阅读说明：本技术 半导体制造装置及半导体装置的制造方法 (Semiconductor manufacturing apparatus and method for manufacturing semiconductor device ) 是由 杉田智彦 佐藤胜广 芦立浩明 于 2019-02-20 设计创作，主要内容包括：实施方式涉及一种半导体制造装置及半导体装置的制造方法。根据一个实施方式,半导体制造装置具备衬底保持部,该衬底保持部将多个衬底以所述衬底彼此相互平行地排列的方式保持。所述装置进而具备流体喷射部,该流体喷射部具有多个开口部,且使从所述开口部喷射的所述流体的喷射方向在与所述衬底的表面平行的面内通过自激振荡而变动,所述开口部向与所述衬底的表面相距的距离处于相互邻接的所述衬底间的中心间距离以内的区域,喷射流体。(Embodiments relate to a semiconductor manufacturing apparatus and a method of manufacturing a semiconductor device. According to one embodiment, a semiconductor manufacturing apparatus includes a substrate holding unit that holds a plurality of substrates such that the substrates are arranged in parallel with each other. The apparatus further includes a fluid ejecting section having a plurality of openings, the fluid ejecting section ejecting fluid to a region where a distance from a surface of the substrate is within a center distance between the substrates adjacent to each other, and an ejecting direction of the fluid ejected from the openings is varied by self-oscillation in a plane parallel to the surface of the substrate.)

半导体制造装置及半导体装置的制造方法

相关申请

本申请享受以日本专利申请2018-116357号(申请日：2018年6月19日)为基础申请的优先权。本申请通过参照该基础申请而包含基础申请的全部内容。

技术领域

实施方式涉及一种半导体制造装置及半导体装置的制造方法。

背景技术

在从喷嘴向晶圆供给液体或气体等流体的情况下，存在流体供给量在晶圆上的区域间产生差异的问题。例如，存在晶圆上产生持续有流体流动的区域、及很难有流体流动的区域的问题。

发明内容

实施方式提供一种能够降低流体供给量在衬底上的区域间的差异的半导体制造装置及半导体装置的制造方法。

实施方式的半导体制造装置具备衬底保持部，该衬底保持部将多个衬底以所述衬底彼此相互平行地排列的方式保持。所述装置进而具备流体喷射部，该流体喷射部具有多个开口部，且使从所述开口部喷射的所述流体的喷射方向在与所述衬底的表面平行的面内通过自激振荡而变动，所述开口部向与所述衬底的表面相距的距离处于相互邻接的所述衬底间的中心间距离以内的区域，喷射流体。

附图说明

图1是表示第1实施方式的半导体制造装置的构成的示意图。

图2是表示第1实施方式的衬底处理槽的构成的剖视图。

图3A～C是表示第1实施方式的喷嘴的结构的立体图及剖视图。

图4A、B是用来对第1实施方式的喷嘴的功能进行说明的剖视图。

图5A、B是用来对第1实施方式的比较例的喷嘴的功能进行说明的剖视图。

图6A～C是表示第2实施方式的喷嘴的结构的立体图及剖视图。

图7是用来对第2实施方式的喷嘴的功能进行说明的立体图。

图8A、B是表示第2实施方式的变化例的喷嘴的结构的立体图。

图9是表示第2实施方式的变化例的喷嘴的结构的立体图。

图10A～C是表示第3实施方式的喷嘴的结构的立体图及剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对实施方式进行说明。在图1至图10中，对相同或类似的构成标注相同的符号，并省略重复的说明。

(第1实施方式)

图1是表示第1实施方式的半导体制造装置的构成的示意图。图1的半导体制造装置是通过衬底处理液2处理多个衬底(晶圆)1的批次式衬底处理装置。

图1的半导体制造装置具备衬底处理槽11、衬底保持部12、溢流部13、循环流路14、泵15、加热部16、净化部17、多根喷嘴18、控制部19及水位传感器20。喷嘴18是流体喷射部的例子。

图1表示出了与半导体制造装置的设置面大体平行且相互垂直的X方向及Y方向、以及与半导体制造装置的设置面大体垂直的Z方向。在本说明书中，将+Z方向视为上方向，将-Z方向视为下方向。此外，-Z方向可以与重力方向一致，也可以与重力方向不一致。

衬底处理槽11收容多个衬底1与衬底处理液2。这些衬底1浸渍于衬底处理槽11内的衬底处理液2中，由此通过衬底处理液2来处理。衬底保持部12将这些衬底1保持于衬底处理槽11内。这些衬底1是以各衬底1的表面(第1及第2主面)与Y方向垂直，衬底1彼此相互平行地排列的方式受到保持。

从衬底处理槽11溢出的衬底处理液2贮存于溢流部13中，从溢流部13向循环流路14排出。泵15、加热部16及净化部17串联设置于循环流路14。泵15经由循环流路14搬送衬底处理液2。加热部16将在循环流路14中流动的衬底处理液2加热。净化部17通过过滤器等将在循环流路14中流动的衬底处理液2净化。

通过泵15、加热部16及净化部17的衬底处理液2从循环流路14经由喷嘴18再次向衬底处理槽11供给。就像这样，衬底处理液2在衬底处理槽11与循环流路14之间循环。喷嘴18向衬底1间的间隙或衬底1的表面附近喷射衬底处理液2。喷嘴18在图1中是设置于衬底处理槽11的外部，但也可以像下文所述的那样，配置于衬底处理槽11的内部。

控制部19控制半导体制造装置的动作。控制部19的例子为处理器、电气电路、PC(Personal Computer，个人计算机)等。例如，控制部19控制泵15，从而控制衬底处理液2的流通或流量。另外，控制部19控制加热部16的动作，从而控制衬底处理液2的温度。另外，控制部19具有如下功能：基于来自监视溢流部13的水位的水位传感器20的水位下降信号，使半导体制造装置的动作停止。

衬底处理液2例如为处理衬底1的水溶液或药液，具体来说，为清洗液、冲洗液、蚀刻液等。衬底处理液2也可以置换成液体以外的流体(例如，气体、气液混合流体、超临界流体、固液混合流体等)。其中，在该情况下，要将构成半导体制造装置的液体用的构成要素(溢流部13等)置换成气体用、气液混合流体用、超临界流体用、固液混合流体用等的构成要素。

图2是表示第1实施方式的衬底处理槽11的构成的剖视图。

图2表示出了收容于衬底处理槽11内的8片衬底1、及设置于1根喷嘴18的7个开口部。这些衬底1是以衬底1彼此相互平行地排列的方式受到保持，结果，8片衬底1之间设置有7处间隙。

如图2中的箭头所示，喷嘴18的7个开口部向7处间隙喷射衬底处理液2。具体来说，开口部与间隙一对一地对应，各开口部仅向这些间隙中的对应间隙喷射衬底处理液2。例如，某衬底1用的开口部向与该衬底1的表面相距的距离处于相互邻接的衬底1间的中心间距离以内的区域，喷射衬底处理液2。由此，对各衬底1的表面供给衬底处理液2。此外，所谓相互邻接的衬底1间的中心间距离，大体为图2所示的衬底1彼此的距离。

此外，各衬底1具备形成有晶体管或存储单元的第1主面、及第1主面的相反侧的第2主面，来作为表面。在本实施方式中，第1主面是利用衬底处理液2实施处理的对象，第2主面不是利用衬底处理液2实施处理的对象。因此，本实施方式的衬底处理液2需要向各衬底1的至少第1主面喷射。

图2所示的8片衬底1是以各衬底1的第1主面朝向左侧，各衬底1的第2主面朝向右侧的方式受到保持。因此，各衬底1的第1主面与邻接的衬底1的第2主面对向，各衬底1的第2主面与邻接的衬底1的第1主面对向。由此，各开口部向对应的1片衬底1的至少第1主面喷射衬底处理液2。在该情况下，需要在喷嘴18上，再设置1个向最左边的衬底1的第1主面喷射衬底处理液2的开口部。该开口部向与该衬底1的表面相距的距离处于相互邻接的衬底1间的中心间距离以内的区域，喷射衬底处理液2。

另一方面，图2所示的8片衬底1也能以各衬底1的第1主面与邻接的衬底1的第1主面对向，各衬底1的第2主面与邻接的衬底1的第2主面对向的方式受到保持。在该情况下，各开口部向对应的2片衬底1的第1主面喷射衬底处理液2。因此，该情况下的喷嘴18只要具备4个开口部供8片衬底1使用便足够了。

以下，对本实施方式的各喷嘴18的详细情况进行说明。在以下说明中，将衬底处理液2酌情简记作“液体2”。

图3是表示第1实施方式的喷嘴18的结构的立体图及剖视图。

如图3(a)所示，本实施方式的喷嘴18具备：第1配管21，具有1列第1孔21a；第2配管22，具有1列第2孔22a与2列第3孔22b、22c；及第3配管23，具有1列第4孔23a。第2配管22包围第1配管21，第3配管23包围第2配管22。此外，第4孔23a相当于图2所示的喷嘴18的开口部。

这些孔在每个XZ截面上分别被分成多组孔。图3(b)表示出了1个第1孔21a、1个第2孔22a、2个第3孔22b、22c、及1个第4孔23a，来作为1组孔。箭头A0至A6表示液体2经由这些孔的流动。

如图3(b)所示，本实施方式的喷嘴18使从第4孔23a喷射的液体2的喷射方向在与衬底1的表面平行的面内(XZ平面内)通过自激振荡而变动。图3(b)表示出了液体2的喷射方向在箭头A1与箭头A2之间变动的状况(喷流的振荡)。本实施方式的喷嘴18不具备用来激发这种变动的机械或振子。该变动是通过向具有第1至第4孔21a～23a的喷嘴18供给液体2而自激的。以下，对该变动自激的过程进行说明。

喷嘴18内的空间被分成第1配管21内的第1空间、第1配管21与第2配管22之间的第2空间、及第2配管22与第3配管23之间的第3空间。液体2在第1配管21内的第1空间流动，经由第1孔21a从第1空间向第2空间流入，经由第2孔22a从第2空间向第3空间流入(箭头A0)。

流入至第3空间的液体2例如像箭头A1所示，经由第4孔23a从第3空间喷射。这时，由于箭头A1所示的液体2是在第2孔22a或第4孔23a的左端附近流动，所以液体2的一部分不从第4孔23a喷射，而是经由第3孔22b从第3空间返回至所述第2空间(箭头A3)。该液体2通过流动势的作用，向第2孔22a或第4孔23a的右端附近流入(箭头A5)。结果，该液体2如箭头A2所示的那样流动。

另一方面，流入至第3空间的液体2例如像箭头A2所示，经由第4孔23a从第3空间喷射。这时，由于箭头A2所示的液体2是在第2孔22a或第4孔23a的右端附近流动，所以液体2的一部分不从第4孔23a喷射，而是经由第3孔22c从第3空间返回至所述第2空间(箭头A4)。该液体2通过流动势的作用，向第2孔22a或第4孔23a的左端附近流入(箭头A6)。结果，该液体2如箭头A1所示的那样流动。

就像这样，箭头A1所示的流动逐渐变化成箭头A2所示的流动。另一方面，箭头A2所示的流动逐渐变化成箭头A1所示的流动。结果，从第4孔23a喷射的液体2的喷射方向在箭头A1与箭头A2之间变动。该变动是通过第3空间内的液体2经由第3孔22b、22c回流至第2空间而自激的。

一般来说，在从喷嘴向衬底供给液体的情况下，会存在液体供给量在衬底上的区域间产生差异的问题。例如，存在衬底上产生持续有液体流动的区域、及很难有液体流动的区域的问题。另一方面，本实施方式的喷嘴18使液体2的喷射方向通过自激振荡而变动。由此，根据本实施方式，能够向衬底1上的各个区域供给液体2，从而能够降低液体2的供给量在衬底1上的区域间的差异。在喷射液体2以外的流体的情况下也同样如此。

本实施方式的喷嘴18使液体2的喷射方向在与衬底1的表面平行的面内(XZ平面内)周期性地变动。具体来说，液体2的喷射方向在箭头A1与箭头A2之间反复变动。该周期性变动的周期例如为10秒以下。

本实施方式的液体2的喷射方向在与衬底1的表面平行的面内(XZ平面内)变动，但在与衬底1的表面垂直的面内(YZ平面内等)几乎不变动。其状况见图3(c)所例示。在图3(c)中，从3个第4孔23a喷射的液体2的喷射方向都是在XZ平面内变动。换句话来说，各第4孔23a中的液体2的流速矢量的X成分或Z成分变动，但各第4孔23a中的液体2的流速矢量的Y成分不变动。结果，来自1个第4孔23a的液体2仅向衬底1间的1个间隙喷射，而不向衬底1间的其它间隙喷射(参照图2)。

这里，将与衬底1的表面平行的面称作“平行面”，将与衬底1的表面垂直的面称作“垂直面”。如上所述，本实施方式的液体2的喷射方向在平行面内变动，但在垂直面内几乎不变动。由此，喷射方向在平行面内变动的角度大于喷射方向在垂直面内变动的角度。前者的角度大体为图3(b)所示的箭头A1与箭头A2之间的角度，例如10度至80度左右。另一方面，后者的角度例如为0度或接近0度的值。

图4是用来对第1实施方式的喷嘴18的功能进行说明的剖视图。

图4(a)表示出了喷射液体2的2根喷嘴18。图4(b)表示出了喷射含有气泡3的液体2的4根喷嘴18。在图4(a)中，通过液体2的喷射方向变动，衬底1上的各个区域都被供给到了液体2。同样地，在图4(b)中，通过液体2的喷射方向变动，衬底1上的各个区域都被供给到了气泡3。

图5是用来对第1实施方式的比较例的喷嘴18的功能进行说明的剖视图。

图5(a)表示出了喷射液体2的2根喷嘴18。图5(b)表示出了喷射含有气泡3的液体2的4根喷嘴18。在图5(a)中，由于液体2的喷射方向不变动，所以衬底1上产生了持续有液体2流动的区域、及很难有液体2流动的区域。同样地，由于液体2的喷射方向不变动，所以衬底1上产生了持续有气泡3流动的区域、及很难有气泡3流动的区域。这些问题如图4(a)或图4(b)所示，能够通过液体2的喷射方向的变动来解决。

如上所述，本实施方式的喷嘴18使从各开口部(第4孔23a)喷射的液体2的喷射方向在与衬底1的表面平行的面内通过自激振荡而变动。由此，根据本实施方式，能够降低液体2的供给量在衬底1上的区域间的差异。

此外，本实施方式的处理较理想为应用于用来制造例如三维半导体存储器的衬底1。理由在于：制造三维存储器时，大多对衬底1的特性的面内均一性要求严格。在下述第2及第3实施方式中也同样如此。

(第2实施方式)

图6是表示第2实施方式的喷嘴18的结构的立体图及剖视图。

本实施方式的喷嘴18具备图6(a)～图6(c)所示的喷射部件24、及图6(c)所示的配管25。如图6(c)所示，喷射部件24安装于配管25的侧面。本实施方式的液体2在配管25内流动，从配管25向喷射部件24流入，再从喷射部件24向各衬底1的表面喷射。

如图6(a)所示，喷射部件24具备1列入口24a、1列出口24b、第1喷射流路24c、第2喷射流路24d、第1循环流路24e及第2循环流路24f。第1及第2喷射流路24c、24d是第1流路的例子，第1及第2循环流路24e、24f是第2流路的例子。此外，出口24b相当于图2所示的喷嘴18的开口部。

图6(b)表示出了喷射部件24的XZ截面，且表示出了位于该XZ截面内的1个入口24a与1个出口24b。第1及第2喷射流路24c、24d将液体2从入口24a向出口24b移送。第1喷射流路24c的X方向的宽度固定，第2喷射流路24d的X方向的宽度从液体2的上游向下游慢慢变宽。第1及第2循环流路24e、24f使第1及第2喷射流路24c、24d内的液体2从出口24b侧的地点返回至入口24a侧的地点。出口24b侧的地点位于出口24b附近，入口24a侧的地点位于第1喷射流路24c与第2喷射流路24d之间。喷射部件24的其它XZ截面也具有与图6(b)所示的XZ截面相同的结构。

就像这样，本实施方式的液体2与第1实施方式的情况同样地，从出口24b侧的地点回流至入口24a侧的地点。由此，从出口24b喷射的液体2的喷射方向在与衬底1的表面平行的面内(XZ平面内)通过自激振荡而变动。

图7是用来对第2实施方式的喷嘴18的功能进行说明的立体图。

箭头B1表示从配管25向入口24a流入的液体2的流入方向。箭头B2表示从出口24b喷射的液体2的喷射方向。本实施方式的液体2的喷射方向如箭头B2所示，在与衬底1的表面平行的面内(XZ平面内)变动，但在与衬底1的表面垂直的面内(YZ平面内等)几乎不变动。关于变动的周期，与第1实施方式的情况相同。

图8是表示第2实施方式的变化例的喷嘴18的结构的立体图。

为了使附图容易看懂，图8(a)与图8(b)省略了喷射部件24的整体图示，而仅图示出了喷射部件24的入口24a与出口24b。在图8(a)中，喷射部件24配置于配管25内，出口24b位于配管25的侧面。在图8(b)中，喷射部件24配置于配管25外，入口24a位于配管25的侧面。

本实施方式的喷嘴18可以采用图8(a)与图8(b)所示的任一种构成。图8(a)的构成例如具有能够使喷嘴18小型化的优点。另一方面，图8(b)的构成例如具有喷射部件24相对于配管25的装卸较为容易的优点。此外，在本实施方式中，可以在1根配管25上仅安装1个喷射部件24，也可以在1根配管25上安装多个喷射部件24。

图9是表示第2实施方式的变化例的喷嘴18的结构的立体图。

在本变化例中，图1的半导体制造装置成为了通过衬底处理液2处理1片衬底1的单片式衬底处理装置。所述衬底保持部12被置换成将1片衬底1水平保持的衬底保持部12’。衬底保持部12’的例子为供载置衬底1的平台。

本变化例的喷嘴18具备配管25、及安装于配管25前端的喷射部件24。喷射部件24具有图6(a)所示的结构。其中，该喷射部件24的入口24a的个数可以为1个也可以为多个。同样地，该喷射部件24的出口24b的个数可以为1个也可以为多个。

本变化例的喷嘴18向衬底1的表面喷射液体2。这时，从出口24b喷射的液体2的喷射方向在与衬底1的表面平行的面内(XY平面内)通过自激振荡而变动。

如上所述，本实施方式的喷嘴18使从各开口部(出口24b)喷射的液体2的喷射方向在与衬底1的表面平行的面内通过自激振荡而变动。由此，根据本实施方式，与第1实施方式同样地，能够降低液体2的供给量在衬底1上的区域间的差异。

(第3实施方式)

图10是表示第3实施方式的喷嘴18的结构的立体图及剖视图。

如图10(a)～图10(c)所示，本实施方式的喷嘴18具备：1根配管26，具有管状的形状；1片第1部件27，具有板状的形状；及2根第2部件28，具有棒状的形状。

如图10(a)所示，配管26内的空间被划分成作为移送液体2的第1流路发挥作用的下部空间、及作为供液体2从第1流路流入的第2流路发挥作用的上部空间。第1流路与第2流路通过设置于配管26内的第1部件27而划分。另一方面，2根第2部件28相互平行地设置于第2流路内。

如图10(c)所示，配管26具备1列第1孔26a，第1部件27具备1列第2孔27a。第1孔26a设置于配管26的第2流路侧，相当于图2所示的喷嘴18的开口部。

图10(b)表示出了喷嘴18的XZ截面，且表示出了位于该XZ截面内的1个第1孔26a与1个第2孔27a。第1流路内的液体2经由第2孔27a向第2流路流入。2根第2部件28形成了使该液体2从第1孔26a侧的地点返回至第2孔侧27a的地点的流路。第1孔26a侧的地点位于第1孔26a附近，第2孔27a侧的地点位于第2孔27a附近。本实施方式的喷嘴18的其它XZ截面也具有与图10(b)所示的XZ截面相同的结构。

就像这样，本实施方式的液体2与第1及第2实施方式的情况同样地，从第1孔26a侧的地点回流至第2孔27a侧的地点。由此，从第1孔26a喷射的液体2的喷射方向在与衬底1的表面平行的面内(XZ平面内)通过自激振荡而变动。此外，本实施方式的喷嘴18的功能与参照图7所说明的第2实施方式的喷嘴18的功能相同。

如上所述，本实施方式的喷嘴18使从各开口部(第1孔26a)喷射的液体2的喷射方向在与衬底1的表面平行的面内通过自激振荡而变动。由此，根据本实施方式，与第1及第2实施方式同样地，能够降低液体2的供给量在衬底1上的区域间的差异。

对本发明的若干实施方式进行了说明，但这些实施方式只是作为例子而提出，并非意图限定发明的范围。这些新颖的实施方式可以通过其它各种方式来实施，在不脱离发明主旨的范围内，可以进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变化包含于发明的范围及主旨中，并且包含于权利要求书所记载的发明及其同等的范围内。