26。台座26具有未圖示的溫度調節機構。台座26係供載置經由形成於腔室21的側壁上的開口21a被搬入至腔室21內的基板W。開口21a藉由閘閥G被開閉。台座26具有溫度調節機構，藉由溫度調節機構控制基板W的溫度，以使其成為適於從氣體供給部23所供給之原料單體的蒸鍍聚合的溫度。適於蒸鍍聚合的溫度可因應原料單體的種類加以設定。適於蒸鍍聚合的溫度為例如60℃~100℃的範圍內的溫度。
藉由使用上述般的成膜裝置20在基板W的表面引發二種原料單體的蒸鍍聚合反應，會在基板W的表面形成聚合物的有機膜。當二種原料單體為異氰酸酯及胺的情形，會在基板W的表面形成具有聚脲鍵的聚合物的有機膜。聚合物的有機膜為犧牲材料的一例。
[電漿處理裝置30之構成例]圖3係顯示電漿處理裝置30的一例之圖。電漿處理裝置30具有由導電性材料所形成的腔室31。腔室31為接地。腔室31與排氣機構32連接。排氣機構32具有壓力調整閥。排氣機構32會控制壓力調整閥，將腔室31內的氣體排出，以使腔室31內成為預先決定的壓力。
腔室31內設有供載置基板W的台座33。台座33係供載置經由形成於腔室31的側壁上的開口31a被搬入至腔室31內的基板W。開口31a藉由閘閥G被開閉。台座33內設有用於加熱基板W的加熱器33a。另外，台座33與腔室31的底部電性連接，作為陽極電極發揮功能。在台座33的上方設有與台座33的上面相對向的噴淋頭34。噴淋頭34由導電性材料形成，透過絕緣構件34a被支撐在腔室31的上部。噴淋頭34和會供給電漿產生用的高頻電力的電源35連接。噴淋頭34相對於台座33作為陰極電極發揮功能。
氣體供給源36會供給處理氣體。流量控制器37會調整從氣體供給源36所供給的處理氣體的流量並供給到噴淋頭34的擴散空間34b內。被供給到擴散空間34b內的處理氣體在擴散空間34b內擴散，並從形成於擴散空間34b的下面的多個噴出口34c噴淋狀地被供給到腔室31內。圖3的例子中雖顯示出各一個氣體供給源36及流量控制器37，但實際上氣體供給源36及流量控制器37的組對是就所使用的氣體種類分別加以設置。
經由噴淋頭34被供給到腔室31內的處理氣體藉由從電源35供給到腔室31內的高頻電力被電漿化。然後，藉由電漿中所含的離子或活性種等，使形成於基板W上的犧牲材料的一部分被去除，或在基板W上形成密封膜。本實施形態中，密封膜為例如矽氧化膜。此外，作為其他例子，密封膜也可以是矽氮化膜等其他含矽膜。
[加熱裝置40之構成例]圖4係顯示加熱裝置40的一例之圖。加熱裝置40具有腔室41、排氣管42、供給管43、台座44、燈具室45、及燈具46。
在腔室41內設有供載置基板W的台座44。在與供載置基板W的台座44的面相對向的位置處設有燈具室45。在燈具室45內配置有紅外線燈等燈具46。
腔室41的側壁透過供給管43與氣體供給部47連接。氣體供給部47經由供給管43將N2氣體等非活性氣體供給到腔室41內。另外，腔室41的側壁上形成有用於搬入及搬出基板W的開口41a。開口41a藉由閘閥G被開閉。
腔室41的底部透過排氣管42與排氣裝置48連接。排氣裝置48具有壓力調整閥。排氣裝置48會控制壓力調整閥，將腔室41內的氣體排出，以使腔室41內成為預先決定的壓力。
在基板W載置於台座44上且非活性氣體經由供給管43被供給到腔室41內的狀態下使燈具46點亮，藉此能夠在非活性氣體的環境氣氛下將基板W加熱至預先設定的溫度。本實施形態中，基板W被加熱至例如400℃以下的溫度。
[電漿處理裝置50之構成例]圖5係顯示電漿處理裝置50的一例的圖。電漿處理裝置50具備腔室501及微波輸出裝置504。
腔室501例如由表面被陽極氧化處理後的鋁等形成為大致圓筒狀，並且在內部形成大致圓筒狀的處理空間S。腔室501係接地以確保安全。另外，腔室501具有側壁501a及底壁501b。將側壁501a的中心軸線定義為軸線Z。底壁501b設置在側壁501a的下端側。底壁501b設置有排氣用的排氣口501h。另外，側壁501a形成有用於搬入及搬出基板W的開口501c。開口501c藉由閘閥G被開閉。另外，側壁501a的上端部係形成有開口。
側壁501a的上端部設置有電介質窗507，側壁501a的上端部的開口被電介質窗507從上方堵塞。電介質窗507的下面係面向處理空間S。O形環506配置在電介質窗507與側壁501a的上端部之間。
腔室501內設置有台座502。台座502設置成在軸線Z的方向上與電介質窗507相對向。台座502與電介質窗507之間的空間是處理空間S。基板W被載置在台座502上。
台座502具有基台502a及靜電吸盤502c。基台502a由例如鋁等導電性材料形成為大致圓盤狀。以使基台502a的中心軸線與軸線Z大致一致的方式將基台502a配置在腔室501內。
基台502a由絕緣性材料形成，並由沿著軸線Z方向延伸的筒狀支撐部520支撐。在筒狀支撐部520的外周設置有導電性的筒狀支撐部521。筒狀支撐部521沿著筒狀支撐部520的外周從腔室501的底壁501b朝向電介質窗507延伸。在筒狀支撐部521與側壁501a之間形成有環狀的排氣道522。
在排氣道522的上部設置有在厚度方向上形成有多個貫通孔的環狀的擋板523。在擋板523的下方設置有上述排氣口501h。在排氣口501h，經由排氣管530與具有渦輪分子泵等真空泵或自動壓力控制閥等的排氣裝置531連接。藉由排氣裝置531能夠將處理空間S減壓至預先決定的真空度。
基台502a也能發揮高頻電極的功能。輸出RF偏壓用的RF訊號的RF電源540經由供電棒542及匹配單元541與基台502a電性連接。RF電源540透過匹配單元541及供電棒542將適於控制被吸引至基板W的離子的能量的既定頻率(例如，13.56MHz)的偏壓電力供給到基台502a。
匹配單元541收容有用於在RF電源540側的阻抗與主要如電極、電漿、腔室501等負載側的阻抗之間進行匹配的匹配器。匹配器中包含有用於生成自偏置的阻隔電容器。
在基台502a的上面設置有靜電吸盤502c。靜電吸盤502c藉由靜電力吸附保持基板W。靜電吸盤502c具有大致圓盤狀的外形，填埋有加熱器502d。加熱器電源550經由配線552及開關551電性連接到加熱器502d。加熱器502d藉由從加熱器電源550供給的電力，對載置在靜電吸盤502c上的基板W進行加熱。在基台502a上設置有邊緣環502b。邊緣環502b配置成包圍基板W及靜電吸盤502c。邊緣環502b有時被稱為聚焦環。
基台502a內部設置有流道502g。在流道502g中，經由配管560從未圖示的冷卻單元供給冷媒。供給到流道502g內的冷媒經由配管561返回至冷卻單元。藉由使溫度由冷卻單元控制的冷媒在基台502a的流道502g中循環，控制基台502a的溫度。靜電吸盤502c上的基板W的溫度由在基台502a內流動的冷媒與靜電吸盤502c內的加熱器502d控制。
此外，台座502設置有用於在靜電吸盤502c與基板W之間供給氦氣等導熱氣體的配管562。
微波輸出裝置504輸出微波以激發供給到腔室501內的處理氣體。微波輸出裝置504產生例如2.4GHz頻率的微波。
微波輸出裝置504的輸出部連接到導波管508的一端。導波管508的另一端連接到模式轉換器509。模式轉換器509轉換從導波管508輸出的微波的模式，並且經由同軸導波管510將模式轉換後的微波供給到天線505。
同軸導波管510包含外側導體510a及內側導體510b。外側導體510a及內側導體510b呈大致圓筒形狀，以使外側導體510a及內側導體510b的中心軸線與軸線Z大致一致的方式將外側導體510a及內側導體510b配置在天線505的上部。
天線505包含冷卻套505a、電介質板505b、及槽板505c。槽板505c由具有導電性的金屬形成為大致圓板狀。以使槽板505c的中心軸線與軸線Z一致的方式將槽板505c設置在電介質窗507的上面。在槽板505c形成有多個槽孔。多個槽孔中以2個為一組，繞槽板505c的中心軸線排列。
電介質板505b由石英等電介質材料形成為大致圓盤狀。以使電介質板505b的中心軸線與軸線Z大致一致的方式將電介質板505b配置在槽板505c上。冷卻套505a設置在電介質板505b上。
冷卻套505a由表面具有導電性的材料形成，內部形成有流道 505e。冷媒由未圖示的冷卻單元供給到流道505e內。外側導體510a的下端與冷卻套505a的上部表面電性連接。此外，內側導體510b的下端通過形成在冷卻套505a及電介質板505b的中央部分的開口與槽板505c電性連接。
在同軸導波管510內傳播的微波在電介質板505b內傳播，並且從槽板505c的多個槽孔傳播到電介質窗507。傳播到電介質窗507的微波從電介質窗507的下面放射到處理空間S內。
氣體管511設置在同軸導波管510的內側導體510b的內側。在槽板505c的中央部形成有氣體管511能夠通過的貫通孔505d。氣體管511通過內側導體510b的內側延伸，連接到氣體供給部512。
氣體供給部512將用於處理基板W的處理氣體供給到氣體管511。氣體供給部512包含氣體供給源512a、閥512b、及流量控制器512c。氣體供給源512a是處理氣體的供給源。閥512b控制來自氣體供給源512a的處理氣體的供給及供給停止。流量控制器512c例如是質流控制器等，控制來自氣體供給源512a的處理氣體的流量。
在電介質窗507內設置有噴射器513。噴射器513將經由氣體管511供給的處理氣體經由電介質窗507上形成的貫通孔507h噴射到處理空間S內。噴射到處理空間S內的處理氣體被經由電介質窗507放射到處理空間S內的微波激發。藉此，處理氣體在處理空間S內被電漿化，電漿中含有的離子及自由基等放射到基板W。藉此，能夠去除在加熱基板W之後殘留在基板W的凹部內的殘渣。
[半導體裝置之製造方法]圖6係顯示半導體裝置之製造方法的一例之流程圖。圖6中例示的製造方法係藉由控制裝置15控制製造系統10的各部位而實現。以下，參照圖7~圖12對半導體裝置之製造方法的一例加以說明。
首先，將基板W搬入至成膜裝置20的腔室21內(步驟S100)。步驟S100中，例如圖7所示，將形成有凹部60的基板W搬入至成膜裝置20的腔室21內。
接著，將犧牲材料填埋在凹部60內(步驟S101)。步驟S101為工序(a)的一例。步驟S101中，向腔室21內供給第1單體及第2單體，藉由引發第1單體及第2單體的蒸鍍聚合反應來將犧牲材料填埋在基板W的凹部60內。本實施形態中，第1單體為例如異氰酸酯，第2單體為例如胺，犧牲材料具有聚脲鍵。藉此，例如圖8所示，犧牲材料61被填埋在凹部60內。
步驟S101中，例如，以下述處理條件，將犧牲材料61填埋在基板W的凹部內。腔室21內的壓力：0.5~20Torr(66.7~2666Pa)異氰酸酯的蒸氣的流量：1~20sccm(0.0017~0.034Pa･m3/s)胺的蒸氣的流量：1~20sccm(0.0017~0.034Pa･m3/s)基板W的溫度：40~150℃
接著，將基板W從成膜裝置20往電漿處理裝置30搬送(步驟S102)。步驟S102中，藉由VTM11內的搬送機器人110將基板W從成膜裝置20的腔室21搬出並搬入至電漿處理裝置30的腔室31內。
接著，去除基板W上的不需要的犧牲材料61(步驟S103)。步驟S103中，在腔室31內由處理氣體生成電漿。處理氣體為例如氫氣及氮氣的混合氣體。然後，藉由所生成的電漿，例如圖9所示，去除形成於凹部60周圍的不需要的犧牲材料61。步驟S103中，例如，以下述處理條件，藉由電漿處理裝置30去除不需要的犧牲材料61。腔室31內的壓力：0.05~1.0Torr(6.67~133Pa)處理氣體：H2/N2=100~300sccm/100~300sccm(0.17~0.51Pa･m3/s/0.17~0.51Pa･m3/s)高頻電力：100~400W基板W的溫度：40~200℃
接著，在已填埋有犧牲材料61的凹部60上形成密封膜(步驟S104)。步驟S104為工序(b)的一例。步驟S104中，在腔室31內由有機胺基矽烷等處理氣體生成電漿。然後，藉由所生成的電漿，例如圖10所示，在已填埋有犧牲材料的凹部60上形成密封膜62。本實施形態中，密封膜62為例如矽氧化膜。此外，密封膜62亦可為例如矽氮化膜等其他含矽膜。步驟S104中，例如，以下述處理條件，藉由電漿處理裝置30形成密封膜62。腔室31內的壓力：0.1~10Torr(13.3~1333Pa)處理氣體：有機胺基矽烷=10~50sccm(0.017~0.085Pa･m3/s)高頻電力：50~400W基板W的溫度：20~200℃
接著，將基板W從電漿處理裝置30往加熱裝置40搬送(步驟S105)。步驟S105中，藉由VTM11內的搬送機器人110將基板W從電漿處理裝置30的腔室31搬出並搬入至加熱裝置40的腔室41內。
接著，對基板W進行加熱(步驟S106)。步驟S106為工序(d)的一例。步驟S106中，將基板W加熱至例如400℃以下的溫度來使犧牲材料61熱分解，而使犧牲材料61透過密封膜62脫離。藉此，例如圖11所示，在密封膜62與凹部60之間形成氣隙63。步驟S106中，例如，以下述處理條件，對基板W進行加熱。腔室41內的壓力：0.5~20Torr(66.7~2666Pa)供給到腔室41內的氣體：N2=200~2000sccm(0.34~3.4Pa･m3/s)基板W的溫度：350~400℃
接著，將基板W從加熱裝置40往電漿處理裝置50搬送(步驟S107)。步驟S107中，藉由VTM11內的搬送機器人110將基板W從加熱裝置40的腔室41搬出並搬入至電漿處理裝置50的腔室501內。
接下來，進行電漿處理(步驟S108)。步驟S108是工序(c)的一例。在步驟S108中，在腔室501內從處理氣體生成電漿。在本實施形態中，處理氣體例如是氧氣。另外，作為其他例子，處理氣體可以是氬氣等惰性氣體，也可以是氫氣或氮氣等。
在步驟S108中，在凹部60之外部使處理氣體電漿化。然後，電漿中含有的活性種或離子等透過密封膜62供給到凹部60內。在步驟S108中，例如在下述處理條件下，由電漿處理裝置50執行電漿處理。腔室501內的壓力：0.5~1Torr(66.7~133Pa)處理氣體：H2=10~50sccm(0.017~0.085Pa・m3/s)微波電力：100~200W基板W的溫度：20~400°C
接著，將基板W從電漿處理裝置50搬出(步驟S109)。然後，結束本流程圖所示的半導體裝置之製造方法。
此處，根據基板W或基板W上形成的其他構造物的耐熱溫度，會有無法將基板W加熱到很高溫的情況或無法進行長時間的加熱的情況。在這種情況下，在藉由加熱基板W去除犧牲材料61之後，例如如圖11所示，殘渣64有可能殘留在凹部60內。當殘渣64殘留在凹部60內時，氣隙63的容積有可能小於所期望的容積。另外，當殘渣64的量在氣隙63之間不同時，容積會在多個氣隙63之間產生偏差。
因此，本實施形態中，在藉由加熱基板W去除犧牲材料61之後，在步驟S108中，處理氣體在凹部60之外部電漿化，且包含在電漿中的活性種或離子等透過密封膜62被供給到凹部60內。殘留在凹部60內的殘渣64被供給到凹部60內的活性種或離子等分解，透過密封膜62脫離。藉此，例如如圖12所示，可以減少凹部60內的殘渣64。因此，氣隙63的容積可以接近所期望的容積，並且可以減小多個氣隙63之間的容積的偏差。
[加熱溫度與殘渣的關係]圖13係顯示加熱溫度與殘渣量之間的關係的一例的圖。在圖13的範例中，顯示加熱後的殘渣64的量相對於加熱前的犧牲材料61的量的比例。另外，在圖13的範例中，密封膜62的厚度為2.0nm。
例如，如圖13所示，如果加熱基板W的溫度變高，則可以減少殘渣64的量。然而，如果加熱溫度無法如此般高的情況下，則殘渣量增加。例如，當加熱溫度為400°C時，約6.5%的犧牲材料61作為殘渣64殘留在凹部60內。
[電漿種類與殘渣的關係]圖14係顯示電漿種類與殘渣量之間的關係的一例的圖。在圖14的範例中，顯示殘渣64的量相對於加熱前的犧牲材料61的量的比例。
當密封膜62的厚度為2.0nm的情形，僅藉由400°C的加熱去除犧牲材料61時，約6.5%作為殘渣64殘留在凹部60內。另一方面，當在400°C的加熱後使氧氣電漿化時(氧電漿)，殘渣64減少至約2.4%。此外，當在400°C的加熱後使氬氣電漿化時(氬電漿)，殘渣64減少至約2.8%。
此外，當密封膜62的厚度為2.4nm的情形，當僅藉由400°C的加熱去除犧牲材料61時，約37.2%作為殘渣64殘留在凹部60內。另一方面，在400°C的加熱後使氧氣電漿化時(氧電漿)，殘渣64減少至約6.9%。另外，在400°C的加熱後使氬氣電漿化時(氬電漿)，殘渣64減少至約15.0%。
由圖14所例示的結果可明白，藉由在加熱之後生成氧氣或氬氣的電漿，並透過密封膜62將電漿中含有的活性種等供給到凹部60內，與僅加熱的情況相比可以減少殘渣64。另外，就殘渣64的減少率的觀點而言，與使氬氣電漿化相比，使氧氣電漿化時殘渣64的減少率更大。另外，在圖14的例子中，雖然使氬氣電漿化，但應認為在使用氬氣以外的其他惰性氣體時也可獲得同樣的效果。
以上說明了實施形態。如上述，本實施形態之半導體裝置之製造方法係包含工序(a)、工序(b)、及工序(c)。在工序(a)，係將犧牲材料(犧牲材料61)填埋至基板(基板W)上所形成的凹部(凹部60)內。在工序(b)，係以密封膜(密封膜62)覆蓋填埋有犧牲材料的凹部。在工序(c)，係使處理氣體在凹部的外部電漿化，藉由將電漿所含的活性種透過密封膜供給至犧牲材料以使凹部內的犧牲材料分解，並透過密封膜去除凹部內的犧牲材料。藉此，能夠減少氣隙內的殘渣。
另外，上述實施形態中，犧牲材料係能夠熱分解的有機材料。另外，上述實施形態之半導體裝置之製造方法進一步包含工序(d)。工序(d)係在工序(b)與工序(c)之間執行，且藉由將基板加熱成犧牲材料會熱分解的溫度以透過密封膜去除凹部內的犧牲材料的至少一部分。藉此，能夠高效率去除犧牲材料。
另外，上述實施形態中，犧牲材料係能夠熱分解的有機材料且含有脲鍵。在工序(a)，係將第1單體及第2單體的氣體供給至搬入有基板的腔室內，藉由第1單體及第2單體的蒸鍍聚合將犧牲材料填埋至凹部內。另外，第1單體係異氰酸酯，第2單體係胺。藉此，能夠藉由加熱使犧牲材料分解，能夠高效率去除犧牲材料。
另外，上述實施形態中，加熱基板時的溫度係400°C 以下。藉此，能夠抑制熱對基板W或基板W上所形成的其他構造物的損傷。
另外，上述實施形態中，在工序(c)使用的處理氣體係包含氫氣、氮氣、氧氣、及惰性氣體的至少任一者。藉此，能夠減少氣隙內的殘渣。
另外，上述實施形態中，密封膜係矽氧化膜或矽氮化膜。藉此，能夠高效率去除凹部內的犧牲材料。
另外，上述實施形態中，在工序(c)中，處理氣體係藉由微波被加以電漿化。藉此，能夠高效率使處理氣體電漿化。
另外，上述實施形態之半導體裝置之製造系統(製造系統10)，係具備：第1處理裝置(成膜裝置20)；第2處理裝置(電漿處理裝置30)；第3處理裝置(電漿處理裝置50)；以及控制裝置(控制裝置15)，係控制第1處理裝置、第2處理裝置、及第3處理裝置。控制裝置係執行工序(a)、工序(b)、及工序(c)。在工序(a)，係使用第1處理裝置將犧牲材料填埋至凹部內。在工序(b)，係使用第2處理裝置以密封膜覆蓋填埋有犧牲材料的凹部。在工序(c)，係使用第3處理裝置使處理氣體在凹部的外部電漿化，藉由將電漿所含的活性種透過密封膜供給至犧牲材料以使凹部內的犧牲材料分解，並透過密封膜去除凹部內的犧牲材料。藉此，能夠減少氣隙內的殘渣。
[其他]此外，本說明書所揭露之技術不限於上述實施形態，可在其宗旨範圍內進行各種變形。
例如，在上述實施形態中，在填埋有犧牲材料61的凹部60上形成有密封膜62之後，加熱基板W，在某種程度去除凹部60內的犧牲材料61之後，用電漿照射基板W。然而，所揭露的技術不限於此。例如，作為另一形態，在填埋有犧牲材料61的凹部60上形成密封膜62之後，可以用電漿照射基板 W而不進行基板W的加熱。藉此，不需要加熱裝置40，能夠使製造系統10小型化。
此外，在上述實施形態中，在填埋有犧牲材料61的凹部60上形成有密封膜62之後，加熱基板W，在某種程度去除凹部60內的犧牲材料61之後，用電漿照射基板W，然而所揭露的技術不限於此。例如，作為另一形態，在填埋有犧牲材料61的凹部60上形成有密封膜62之後，可以一邊將基板W加熱到400°C以下的溫度一邊用電漿照射基板W。在這種情況下，係藉由電漿處理裝置50進行對基板W的電漿照射，且藉由例如填埋在電漿處理裝置50的靜電吸盤 502c的加熱器502d加熱基板W。藉此，可以在更短的時間內去除凹部60內的犧牲材料61。另外，由於不需要加熱裝置 40，所以可以使製造系統10小型化。
另外，在上述實施形態中，在填埋有犧牲材料61的凹部60上形成有密封膜62之後，加熱基板W，之後用電漿照射基板W時也可以將基板W加熱到400°C以下的溫度。
另外，在上述實施形態中，為了除去殘渣64而使氧氣電漿化，電漿中含有的活性種或離子等透過密封膜62供給到凹部60內，但所揭露的技術並不限於此。例如，在金屬配線之間形成氣隙的情況下，如果以使用氧氣的電漿去除金屬配線之間的凹部的殘渣，則金屬配線會被源自於氧的活性種或離子等氧化，會有金屬配線的電阻值增加之情形。因此，當在金屬配線之間形成氣隙時，較佳係使氫氣、氮氣、及惰性氣體等不含氧的氣體電漿化。藉此，能夠抑制金屬配線的電阻值增加，同時能夠去除殘留在金屬配線之間的氣隙內的殘渣。
又，上述實施形態中係使用能夠熱分解的有機材料來作為犧牲材料61，但所揭露的技術不限於此。例如，作為另一形態，也可以使用非晶矽等含矽物或非晶碳等含碳物來作為犧牲材料61。使用上述般的材料來作為犧牲材料61時，不需要加熱裝置40，也不需要步驟S106。另外，使用含矽物作為犧牲材料61時，在步驟S108的電漿處理中，作為處理氣體係使用例如含氧氣的氣體。又，使用含碳物作為犧牲材料61時，在步驟S108的電漿處理中，作為處理氣體係使用例如氧氣。
又，上述實施形態中，雖然在步驟S103及S104中是使用電容耦合型電漿來作為電漿源，在步驟S108中是使用微波電漿來作為電漿源，但所揭露的技術不限於此。作為另一形態，也可以在步驟S103及S104中是使用微波電漿來作為電漿源。另外，也可以在步驟S108中是使用電容耦合型電漿來作為電漿源。或者也可以使用感應耦合型電漿或磁控電漿等其他電漿源來作為步驟S103、S104及S108中的電漿源。
又，上述實施形態中，雖是使用異氰酸酯作為第1單體，使用胺作為第2單體，以在基板W的表面形成具有脲鍵(-NH-CO-NH-)之能夠熱分解的聚合物的犧牲材料61，但所揭露的技術不限於此。例如，也可以使用環氧化物作為第1單體，使用胺作為第2單體，以在基板W的表面形成具有2-氨基乙醇鍵(-NH-CH2-CH(OH)-)之能夠熱分解的聚合物的犧牲材料61。或是，也可以使用異氰酸酯作為第1單體，使用乙醇作為第2單體，以在基板W的表面形成具有胺基甲酸乙脂鍵(-NH-CO-O-)之能夠熱分解的聚合物的犧牲材料61。或是，也可以使用醯鹵作為第1單體，使用胺作為第2單體，以在基板W的表面形成具有醯胺鍵(-NH-CO-)之能夠熱分解的聚合物的犧牲材料61。或是，也可以使用羧酸酐作為第1單體，使用胺作為第2單體，以在基板W的表面形成具有醯亞胺鍵(-CO-N(-)-CO-)之能夠熱分解的聚合物的犧牲材料61。
此外，應認為本說明書所揭露之實施形態在所有方面皆為範例而非用來加以限制。實際上，上述實施形態可藉由多種形態來具體實現。又，上述實施形態可在未脫離申請專利範圍及其宗旨的情況下以各種形態來省略、置換、變更。
又，關於上述實施形態，進一步揭露以下的附註。
(附註1)一種半導體裝置之製造方法，係包含：工序(a)，係將犧牲材料填埋至基板上所形成的凹部內；工序(b)，係以密封膜覆蓋填埋有該犧牲材料的該凹部；以及工序(c)，係使處理氣體在該凹部的外部電漿化，藉由將電漿所含的活性種透過該密封膜供給至該犧牲材料以使該凹部內的犧牲材料分解，並透過該密封膜去除該凹部內的該犧牲材料。(附註2)如附註1之半導體裝置之製造方法，其中該犧牲材料係能夠熱分解的有機材料；該半導體裝置之製造方法進一步包含工序(d)，係在該工序(b)與該工序(c)之間執行，且藉由將該基板加熱成該犧牲材料會熱分解的溫度以透過該密封膜去除該凹部內的該犧牲材料的至少一部分。(附註3)如附註1或2之半導體裝置之製造方法，其中該犧牲材料係能夠熱分解的有機材料；該工序(c)中，該基板會被加熱成該犧牲材料會熱分解的溫度。(附註4)如附註2或3之半導體裝置之製造方法，其中該犧牲材料係能夠熱分解的有機材料；該工序(a)中，係將第1單體及第2單體的氣體供給至搬入有基板的腔室內，藉由該第1單體及該第2單體的蒸鍍聚合將該犧牲材料填埋至該凹部內；該第1單體係異氰酸酯；該第2單體係胺；該犧牲材料係含有脲鍵。(附註5)如附註2至4中任一者之半導體裝置之製造方法，其中加熱該基板時的溫度係400℃以下。(附註6)如附註1至5中任一者之半導體裝置之製造方法，其中該處理氣體係包含氫氣、氮氣、氧氣、及惰性氣體的至少任一者。(附註7)如附註6之半導體裝置之製造方法，其中該處理氣體係包含氫氣、氮氣、及惰性氣體的至少任一者。(附註8)如附註1至7中任一者之半導體裝置之製造方法，其中該密封膜係矽氧化膜或矽氮化膜。(附註9)如附註1至8中任一者之半導體裝置之製造方法，其中該工序(c)中，該處理氣體係藉由微波被加以電漿化。(附註10)一種半導體裝置之製造系統，係具備：第1處理裝置；第2處理裝置；第3處理裝置；以及控制裝置，係控制該第1處理裝置、該第2處理裝置、及該第3處理裝置；該控制裝置係執行下述工序：工序(a)，係使用該第1處理裝置將犧牲材料填埋至基板上所形成的凹部內；工序(b)，係使用該第2處理裝置以密封膜覆蓋填埋有該犧牲材料的該凹部；以及工序(c)，係使用該第3處理裝置使處理氣體在該凹部的外部電漿化，藉由將電漿所含的活性種透過該密封膜供給至該犧牲材料以使該凹部內的犧牲材料分解，並透過該密封膜去除該凹部內的該犧牲材料。
G:閘閥W:基板10:製造系統11:VTM110:搬送機器人12:LLM13:EFEM130:搬送機器人14:裝載埠15:控制裝置20:成膜裝置30:電漿處理裝置40:加熱裝置50:電漿處理裝置60:凹部61:犧牲材料62:密封膜63:氣隙64:殘渣
圖1係顯示本揭露一實施形態的製造系統的一例之系統構成圖。圖2係顯示成膜裝置的一例之圖。圖3係顯示電漿處理裝置的一例之圖。圖4係顯示加熱裝置的一例之圖。圖5係顯示電漿處理裝置的一例之圖。圖6係顯示半導體裝置之製造方法的一例之流程圖。圖7係顯示半導體裝置之製程的一例之圖。圖8係顯示半導體裝置之製程的一例之圖。圖9係顯示半導體裝置之製程的一例之圖。圖10係顯示半導體裝置之製程的一例之圖。圖11係顯示半導體裝置之製程的一例之圖。圖12係顯示半導體裝置之製程的一例之圖。圖13係顯示加熱溫度與殘渣量的關係的一例之圖。圖14係顯示電漿種類與殘渣量的關係的一例之圖。

Claims (10)

  1. 一種半導體裝置之製造方法，係包含：工序(a)，係將犧牲材料填埋至基板上所形成的凹部內；工序(b)，係以密封膜覆蓋填埋有該犧牲材料的該凹部；以及工序(c)，係使處理氣體在該凹部的外部電漿化，藉由將電漿所含的活性種透過該密封膜供給至該犧牲材料以使該凹部內的犧牲材料分解，並透過該密封膜去除該凹部內的該犧牲材料。
  2. 如請求項1之半導體裝置之製造方法，其中該犧牲材料係能夠熱分解的有機材料；該半導體裝置之製造方法進一步包含工序(d)，係在該工序(b)與該工序(c)之間執行，且藉由將該基板加熱成該犧牲材料會熱分解的溫度以透過該密封膜去除該凹部內的該犧牲材料的至少一部分。
  3. 如請求項1或2之半導體裝置之製造方法，其中該犧牲材料係能夠熱分解的有機材料；該工序(c)中，該基板會被加熱成該犧牲材料會熱分解的溫度。
  4. 如請求項2之半導體裝置之製造方法，其中該犧牲材料係能夠熱分解的有機材料；該工序(a)中，係將第1單體及第2單體的氣體供給至搬入有基板的腔室內，藉由該第1單體及該第2單體的蒸鍍聚合將該犧牲材料填埋至該凹部內；該第1單體係異氰酸酯；該第2單體係胺；該犧牲材料係含有脲鍵。
  5. 如請求項2之半導體裝置之製造方法，其中加熱該基板時的溫度係400℃以下。
  6. 如請求項1之半導體裝置之製造方法，其中該處理氣體係包含氫氣、氮氣、氧氣、及惰性氣體的至少任一者。
  7. 如請求項6之半導體裝置之製造方法，其中該處理氣體係包含氫氣、氮氣、及惰性氣體的至少任一者。
  8. 如請求項1之半導體裝置之製造方法，其中該密封膜係矽氧化膜或矽氮化膜。
  9. 如請求項1之半導體裝置之製造方法，其中該工序(c)中，該處理氣體係藉由微波被加以電漿化。
  10. 一種半導體裝置之製造系統，係具備：第1處理裝置；第2處理裝置；第3處理裝置；以及控制裝置，係控制該第1處理裝置、該第2處理裝置、及該第3處理裝置；該控制裝置係執行下述工序：工序(a)，係使用該第1處理裝置將犧牲材料填埋至基板上所形成的凹部內；工序(b)，係使用該第2處理裝置以密封膜覆蓋填埋有該犧牲材料的該凹部；以及工序(c)，係使用該第3處理裝置使處理氣體在該凹部的外部電漿化，藉由將電漿所含的活性種透過該密封膜供給至該犧牲材料以使該凹部內的犧牲材料分解，並透過該密封膜去除該凹部內的該犧牲材料。
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