半导体装置的制造方法及半导体制造装置与流程

半导体装置的制造方法及半导体制造装置
1.[相关申请的交叉参考]
[0002]
本技术案享有以日本专利申请案2020-150725号(申请日：2020年9月8日)为基础申请案的优先权。本技术案通过参照该基础申请案而包含基础申请案的全部内容。
技术领域
[0003]
本发明的实施方式涉及一种半导体装置的制造方法及半导体制造装置。


背景技术：

[0004]
当在衬底上的被加工膜内形成凹部时，为了抑制凹部的形状变成弓形(bowing)，有时会在凹部的侧面形成侧壁膜。然而，根据侧壁膜的形成方法，侧壁膜有时无法充分地保护凹部的侧面。


技术实现要素：

[0005]
本发明提供一种能够在衬底上的膜内适宜地形成凹部的半导体装置的制造方法及半导体制造装置。
[0006]
根据一实施方式，半导体装置的制造方法包括在衬底上形成第1膜。所述方法还包括使用包含碳及氟的第1气体对所述第1膜进行蚀刻，由此在所述第1膜内形成凹部，且在所述凹部内形成第2膜。所述方法还包括通过使用第2气体或第2液体来处理所述第2膜，所述第2膜的处理是在不使用等离子体的情况下进行的。
附图说明
[0007]
图1a～c及图2a～c是表示第1实施方式的半导体装置的制造方法的剖视图。
[0008]
图3是表示第1实施方式的半导体装置的构造的剖视图。
[0009]
图4a、b是表示第2实施方式的半导体制造装置的构造的例子的俯视图。
[0010]
图5a、b是表示第2实施方式的半导体制造装置的构造及第2实施方式的比较例的半导体制造装置的构造的剖视图。
[0011]
图6是表示第2实施方式的第1变化例的半导体制造装置的构造的剖视图。
[0012]
图7a、b是表示第2实施方式的第2及第3变化例的半导体制造装置的构造的剖视图。
具体实施方式
[0013]
以下，参照附图，对实施方式进行说明。在图1到图7中，对相同构成标注相同符号，省略重复的说明。
[0014]
(第1实施方式)
[0015]
图1及图2是表示第1实施方式的半导体装置的制造方法的剖视图。本实施方式的半导体装置例如为三维存储器。
[0016]
首先，在衬底1上形成下部层2，在下部层2上形成交替包含多层绝缘层3及多层绝缘层4的积层膜(图1a)。绝缘层3是第1绝缘层的例子，绝缘层4是第2绝缘层的例子。其次，在该积层膜上形成上部层5，在上部层5上形成硬质掩模层6(图1a)。下部层2、绝缘层3、绝缘层4、上部层5及硬质掩模层6是本实施方式的衬底1上的被加工膜。该被加工膜是第1膜的例子。
[0017]
衬底1例如是硅(si)衬底等半导体衬底。图1a示出了与衬底1的表面平行且相互垂直的x方向及y方向，以及与衬底1的表面垂直的z方向。在本说明书中，将+z方向视作上方向，将-z方向视作下方向。-z方向可以和重力方向一致，也可以不和重力方向一致。
[0018]
下部层2例如包含氧化硅膜(sio2)及氮化硅膜(sin)等绝缘膜，及形成于绝缘膜间的导电层。绝缘层3例如为氮化硅膜。绝缘层4例如为氧化硅膜。上部层5例如包含氧化硅膜及氮化硅膜等绝缘膜，及形成于绝缘膜间的导电层。硬质掩模层6例如为有机膜。
[0019]
其次，实施对衬底1上的被加工膜进行蚀刻的蚀刻处理(图1a)。具体来说，通过光刻法及蚀刻，而在硬质掩模层6内形成用来形成存储器孔m的开口部。进而，使用硬质掩模层6作为掩模，对绝缘层3、绝缘层4及上部层5进行蚀刻。结果，存储器孔m在绝缘层3、绝缘层4及上部层5内形成到中途为止。存储器孔m及所述开口部是凹部的例子。所述蚀刻处理是第1处理的例子。
[0020]
所述蚀刻处理例如使用包含碳元素及氟元素的气体g1来进行。气体g1例如包含c
xhyfz
气体。其中，c表示碳，h表示氢，f表示氟，x表示1以上的整数，y表示0以上的整数，z表示1以上的整数(x≧1，y≧0，z≧1)。在y＝0的情况下，c
xhyfz
为氟碳，在y≠0的情况下，c
xhyfz
为氢氟碳。c
xhyfz
气体例如为c4f6气体、c4f8气体、ch2f2气体等。气体g1是用来处理第1膜的第1气体的例子。
[0021]
在所述蚀刻处理中，通过由c
xhyfz
气体产生的c
xhyfz
等离子体进行蚀刻，并且在存储器孔m及所述开口部内所露出的绝缘层3、绝缘层4、上部层5及硬质掩模层6的表面等形成侧壁膜11(图1a)。侧壁膜11例如为包含碳元素及氟元素的氟碳膜。侧壁膜11是第2膜的例子。
[0022]
其次，实施对侧壁膜11进行改质的改质处理(图1b)。在本实施方式中，例如通过对侧壁膜11进行还原而对侧壁膜11进行改质。图1b示出了通过侧壁膜11的改质而获得的改质侧壁膜12。所述改质处理是第2处理的例子。
[0023]
所述改质处理例如使用包含氢元素的气体g2来进行。气体g2例如包含hcooh(甲酸)气体。其中，o表示氧。甲酸在常温常压下为液体。在本实施方式中，由hcooh液体生成hcooh气体，使用该hcooh气体对侧壁膜11进行改质。在所述改质处理中，通过使侧壁膜11暴露在hcooh气体中而对侧壁膜11进行改质。在本实施方式中，所述蚀刻处理使用等离子体来进行，相对地，所述改质处理是在不使用等离子体的情况下进行的。气体g2是用来处理第2膜的第2气体的例子。
[0024]
以下，对侧壁膜11的改质处理进行详细说明。
[0025]
如上所述，侧壁膜11例如为包含碳元素及氟元素的氟碳膜。侧壁膜11在蚀刻时作为被加工膜的保护膜发挥作用，但在高能量的离子入射至侧壁膜11时，有时侧壁膜11会反过来对蚀刻有所帮助。也就是说，侧壁膜11有可能促进存储器孔m内的被加工膜的蚀刻。其原因在于，作为下式(1)中的cfa的供给源，侧壁膜11有所帮助。
[0026]
sio2+cfa→
sifb↑
+coc↑
(1)
[0027]
其中，a、b、c表示组成比。如上所述，绝缘层4例如为氧化硅膜(sio2膜)。此外，下部层2及上部层5有时包含氧化硅膜。这些氧化硅膜有可能通过式(1)的反应而被蚀刻。
[0028]
根据式(1)，当减少侧壁膜11中的氟原子的量时，能够减少cfa的供给量，能够抑制存储器孔m内的被加工膜的蚀刻。因此，在所述改质处理中，对侧壁膜11进行了改质，具体来说，使侧壁膜11中的氟原子和气体g2中的氢原子反应(还原反应)，作为氟化氢脱离。由此，能够获得和侧壁膜11相比更富含碳的改质侧壁膜12，能够使改质侧壁膜12中的氟浓度变得比侧壁膜11中的氟浓度低。也就是说，通过利用气体g2进行处理，改质侧壁膜12内的碳量相对于氟量的比例变得比侧壁膜11内的碳量相对于氟量的比例大。由此，即使高能量的离子入射至改质侧壁膜12，也难以发生式(1)的反应，存储器孔m内的被加工膜的蚀刻受到抑制。
[0029]
由此，根据本实施方式，能够抑制侧壁膜11对蚀刻的帮助，且能够使改质侧壁膜12作为保护膜发挥作用。由此，能够抑制存储器孔m的形状变成弓形。
[0030]
继而，对侧壁膜11的改质处理中的退火进行详细说明。
[0031]
认为所述改质处理和所述蚀刻处理同样是使用由气体g2产生的等离子体来进行。利用该等离子体，能够促进改质处理。然而，该等离子体有可能无法到达存储器孔m内较深的地点。在这种情况下，在存储器孔m内较深的地点，侧壁膜11未被充分改质，有可能不会充分地抑制存储器孔m内的被加工膜的蚀刻。认为该问题在例如三维存储器的容量变得更大、存储器孔m的纵横比变得更高时会变得更为明显。
[0032]
因此，在本实施方式的所述改质处理中，通过使侧壁膜11暴露在气体g2中，而对侧壁膜11进行改质。由此，能够在不使用等离子体的情况下对侧壁膜11进行改质。通过该改质处理，能够对侧壁膜11进行充分改质直至存储器孔m内较深的地点，能够形成和使用等离子体的情况相比更加共形的改质侧壁膜12能够形成改质侧壁膜12，和使用等离子体的情况相比更加共形。另外，使侧壁膜11暴露在气体g2中例如包括在气体g2的环境下对侧壁膜11进行退火，或者在指定的温度下使侧壁膜11暴露在气体g2中。
[0033]
气体g2中所包含的气体的例子为h2(氢)气体及所述hcooh(甲酸)气体。在使用h2气体进行改质处理的情况下，为了充分对氟碳膜(侧壁膜11)进行还原，希望在h2气体的环境下进行退火，希望退火在300℃以上进行。另一方面，一般来说干式蚀刻腔室中的制程温度的上限为100～150℃，在该上限温度以下则难以通过h2气体对氟碳膜(侧壁膜11)进行还原。因此，当在该腔室内进行所述蚀刻处理时，难以继续在该腔室内进行使用h2气体的改质处理。因此，在使用h2气体进行改质处理的情况下，希望该改质处理和所述蚀刻处理在不同的腔室内进行。
[0034]
另一方面，hcooh气体的还原能力比h2气体高，且沸点低，为100℃。因此，在使用hcooh气体进行改质处理的情况下，在hcooh气体的环境下进行100～150℃的退火。通过以100～150℃进行该退火，能够充分地对氟碳膜(侧壁膜11)进行还原。由此，在使用hcooh气体进行改质处理的情况下，能够在相同腔室内进行该改质处理及所述蚀刻处理，也就是说，能够在原位(in-situ)进行该改质处理及所述蚀刻处理。
[0035]
也可以通过向指定的温度的蚀刻腔室内供给hcooh气体来进行改质处理。例如，可以在使蚀刻腔室的温度成为蚀刻腔室中的制程温度的上限以下的温度之后供给hcooh气体。例如可以向150℃的蚀刻腔室供给hcooh气体。此外，通常情况下，蚀刻处理中的蚀刻腔
室的温度为室温至60℃。在侧壁膜的改质处理充分进行的情况下，可以向和蚀刻处理为相同程度的温度的蚀刻腔室供给hcooh气体。另外，蚀刻腔室的温度例如为蚀刻腔室内的载台温度。通过使用hcooh气体，能够使本实施方式的半导体装置的制造步骤简化，能够提高半导体装置的生产性。
[0036]
甲酸(hcooh)在常温常压下是液态物质。由此，在本实施方式的改质处理中，由hcooh液体生成hcooh气体，使用该hcooh气体对侧壁膜11进行改质。hcooh气体因为沸点较低为100℃，所以能够通过气化器气化而导入至所述腔室内。另外，气体g2可以包含hcooh气体以外的气体，例如可以包含由常温常压下为液态的物质所得来的其它气体。此外，在所述改质处理中，也可以通过在液体而非气体g2的环境下对侧壁膜11进行退火来对侧壁膜11进行改质。该液体是第2液体的例子。该液体的例子是hcooh液体。此外，在所述改质处理中，也可以通过在指定的温度下使侧壁膜11暴露在液体而非气体g2中来对侧壁膜11进行改质。
[0037]
气体g2所包含的气体可以是像hcooh气体那样的有机系气体，也可以是无机系气体。有机系气体的例子为hcho(甲醛)气体及ch3oh(甲醇)气体。无机系气体的例子为具有硅烷基的物质(si-r3)的气体，例如sih4气体、si2h6气体、sih2[nh(c4h9)]2气体等。其中，si表示硅，n表示氮。无机系气体的其它例子为ash3(砷化氢)气体、b2h6(硼化氢)气体、h2se(硒化氢)气体、ph3(磷化氢)气体、geh4(锗化氢)等。此外，也可以将有机系液体或无机系液体用在所述改质处理中来代替气体g2。另外，在使用sih4气体进行改质处理的情况下，预计会发生如下式(2)般f原子经h原子取代的取代反应。
[0038]
(-cf
2-)n+sih4→
(-ch
2-)n+sif4↑
(2)
[0039]
其中，n表示1以上的整数。
[0040]
另外，气体g2也可以在包含氢元素的基础上包含其它元素，或者不包含氢元素而包含其它元素。该元素的例子为硫元素。气体g2例如可以在包含hcooh气体的基础上包含h2s(硫化氢)气体、sf6(六氟化硫)气体或cos(硫化羰)气体，或者不包含hcooh气体而包含h2s(硫化氢)气体、sf6(六氟化硫)气体或cos(硫化羰)气体。例如在气体g2包含h2s气体的情况下，通过在h2s气体的环境下对侧壁膜11进行退火来对侧壁膜11进行改质。也可以代替包含硫元素的气体g2而将包含硫元素的液体用于所述改质处理。
[0041]
此外，气体g2也可以在含有包含氢元素及/或硫元素的气体的基础上含有he(氦)气体、ar(氩)气体、kr(氪)气体或xe(氙)气体。
[0042]
其后，在本实施方式中，通过交替地反复进行所述蚀刻处理与所述改质处理来完成存储器孔m。换句话说，本实施方式的存储器孔m是通过交替地反复供给气体g1和气体g2而形成的。在所述改质处理中，供给气体g2并进行所述退火。以下，对这些处理进行详细说明。
[0043]
在图1b的步骤之后，使用气体g1来再次实施对绝缘层3及绝缘层4进行蚀刻的蚀刻处理(图1c)。结果，进行形成存储器孔m的处理，存储器孔m的底面下降。在该蚀刻处理中，通过c
xhyfz
等离子体进行蚀刻，并且在存储器孔m内所露出的绝缘层3及绝缘层4的表面形成侧壁膜13。侧壁膜13具有和侧壁膜11相同的性质，且形成于改质侧壁膜12的下方。侧壁膜13也是第2膜的例子。
[0044]
其次，使用气体g2再次实施对侧壁膜13进行改质的改质处理(图2a)。图2a示出了通过侧壁膜13的改质而获得的改质侧壁膜14。在该改质处理中，通过在hcooh气体的环境下
对侧壁膜13进行退火来对侧壁膜13进行改质。改质侧壁膜14具有和改质侧壁膜12相同的性质。
[0045]
其次，使用气体g1再次实施对绝缘层3及绝缘层4进行蚀刻的蚀刻处理(图2b)。结果，进行形成存储器孔m的处理，存储器孔m的底面进一步下降。在图2b中，存储器孔m贯通下部层2而到达衬底1，完成了存储器孔m。在该蚀刻处理中，通过c
xhyfz
等离子体进行蚀刻，并且在存储器孔m内所露出的下部层2、绝缘层3及绝缘层4的表面形成侧壁膜15。侧壁膜15具有和侧壁膜11、13相同的性质，且形成于改质侧壁膜14的下方。另外，当在图2b的步骤中未完成存储器孔m时，会在之后交替地反复进行所述改质处理及所述蚀刻处理，直到完成存储器孔m。
[0046]
其次，在去除了改质侧壁膜12、14、侧壁膜15及硬质掩模层6之后，在存储器孔m内依序形成存储器绝缘膜7及信道半导体层8(图2c)。存储器绝缘膜7如下所述般通过在存储器孔m内依序形成阻挡绝缘膜、电荷储存层及隧道绝缘膜而形成。另外，在图2c的步骤中，也可以在存储器孔m内依序形成存储器绝缘膜7、信道半导体层8及核心绝缘膜。
[0047]
其后，在衬底1上形成各种层间绝缘膜、插塞层、配线层等。像这样来制造本实施方式的半导体装置。
[0048]
另外，图1a到图2c中所示的方法也能够应用于除了下部层2、绝缘层3、绝缘层4、上部层5及硬质掩模层6以外的被加工膜，及除了存储器孔m以外的凹部。该方法也能够应用于例如在层间绝缘膜内形成接触孔及沟槽的情况，及在交替地包含多层电极层(例如多晶硅层)与多层绝缘层(例如氧化硅膜)的积层膜内形成存储器孔的情况。
[0049]
本实施方式的所述多层绝缘层3通过在图1a到图2c中所示的步骤以后所进行的替换(replace)步骤而被置换成多层电极层。在替换步骤中，通过去除这些绝缘层3而在绝缘层4间形成多个空洞，在这些空洞内嵌埋所述多层电极层。通过图3，对这种电极层的例子进行说明。
[0050]
图3是表示第1实施方式的半导体装置的构造的剖视图。图3示出了利用本实施方式的方法所制造的半导体装置的一例。
[0051]
图3示出了三维存储器的存储单元部及阶梯状接触部。在图3中，下部层2包含绝缘膜2a、源极侧导电层2b、绝缘膜2c，上部层5包含覆盖绝缘膜5a、漏极侧导电层5b、层间绝缘膜5c、层间绝缘膜5d。此外，所述多层绝缘层3置换成了包含钨(w)层等的多层电极层3'。
[0052]
图3还示出了存储器绝缘膜7所包含的阻挡绝缘膜7a、电荷储存层7b及隧道绝缘膜7c。存储器绝缘膜7和信道半导体层8例如通过如下方式形成：在存储器孔m的表面依序形成阻挡绝缘膜7a、电荷储存层7b及隧道绝缘膜7c，从存储器孔m的底部去除阻挡绝缘膜7a、电荷储存层7b及隧道绝缘膜7c，其后在存储器孔m内嵌埋信道半导体层8。此时，也可以在存储器孔m内依序嵌埋信道半导体层8及核心绝缘膜。信道半导体层8与衬底1内的扩散层l电连接。
[0053]
图3还示出了形成于上部层5内的多个接触孔h及形成于这些接触孔h内的多个接点插塞9。各接点插塞9以与对应的电极层3'电连接的方式形成。
[0054]
如上所述，本实施方式的存储器孔m是通过进行使用气体g1的蚀刻处理及使用气体g2的改质处理而形成的。在蚀刻处理中，进行存储器孔m的蚀刻，且在存储器孔m内形成侧壁膜(侧壁膜11等)。在改质处理中，通过将侧壁膜暴露在气体g2中而对侧壁膜进行改质。
[0055]
由此，根据本实施方式，能够通过侧壁膜来抑制存储器孔m的形状变成弓形，能够恰当地实现高纵横比的存储器孔m。进而，根据本实施方式，能够通过热来充分地对侧壁膜进行改质直至存储器孔m内较深的地点，能够通过改质侧壁膜(改质侧壁膜12等)适宜地保护存储器孔m。像这样，根据本实施方式，通过在不使用等离子体的情况下对侧壁膜进行改质，能够在衬底1上的被加工膜内适宜地形成存储器孔m。
[0056]
此外，本实施方式的侧壁膜例如使用hcooh气体作为气体g2而进行改质。由此，能够通过还原能力高的气体g2来对侧壁膜进行还原(改质)。结果，能够使退火的温度变低，能够在相同腔室内进行所述蚀刻处理和所述改质处理。像这样，根据本实施方式，通过使用hcooh气体对侧壁膜进行改质，能够在衬底1上的被加工膜内适宜地形成存储器孔m。在这种情况下，本实施方式是通过hcooh气体及所述热对侧壁膜进行改质的，但如果不要所述热，也可以使用hcooh气体而不进行退火地对侧壁膜进行改质。此外，侧壁膜也可以使用hcooh气体以外的气体来进行改质。
[0057]
(第2实施方式)
[0058]
图4是表示第2实施方式的半导体制造装置的构造的例子的俯视图。
[0059]
图4a表示本实施方式的半导体制造装置的构造的第1例。第1例的半导体制造装置具备多个foup(front-opening unified pod，前开式晶圆传送盒)台21、加载互锁真空室22、移载室23、多个处理室24及控制部25。
[0060]
各foup台21用于载置用来收容衬底1的foup(未图示)。在将衬底1搬入至半导体制造装置内时，在任一foup台21上载置foup，将foup内的衬底1搬入至加载互锁真空室22内。另一方面，在将衬底1从半导体制造装置内搬出时，将加载互锁真空室22内的衬底1搬出至任一foup台21上的foup内。搬入至第1例的半导体制造装置内的衬底1经由加载互锁真空室22及移载室23而搬入至任一处理室24内。
[0061]
各处理室24具有进行所述蚀刻处理的功能及进行所述改质处理(还原处理)的功能。在第1例中，向任一处理室24内搬入衬底1，在该处理室24内对衬底1交替地反复进行所述蚀刻处理及所述改质处理。在蚀刻处理中，通过使用气体g1对衬底1上的被加工膜进行处理，而进行被加工膜内的存储器孔m的蚀刻，且在存储器孔m内形成侧壁膜(侧壁膜11等)。在改质处理中，通过使用气体g2对侧壁膜进行处理，使侧壁膜改质成改质侧壁膜(改质侧壁膜12等)。在该改质处理中，也可以不通过在气体g2的环境下对侧壁膜进行退火来对侧壁膜进行改质，而是通过使侧壁膜在指定的温度的处理室24内暴露在气体g2中来对侧壁膜进行改质。
[0062]
第1例的半导体制造装置例如用于使用hcooh气体作为气体g2的情况。各处理室24能够用于干式蚀刻，各处理室24的腔室中的制程温度的上限一般为100～150℃。在这种情况下，在各处理室24内是无法以高于150℃的温度进行退火的。然而，在使用hcooh气体作为气体g2的情况下，能够通过100～150℃的退火来充分地对侧壁膜进行改质。根据第1例，能够在相同处理室24内在原位进行所述蚀刻处理及所述改质处理。
[0063]
控制部25控制半导体制造装置的各种动作。控制部25例如控制衬底1的搬送及各处理室24内的蚀刻处理及改质处理。控制部25的例子为处理器、电路、计算机等。
[0064]
图4b表示本实施方式的半导体制造装置的构造的第2例。第2例的半导体制造装置具备蚀刻室26及还原室27来代替所述多个处理室24。
[0065]
蚀刻室26具有进行所述蚀刻处理的功能。还原室27具有进行所述改质处理(还原处理)的功能。在第2例中，将衬底1交替地反复搬入至蚀刻室26内及还原室27内，在蚀刻室26内对衬底1进行所述蚀刻处理，在还原室27内对衬底1进行所述改质处理。在蚀刻处理中，通过使用气体g1对衬底1上的被加工膜进行处理，而进行被加工膜内的存储器孔m的蚀刻，且在存储器孔m内形成侧壁膜(侧壁膜11等)。在改质处理中，通过使用气体g2对侧壁膜进行处理，使侧壁膜改质成改质侧壁膜(改质侧壁膜12等)。在该改质处理中，也可以不通过在气体g2的环境下对侧壁膜进行退火来对侧壁膜进行改质，而是通过在指定的温度的还原室27内将侧壁膜暴露在气体g2中来对侧壁膜进行改质。
[0066]
第2例的半导体制造装置例如用于使用h2气体作为气体g2的情况。蚀刻室26能够用于干式蚀刻，蚀刻室26的腔室中的制程温度的上限一般为100～150℃。在这种情况下，在蚀刻室26内是无法以高于150℃的温度进行退火的。另一方面，在使用h2气体作为气体g2的情况下，希望通过300℃以上的退火对侧壁膜进行改质。因此，第2例中的改质处理是在和蚀刻室26分开设置的还原室27内进行的。另外，还原室27也可以使用hcooh液体等液体而非气体g2来进行改质处理。这种情况下的还原室27也可以作为湿式处理室等药液处理室。
[0067]
控制部25和第1例的情况同样地控制半导体制造装置的各种动作。控制部25例如控制衬底1的搬送、蚀刻室26内的蚀刻处理、还原室27内的改质处理。
[0068]
图5是表示第2实施方式的半导体制造装置的构造及第2实施方式的比较例的半导体制造装置的构造的剖视图。
[0069]
图5a表示本实施方式的半导体制造装置的构造，具体来说，表示图4a的处理室24的构造。在图5a中，处理室24具备干式蚀刻腔室31、载台32、气体供给部33、mfc(mass flow controller，质量流量控制器)34、簇射头35、退火部36、配管41、42、加热器43、44、45。干式蚀刻腔室31是收容部的例子，气体供给部33是第1供给部的例子，mfc34是第1机器的例子。配管41是第2流路的例子，配管42是第1流路的例子。加热器43是第2加热部的例子，加热器44是第1加热部的例子，加热器45是第3加热部的例子。
[0070]
干式蚀刻腔室31能够收容作为干式蚀刻的对象的衬底1。在本实施方式中，针对衬底1的所述蚀刻处理和所述改质处理在干式蚀刻腔室31内进行。
[0071]
载台32用于在干式蚀刻腔室31内支撑衬底1。
[0072]
气体供给部33将能够对衬底1上的膜进行处理的气体供给至干式蚀刻腔室31。气体供给部33例如供给用来对被加工膜进行蚀刻且形成侧壁膜(侧壁膜11等)的气体g1，及用来将侧壁膜改质成改质侧壁膜(改质侧壁膜12等)的气体g2。气体g1、g2依序经由配管41、mfc34及配管42而供给至干式蚀刻腔室31，在干式蚀刻腔室31内供给至簇射头35。
[0073]
mfc34具有对气体的质量流量进行测量的功能及对气体的质量流量进行控制的功能。本实施方式的mfc34配置在配管41与配管42之间，能够对从气体供给部33供给至干式蚀刻腔室31的气体的流量进行测量及控制。例如，所述控制部25(图4a)能够接收通过mfc34测量出的所述气体的流量，以及经由mfc34对所述气体的流量进行控制。
[0074]
簇射头35将由气体供给部33供给的气体喷射至干式蚀刻腔室31内。本实施方式的簇射头35配置在干式蚀刻腔室31的顶部附近，在干式蚀刻腔室31内向下喷射所述气体。由此，能够使用该气体来对载台32上所载置的衬底1上的膜进行处理。
[0075]
退火部36对载台32上的衬底1进行退火。由此，能够在所述改质处理期间对衬底1
上的侧壁膜进行退火。本实施方式的退火部36设置在载台32内。
[0076]
加热器43设置在配管41的周围，对通过配管41的气体进行加热。由此，加热器43能够对从气体供给部33朝向mfc34的气体进行加热。本实施方式的加热器43例如具有包围配管41的筒状形状。
[0077]
加热器44设置在配管42的周围，对通过配管42的气体进行加热。由此，加热器44能够对从mfc34朝向干式蚀刻腔室31的气体进行加热。本实施方式的加热器44例如具有包围配管42的筒状形状。
[0078]
加热器45用于对簇射头35、干式蚀刻腔室31内的顶部与簇射头35之间的空间进行加热。由此，加热器45能够对簇射头35内的气体及在干式蚀刻腔室31内朝向簇射头35的气体进行加热。
[0079]
在图5a的处理室24内，例如使用c
xhyfz
气体作为气体g1，使用hcooh气体作为气体g2。另外，在所述改质处理中，以100～150℃的退火温度对衬底1上的侧壁膜进行退火。在这种情况下，当hcooh气体的温度低于退火温度时，退火过程中侧壁膜的温度降低，有可能导致侧壁膜的改质不充分。
[0080]
在本实施方式中，为了抑制这种现象的发生，当由气体供给部33供给气体g2以进行所述改质处理时，通过加热器43、44、45对气体g2进行加热。由此，在气体g2从气体供给部33到达侧壁膜期间，能够抑制气体g2的温度大幅降低。
[0081]
为了有效地抑制这种气体g2的温度降低，希望尽量在侧壁膜的附近对气体g2进行加热。由此，在通过加热器44及加热器45对气体g2进行加热的情况下，和通过加热器43对气体g2进行加热的情况相比，能够有效地抑制气体g2的温度降低。
[0082]
另外，加热器43例如能够用于抑制hcooh气体因冷却而变回hcooh液体。此外，加热器44、45例如能够用于抑制hcooh气体变回hcooh液体，以及用于向侧壁膜供给高温的hcooh气体。
[0083]
本实施方式的加热器44从mfc34的出口延伸至干式蚀刻腔室31的入口。也就是说，加热器44的一端延伸至mfc34的出口，加热器44的另一端延伸至干式蚀刻腔室31的入口。由此，能够抑制气体g2在加热器44的一端与mfc34的出口之间冷却，以及抑制气体g2在加热器44的另一端与干式蚀刻腔室31的入口之间冷却。同样，本实施方式的加热器43也延伸至mfc34的入口。
[0084]
图5a的处理室24的动作由所述控制部25(图4a)控制。控制部25例如控制退火部36的开和关、退火时间、退火温度，加热器43、44、45的开和关、加热时间、加热温度，腔室31、载台32、气体供给部33、mfc34、簇射头35的动作等。
[0085]
图5b表示本实施方式的比较例的半导体制造装置的构造，具体来说，和图5a同样表示处理室24的构造。但是，本比较例的处理室24不具备加热器44、45。因此，在本比较例中，在气体g2从气体供给部33到达侧壁膜期间，有可能导致气体g2的温度大幅降低。另外，需要注意本比较例的加热器43没有延伸至mfc34的入口。这也可能对抑制气体g2的温度降低造成妨碍。
[0086]
图6是表示第2实施方式的第1变化例的半导体制造装置的构造的剖视图。
[0087]
图6表示本变化例的处理室24的构造。本变化例的处理室24的构造除以下方面之外，均和图5a所示的处理室24的构造相同。也就是说，在本变化例中，将气体供给部33、
mfc34、配管41、配管42及加热器43置换成了2组气体供给部33a、33b、mfc34a、34b、配管41a、41b、配管42a、42b及加热器43a、43b。
[0088]
气体供给部33a、mfc34a、配管41a、配管42a及加热器43a的构造、功能是和气体供给部33、mfc34、配管41、配管42及加热器43相同的。进而，气体供给部33b、mfc34b、配管41b、配管42b及加热器43b的构造、功能是和气体供给部33、mfc34、配管41、配管42及加热器43相同的。其中，在本变化例中，气体供给部33a供给气体g1，气体供给部33b供给气体g2。干式蚀刻腔室31是收容部的例子，气体供给部33b是第1供给部的例子，mfc34b是第1机器的例子，气体供给部33a是第2供给部的例子，mfc34a是第2机器的例子。配管41b是第2流路的例子，配管42b是第1流路的例子，配管41a是第3流路的例子。加热器43b是第2加热部的例子，加热器44是第1加热部的例子，加热器45是第3加热部的例子，加热器43a是第4加热部的例子。
[0089]
本变化例的处理室24仅在配管42a、42b中的配管42b的周围具备加热器44。由此，通过利用加热器43b、44等对气体g2进行加热，能够在气体g2从气体供给部33b到达侧壁膜期间抑制气体g2的温度大幅降低。进而，能够抑制气体g2的温度在mfc34b的上游及下游大幅变化，能够适宜地控制气体g2的流量。
[0090]
图7是表示第2实施方式的第2及第3变化例的半导体制造装置的构造的剖视图。
[0091]
图7a表示第2变化例的处理室24的构造。本变化例的处理室24的构造除以下方面之外，均和第1变化例的处理室24的构造相同。也就是说，在本变化例中，将第1变化例的气体供给部33a、mfc34a、配管41a及加热器43a置换成了n组(n为2以上的整数)气体供给部33a、mfc34a、配管41a及加热器43a。
[0092]
本变化例的半导体制造装置例如用于由n个气体供给部33a供给n种气体作为气体g1的情况。另外，本变化例的配管42a具有n个分支，这些分支与n个mfc34a连接。
[0093]
图7b表示第2变化例的处理室24的构造。本变化例的处理室24的构造除以下方面之外，均和第2变化例的处理室24的构造相同。也就是说，本变化例的配管42a和配管42b合流。由此，能够缩短配管42a、42b的合计长度。
[0094]
如上所述，本实施方式的半导体制造装置具备能够实施所述蚀刻处理和所述改质处理双方的处理室24，及用来抑制气体g2的温度降低的加热器43(43b)、44、45。由此，根据本实施方式，能够通过该半导体制造装置以适宜的形态实施第1实施方式的半导体装置的制造方法。
[0095]
另外，在图5a的处理室24内，也可以不通过在气体g2的环境下对侧壁膜进行退火来对侧壁膜进行改质，而是通过在指定的温度的处理室24内使侧壁膜暴露在气体g2中来对侧壁膜进行改质。在这种情况下，处理室24的温度可以通过加热器45调整为指定的温度，可以通过退火部36调整为指定的温度，也可以通过其它机构调整为指定的温度。此外，在通过使侧壁膜暴露在气体g2中来对侧壁膜进行改质的情况下，也可以不在图5a的处理室24设置退火部36。这对于图6、图7a及图7b的处理室24来说也是一样的。
[0096]
此外，图5a的处理室24的构造也能够应用于所述还原室27(图4b)。在这种情况下，气体供给部33用于仅供给气体g1、g2中的气体g2。这对于图6、图7a及图7b的处理室24来说也是一样的。
[0097]
已对本发明的若干实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子而提出的，并不意图限定发明的范围。这些新颖的实施方式能够以其它各种方式实施，能够在不脱离
发明主旨的范围内进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变化包含在发明的范围及主旨中，同样也包含在权利要求书所记载的发明中及其均等范围内。

技术特征：
1.一种半导体装置的制造方法，包括：在衬底上形成第1膜；使用包含碳及氟的第1气体对所述第1膜进行蚀刻，由此在所述第1膜内形成凹部，且在所述凹部内形成第2膜；以及通过使用第2气体或第2液体来处理所述第2膜；所述第2膜的处理是在不使用等离子体的情况下进行的。2.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中所述第2膜的处理是通过下述中的至少任一者而进行的：在所述第2气体或所述第2液体的环境下对所述第2膜进行退火；以及在指定的温度下使所述第2膜暴露在所述第2气体或所述第2液体中。3.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中所述第1气体包含c
x
h
y
f
z
气体(c表示碳，h表示氢，f表示氟，x表示1以上的整数，y表示0以上的整数，z表示1以上的整数)。4.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中所述第2气体或所述第2液体包含氢。5.根据权利要求4所述的半导体装置的制造方法，其中所述第2气体或所述第2液体包含氢、甲酸、甲醛、甲醇、砷化氢、硼化氢、硒化氢、磷化氢、锗化氢及具有硅烷基的物质中的至少任一者。6.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中所述第2气体或所述第2液体包含硫。7.根据权利要求6所述的半导体装置的制造方法，其中所述第2气体或所述第2液体包含硫化氢、氟化硫及硫化羰中的至少任一者。8.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中所述第2气体包含氦、氩、氪或氙。9.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中所述第2气体包含由常温常压下为液体的物质得来的气体。10.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中所述第2膜内的碳量相对于氟量的比例通过利用所述第2气体或所述第2液体进行处理而增加。11.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中所述第1膜是通过交替地积层多层第1绝缘层与多层第2绝缘层而形成的，或者是通过交替地积层多层电极层与多层绝缘层而形成的。12.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中使用所述第1气体对所述第1膜进行蚀刻的第1处理和使用所述第2气体或所述第2液体对所述第2膜进行处理的第2处理是在相同腔室内进行的。13.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中使用所述第1气体对所述第1膜进行蚀刻的第1处理和使用所述第2气体或所述第2液体对所述第2膜进行处理的第2处理是交替进行的。14.一种半导体制造装置，具备：收容部，能够收容衬底；第1供给部，将能够处理所述衬底上的膜的气体供给至所述收容部；第1机器，设置在所述第1供给部与所述收容部之间，控制从所述第1供给部供给至所述
收容部的所述气体的流量；以及第1加热部，设置在供所述气体从所述第1机器供给至所述收容部的第1流路的周围，对通过所述第1流路的所述气体进行加热。15.根据权利要求14所述的半导体制造装置，还具备：第2加热部，设置在供所述气体从所述第1供给部供给至所述第1机器的第2流路的周围，对通过所述第2流路的所述气体进行加热。16.根据权利要求14所述的半导体制造装置，还具备：簇射头，向所述收容部内喷射所述气体；以及第3加热部，对所述簇射头进行加热。17.根据权利要求14所述的半导体制造装置，还具备：退火部，将所述收容部内调整为指定的温度。18.根据权利要求14所述的半导体制造装置，还具备：第2供给部，将能够处理所述膜的气体供给至所述收容部；以及第2机器，设置在所述第2供给部与所述收容部之间，对从所述第2供给部供给至所述收容部的所述气体的流量进行控制。19.根据权利要求18所述的半导体制造装置，还具备：第4加热部，设置在供所述气体从所述第2供给部供给至所述第2机器的第3流路的周围，对通过所述第3流路的所述气体进行加热。

技术总结
本发明的实施方式涉及一种半导体装置的制造方法及半导体制造装置。根据一实施方式，半导体装置的制造方法包括在衬底上形成第1膜。所述方法还包括：使用包含碳及氟的第1气体对所述第1膜进行蚀刻，由此在所述第1膜内形成凹部，且在所述凹部内形成第2膜。所述方法还包括通过使用第2气体或第2液体来处理所述第2膜，且所述第2膜的处理是在不使用等离子体的情况下进行的。情况下进行的。情况下进行的。


技术研发人员：高桥笃史
受保护的技术使用者：铠侠股份有限公司
技术研发日：2021.03.09
技术公布日：2022/3/8