基板处理装置、半导体装置的制造方法以及存储介质 |
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| 申请号 | CN202010088914.3 | 申请日 | 2020-02-12 | 公开(公告)号 | CN111564388B | 公开(公告)日 | 2024-04-23 |
| 申请人 | 株式会社国际电气; | 发明人 | 奥田和幸; 樱井修三; 井之口泰启; 南政克; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种 基板 处理装置、 半导体 装置的制造方法以及存储介质，能够提高基板上所形成的膜的基 板面 内膜厚分布的控制性。基板处理装置的气体供给系统具备：将第一处理气体暂时性地贮留的第一贮留部、将第一处理气体暂时性地贮留的第二贮留部、使第一贮留部内贮留的第一处理气体从基板的外周向朝向基板的中心的方向供给的第一气体供给口、以及构成为将第二贮留部内贮留的第一处理气体从基板的外周向比从基板的外周向朝向基板的中心的方向靠基板的外周侧的方向供给的第二气体供给口。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种基板处理装置，其特征在于，具备： |
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| 说明书全文 | 基板处理装置、半导体装置的制造方法以及存储介质技术领域[0001] 本公开涉及基板处理装置、半导体装置的制造方法以及存储介质。 背景技术[0002] 作为半导体装置的制造工序的一工序，有时进行在基板上形成膜的工序。发明内容 [0003] 发明所要解决的课题 [0004] 本公开的目的在于，提供一种能够提高基板上所形成的膜的基板面内膜厚分布的控制性的技术。 [0005] 用于解决课题的方案 [0006] 根据本公开的一方案，提供如下的技术，其具备： [0007] 处理室，其容纳基板； [0008] 第一气体供给系统，其向所述处理室内供给含有预定元素的第一处理气体； [0009] 第二气体供给系统，其向所述处理室内供给化学结构与所述第一处理气体不同的第二处理气体； [0010] 排气系统，其对所述处理室内进行排气；以及 [0011] 控制部，其构成为以非同时地执行预定次数第一处理和第二处理而在所述基板上形成含有所述预定元素的膜的方式对所述第一气体供给系统、所述第二气体供给系统、所述排气系统进行控制，其中，该第一处理是向所述处理室内的基板供给所述第一处理气体，该第二处理是向所述处理室内的所述基板供给所述第二处理气体， [0012] 所述第一气体供给系统具备： [0013] 第一贮留部，其在每次进行所述第一处理时暂时性地贮留所述第一处理气体； [0014] 第二贮留部，其在每次进行所述第一处理时暂时性地贮留所述第一处理气体； [0015] 第一气体供给口，其构成为从所述基板的外周向所述基板的中心供给所述第一贮留部内贮留的所述第一处理气体；以及 [0016] 第二气体供给口，其构成为从所述基板的外周向比从所述基板的外周朝向所述基板的中心的方向靠所述基板的外周侧供给所述第二贮留部内贮留的所述第一处理气体。 [0017] 发明的效果 [0019] 图1是本公开一方案所适用的基板处理装置的立式处理炉的概要结构图并以纵剖面图示出了处理炉部分。 [0020] 图2是本公开一方案所适用的基板处理装置的立式处理炉的概要结构图并以沿着图1的A‑A线的剖面图示出了处理炉部分。 [0022] 图4示出了本公开一方案中的成膜时序。 [0023] 图5的(a)及(b)分别示出了基板上所形成的膜的基板面内膜厚分布的测定结果。 [0024] 图6示出了基板上所形成的膜的基板面内膜厚分布的测定结果。 [0025] 图中： [0026] 200—晶圆(基板)；201—处理室；280—控制器(控制部)；301—原料气体供给系统；302—氮化气体供给系统。 具体实施方式[0027] ＜本公开的一方案＞ [0028] 以下主要参照图1～图4对本公开的一方案进行说明。 [0029] (1)基板处理装置的结构 [0030] 本方案的基板处理装置具备立式的处理炉202。处理炉202具备由石英(SiO2)、碳化硅(SiC)等的耐热性材料构成的反应管203。在反应管203的外侧与反应管203呈同心圆状设置有作为加热单元的加热器207。加热器207与加热用电源250连接。在反应管203的下方设置有作为炉口盖体的密封盖219。在反应管203下端部与密封盖219上表面之间配置有作为气密部件的O型环220。密封盖219由不锈钢(SUS)等金属构成，且构成为能够使反应管203的下端开口气密地封闭。反应管203的内部构成为处理室201，该处理室201容纳作为基板的晶圆200。 [0031] 在密封盖219上设置有晶舟支撑台218，该晶舟支撑台218对作为基板保持件的晶舟217进行支撑。晶舟217具有：在晶舟支撑台218上固定的底板、以及在该底板上方配置的顶板。在底板与顶板之间架设有多个支柱。多个晶圆200以彼此空出预定的间隔并以水平姿态且彼此中心一致的状态在反应管203的管轴方向上多层地堆积(装填)于支柱。晶舟支撑台218、底板、顶板以及支柱分别例如由上述的耐热性材料构成。在密封盖219的与处理室201相反一侧设置有旋转机构267。旋转机构267的旋转轴265以贯通密封盖219的方式与晶舟支撑台218连接。旋转机构267通过使旋转轴265旋转而使晶舟217和晶圆200旋转。密封盖 219可利用晶舟升降机115沿着垂直方向升降。晶舟升降机115构成为将晶舟217和晶圆200向处理室201内外搬送的搬送机构。 [0033] 在气体供给管310、320上按照从气流的上游侧起的顺序分别设置有：作为流量控制部的质量流控制器(MFC)312、322；作为开闭阀的阀门314、324；作为贮留部的缓冲罐315、325；以及阀门313、323。在气体供给管310、320上的MFC312、322与阀门314、324之间连接有通气管610、620。通气管610、620连接在后述的排气管231的APC阀门243的下游侧。在通气管 610、620分别设有阀门612、622。在气体供给管310、320的阀门313、323的下游侧分别连接有供给惰性气体的气体供给管510、520。在气体供给管510、520上按照从气流的上游侧起的顺序分别连接有MFC512、522以及阀门513、523。 [0034] 气体供给管310、320的下游端与喷嘴410、420的上游端分别连接。喷嘴410、420在反应管203的内壁与晶圆200之间的圆环状的空间内，分别以从反应管203的内壁的下部起沿着上部、即沿着晶圆200的堆积方向立起的方式设置。喷嘴410、420分别构成为L字形的长喷嘴。在喷嘴410、420的侧部(侧面)分别设置有多个气体供给口411、421。气体供给口411、421分别具有从下部到上部都相同或者倾斜变大的开口面积，并以相同间距设置在与多个晶圆200分别对应的位置。 [0035] 缓冲罐315、325构成为与通常的配管相比具有更大的气体容量的气罐、或者是螺旋配管等。通过使缓冲罐315、325的上游侧的阀门314、324以及下游侧的阀门313、323开闭，能够使从气体供给管310、320供给的气体分别在缓冲罐315、325内暂时性地充填(贮留)，并使分别在缓冲罐315、325内暂时性地贮留的气体向处理室201内供给。缓冲罐315、325与处－3 3理室201之间的流导例如优选为1.5×10 m/s以上。在反应管203的容积为100L(升)的情况下，缓冲罐315的容积例如优选为100cc以上300cc以下的范围内的预定的大小。 [0036] 通过使阀门313、323、612、622关闭并使阀门314、324打开，从而能够使通过MFC312、322进行了流量调整的气体在缓冲罐315、325内暂时性地贮留。在缓冲罐315、325内贮留了预定量的气体且缓冲罐315、325内的压力达到预定的压力之后，使阀门314、324关闭并使阀门313、323打开，从而能够使分别贮留在缓冲罐315、325内的高压的气体，经由气体供给管310、320、喷嘴410、420一泻而出地(在短时间内)向处理室201内供给。此时，能够通过使阀门513、523打开，从而使通过MFC512、522进行了流量调整的惰性气体，经由气体供给管310、320、喷嘴410、420向处理室201内供给。并且，能够通过使阀门314、324关闭且使阀门612、622打开，从而使通过MFC312、322进行了流量调整的气体不向处理室201内供给，而是旁通地经由通气管610、620向排气管231排出。并且，能够通过使阀门313、323关闭且使阀门 513、523打开，从而使通过MFC512、522进行了流量调整的惰性气体，分别经由气体供给管 310、320和喷嘴410、420向处理室201内供给，对处理室201内进行清扫。 [0037] 从气体供给管310、320作为第一处理气体使例如含有构成膜的主元素(预定元素)即硅(Si)的原料气体分别经由MFC312、322、阀门314、324、缓冲罐315、325、阀门313、323以及喷嘴410、420向处理室201内供给。 [0038] 作为含Si的原料气体，例如可以采用：二氯硅烷(SiH2Cl2、简称为DCS)、三氯硅烷(SiHCl3、简称为TCS)、四氯硅烷(SiCl4、简称为STC)、六氯乙硅烷(Si2Cl6、简称为HCDS)等的氯硅烷类气体、四氟化硅(SiF4)气体等的氟硅烷类气体、乙硅烷(Si2H6、简称为DS)等的无机硅烷类气体、三(二甲基氨基)硅烷(Si[N(CH3)2]3H、简称为3DMAS)等的氨基硅烷类气体。 [0039] 从气体供给管510、520作为惰性气体使例如氮(N2)气、Ar、He、Ne、Xe等稀有气体分别经由MFC512、522、阀门513、523、气体供给管310、320、喷嘴410、420向处理室201内供给。 [0040] 主要地由气体供给管310、320、MFC312、322、阀门314、324、缓冲罐315、325、阀门313、323和喷嘴410、420构成了第一气体供给系统(原料气体供给系统)301、302。并且，主要地由气体供给管510、520、MFC512、522以及阀门513、523构成了第一惰性气体供给系统501、 502。 [0041] 在气体供给管330上从气流的上游侧起依次设置有MFC332和阀门333。在气体供给管330的MFC332与阀门333之间连接有通气管630。通气管630连接在后述的排气管231的APC阀门243的下游侧。在通气管630上设有阀门632。在气体供给管330的阀门333的下游侧连接有供给惰性气体的气体供给管530。在气体供给管530上从上游侧起依次设置有MFC532和阀门533。 [0042] 气体供给管330与喷嘴430连接。喷嘴430设置在气体分散空间即缓冲室433内。在缓冲室433内设置有后述的电极保护管451、452。在缓冲室433内沿着反应管203的内壁依次配置有喷嘴430和电极保护管451、452。 [0043] 由反应管203的内壁和缓冲室壁434形成了缓冲室433。缓冲室壁434在反应管203的内壁与晶圆200之间的圆环状的空间内，沿着晶圆200的堆积方向设置于反应管203内壁的从下部到上部的部分。在缓冲室壁434的与晶圆200相邻的壁面设置有供给气体的气体供给口435。气体供给口435设置在电极保护管451与电极保护管452之间。气体供给口435以朝向反应管203的中心的方式开口。气体供给口435从反应管203的下部到上部设有多个，且分别具有相同的开口面积并以相同的间距设置。 [0044] 喷嘴430在缓冲室433的一端侧以从反应管203的内壁的下部起沿着上部朝向晶圆200的堆积方向上方立起的方式设置。喷嘴430构成为L字形的长喷嘴。在喷嘴430的侧面设置有供给气体的气体供给口431。气体供给口431以朝向缓冲室433的中心的方式开口。气体供给口431与缓冲室433的气体供给口435同样地从反应管203的下部到上部设有多个。 [0045] 通过使阀门333打开，从而能够使通过MFC332进行了流量调整的气体，经由气体供给管330、喷嘴430和缓冲室433向处理室201内供给。此时，通过使阀门533打开，从而能够使通过MFC532进行了流量调整的惰性气体，经由气体供给管330、喷嘴430和缓冲室433向处理室201内供给。并且，能够通过使阀门333关闭且使阀门632打开，从而使通过MFC332进行了流量调整的气体不向处理室201内供给，而是旁通地经由通气管630向排气管231排出。并且，能够通过使阀门333关闭且使阀门533打开，从而使通过MFC532进行了流量调整的惰性气体经由气体供给管330、喷嘴430和缓冲室433向处理室201内供给，对处理室201内进行清扫。 [0046] 从气体供给管330作为化学结构(分子结构)异于第一处理气体的第二处理气体，使作为氮化气体(氮化剂)的含氮(N)气体经由MFC332、阀门333、喷嘴430和缓冲室433向处理室201内供给。作为氮化气体，例如可以采用氨(NH3)气体、二亚胺(N2H2)气体、联氨(N2H4)气体、N3H8气体等的氮化氢类气体。 [0047] 从气体供给管530例如使N2气体、上述的稀有气体经由MFC532、阀门533、气体供给管330、喷嘴430、缓冲室433向处理室201内供给。 [0048] 主要地由气体供给管330、MFC332、阀门333、喷嘴430以及缓冲室433构成了第二气体供给系统(氮化气体供给系统)303。并且，主要地由气体供给管530、MFC532和阀门533构成了第二惰性气体供给系统503。 [0049] 在缓冲室433内，具有细长结构的棒状电极471、472从反应管203的下部到上部沿着晶圆200的堆积方向配设。棒状电极471、472各自与喷嘴430平行地设置。棒状电极471、472分别被电极保护管451、452覆盖保护。棒状电极471经由适配器271与高频电源270连接，棒状电极472与作为基准电位的大地272连接。通过从高频电源270经由适配器271向棒状电极471、472之间施加高频电力，从而在棒状电极471、472之间的等离子生成区域生成等离子。主要地由棒状电极471、472、电极保护管451、452、缓冲室433构成等离子发生机构。等离子发生机构也可以包含适配器271、高频电源270。等离子发生机构作为利用等离子来激活(激励)气体的激活机构(激励机构)发挥功能。 [0050] 在本方案中，以围绕棒状电极471、472的方式产生电场并生成等离子。等离子所含的活性种经由气体供给口435流入处理室201内，并从晶圆200的外周向晶圆200的中心方向供给。根据本方案的立式的批处理装置，由于在接近待处理的晶圆200的位置配置有缓冲室433，因此能够避免活性种失活且使其容易到达晶圆200的表面。并且，由于棒状电极471、 472容纳在缓冲室433内，因此使得会对晶圆200造成损伤的离子难以混入处理室201内。 [0051] 在反应管203的下部设有排气口230。排气口230与对处理室201内的环境气体进行排放的排气管231连接。在排气管231上从上游侧起依次设置有：作为对处理室201内的压力进行检测的压力检测部的压力传感器245、作为压力调整部的APC(Auto Pressure Controller：自动压力控制器)阀门243、以及作为真空排气装置的真空泵246。APC阀门243构成为，通过在使真空泵246动作的状态下开闭阀而能够对处理室201内进行真空排气或停止真空排气，并且，能够通过在使真空泵246动作的状态下来调节阀开度，从而对处理室201内的压力进行调整。主要地由排气管231、APC阀门243、压力传感器245构成排气系统。排气系统也可以包含真空泵246。 [0052] 喷嘴410配置于隔着处理室201内所容纳的晶圆200的中心200c与排气口230相对的位置、即与排气口230为180°相反侧的位置。 [0053] 气体供给口411构成为，能够使缓冲罐315内贮留的第一处理气体从晶圆200的外周向晶圆200的中心200c供给。图2所示的直线L1是将气体供给口411、与晶圆200的中心200c连结的直线。从气体供给口411供给的气体沿着图2所示的直线L1向晶圆200的中心 200c流动。以下也将从气体供给口411供给的该气流的方向简称为“L1方向”。 [0054] 喷嘴420设置为沿着处理室201的内壁与喷嘴410相邻，即沿着处理室201内所容纳的晶圆200的外周方向与喷嘴410相邻。也就是说，气体供给口411和气体供给口421设置于在处理室201内所容纳的晶圆200的外周方向上彼此相邻的位置。 [0055] 气体供给口421构成为，能够使缓冲罐325内贮留的第一处理气体从晶圆200的外周，相对于从晶圆200的外周朝向晶圆200的中心200c的方向而言向外周侧供给。图2所示的直线L3是将气体供给口421与晶圆200的中心200c连结的直线，直线L4是将气体供给口421与晶圆200的外周连结的直线(切线)。从气体供给口421供给的气体沿着图2所示的直线L2，即相对于沿着直线L3的方向(以下也简称为“L3方向”)而言向沿着直线L4的方向(以下也简称为“L4方向”)流动。以下也将从气体供给口421供给的该气流的方向简称为“L2方向”。L2方向成为L3方向与L4方向之间的预定的方向。 [0056] 具体而言，气体供给口421构成为，能够使缓冲罐325内贮留的第一处理气体相对于L3方向朝向晶圆200的外周侧而向例如24°以上且30°以下的范围内的预定的角度的方向供给。即，L3方向与L2方向所成的角(中心角)θ的大小为例如24°以上且30°以下的范围内的预定的大小。 [0057] 此外，气体供给口421也可以构成为，能够使缓冲罐325内贮留的第一处理气体相对于与从气体供给口411供给第一处理气体的上述的L1方向平行的方向(即沿着图2所示的直线L1’的方向且以下也简称为“L1’方向”)而言向晶圆200的外周侧的方向供给。 [0058] 等离子发生结构439的气体供给口435沿着处理室201的内壁、即沿着处理室201内所容纳的晶圆200的外周方向，设置在以预定距离从喷嘴410、420离开的位置。将气体供给口435与晶圆200的中心200c连结的直线、与上述的直线L1所成的角(中心角)的大小为例如90°以上且180°以下的范围内的预定的大小。 [0059] 在反应管203内设置有作为温度检测器的温度传感器263。并构成为，能够基于温度传感器263所检出的温度信息来对从加热用电源250向加热器207供给的电力进行调整，从而使处理室201内的温度成为所需的温度分布。 [0060] 如图3所示，作为控制部的控制器280由计算机构成，该计算机具备CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)280a、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)280b、存储装置280c以及I/O端口280d。RAM280b、存储装置280c、I/O端口280d构成为能够经由内部总线280e与CPU280a进行数据交换。控制器280与例如构成为触控面板等的输入输出装置282连接。 [0061] 存储装置280c由闪存、HDD(Hard Disk Drive：硬盘驱动器)等构成。在存储装置280c内以可读取的方式存储有：对基板处理装置的动作进行控制的控制程序；记载有后述的基板处理的步骤、条件等的制程处方等。所组成的制程处方作为程序发挥功能，能够使控制器280执行后述的基板处理中的各步骤以获得预定的结果。以下也将制程处方、控制程序等总称为程序。并且，也将制程处方简称为处方。在本说明书中使用的程序这个词的含义包括：仅指处方自身；仅指控制程序自身；或者是指这两方。RAM280b构成为存储器区域(工作区)，可将CPU280a所读取的程序、数据等暂时性地保持。 [0062] I/O端口280d与MFC312、322、332、512、522、532、阀门313、314、323、324、333、513、523、533、612、622、632、压力传感器245、APC阀门243、真空泵246、加热器207、加热用电源 250、温度传感器263、高频电源270、适配器271、旋转机构267、晶舟升降机115等连接。 [0063] CPU280a构成为可从存储装置280c读取控制程序并执行，并且按照从输入输出装置282输入的操作命令等从储装置280c读取处方。CPU280a构成为按照所读取的处方的内容来对以下各项进行控制，即：通过MFC312、322、332、512、522、532对各种气体的流量进行调整的调整动作；阀门313、314、323、324、333、513、523、533、612、622、632的开闭动作；APC阀门243的开闭动作；基于压力传感器245并利用APC阀门243来进行的压力调整动作；真空泵246的启动和停止；基于温度传感器263对加热器207的温度进行的调整动作(加热用电源 250的输出调整)；高频电源270的供电；利用适配器271进行的阻抗调整动作；利用旋转机构 267进行的晶舟217的旋转和旋转速度调节动作；以及利用晶舟升降机115进行的晶舟217的升降动作等。 [0064] 控制器280可以通过将外部存储装置281所存储的上述的程序安装于计算机而构成。外部存储装置281例如包括HDD等磁盘、CD等光盘、MO等光磁盘、USB存储器等的半导体存储器等。存储装置280c、外部存储装置281构成为计算机可读取的存储介质。以下也将它们总称为存储介质。在本说明书使用的存储介质这个词的含义包括：仅为存储装置280c自身；仅为外部存储装置281自身；或者是这两者。也可以不使用外部存储装置281，而是利用互联网、专用线路等的通信手段来向计算机提供程序。 [0065] (2)基板处理工序 [0066] 参照图4来说明：作为半导体装置的制造工序的一工序使用上述的基板处理装置，在作为基板的晶圆200上形成膜的基板处理时序例、即成膜时序例。在以下的说明中，利用控制器280来对构成基板处理装置的各部的动作进行控制。 [0067] 在图4所示的成膜时序中，通过使步骤A和步骤B非同时地执行预定次数(n次，n是1以上的整数)，从而在晶圆200上作为膜而形成含有Si和N的膜、即氮化硅膜(SiN膜)，其中，步骤A是向处理室201内的晶圆200供给DCS气体作为第一处理气体的第一工序，步骤B是向处理室201内的晶圆200供给NH3气体作为化学结构异于第一处理气体的第二处理气体的第二工序。 [0068] 步骤A包含：将缓冲罐315内暂时性地贮留的DCS气体经由气体供给口411向晶圆200供给的作为第一气体供给工序的子步骤A1；将缓冲罐325内暂时性地贮留的DCS气体经由气体供给口421向晶圆200供给的作为第二气体供给工序的子步骤A2。 [0069] 在子步骤A1中，从晶圆200的外周向晶圆200的中心200c供给DCS气体。即，在子步骤A1中，从气体供给口411向L1方向供给DCS气体。并且，在子步骤A2中，从晶圆200的外周相对于从晶圆200的外周朝向晶圆200的中心200c的方向而言向晶圆200的外周侧的方向供给DCS气体。即，在子步骤A2中，从气体供给口421向L2方向供给DCS气体。 [0070] 在步骤A、即子步骤A1、A2中，在排气使得处理室201内成为预定的压力以下之后，以关闭APC阀门243而使排气系统封闭的状态，使缓冲罐315内贮留的高压的DCS气体、和缓冲罐325内贮留的高压的DCS气体分别一口气地向处理室201内供给并封闭在处理室201内。 [0071] 在本说明书中为了方便而也将图4所示的成膜时序以如下方式表示。这对于后述的变形例、其它方式也是同样的。 [0072] [0073] 在本说明书中使用的“晶圆”这个词的含义包括：仅指晶圆自身；指晶圆与其表面所形成的预定的层、膜的层叠体。在本说明书中使用的“晶圆的表面”这个词的含义包括：指晶圆自身的表面；指晶圆上所形成的预定的层等的表面。本说明书中的“在晶圆上形成预定的层”的含义包括：在晶圆自身的表面上直接形成预定的层；在晶圆上所形成的层等之上形成预定的层。本说明书中的“基板”这个词的含义与“晶圆”这个词的含义相同。 [0074] (晶圆加载和晶舟装载) [0075] 将多个晶圆200装填于晶舟217(晶圆加载)，并使反应管203的下端开口开放。此后，利用晶舟升降机115来提升支撑有晶圆200的晶舟217并向处理室201内搬入(晶舟装载)。如图1所示，反应管203的下端经由O型环220而被密封盖219密封。 [0076] (压力调整和温度调整) [0077] 为了使处理室201内成为所需的压力而利用真空泵246进行真空排气(压力调整)。并且，为了使处理室201内成为所需的温度而利用加热器207进行加热(温度调整)。并且，利用旋转机构267使晶圆200开始旋转(旋转)。上述各动作至少在对晶圆200完成处理之前持续进行。 [0078] (成膜) [0079] 之后，依次执行下一次的步骤A、步骤B。在步骤A中作为一例而同时进行上述的子步骤A1、子步骤A2。 [0080] [步骤A] [0081] 在使阀门313、323、612、622关闭的状态下打开阀门314、324，使通过MFC312、322进行了流量调整的DCS气体分别向缓冲罐315、325内填充。向缓冲罐315、325内填充DCS气体，以使得缓冲罐315、325内的压力成为例如20000Pa以上的压力。向缓冲罐315、325内填充的DCS气体的量例如是100～250cc。在向缓冲罐315、325内分别填充了预定压力、预定量的DCS气体之后关闭阀门314、324。 [0082] 在向缓冲罐315、325内填充DCS气体的期间，为了使处理室201内的压力成为例如20Pa以下的预定的压力而对处理室201内进行排气。在完成了DCS气体向缓冲罐315、325内的填充和处理室201内的排气之后，关闭APC阀门243而使排气系统封闭且打开阀门313、 323。由此，能够使得缓冲罐315、325内贮留的高压的DCS气体一口气地向处理室201内供给(快速供给)。处理室201内的压力会急剧地上升而达到例如800～1200Pa的范围内的压力。 之后，维持处理室201内封闭有DCS气体的状态，使晶圆200在DCS气体的环境气体中暴露预定时间(DCS气体供给)。此时，打开阀门513、523、533向处理室201内流入N2气体，防止DCS气体向喷嘴410、420、430内侵入。 [0083] 在步骤A中，能够利用缓冲罐315内与处理室201内的压力差、以及缓冲罐325内与处理室201内的压力差，使经由气体供给口411、421向处理室201内供给的DCS气体的流速分别增大。经由气体供给口411、421向处理室201内供给的DCS气体的流速的大小分别能够使得DCS气体不会在喷嘴410、420内滞留，且以极短的时间在喷嘴410、420内通过并一次性地在晶圆200上扩散。具体而言，从气体供给口411、421向处理室201内喷出的DCS气体分别能够加速到例如音速(340m/sec)的程度，并使在晶圆200上流动的DCS气体的速度提高到例如数十m/sec的程度。其结果是，能够使DCS气体在处理室201的整个区域有效地扩散。以下也将该供给方法成为“闪流”。 [0084] 在步骤A中，利用缓冲罐315内与处理室201内的压力差、以及缓冲罐325内与处理室201内的压力差来进行气体供给，从而使得从气体供给口421向处理室201内供给的DCS气体的流速、与从气体供给口411向处理室201内供给的DCS气体的流速为实质上相同的速度。例如，从气体供给口421向处理室201内供给的DCS气体的流速，是从气体供给口411向处理室201内供给的DCS气体的流速的0.8倍以上且1.2倍以下的速度。 [0085] 此外，在步骤A中，使加热器207的温度为例如350～650℃的范围内的温度。在本说明书中，“350～650℃”的数值范围的表述意味着下限値和上限値包含于该范围。因此，例如“350～650℃”意味着“350℃以上且650℃以下”。其它的数值范围也是同样的。将通过MFC512、522、532进行控制的N2气体的供给流量分别设定为例如300～10000sccm的范围内的流量。使DCS气体封闭在处理室201内的时间例如设定为1～30秒的范围内的时间。 [0086] 通过在上述的条件下向晶圆200供给DCS气体，从而能够在晶圆200(表面的基底膜)上形成含硅(Si)层。 [0087] 在晶圆200上形成了含Si层之后将阀门313、323关闭。并且打开APC阀门243而使排气系统开放，对处理室201内进行真空排气(除去残留气体)。此时打开阀门513、523、533，向气体供给管510、520、530内流通N2气体，对处理室201内进行清扫(清扫)。 [0088] [步骤B] [0089] 步骤A结束后，以使阀门632关闭的状态打开阀门333，向气体供给管330内流通NH3气体。NH3气体通过MFC332进行流量调整，并从气体供给口431向缓冲室433内供给。此时，向棒状电极471、472之间施加高频电力，从而对向缓冲室433内供给的NH3气体进行等离子激励(激励为等离子状态)，并从气体供给口435向处理室201内供给，且从排气管231进行排＊气。此时，向晶圆200供给被作为等离子激活的NH3气体(NH3 )(NH3气体供给)。此时，至少打开阀门513、523，向处理室201内流通N2气体，防止NH3气体向喷嘴410、420内侵入。 [0090] 在步骤B中，将处理室201内的压力设定为例如10～100Pa的范围内的压力。通过使用等离子，从而即使在处理室201内的压力处于这种比较低的压力范围的情况下，也能够使NH3气体激活。将处理室201内的NH3气体的分压设定为例如6～100Pa的范围内的压力。NH3气体的供给流量设定为例如10～10000sccm的范围内的流量。NH3气体供给时间设定为例如1～120秒的范围内的时间。向棒状电极471、472之间施加的高频电力设定为例如50～1000W的范围内的大小。其它的处理条件与步骤A中的处理条件相同。 [0091] 在上述的条件下向晶圆200供给NH3气体，从而能够使晶圆200上所形成的含Si层的至少一部分改性(氮化)。由此，能够在晶圆200上形成含有Si、N的层即氮化硅层(SiN层)。 [0092] 在晶圆200上形成了SiN层之后关闭阀门333，使NH3气体经由缓冲室433向处理室201内的供给停止。并且停止向棒状电极471、472之间施加高频电力。然后打开APC阀门243使排气系统开放，对处理室201内进行真空排气(除去残留气体)。此时打开阀门513、523、 533向气体供给管510、520、530内流通N2气体，对处理室201内进行清扫(清扫)。 [0093] [实施预定次数] [0094] 通过使步骤A、步骤B非同时地即非同步地进行的循环执行一次以上(n次)，从而能够在晶圆200上形成具有所需的膜厚、所需的组成的SiN膜。上述的循环优选重复进行多次。即，优选使每一次循环所形成的SiN层的厚度小于所需的膜厚并在通过层叠SiN层而使所形成的SiN膜的膜厚达到所需的膜厚之前重复进行上述的循环。 [0095] (清扫和大气压恢复) [0096] 当晶圆200上的成膜结束后，将N2气体向处理室201内供给并从排气管231进行排气。将N2气体用作清扫气体，由此可利用惰性气体对处理室201内进行清扫，将处理室201内残留的气体、反应副产物从处理室201内除去(清扫)。之后，将处理室201内的环境气体置换为惰性气体(惰性气体置换)，并使处理室201内的压力恢复为常压(大气压恢复)。 [0097] (晶舟卸载和晶圆卸除) [0098] 利用晶舟升降机115使密封盖219下降，使反应管203的下端开口。并且，将完成处理的晶圆200以被晶舟217支撑的状态向反应管203的外部搬出(晶舟卸载)。完成处理的晶圆200在搬出到反应管203的外部之后被从晶舟217取出(晶圆卸除)。 [0099] (3)本方式的效果 [0100] 根据本方式，可获得以下所示的一个或多个效果。 [0101] (a)在步骤A中，以闪流来供给DCS气体时，利用气体供给口411从晶圆200的外周向晶圆200的中心200c、即向L1方向供给DCS气体，并且利用气体供给口421从晶圆200的外周起相对于从晶圆200的外周朝向晶圆200的中心200c的方向而言向外周侧、即向L2方向供给DCS气体。由此，能够提高晶圆200上所形成的SiN膜的晶圆面内膜厚分布(以下也简称为面内膜厚分布)的控制性。 [0102] 假设在针对晶圆200进行的DCS气体的供给仅利用气体供给口411相对于L1方向实施的情况下，有时晶圆200上所形成的SiN膜的面内膜厚分布是例如在晶圆200的中心附近最厚，且在晶圆200的外周附近最薄的分布(以下也称为中央凸分布)。该情况下，也可以通过使DCS气体的供给量、DCS气体封闭在处理室201内的时间、与DCS气体同时流通的N2气体的流量等条件变化来改变面内膜厚分布。但是如后述的那样，尤其是在晶圆200上的特定的区域限定为该变化量较小，因此实际上往往难以将面内膜厚分布调整为所需的分布。即，考虑到需要抑制颗粒的产生并确保各晶圆间的均一性(面间均一性)等因素，在针对晶圆200进行的DCS气体的供给仅利用气体供给口411相对于L1方向实施的情况下，实际上难以任意地(自由地)在如下的分布之间进行选择变化，即：使面内膜厚分布为中央凸分布，或者是从晶圆200的中心附近到外周附近膜厚变化较小的平坦的膜厚分布(以下也称为平坦分布)，或者是在晶圆200的中央最薄而随着趋向外周而变厚的分布(以下也称为中央凹分布)。 [0103] 与此相对，若是如本方案这样除了从气体供给口411供给DCS气体之外还从气体供给口421向L2方向供给DCS气体，则能够对晶圆200外周部的SiN膜的形成任意地进行控制，结果是容易将晶圆200上所形成的SiN膜的面内膜厚分布调整为所需的分布。具体而言，是通过使从气体供给口411和气体供给口421分别供给的DCS气体的供给量的比率变化、或者使L2方向与L3方向所成的角θ的大小变化，从而能够将晶圆200上所形成的SiN膜的面内膜厚分布调整为所需的分布。例如容易向使中央凸分布接近平坦分布的方向进行控制，并向使平坦分布接近中央凹分布的方向进行控制。 [0104] 此外，发明人确认了上述的效果在从气体供给口421进行的DCS气体的供给不是向晶圆200的中心200c而是向L2方向来进行的情况下尤其显著。理论上认为：即使在从气体供给口421进行的DCS气体的供给向晶圆200的中心200c进行的情况下，也能够通过对该气体的流速适当地进行调整而获得与本方案同样的效果。但是，在如本方式这样利用缓冲罐325内与处理室201内的压力差而以闪流来进行DCS气体的供给的情况下，难以将从气体供给口421供给的DCS气体的流速调整为任意的大小。因此，难以将晶圆200上所形成的SiN膜的面内膜厚分布控制为任意的分布(例如控制为从中央凸分布向平坦分布接近)。 [0105] (b)通过将L2方向设定为L3方向与L4方向之间的预定的方向，从而能够切实地获得上述的效果。并且，通过将L2方向设定为L1’方向与L4方向之间的预定的方向，从而能够更加切实地获得上述的效果。并且，通过将L2方向与L3方向所成的角θ的大小设定为24°以上且30°以下的范围内的预定的大小，从而能够更加显著地获得上述的效果。在不足24°的情况下，难以使从气体供给口411和气体供给口421分别供给的DCS气体的供给量的比率变化而使面内膜厚分布接近中央凹分布；而在超过30°的情况下，则难以使从气体供给口411和气体供给口421分别供给的DCS气体的供给量的比率变化而使面内膜厚分布接近中央凸分布。 [0106] (c)在步骤A中，对缓冲罐315内贮留的DCS气体的量、和缓冲罐325内贮留的DCS气体的量分别进行调整，从而能够独立地控制晶圆200的中心附近的SiN膜的形成效率、晶圆200的外周附近的SiN膜的形成效率，提高晶圆200上所形成的SiN膜的面内膜厚分布的控制性。 [0107] 例如，在步骤A中，向使得缓冲罐325内贮留的DCS气体的量相对于缓冲罐315内贮留的DCS气体的量的比率更小的方向控制第一气体供给系统，从而能够分别向使晶圆200的中心附近的SiN膜的形成效率相对而言较高的方向、或使晶圆200的外周附近的SiN膜的形成效率相对地降低的方向进行控制。即，能够向使晶圆200上所形成的SiN膜的面内膜厚分布从中央凹分布向平坦分布接近并从平坦分布向中央凸分布接近的方向进行控制。 [0108] 在步骤A中分别向缓冲罐315、325内填充DCS气体时，例如控制MFC312、322来调整向各缓冲罐供给的DCS气体的流量的比率、或者调整向各缓冲罐填充DCS气体的时间(即打开阀门314、324向各缓冲罐供给DCS气体的时间)的比率，从而能够调整在缓冲罐315、325内分别贮留的DCS气体的量的比率。 [0109] 此外，例如在步骤A中向使得缓冲罐325内贮留的DCS气体的量相对于缓冲罐315内贮留的DCS气体的量的比率变大的方向控制第一气体供给系统，从而能够分别向使晶圆200的中心附近的SiN膜的形成效率相对地降低的方向、或使晶圆200的外周附近的SiN膜的形成效率相对地提高的方向进行控制。即，能够向使晶圆200上所形成的SiN膜的面内膜厚分布从中央凸分布向平坦分布接近并从平坦分布向中央凹分布接近的方向进行控制。 [0110] 如上所述，通过将缓冲罐315内贮留的DCS气体的量、与缓冲罐325内贮留的DCS气体的量的比率控制为预定的比率，从而能够使晶圆200的面内膜厚分布成为所需的分布等而提高其控制性。 [0111] (d)在步骤A中，独立地控制缓冲罐315内贮留的DCS气体的量、缓冲罐325内贮留的DCS气体的量，从而不仅能够对晶圆200上所形成的SiN膜的面内膜厚分布进行控制，也能够对晶圆200间的膜厚分布进行控制。 [0112] 例如发明人确认了：通过向使缓冲罐325贮留的DCS气体的量相对于缓冲罐315贮留的DCS气体的量的比率变大的方向进行调整，从而能够将晶圆200间的膜厚分布向使得反应管203内的上部所配置的晶圆200(以下也称为上部晶圆)的SiN膜的面内平均膜厚比反应管203的下部所配置的晶圆200(以下也称为下部晶圆)的SiN膜的面内平均膜厚大的方向进行控制。 [0113] 此外，发明者确认了：例如通过向使缓冲罐325贮留的DCS气体的量相对于缓冲罐315贮留的DCS气体的量的比率变小的方向进行调整，从而能够将晶圆200间的膜厚分布向使得下部晶圆的SiN膜的面内平均膜厚比上部晶圆的SiN膜的面内平均膜厚大的方向进行控制。 [0114] (e)在作为第一处理气体使用DCS气体以外的上述的原料气体的情况下、作为第二处理气体使用NH3气体以外的上述的氮化氢气体的情况下、使用N2气体以外的上述的惰性气体的情况下也同样地能够获得上述的效果。 [0115] ＜本公开的其它方案＞ [0116] 以上对本公开的方案具体地进行了明。但是，本公开不限于上述的方案，在不脱离其要旨的范围内能够进行各种变更。 [0117] 例如，作为第二处理气体，也可以使用氧气(O2)等含氧(O)气体、丙烯(C3H6)气体等含碳(C)气体、三乙胺((C2H5)3N、简称为TEA)气体等的含有N和C的气体等，并按照以下所示的成膜时序在基板上形成氧化硅膜(SiO膜)、氮化硅膜(SiN膜)、碳氮化硅膜(SiCN膜)、氧氮化硅膜(SiON膜)、氧碳化硅膜(SiOC膜)、氧碳氮化硅膜(SiOCN膜)等。在这些情况下，也能够获得与上述方式同样的效果。供给各种处理气体时的处理步骤、处理条件例如可以与上述的方式相同。在这些情况下，也能够获得与上述方式的效果同样的效果。 [0118] [0119] [0120] [0121] [0122] [0123] [0124] [0125] 在基板处理中使用的处方根据处理内容分别准备，并优选经由电子通信线路、外部存储装置预先存储存储装置内。并且优选，在开始进行处理时，CPU按照基板处理的内容从存储装置内所存储的多个处方中适当地选择适合的处方。由此，能够通过一台基板处理装置再现性良好地形成各种膜种、组成比、膜质、膜厚的膜。并且能够减轻操作者的负担，避免操作失误并迅速地开始处理。 [0126] 上述的处方不限于全新制作的情况，例如也可以通过对基板处理装置中已安装的既有处方进行变更来准备。在对处方进行变更的情况下，可以将变更后的处方经由电子通信线路、记录有该处方的存储介质向基板处理装置进行安装。并且，也可以对既有的基板处理装置所具备的输入输出装置进行操作而直接对基板处理装置中已安装的既有处方进行变更。 [0127] 在上述方案中，是对使用一次性地对多个基板进行处理的批处理式的基板处理装置来形成膜的例子进行了说明。本公开不限于上述方式，例如也适合于使用一次对一个或多个基板进行处理的单片式的基板处理装置来形成膜的情况。并且在上述方案中是对使用具有热壁型的处理炉的基板处理装置来形成膜的例子进行了说明。本公开不限于上述方式，也可以适合于使用具有冷壁型的处理炉的基板处理装置来形成膜的情况。在使用这些基板处理装置的情况下，都能够以与上述方式、变形例同样的时序、处理条件来进行成膜，并获得与上述方式同样的效果。 [0128] 并且在上述方案中是对在步骤A中同时执行子步骤A1、A2的例子进行了说明。本公开不限于上述方案，例如也可以是在步骤A中使子步骤A1、A2各自的开始时机和结束时机的至少一方彼此不相，或者使子步骤A1、A2非同时(非同步)地进行。 [0129] 并且可以对该各方案适当地进行组合使用。此时的处理步骤、处理条件例如可以与上述方案的处理步骤、处理条件相同。 [0130] 实施例 [0131] 使用图1所示的基板处理装置按照图4所示的成膜时序在晶圆上形成SiN膜而获得样本11～16。L2方向与L3方向所成的角θ的大小按照样本11～16的顺序设为12°、21°、24°，27°、30°、38°。并且就样本11～16而言，使缓冲罐315内贮留的DCS气体的量、与缓冲罐325所贮留的DCS气体的量相同(即，DCS气体的量的比率设为1：1)。并且，对晶圆上所形成的SiN膜的面内膜厚分布进行了测定。图5的(a)示出了其测定结果。 [0132] 图5的(a)的纵轴表示晶圆上的测定部位所形成的SiN膜的厚度相对于平均膜厚的比率(测定部位的膜厚/平均膜厚)。图5的横轴依次示出了晶圆上的测定部位，1表示晶圆中心、2表示从晶圆中心起离开相当于晶圆半径的1/3的距离的部位、3表示从晶圆中心起离开相当于晶圆半径的2/3的距离的部位、4表示晶圆外周。 [0133] 由图5的(a)可知：通过对L2方向与L3方向所成的角θ进行变更，从而能够对晶圆上所形成的SiN膜的面内膜厚分布进行控制。例如可知：θ越小就越能够使晶圆上所形成的SiN膜的面内膜厚分布从平坦分布向中央凸分布接近。并且，例如可知：θ越大就越能够使晶圆上所形成的SiN膜的面内膜厚分布从平坦分布向中央凹分布接近。 [0134] 此外，发明人确认了：在不实施子步骤A2的情况下(即不从气体供给口421供给DCS气体的情况)、或在子步骤A2中从气体供给口421向L3方向供给DCS气体的情况下(即角θ为0°的情况)，尤其是从晶圆中心起离开相当于晶圆半径的2/3的距离的圆周上或其附近区域的SiN膜的厚度的分布(厚度相对于平均膜厚的比率)实际上难以被控制为所需的値。即，即便使DCS气体的供给量、DCS气体封闭在处理室201内的时间、与DCS气体同时流通的N2气体的流量等条件变化，上述区域的SiN膜的厚度的分布的变化量也是有限的。另一方面，根据本实施例，则能够通过对L2方向与L3方向所成的角θ进行变更，从而以足够的变化量来控制上述区域的SiN膜的厚度的分布。因此，能够提高SiN膜的面内膜厚分布的控制性。 [0135] 采用图1所示的基板处理装置在晶圆上形成SiN膜而获得样本20～24。就样本20而言，在步骤A中向L1方向供给DCS气体而不进行DCS气体向L2方向的供给。即，在步骤A中仅实施子步骤A1而不实施子步骤A2。在制作样本21～24时按照图4所示的成膜时序，在实施步骤A时实施子步骤A1、A2。当将缓冲罐315内贮留的DCS气体的量(在子步骤A1中供给的DCS气体的量)设为S1(cc)、并将缓冲罐325贮留的DCS气体的量(在子步骤A2中供给的DCS气体的量)设为S2(cc)时，则由S2/S1得到的比率R按照样本21～24的顺序分别为10、20、30、50(％)。并且，就样本20～24而言，将L2方向与L3方向所成的角θ的大小设为27°。并且，对晶圆上所形成的SiN膜的面内膜厚分布进行了测定。图5的(b)示出了其测定结果。 [0136] 图5的(b)的纵轴表示晶圆上的测定部位所形成的SiN膜的厚度相对于平均膜厚的比率(测定部位的膜厚/平均膜厚)。图5的横轴依次示出了晶圆上的测定部位，1表示晶圆中心、2表示从晶圆中心起离开相当于晶圆半径的1/3的距离的部位、3表示从晶圆中心起离开相当于晶圆半径的2/3的距离的部位、4表示晶圆外周。 [0137] 由图5的(b)可知：在步骤A中实施了DCS气体向L2方向的供给、即实施了子步骤A2的样本21～24与不实施该子步骤A2的样本20相比，晶圆上所形成的SiN膜的面内膜厚均一性良好。并且可知：在实施子步骤A2的情况下，能够通过调整上述的比率R，从而在大范围内对晶圆上所形成的SiN膜的面内膜厚分布进行控制。例如可知：通过减小上述的比率R，能够使晶圆上所形成的SiN膜的面内膜厚分布从中央凹分布向平坦分布接近并向中央凸分布接近。此外，例如可知：通过增大上述的比率R，能够使晶圆上所形成的SiN膜的面内膜厚分布从中央凸分布向平坦分布接近并向中央凹分布接近。 [0138] 并且，根据本实施例，通过将L2方向与L3方向所成的角θ的大小设为27°并变更比率R，从而能够以足够的变化量来对尤其是从晶圆中心起离开相当于晶圆半径的2/3的距离的圆周上或者其附近区域的SiN膜的厚度的分布(厚度相对于平均膜厚的比率)进行控制，因此能够提高SiN膜的面内膜厚分布的控制性。 [0139] 采用图1所示的基板处理装置按照图4所示的成膜时序在晶圆上形成SiN膜而获得样本31～34。在制作样本31～34时，将上述的比率R依次设为20、40、50、80％，并对应于各自的比率R使上述的θ变为12°、21°、24°、27°、30°、38°。并且，对晶圆上所形成的SiN膜的面内膜厚分布进行了测定。图6示出了其结果。 [0140] 图6的纵轴表示晶圆上所形成的SiN膜的面内膜厚均一性(WiW Unif.)。面内膜厚均一性的值可以根据晶圆上的SiN膜的最大膜厚值、最小膜厚值以及平均膜厚值，按照(最大膜厚值－最小膜厚值)/(2×平均膜厚值)×100来计算。该面内膜厚均一性的值相对于0而言越大，则中央凸分布的程度就越大，而相对于0而言越小则意味着中央凹分布的程度越大。图6的横轴表示上述的θ。 [0141] 由图6可知：通过将θ的大小设定在24～30°的范围内并使比率R的值在20～80％的范围内变化，从而能够对晶圆上所形成的SiN膜的面内膜厚均一性控制为中央凹分布、平坦分布以及中央凸分布中任一倾向的分布。即，通过将θ的大小设为24～30°的范围内的角度，从而能够将晶圆上所形成的SiN膜的面内膜厚分布控制为所需的分布。 |
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