CN100459061C - 基板处理装置和基板处理方法 - Google Patents

基板处理装置和基板处理方法 Download PDF

Info

Publication number
CN100459061C
CN100459061C CNB200380100584XA CN200380100584A CN100459061C CN 100459061 C CN100459061 C CN 100459061C CN B200380100584X A CNB200380100584X A CN B200380100584XA CN 200380100584 A CN200380100584 A CN 200380100584A CN 100459061 C CN100459061 C CN 100459061C
Authority
CN
China
Prior art keywords
substrate
free radical
film
nitrogen
oxygen
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNB200380100584XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN1692477A (zh
Inventor
山崎和良
青山真太郎
井下田真信
神力博
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
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.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Electron Ltd filed Critical Tokyo Electron Ltd
Publication of CN1692477A publication Critical patent/CN1692477A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100459061C publication Critical patent/CN100459061C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02296—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer
    • H01L21/02318—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment
    • H01L21/02321—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment introduction of substances into an already existing insulating layer
    • H01L21/02329—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment introduction of substances into an already existing insulating layer introduction of nitrogen
    • H01L21/02332—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment introduction of substances into an already existing insulating layer introduction of nitrogen into an oxide layer, e.g. changing SiO to SiON
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/314—Inorganic layers
    • H01L21/3143—Inorganic layers composed of alternated layers or of mixtures of nitrides and oxides or of oxinitrides, e.g. formation of oxinitride by oxidation of nitride layers
    • H01L21/3144—Inorganic layers composed of alternated layers or of mixtures of nitrides and oxides or of oxinitrides, e.g. formation of oxinitride by oxidation of nitride layers on silicon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/20—Deposition of semiconductor materials on a substrate, e.g. epitaxial growth solid phase epitaxy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02296—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer
    • H01L21/02318—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment
    • H01L21/02337—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment treatment by exposure to a gas or vapour
    • H01L21/0234—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment treatment by exposure to a gas or vapour treatment by exposure to a plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
    • H01L21/02126—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material containing Si, O, and at least one of H, N, C, F, or other non-metal elements, e.g. SiOC, SiOC:H or SiONC
    • H01L21/0214—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material containing Si, O, and at least one of H, N, C, F, or other non-metal elements, e.g. SiOC, SiOC:H or SiONC the material being a silicon oxynitride, e.g. SiON or SiON:H
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/02227—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process
    • H01L21/0223—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by oxidation, e.g. oxidation of the substrate
    • H01L21/02233—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by oxidation, e.g. oxidation of the substrate of the semiconductor substrate or a semiconductor layer
    • H01L21/02236—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by oxidation, e.g. oxidation of the substrate of the semiconductor substrate or a semiconductor layer group IV semiconductor
    • H01L21/02238—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by oxidation, e.g. oxidation of the substrate of the semiconductor substrate or a semiconductor layer group IV semiconductor silicon in uncombined form, i.e. pure silicon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/02227—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process
    • H01L21/02252—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by plasma treatment, e.g. plasma oxidation of the substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02296—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer
    • H01L21/02318—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment
    • H01L21/02321—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment introduction of substances into an already existing insulating layer
    • H01L21/02323—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment introduction of substances into an already existing insulating layer introduction of oxygen
    • H01L21/02326—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment introduction of substances into an already existing insulating layer introduction of oxygen into a nitride layer, e.g. changing SiN to SiON

Abstract

为了将增膜抑制到最小限度地有效地进行氮化非常薄的、膜厚0.4nm或以下的氧化膜、氮氧化膜，由氧自由基形成机构来形成氧自由基，利用形成的氧自由基，氧化硅基板，在硅基板上形成氧化膜，进一步由氮自由基形成机构来形成氮自由基，氮化所述氧化膜表面来形成氮氧化膜。

Description

基板处理装置和基板处理方法
技术领域
本发明涉及一种基板处理装置和基板处理方法，特别是涉及一种用于制造具有高电介质膜的、超细微化高速半导体装置的基板处理装置和基板处理方法。
背景技术
在现在的超高速半导体装置中，细微处理有了发展，同时0.1微米以下的栅极长度成为可能。通常，细微化的同时提高了半导体装置的动作速度，但在这样非常细微化的半导体装置中，随着细微化导致的栅极长度的缩短，需要按比例减少栅极绝缘膜的膜厚。
但如果栅极长度为0.1微米以下，栅极绝缘膜的厚度在使用现有的热氧化膜的情况下，需要设定为1～2nm或者以下，但利用这样的非常薄的栅极绝缘膜，就不能回避隧道电流增大，导致栅极泄漏电流增大的问题。
这样，相对介电常数与现有的热氧化膜相比过大，为此，提出了对于栅极绝缘膜适用的、实际膜厚大但换算成SiO2膜的情况下膜厚小的Ta2O5或者Al2O3、ZrO2、HfO2、以及ZrSiO4或者HfSiO4这样的高电介质材料(所谓的高-K材料)。通过使用这样的高电介质材料，如果栅极长度为0.1微米以下，在非常短的超高速半导体装置中，也能够使用10nm左右的物理膜厚的栅极绝缘膜，能够抑制隧道效果导致的栅极泄漏电流。
例如，已经知道，一直以来，Ta2O5膜能够通过以Ta(OC2H5)5和O2为气相原料的CVD方法来形成。在典型的情况下，CVD工序在减压环境下，在约480℃或者以上的温度来进行。这样形成的Ta2O5膜还在氧气中进行热处理，结果，消除了膜中的氧缺损，而膜本身结晶。这样，结晶化的Ta2O5膜显示了大的相对介电常数。
从提高沟道领域中的载流子流动性的观点，优选，在高电介质栅极氧化膜和硅基板之间，插入1nm以下，优选0.8nm以下厚度的非常薄的基底氧化膜。基底氧化膜需要非常薄，如果厚度厚，与在栅极绝缘膜上使用高电介质膜的效果就会相互抵消。另一方面，该非常薄的基底氧化膜同样地需要覆盖硅基板表面，另外，要求不形成界面能级等缺陷。
一直以来，通常薄的栅极氧化膜通过硅基板急速热氧化(RTO)处理来形成，但如果将热氧化膜形成希望的1nm以下的厚度，需要降低膜形成时的处理温度。但是，在这样的低温所形成的热氧化膜容易包含界面能级等缺陷，作为高电介质栅极绝缘膜的基底氧化膜是不合适的。
而且，作为相关的非专利文献，具有：Bruce E.Deal.J.Electrochem.Soc.121.198C(1974)。
发明内容
但是，将基底氧化膜以1nm以下、例如0.8nm以下，甚至0.3～0.4nm左右的厚度同样且稳定地形成，一直以来是非常困难的。例如，在膜厚是0.3～0.4nm的情况下，氧化膜仅有2～3个原子层的膜厚。
另外，指出了下述内容，一直以来，如果在原子间结合键数大的、从某种意义上说“刚性高的”硅单结晶基板表面上，直接形成原子间结合键数小的、从某种意义上说“刚性低的”金属氧化膜，硅基板和金属氧化膜的界面可能发生力学不稳定的缺陷(例如，G.Lucovisky，etal.，Appl.Phys.Lett.74，pp.2005，1999)，为了避免该问题，提出了在硅基板和金属氧化膜的界面上形成导入1原子层的氮的氮氧化层来作为迁移层。另外，考虑到，作为高电介质栅极绝缘膜的基底氧化膜，这样形成氮氧化膜，对于抑制高电介质栅极绝缘膜中的金属元素或者氧与构成硅基板的硅的相互扩散，同时抑制来自电极的掺杂物的扩散是有效的。
图1表示了在硅基板上形成氧化膜后形成氮氧化膜的基板处理装置100的例子。
参照图1，具有通过干燥泵等排气部件104所连接的排气口103来对内部排气的处理容器101的基板处理装置100，具有在其内部保持作为被处理基板的晶片W0的基板保持台。
载置在基板保持台102上的晶片W0，通过在处理容器101侧壁面上所设置的远程等离子体自由基源105所提供的自由基，进行氧化或者氮化，在晶片W0上形成氧化膜或者氮氧化膜。
所述远程等离子体自由基源，通过高频等离子体，分解氧气或者氮气，将氧自由基或者氮自由基提供到晶片W0上。
一面形成这样的氮氧化膜，一面在处理容器内氧化硅基板，之后，在该处理容器内进行氮化处理的情况下，不能忽视在所述处理容器等中所残留的氧或者水分等微量杂质的影响，在氮化处理时产生氧化反应，将氧化膜增膜。这样，如果在氮氧化处理时氧化膜增膜，使用高电介质栅极绝缘膜的效果就会抵消。
一直以来，稳定地、再现性好地、而且不伴随着由氧化导致的增膜的氮化这样非常薄的氮氧化膜，是非常困难的。
另外，也提出了这样的基板处理装置，其将生成氧自由基的氧自由基生成部和生成氮自由基的氮自由基生成部分离。
图2表示了具有2个自由基生成部的基板处理装置110的例子。
参照图2，通过干燥泵等排气部件120所连接的排气口119对内部排气的、具有设置基板保持台118的处理容器111的基板处理装置110，为这样的构造，将载置在基板保持台118上的晶片W0，由氧自由基进行氧化，之后通过氮自由基来进行氮化。
构造为，在所述处理容器111上，在上壁部设置紫外光源113和透过紫外光的透过孔114，通过紫外光分解从喷嘴115提供的氧气，生成氧自由基。
通过这样形成的氧自由基，硅基板表面形成氧化的氧化膜。
此外，在所述处理容器111的侧壁上设置远程等离子体自由基源116，通过高频等离子体来分解氮气，将氮自由基提供给所述处理容器111，氮化晶片W0上的氧化膜，形成氮氧化膜。
这样，提出了分离氧自由基生成部、氮自由基生成部的基板处理装置。通过使用这样的基板处理装置，可在硅基板上形成膜厚0.4nm左右的氧化膜，还对其进行氮化，形成氮氧化膜。
另一方面，在连续进行这样的硅基板的氧化处理和氮化处理的基板处理装置中，希望使用远程等离子体自由基源来进行氧化处理和氮化处理。
另外，既使在使用图2的基板处理装置的情况下，在抑制所述残留氧的影响，努力排出由氧化导致的增膜影响的过程中，需要在氧化处理后，例如真空排气处理容器内，由非活性气体充满，还重复真空排气和充满非活性气体的作业的清洗作业等、用于降低残留氧的处理，具有生产率降低、生产性降低这样的问题。
这里，本发明的总的课题在于，提供一种解决上述课题的、新颖有用的基板处理装置和基板处理方法。
本发明的具体的课题在于，提供一种生产性好的基板处理装置和基板处理方法，其能够在硅基板表面形成非常薄的、典型的2～4原子层以下厚度的氧化膜，还对其进行氮化，在该氮化时抑制所述氧化膜的增膜量，来形成氮氧化膜。
本发明为了解决上述课题，作为发明方案1，本发明提供一种基板处理装置，其特征在于，具有：
形成处理空间的处理容器；
保持所述处理空间中的被处理基板的转动自由的保持台；
所述保持台的转动机构；
在所述处理容器上，相对所述保持台在第一侧的端部设置的氮自由基形成部，其通过高频等离子体形成氮自由基，使得所述氮自由基沿着所述被处理基板表面从所述第一侧向隔着所述被处理基板相对的第二侧流动，提供给所述处理空间；
氧自由基形成部，设置在所述第一侧的端部，通过高频等离子体来形成氧自由基，使得所述氧自由基沿着所述被处理基板表面，从所述第一侧向所述第二侧流动，提供给所述处理空间；和
在所述第二侧的端部设置的、对所述处理空间排气的排气路径，
所述氮自由基和氧自由基，分别由所述氮自由基形成部和氧自由基形成部，向着所述排气路径，沿着所述被处理基板的表面形成氮自由基流路和氧自由基流路来流动。
另外，作为发明方案2，本发明还提供一种根据发明方案1所述的基板处理装置，
优选，所述氮自由基形成部包括：第一气体通路；在所述第一气体通路的一部分上形成的、等离子体激励通过所述第一气体通路的氮气的第一高频等离子体形成部，所述氧自由基形成部包括：第二气体通路；在所述第二气体通路的一部分上形成的、等离子体激励通过所述第二气体通路的氧气的第二高频等离子体形成部，所述第一气体通路和所述第二气体通路与所述处理空间连通。
另外，作为发明方案3，本发明还提供一种根据发明方案1或2所述的基板处理装置，
优选，所述氮自由基流路和所述氧自由基流路大致平行。
另外，作为发明方案4，本发明还提供一种根据发明方案1～3中的任何一个所述的基板处理装置，
优选，设置所述氮自由基形成部，使得所述氮自由基流路的中心和所述被处理基板的中心的距离为40mm以下。
另外，作为发明方案5，本发明还提供一种根据发明方案1～4中的任何一个所述的基板处理装置，
优选，设置所述氧自由基源，使得所述氧自由基流路的中心和所述被处理基板的中心的距离为40mm以下。
另外，作为发明方案6，本发明还提供一种根据发明方案1或2所述的基板处理装置，
优选，所述氮自由基流路的中心，和所述氧自由基流路的中心，在所述被处理基板的大致中心交叉。
另外，作为发明方案7，本发明还提供一种根据发明方案1～6中的任何一个所述的基板处理装置，
优选，设置冲突所述氮自由基流路而改变所述氮自由基流路的方向的整流板。
另外，作为发明方案8，本发明还提供根据发明方案1～7中的任何一个所述的基板处理装置，
优选，设置冲突所述氧自由基流路而改变所述氧自由基流路的方向的整流板。
另外，作为发明方案9，本发明提供一种基板处理方法，其由基板处理装置来进行，该基板处理装置具有：
形成处理空间，具有在所述处理空间中保持被处理基板的保持台的处理容器；
第一自由基形成部，向所述处理容器提供第一自由基，使得所述第一自由基沿着所述被处理基板表面，从所述处理容器的第一侧向隔着所述被处理基板相对的第二侧流动；
第二自由基形成部，向所述处理空间提供第二自由基，使得所述第二自由基沿着所述被处理基板，从所述第一侧向所述第二侧流动，
其特征在于，包括：
第一工序，从所述第一自由基形成部向所述处理空间提供第一自由基，进行所述被处理基板的处理，并从所述第二自由基形成部，将清洗所述第二自由基形成部的清洗气体导入到所述处理空间中；
第二工序，从所述第二自由基形成部向所述处理空间导入所述第二自由基，进行所述被处理基板的处理。
另外，作为发明方案10，本发明还提供一种根据发明方案9所述的基板处理方法，
优选，所述被处理基板是硅基板，在所述第一工序，由作为所述第一自由基的氧自由基来氧化所述硅基板表面，来形成氧化膜。
另外，作为发明方案11，本发明还提供一种根据发明方案10所述的基板处理方法，
优选，在所述第二工序，由作为所述第二自由基的氮自由基来氮化所述氧化膜表面，形成氮氧化膜。
另外，作为发明方案12，还提供一种根据发明方案9～11中的任何一个所述的基板处理方法，
所述第一自由基和第二自由基，通过附随着从所述第一侧向所述第二侧流动的气体流而提供给所述被处理基板的表面，在所述第二侧排气。
另外，作为发明方案13，本发明还提供一种根据发明方案9～12中的任何一个所述的基板处理方法，
优选，所述第一自由基形成部，通过高频等离子体来形成氧自由基。
另外，作为发明方案14，本发明还提供一种根据发明方案9～12中的任何一个所述的基板处理方法，
优选，所述第一自由基形成部，包含形成氧自由基的紫外光源。
另外，作为发明方案15，本发明还提供一种根据发明方案9～14中的任何一项所述的基板处理方法，
优选，所述第二自由基形成部，通过高频等离子体来形成氮自由基。
另外，作为发明方案16，本发明还提供一种根据发明方案15所述的基板处理方法，
优选，所述第二自由基形成部，包括：气体通路；在所述气体通路的一部分上所形成的、等离子体激励通过所述气体通路的氮气的高频等离子体形成部。
另外，作为发明方案17，本发明还提供一种根据发明方案16所述的基板处理方法，
优选，所述清洗气体通过所述气体通路提供。
另外，作为发明方案18，本发明还提供一种根据发明方案9～17中的任何一项所述的基板处理方法，
优选，所述清洗气体是非活性气体。
另外，作为发明方案19，本发明提供一种基板处理方法，其特征在于，包括：
在处理容器中进行被处理基板的第一处理的第一工序；
将所述被处理基板从所述处理容器中搬出的第二工序；
进行所述处理容器的氧除去处理的第三工序；
将所述被处理基板搬入所述处理容器的第四工序；和
进行所述被处理基板的第二处理的第五工序。
另外，作为发明方案20，本发明还提供一种根据发明方案19所述的基板处理方法，
优选，在所述氧除去处理中，等离子体激励处理气体，导入到所述处理容器，将该处理气体从所述处理容器中排气。
另外，作为发明方案21，本发明还提供一种根据发明方案20所述的基板处理方法，
优选，所述处理气体是非活性气体。
另外，作为发明方案22，本发明还提供一种根据发明方案19～21中的任何一项所述的基板处理方法，
优选，所述被处理基板是硅基板，所述第一处理是氧化所述硅基板表面来形成氧化膜的氧化处理。
另外，作为发明方案23，本发明还提供一种根据发明方案22所述的基板处理方法，
优选，所述第二处理是氮化所述氧化膜来形成氮氧化膜的氮化处理。
另外，作为发明方案24，本发明还提供一种根据发明方案23所述的基板处理方法，
优选，所述处理容器具有氧自由基形成部和氮自由基形成部，通过由所述氧自由基形成部所形成的氧自由基来进行所述氧化处理，通过由所述氮自由基形成部所形成的氮自由基来进行所述氮化处理。
另外，作为发明方案25，本发明还提供一种根据发明方案24所述的基板处理方法，
优选，所述等离子体激励在所述氮自由基形成部来进行，等离子体激励的处理气体由所述氮自由基形成部导入所述处理容器。
另外，作为发明方案26，本发明还提供一种根据发明方案24或者25所述的基板处理方法，
优选，所述氧自由基和所述氮自由基沿着所述被处理基板流动，由在所述处理容器的、在载置在所述处理容器内的被处理基板的直径方向上与上述氧自由基形成部和所述氮自由基形成部相对侧所设置的排气口来进行排气。
另外，作为发明方案27，本发明还提供一种根据发明方案19～26中的任何一项所述的基板处理方法，
优选，所述处理容器同多个基板处理装置与基板搬送室连接的成组型的基板处理系统相连接。
另外，作为发明方案28，本发明还提供一种根据发明方案27所述的基板处理方法，
优选，在所述第二工序中，所述被处理基板从所述处理容器被搬送到所述基板搬送室中。另外，作为发明方案29，本发明还提供一种根据发明方案27或者28所述的基板处理方法，
优选，在所述第三工序中，所述被处理基板载置在所述基板搬送室中。
另外，作为发明方案30，本发明还提供一种根据发明方案27～29中的任何一项所述的方法，
优选，在所述第四工序中，所述被处理基板从所述搬送室被搬送到所述基板处理容器中。
如根据具有这样的构成的本发明，当在利用处理容器在硅基板上包含氮氧化膜地形成非常薄的基底氧化膜时，不但对如下现象进行抑制：在基底氧化膜形成时所使用的氧或氧化合物等残留物，在氮氧化膜形成时因进行硅基板的氧化而导致基底氧化膜增膜，而且生产性良好。
结果，在用于半导体装置的情况下，能够生产性良好地形成合适的非常薄的基底氧化膜，和该基底氧化膜上合适的氮浓度的氮氧化膜。
这样，根据本发明，当在利用处理容器在硅基板上包含氮氧化膜地形成非常薄的基底氧化膜时，不但对如下现象进行抑制：基底氧化膜形成时所使用的氧或氧化合物等残留物，在氮氧化膜形成时因进行硅基板的氧化而导致基底氧化膜增膜，而且生产性也良好。
结果，在用于半导体装置的情况下，能够以良好的生产性来形成合适的非常薄的基底氧化膜和该基底氧化膜上的合适浓度的氮氧化膜。
附图说明
图1是表示现有的基板处理装置的概略情况的图(之一)。
图2是表示现有的基板处理装置的概略情况的图(之二)。
图3是表示半导体装置的构成的概略图。
图4是表示本发明的基板处理装置的概略情况的图(之一)。
图5是表示图4的基板处理装置所使用的远程等离子体源的构成的图。
图6A、图6B分别是表示使用图4的基板处理装置所进行的基板的氧化处理的侧面图(之一)和平面图(之一)。
图7A、图7B分别是表示使用图4的基板处理装置所进行的氧化膜的氮化处理的侧面图和平面图。
图8是模拟表示被处理基板的氮化状态的图。
图9是表示被处理基板的氮氧化膜的膜厚分散值的图。
图10A、图10B、图10C是表示远程等离子体源的设置方法的图。
图11是表示氮氧化膜形成时的残留氧的影响大的情况和小的情况下的膜厚和氮浓度的关系的图。
图12A、图12B分别是表示使用图4的基板处理装置所进行的基板的氧化处理的侧面图(之二)和平面图(之二)。
图13是表示本发明的基板处理装置的概略图(之二)。
图14A、图14B分别是表示使用图13的基板处理装置所进行的基板的氧化处理的侧面图(之一)和平面图(之一)。
图15A、图15B分别是表示使用图13的基板处理装置所进行的氧化膜的氮化处理的侧面图和平面图。
图16A、图16B分别是表示使用图13的基板处理装置所进行的基板的氧化处理的侧面图(之二)和平面图(之二)。
图17是表示本发明的第九实施例的基板处理方法的流程图。
图18是表示本发明的第十实施例的成组型基板处理系统50的构成的概略图。
图19是表示由第九实施例的基板处理方法来形成基底氧化膜，以及氮化基底氧化膜来形成氮氧化膜的情况下的膜厚和氮浓度的关系的图。
图20是表示在使用图13的基板处理装置来在硅基板上形成基底氧化膜，以及进一步氮化基底氧化膜来形成氮氧化膜的情况下，改变条件的情况下的膜厚和氮浓度的关系的图。
具体实施方式
下面，基于附图来说明本发明的实施方式。
首先，图3表示由本发明的基板处理装置和基板处理方法所形成的半导体装置的例子的图。
参照图3，在硅基板201上形成半导体装置200，在硅基板201上，通过薄的基底氧化膜202，形成Ta2O5、Al2O3、ZrO2、HfO2、ZrSiO4、HfSiO4等高电介质栅极绝缘膜203，还在所述高电介质栅极绝缘膜203上形成栅极电极204。
在图3的半导体装置200中，在所述基底氧化膜202的表面部分，在保持硅基板201和基底氧化膜202之间的界面的平坦性的范围，掺杂氮(N)，形成氮氧化膜202A。通过在基底氧化膜202中形成与硅氧化膜相比相对介电常数大的氮氧化膜202A，能够进一步减少基底氧化膜202的热氧化膜换算膜厚。
下面，在处理容器中形成所述基底氧化膜202后，在该处理容器中形成该氮氧化膜202A时，排除残留在所述处理容器中的氧或水分等微量杂质的影响，由此能够抑制氮化处理时由氧化反应导致的氧化膜的增膜，而且能够有效地进行基板处理，关于本发明的基板处理装置和基板处理方法的各个实施例，下面进行说明。
[第一实施例]
图4表示为了在图3的硅基板201上包含氮氧化膜202A地形成非常薄的基底氧化膜202的本发明第一实施例的基板处理装置20的大致构成。
参照图4，基板处理装置20具有处理容器21，其收纳具有加热器22A的、在处理位置和基板搬入、搬出位置之间上下自由移动地设置的基板保持台22，与所述基板保持台22一起形成处理空间21B，所述基板保持台22通过驱动机构22C来转动。而且，所述处理容器21的内壁面通过由石英玻璃构成的内部衬垫21G来覆盖，通过这样，可将由露出的金属面导致的被处理基板的金属污染抑制到1×1010原子/cm2以下的水平。
另外，在所述基板保持台22和驱动机构22C的接合部形成磁密封体28，磁密封体28分离保持为真空环境的磁密封室22B和形成于大气环境的驱动机构22C。由于磁密封体28是液体，所以所述基板保持台22可转动自由地保持。
在图示的状态，所述基板保持台22处于处理位置，在下侧形成用于搬入、搬出被处理基板的搬入、搬出室21C。所述处理容器21通过闸门阀27A与基板搬送单元27结合，在所述基板保持台22处于下降到搬入、搬出21C中的状态，通过所述闸门阀27A，被处理基板W从基板搬送单元27搬送到基板保持台22上，另外，处理过的基板W从基板保持台22搬送到基板搬送单元27中。
在图4的基板处理装置20中，在接近所述处理容器21的闸门阀27A的部分形成排气口21A，在所述排气口21A通过闸阀23A和APC(自动压力控制装置)23D连接涡轮分子泵23B。在所述涡轮分子泵23B处，连接干燥泵和机械升压泵所构成的泵24，也通过闸阀23C来连接，通过驱动所述涡轮分子泵23B和干燥泵24，能够将所述处理空间21B的压力减压到1.33×10-1～1.33×10-4Pa(10-3～10-6Torr)。
另一方面，所述排气口21A通过闸阀24A和APC24B也直接地与泵24连接，通过开放所述闸阀24A，所述处理空间可通过所述泵24减压到1.33Pa～1.33kPa(0.01～10Torr)的压力。
在所述处理容器21中相对所述被处理基板W与排气口21A相对的一侧，设置远程等离子体源26和36。
所述远程等离子体源36同时提供Ar等非活性气体和氧气，通过对他们等离子体化来进行活性化，由此能够形成氧自由基。这样形成的氧自由基沿着所述被处理基板W的表面流动、转动，氧化基板表面。
通过这样，能够在所述被处理基板W的表面上形成1nm以下膜厚的、特别是相当于2～3原子层厚度的约0.4nm膜厚的自由基氧化膜。
在图4的基板处理装置20中，还设置通过氮气清洗所述搬入、搬出室21C的清洗线路21c，此外，还设置通过氮气清洗所述磁密封室22B的清洗线路22b和其排气线路22c。
如更详细地说明，涡轮分子泵29B通过闸阀29A与所述排气线路22c连接，所述涡轮分子泵29B通过闸阀29C与泵24连接。另外，所述排气线路22c通过闸阀29D与泵24直接连接，由此能够将磁密封室22B保持为各种压力。
所述搬入、搬出室21C由泵24通过闸阀24C进行排气，或者由涡轮分子泵23B通过闸阀23D进行排气。为了避免在所述处理空间21B中产生污染，所述搬入、搬出室21C维持为与处理空间21B相比还低的低压，另外，所述磁密封室22B通过差动排气，维持为与所述搬入、搬出室21C相比还低的低压。
下面，关于本基板处理装置所使用的远程等离子体源26和36的细节，在下面详细地说明。
图5表示在图4的基板处理装置20中所使用的远程等离子体源26和36的构成。在所述处理容器21中，远程等离子体源26和远程等离子体源36相邻地设置。例如，所述远程等离子体源36，相对于所述远程等离子体源26，相对相邻的面成为大致线对称的形状。
参照图5，首先，远程等离子体源26，包括：在内部形成气体循环通路26a和与之连通的气体入口26b和气体出口26c的、典型的由铝构成的块26A，在所述块26A的一部分上，形成铁氧体磁芯26B。
在所述气体循环通路26a和气体入口26b、气体出口26c的内表面施加氟树脂涂层26d，通过对所述铁氧体磁芯26B上所卷绕的线圈提供频率400kHz的高频波(RF)功率，在所述气体循环通路26a内形成等离子体26C。
随着等离子体26C的激励，在所述气体循环通路26a中形成氮自由基和氮离子，但直进性强的氮离子在所述循环通路26a中循环时削减，从所述气体出口26c主要放出氮自由基N2 *。此外，在图5的构成中，通过在所述气体出口26c设置接地的离子过滤器26e，首先除去以氮离子为首的带电粒子，向所述处理空间21B仅提供氮自由基。另外，在所述离子过滤器26e不接地的情况下，由于所述离子过滤器26e的构造作为扩散板，所以能够充分地除去以氮离子为首的带电粒子。而且，在进行需要大量的N2自由基的处理的情况下，为了防止在离子过滤器26e的由N2自由基的冲击导致的削减，也存在去除离子过滤器26e的情况。
同样的，所述远程等离子体源36，包括：在内部形成气体循环通路36a和与之连通的气体入口36b和气体出口36c的、典型的由铝构成的块36A，在所述块36A的一部分上，形成铁氧体磁芯36B。
在所述气体循环通路36a和气体入口36b、气体出口36c的内表面施加氟树脂涂层36d，通过对所述铁氧体磁芯36B上所卷绕的线圈提供频率400kHz的高频(RF)功率，在所述气体循环通路36a内形成等离子体36C。
随着等离子体36C的激励，在所述气体循环通路36a中形成氧自由基和氧离子，但直进性强的氧离子在所述循环通路36a中循环时削减，从所述气体出口36c主要放出氧自由基O2 *。此外，在图5的构成中，通过在所述气体出口36c设置接地的离子过滤器36e，除去以氧离子为首的带电粒子，向所述处理空间21B仅提供氧自由基。另外，在所述离子过滤器36e不接地的情况下，由于所述离子过滤器36e的构造用作为扩散板，所以能够除去以氧离子为首的电荷粒子。而且，在进行需要大量的O2自由基的处理的情况下，为了防止在离子过滤器36e的由O2自由基的冲击导致的削减，也存在去除离子过滤器36e的情况。
象上述那样，通过分离形成氧自由基的氧自由基形成部，和形成氮自由基的氮自由基形成部，在氧化作为被处理基板W的硅基板来形成基底氧化膜之后，在氮化该基底氧化膜来形成氮氧化膜的情况下，在氮化工序中残留的氧的影响小。
例如，如果利用同一个自由基源，首先利用氧自由基来进行硅基板的氧化，连续地进行使用氮自由基的氮化，在该自由基源，残留氧化时所使用的氧或者包含氧的生成物，在氮化工序，就进行由残留的氧导致的氧化，具有引起氧化膜的增膜这样的问题。
在本实施例的情况下，可抑制由所述那样的自由基形成部的残留氧而在氮化工序中进行硅基板的氧化所导致的氧化膜的增膜现象，结果，图3中的所述基底氧化膜202的增膜少，能够形成理想的基底氧化膜和氮氧化膜。
另外，在具有所述那样的残留氧的影响的情况下，一方面促进氧化产生增膜，另一方面，所述氮氧化膜202A的氮浓度变低，具有这种情况，但在所述基板处理装置20的情况下，由于残留氧的影响小，所以能够进行氮化，调整到希望的氮浓度。
另外，在本发明的基板处理装置20的情况下，由于生成氮自由基的远程等离子体源26和生成氧自由基的远程等离子体源36的自由基发生机构是相同，即使分离自由基源由于其构造简单，能够降低基板处理装置的成本。另外，维护也容易，所以能够提高基板处理装置的生产性。
接着，作为本发明的第二实施例，针对通过所述基板处理装置20来在图3的硅基板202上包含氮氧化膜202A地形成非常薄的基底氧化膜202的方法，基于附图来进行说明。
[第二实施例]
图6A、图6B分别是表示使用图4的基板处理装置20来进行被处理基板W的自由基氧化的情况的侧面图和平面图。
参照图6A、图6B，对远程等离子体自由基源36提供Ar气体和氧气，通过以几百kHz的频率来高频激励等离子体，以形成氧自由基。形成的氧自由基沿着所述被处理基板W的表面流动，通过所述排气口21A和泵24来进行排气。结果，所述处理空间21B设定为与基板W的自由基氧化相适应的1.33Pa～1.33kPa(0.01～10Torr)范围的处理压力。特别是，优选使用6.65Pa～133Pa(0.05～1.0Torr)的压力范围。这样形成的氧自由基，在沿着所述被处理基板W的表面流动时，氧化转动的被处理基板W的表面，在作为所述被处理基板W的硅基板表面上，能够稳定地再现性良好地形成1nm以下膜厚的非常薄的氧化膜，特别是相当于2～3个原子层的大约0.4nm膜厚的氧化膜。
在图6A、图6B的氧化工序中，在氧化工序之前也可以进行清洗工序。在所述清洗工序，所述闸阀23A和23C开放，闸阀24A闭锁，所述处理空间21B的压力减压到1.33×10-1～1.33×10-4Pa的压力，处理空间21B中所残留的水分等被清洗。
而且，在氧化处理中，作为排气路径，考虑经过涡轮分子泵23B的情况和不经过它的情况合计两种情况。
闭锁闸阀23A和23C的情况下，不使用涡轮分子泵23B，打开闸阀24A，仅利用干燥泵24。这种情况下，具有下述优点，在清洗时残留水分等所附着的区域小，另外泵的排气速度大，从而容易排除残留气体。
另外，也具有这种情况，开放闸阀23A和23C，闭锁闸阀24A，将涡轮分子泵23B作为排气路径来使用。这种情况下，通过使用涡轮分子泵，能够提高处理容器内的真空度，所以能够降低残留气体分压。
这样，通过使用图4的基板处理装置20，能够在被处理基板W的表面上形成非常薄的氧化膜，将该氧化膜表面象图7A、图7B所描述的那样进一步氮化。
[第三实施例]
图7A、图7B分别是表示使用作为本发明的第三实施例的图4的基板处理装置20来进行被处理基板W的自由基氮化的情况的侧面图和平面图。
参照图7A，图7B，向远程等离子体自由基源26提供Ar气体和氮气，通过以几百kHz频率高频激励等离子体，形成氮自由基。形成的氮自由基沿着所述被处理基板W的表面流动，通过所述排气口21A和泵24排气。结果，所述处理空间21B设定为适于基板W的自由基氮化的1.33Pa～1.33kPa(0.01～10Torr)范围的处理压力。特别是，优选，使用6.65～133Pa(0.05～1.0Torr)的压力范围。这样形成的氮自由基，在沿着所述被处理基板W的表面流动时，氮化转动的被处理基板W的表面。
在图7A、图7B的氮化工序中，在氮化工序之前也可以进行清洗工序。在所述清洗工序，所述闸阀23A和23C开放，闸阀24A闭锁，所述处理空间21B的压力减压到1.33×10-1～1.33×10-4Pa的压力，处理空间21B中所残留的氧和水分被清洗。
而且，在氮化处理中，作为排气路径，考虑经过涡轮分子泵23B的情况和不经过它的情况合计两种情况。
闭锁闸阀23A和23C的情况下，不使用涡轮分子泵23B，打开闸阀24A，仅利用干燥泵24。这种情况下，具有下述优点，在清洗时残留水分等所附着的区域小，另外泵的排气速度大，从而容易排除残留气体。
另外，也具有这种情况，开放闸阀23A和23C，闭锁闸阀24A，将涡轮分子泵23B作为排气路径来使用。这种情况下，通过使用涡轮分子泵，能够提高处理容器内的真空度，所以能够降低残留气体分压。
这样，通过使用图4的基板处理装置20，能够在被处理基板W的表面上形成非常薄的氧化膜，将该氧化膜表面进一步氮化。
[第四实施例]
但是，在所述被处理基板W的氧化膜的氮化工序中，由远程等离子体源26所产生的氮自由基，由所述远程等离子体源26的所述气体出口26c提供给所述处理容器21内部、所述处理空间21B，沿着所述被处理基板W的表面流动，还形成向着所述排气口21A的氮自由基流路。
作为本发明的第四实施例，图8示意地表示了形成所述那样的氮自由基流路的情形。但在图中，对先前说明的部分赋予相同的参考符合，省略了说明。
图8将所述远程等离子体源26和所述被处理基板W的位置关系，与从所述气体出口26c所提供的氮自由基形成的氮自由基流路R1和作为其结果在所述被处理基板W上所形成的自由基分布，同时概略地表示。
参照图8，从所述气体出口26c所提供的氮自由基，形成从该气体出口26c向着所述排出口21A的氮自由基流路R1。这里，将所述被处理基板W的中心设为晶片中心C，将通过所述晶片中心C直交的x轴和y轴设定为，从设置所述远程等离子体源26的所述处理容器21的第一侧向设置所述排气口21A的所述处理容器21的第二侧的轴设为x轴，将直交的轴设为y轴。
另外，所述氮自由基流路R1，由区域S1表示氮化所述被处理基板W的氧化膜的范围。这种情况下，被处理基板W不转动。
这种情况下，认为所述区域S1的x轴方向的长度X1，基本上依赖于氮自由基的流量，即导入所述远程等离子体源26的氮流量。
另外，所述氮自由基流路R1，如果通过所述被处理基板W时的所述氮自由基流路R1的中心和所述晶片中心C的距离设为Y1，认为转动所述被处理基板W的情况下的所述被处理基板W上的氮氧化膜的膜厚分散值σ，依赖于所述距离X1和距离Y1。
接着，图9表示了计算改变所述距离X1和距离Y1的情况下的氮氧化膜的膜厚分散值σ的结果。而且，图9是对被处理基板W使用300nm的硅晶片的情况。
参照图9，横轴表示所述距离X1，纵轴表示氮氧化膜的膜厚分散值σ。系列1表示所述距离Y1是0mm的情况，同样的，系列2表示距离Y1是20mm的情况，系列3表示距离Y1是40mm的情况，系列4表示距离Y1是60mm的情况，系列5表示距离Y1是100mm的情况，系列6表示距离Y1是150mm的情况。
首先，距离Y1是0的情况，即是所述氮自由基流路R1的中心通过所述晶片中心C的情况，而且在所述距离X1是100mm的情况下，所述分散值σ最小，氮氧化膜的膜厚分布良好。
下面，在对于各个距离Y1的值改变距离X1的情况下，连接分散值σ最小的点的曲线由图中U来表示，但随着所述距离Y1的值变大，所述分散值σ最小的距离X1的值有变大的倾向。另外，距离Y1是100mm、150mm的情况下，所述自由基流路R1的中心大大地离开所述晶片中心C，所以不适用该倾向，所述分散值σ的值在极端变大。
例如，在考虑将由所述基板处理装置20所形成的氧化膜和氮氧化膜用于所述半导体装置200的所述基底氧化膜202和氮氧化膜202A的情况，在所述分散值σ是1％以下的情况下氮氧化膜的膜厚分布良好，能够用于半导体装置的形成。
如果看图9，在距离Y1是40mm以下的情况下，存在σ为1％以下的距离X1的值，考虑能够得到良好的氮氧化膜的膜厚分布。
这样，氮氧化膜的膜厚分布，极大地依赖所述氮自由基流路R1的形成方法，即与所述氮自由基流路R1的形成有关的所述远程等离子体源26的设置方法。象所述那样，理想的是，设置所述远程等离子体源26，使得所述氮自由基流路R1通过所述被处理基板W的中心。
但是，如果考虑使用远程等离子体源36的所述被处理基板W的氧化工序，由下面的理由，考虑远程等离子体源36和设置场所干涉的问题。
氧自由基通过从所述远程等离子体源36的气体出口36c向所述排气口21A所形成的、沿着被处理基板W的氧自由基流路R2所氧化的区域，表示了与所述区域S1相同的倾向。为此，形成的氧化膜的膜厚分布最好的所述远程等离子体源36的设置位置处于所述x轴上，如果将所述远程等离子体源26设置在x轴上，就与所述远程等离子体源36干涉。
这里，需要设置所述远程等离子体源26和36，使得所述远程等离子体源26和36不干涉、而且形成的氧化膜和氮氧化膜两者膜厚分布良好。
[第五实施例]
图10A、图10B、图10C是表示作为本发明的第五实施例，在所述处理容器21中设置所述远程等离子体源26和36的设置方法的图。但在图中，对先前说明的部分赋予相同的参考符号，省略了说明。
首先，参照图10A，设置所述处理容器21，使得所述远程等离子体源26和36相邻，所述氮自由基流路R1和所述氧自由基流路R2平行。
这种情况下，如前面所述，由于所述Y1越小氮氧化膜的膜厚分布越好，所以，通过将所述Y1，即从x轴上开始的所述远程等离子体源26的偏移量设置得尽可能小的40mm以下，能够实现氮氧化膜的膜厚的分散值σ1为1％以下。
另外，同样的，由于越是将所述氧自由基流路R2的中心和所述晶片中心C的距离X2设置得尽可能小，氧化膜的膜厚分布越好，所以，可设想，通过将Y2的值，即从x轴上开始的所述远程等离子体源36的偏移量设置得尽可能小的40mm以下，能够实现氧化膜的膜厚的分散值σ2为1％以下。
接着，参照图10B，在图10B的情况下，例如所述远程等离子体源36设置在所述x轴上，所述氧自由基流路R2的中心通过所述晶片中心C，这样进行设置。所述远程等离子体源26离开所述远程等离子体源36设置，象下面所述那样，使得所述氮自由基流路R1的中心通过所述晶片中心C。
在所述远程等离子体源26的气体出口26c附近，设置气体整流板26f，改变氮自由基流路R1的方向。即，使从所述气体出口26c提供的所述氮自由基流路R1与所述气体整流板26f冲突，此外所述氮自由基流路R1沿着该气体整流板26f流动，例如如图所示那样，作为相对x轴形成θ1角度的流，改变方向后的氮自由基流路R1的中心通过所述晶片中心C。
这种情况下，由于所述氮自由基流路R1和所述氧自由基流路R2两者的中心同时通过所述晶片中心C，所以在所述被处理基板W上所形成的氧化膜和氮氧化膜两者的膜厚分布良好。
另外，由于所述远程等离子体源26和36能够离开设置，所以提高了设计和布置的自由度，此外，使用了改变所述θ1角度的整流板，能够将所述远程等离子体源26设置在各种位置。
此外，也能够将所述远程等离子体源26配置在所述x轴上，在所述远程等离子体源36的气体出口36c附近设置整流板，这种情况也同样的，所述氮自由基流路R1和所述氧自由基流路R2两者的中心也能够同时通过所述晶片中心C，使得所述被处理基板W上所形成的氧化膜和氮氧化膜两者的膜厚分布良好。
在上面，也能够将所述远程等离子体源26、36同时离开x轴配置，在各个气体出口26C、36C附近设置整流板，这种情况下也同样的，所述氮自由基流路R1和所述氧自由基流路R2两者的中心同时通过所述晶片中心C，使得在所述被处理基板W上所形成的氧化膜和氮氧化膜两者的膜厚分布良好。
如这样，能够提高设计或者布置的自由度，通过使用改变所述θ1角度的两个整流板，能够在各种位置设置远程等离子体源26、36。
另外，也能够将整流板设置在远程等离子体源内部、即气体出口内侧。这种情况下，不需要处理容器21的内部确保整流板的设置位置。
此外，作为改变所述氮自由基流路R1的方向的方法的例子，也能够采用图10C所示的方法。
参照图10C，在该图中与图10B的情况相同的，例如这样设置，所述远程等离子体源36设置在所述x轴上，所述氧自由基流路R2的中心通过所述晶片中心C。使得所述远程等离子体源26离开所述远程等离子体源36设置，而如下所示，所述氮自由基流路R1的中心通过所述晶片中心C。
这种情况下，为如下的构造：从所述远程等离子体源26的气体出口26c提供的所述氮自由基流路R1，相对所述x轴形成例如θ2角度，所述远程等离子体源26相对于x轴倾斜设置，所述氮自由基流路R1的中心通过所述晶片中心C。
为此，所述氮自由基流路R1和所述氧自由基流路R2两者的中心同时通过所述晶片中心C，所以，在所述被处理基板W上所形成的氧化膜和氮氧化膜两者的膜厚分布良好。
另外，由于能够设置为所述远程等离子体源26和36离开，所以能够提高设计和布置的自由度，此外，能够通过改变所述θ2角度来多样地改变所述远程等离子体源26的设置位置。
此外，也能够将所述远程等离子体源26配置在所述x轴上，将所述远程等离子体源36相对所述x轴倾斜设置，这种情况下也同样的，所述氮自由基流路R1和所述氧自由基流路R2两者的中心同时通过所述晶片中心C，使得在所述被处理基板W上所形成的氧化膜和氮氧化膜两者的膜厚分布良好。
此外，能够将所述远程等离子体源26、36同时离开x轴配置，分别相对所述x轴倾斜设置，这种情况下也同样的，所述氮自由基流路R1和所述氧自由基流路R2两者的中心通过所述晶片中心C，使得在所述被处理基板W上所形成的氧化膜和氮氧化膜两者的膜厚分布良好。
如果这样，能够进一步提高设计和布置的自由度，通过分别改变所述θ2角度，能够多种多样地改变所述远程等离子体源26、36的设置位置。
另外，由图10B和图10C的所述方法，在改变所述氮自由基流路R1或者氧自由基流路R2的方向的情况下，改变方向后的所述R1或者R2通过所述晶片中心C，所以氮氧化膜和氧化膜的膜厚分布良好，但认为，如果所述R1或者R2与所述晶片中心C的距离是40mm以下，能够确保氮氧化膜或者氧化膜的膜厚分散值σ为1％以下。
另外，也能够将图10B所示那样的整流板与图10C所示的远程等离子体源相对x轴倾斜设置的方法来组合实施，这种情况下还通过将所述远程等离子体源26和36设置在各种位置，从而在所述被处理基板W上所形成的氧化膜和氮氧化膜两者的膜厚分布良好。
[第六实施例]
下面，说明本发明的第六实施例。象前述那样，在处理容器中，氧化硅基板形成氧化膜，在该处理容器中氮化该氧化膜来形成氮氧化膜的情况下，由氧化工序所使用的氧和包含氧的残留物的影响，在氮化处理时产生氧化反应，增膜氧化膜。如果在这样的氮氧化处理时增膜氧化膜，使用所述图3所示的高电介质栅极绝缘膜的效果就会相互抵消。
这里，形成高电介质栅极绝缘膜的基底氧化膜和该氧化膜上的氮氧化膜时，排除基底氧化膜的增膜的影响来进行氮化是重要的。图11表示了这样的氮氧化膜形成的残留氧的影响多和少的情况下的模型的例子。图11的曲线图中，横轴表示在硅基板上所形成的氧化膜和氮氧化膜的厚度，以及所形成的合计的膜厚，而纵轴表示形成的氮氧化膜的氮浓度。
首先，残留氧的影响大的情况，即图中所示的F0的情况如下面这样。F0上的点中，在硅基板上形成基底氧化膜的时刻为a，在a处膜厚为T1，氮浓度为C1。由于这种情况下是在氮化工序前，所以氮浓度是测量临界值之下的值。
接着，氮化所述基底氧化膜，在该基底氧化膜上形成氮氧化膜的状态是b’。在b’处膜厚是T2’，氮浓度是C2’。此外，从b’状态发展氮化的状态是c’，膜厚是T3’，氮浓度是C3’。
这样，可预想到，在F0的情况，氮化氧化膜，氮浓度升高，其膜厚增加，例如T3’-T1的值与后面描述的残留氧少的情况相比要大。另外，考虑到，氮浓度的上升也与后面描述的残留氧的影响小的情况相比要小。
下面，残留氧的影响小的情况，即图中所示的F1的情况也同样的，在硅基板上形成基底氧化膜的时刻为a，氮化的状态为b，从b开始进一步氮化的状态为c。可预想到，在所述F1的情况下，在b的状态膜厚增加的少，此外在直到c的状态下的膜厚增加T3-T1的值与所述F0的情况相比，要少。
另外，氮浓度C2和C3与所述的C2’、C3’相比要高。这里，在所述F1的情况下，处理容器中的残留氧的影响小，所以在氮化工序中，就没有了由残留氧导致的对硅基板氧化的促进，为此容易进行氮化，能够形成氮浓度高的氮氧化膜。
即，可认为，通过排除处理容器中的残留氧的影响，作为高电介质栅极绝缘膜的栅极氧化膜的基底氧化膜，确保优选厚度，例如约0.4nm以下，同时能够在该基底氧化膜上形成希望值的氮氧化膜。
例如，在所述基板处理装置20的情况下，形成氧化所用的氧自由基的自由基源和形成氮化所用的氮自由基的自由基源进行分离，既使这样，形成氧自由基时所使用的氧和包含氧的残留物的影响也不能完全排除。
下面，关于抑制残留氧的影响的方法，在下面具体进行说明。
[第七实施例]
图12A，图12B表示作为本发明的第七实施例，分别使用图4的基板处理装置20来进行被处理基板W的自由基氧化的方法的侧面图和平面图。但在图中，对先前说明的部分赋予相同的参考符号，省略了说明。本实施例的情况具有下述特征，在本图所示的氧化工序后的氮化工序时，残留氧的影响小，基底氧化膜的增膜小。
在本图中，与所述图6A、图6B所示的情况相同，氧化硅基板来形成基底氧化膜，但与所述图6A、图6B所示的情况不同之处在于，从所述远程等离子体自由基源36向所述处理空间21B提供氧自由基时，同时从所述远程等离子体源26向所述处理空间21B提供例如Ar等清洗气体。除了提供所述清洗气体之外，与图6A、图6B的情况相同。
象所述那样，在氧化硅基板来形成基底氧化膜的工序中，使用氧自由基，所以象所述那样，从所述远程等离子体源36向所述处理空间21B导入氧自由基。此时，存在这种情况，来自所述远程等离子体源26的所述气体出口26c的氧自由基或者例如H2O等的包含氧的副生成物倒流。
这样，如果氧自由基或包含氧的副生成物倒流，就存在这样的情况，例如在图7A、图7B所示的氮化工序中，引起基底氧化膜增膜和氮浓度降低的问题。
为此，在本实施例中，从所述远程等离子体源26向所述处理空间21B导入清洗气体，防止氧或者包含氧的生成物向所述远程等离子体源26倒流。
另外，为了排除向所述那样的远程等离子体源26倒流的氧或者包含氧的生成物，具有真空清洗或者由非活性气体进行气体清洗的方法。
例如真空清洗是这样的方法，在所述氧化工序结束后，将所述处理空间排气到低压(高真空)状态，由此，除去所述处理空间21B或者所述远程等离子体源26中所残留的氧或者包含氧的生成物。
气体清洗是这样的方法，同样在所述氧化工序后，向所述处理空间21B导入非活性气体，除去所述处理空间21B或者所述远程等离子体源26中所残留的氧。
通常组合进行多次所述真空清洗和气体清洗。但是如果进行所述真空清洗和气体清洗，由于需要处理时间，具有基板处理装置20的生产率低下、生产性低下的问题。另外，为了进行真空清洗，需要例如涡轮分子泵等排气速度大的高价排气部件，所以具有装置的成本上升的问题。
在本实施例中，能够不降低装置的生产率、排除所述那样的残留氧的影响。
另外，在图12A、图12B所示的氧化工序后，进行图7A、图7B所示的氮化工序，氮化基底氧化膜来形成氮氧化膜。此时，由于象所述那样，排除了向所述远程等离子体源26倒流氧的影响，可抑制由残留的氧或包含氧的生成物进行氧化而基底氧化膜增膜的现象，且为此能够进行氮化来形成希望氮浓度的氮氧化膜。
结果，能够形成与图3所示的所述半导体装置200所使用的情况相适应的非常薄的、例如0.4nm左右的基底氧化膜202和基底氧化膜上的合适浓度的氮氧化膜202A。
而且，在本实施例中所使用的清洗气体，只要是非活性气体即可，除了能够使用所述Ar气体之外，还能够使用氮气、氦气等。
另外，在形成所述基底氧化膜时的氧化工序中使用清洗气体来减少残留氧的影响的方法，也能够在其它装置中来进行。例如，即使是在用于生成氧自由基的自由基源上装载紫外光源的下面所示的基板处理装置20A中也能够实施。
[第八实施例]
图13表示作为本发明的第八实施例，用于在图3的硅基板201上包含氮氧化膜202A地形成非常薄的基底氧化膜202的基板处理装置20A的大致构成。但在图中，对先前说明的部分赋予相同的参考符号，省略了其说明。
参照图13，本图所示的基板处理装置20A的情况与图4所示的所述基板处理装置20的情况相比，不同之处在于，首先，在所述处理容器21中，在隔着被处理基板W与所述排气口21A相对的侧，设置提供氧气的处理气体提供喷嘴21D，所述处理气体提供喷嘴21D所提供的氧气，在所述处理空间21B中沿着所述被处理基板W的表面流动，从所述排气口21A排气，为这样的构造。
另外，为了活化这样的从所述处理气体提供喷嘴21D所提供的处理气体来生成氧自由基，在所述处理容器21上，与所述处理气体提供喷嘴21D和被处理基板W之间的区域对应地设置具有石英窗25A的紫外光源25。即通过驱动所述紫外光源25，活化从所述处理气体提供喷嘴21D导入到处理空间21B中的氧气，结果形成的氧自由基沿着所述被处理基板W的表面流动。由此，能够在转动的所述被处理基板W的表面上形成1nm以下膜厚的、特别是相当于2～3原子层厚度的大约0.4nm膜厚的自由基氧化膜。
另外，在所述处理容器21中，与所述被处理基板W相对，在与排气口21A相对的一侧，形成远程等离子体源26。这里，向所述远程等离子体源26提供Ar等非活性气体的同时提供氮气，由等离子体活化它们，由此能够形成氮自由基。这样形成的氮自由基沿着所述被处理基板W的表面流动，氮化转动的被处理基板表面。
而且，在所述基板处理装置20A中，在氧自由基生成时使用所述紫外光源25，所以，所述基板处理装置20不设置所述远程等离子体源36。
图14A、图14B分别是表示使用图13的基板处理装置20A利用通常的方法来进行被处理基板W的自由基氧化的情况的侧面图和平面图。
参照图14A，从处理气体提供喷嘴21D向所述处理空间21B中提供氧气，沿着被处理基板W的表面流动后，排气。作为排气路径考虑经过涡轮分子泵23B的情况和不经过的情况两种情况。
在闭锁闸阀23A和23C的情况下，不使用涡轮分子泵23B，打开闸阀24A，仅利用干燥泵24。这种情况下，具有因残留水分等附着的区域小以及泵的排气速度大而容易排除气体的优点。
另外，也具有这种情况，开放闸阀23A和23C，闭锁闸阀24A，将涡轮分子泵23B作为排气路径来使用。这种情况下通过使用涡轮分子泵能够提高处理容器内的真空度，所以能够降低残留气体分压。
与此同时，优选通过驱动发生172nm波长的紫外光的紫外光源25，这样，在形成的氧气流中形成氧自由基。在形成的氧自由基沿着所述被处理基板W的表面流动时，氧化转动的基板表面。这样被处理基板W由紫外光激励的氧自由基进行氧化(下面的UV-O2处理)，由此能够在硅基板表面上稳定且再现性良好地形成1nm以下膜厚的非常薄的氧化膜、特别是相当于2～3原子层的大约0.4nm膜厚的氧化膜。
图14B表示图14A的构成的平面图。
参照图14B，紫外光源25是在与氧气流的方向交叉的方向延伸的管状的光源，涡轮分子泵23B通过排气口21A对处理空间21B进行排气。另一方面，从所述排气口21A直接到泵24的由图14B中的虚线所示的排气路径，通过闭锁闸阀23A、23C来实现。
下面，图15A、图15B分别是表示使用图13的基板处理装置20A来进行被处理基板W的自由基氮化(RF-N2处理)的情况的侧面图和平面图。
参照图15A、图15B，通过对远程等离子体自由基源26提供Ar气体和氮气，利用几百kHz频率高频激励等离子体，从而形成氮自由基。形成的氮自由基沿着所述被处理基板W的表面流动，通过所述排气口21A和泵24来排气。结果所述处理空间21B设定为适于基板W的自由基氮化的1.33Pa～1.33kPa(0.01～10Torr)范围的处理压力。特别是，优选，使用6.65～133Pa(0.05～1.0Torr)的压力范围。这样，形成的氮自由基在沿着所述被处理基板W的表面流动时，氮化转动的被处理基板W的表面。
在图15A、图15B的氮化工序中，优选在氮化工序之前进行清洗工序。在所述清洗工序中，开放所述闸阀23A和23C，闭锁闸阀24A，将所述处理空间21B的压力减压到1.33×10-1～1.33×10-4Pa的压力，在处理空间21B中所残留的氧和水分被清洗，而在氮化处理中，作为排气路径，考虑经过涡轮分子泵23B的情况和不经过的情况两种情况。
闭锁闸阀23A和23C的情况下，不使用涡轮分子泵23B，打开闸阀24A，仅利用干燥泵24。这种情况下，具有清洗时因残留水分等所附着的区域小以及泵的排气速度大而容易排除残留气体的优点。
另外，也具有这种情况，开放闸阀23A和23C，闭锁闸阀24A，将涡轮分子泵23B作为排气路径来使用。这种情况下，由于通过使用涡轮分子泵能够提高处理容器内的真空度，所以能够降低残留气体分压。
这样，通过使用图13的基板处理装置20A，能够在被处理基板W的表面形成非常薄的氧化膜，进一步将该氧化膜表面进行氮化。
下面表示了使用前述的基板处理装置20A，使用先前实施例中所述的清洗气体，来抑制残留氧的影响的方法。
图16A、图16B是表示本发明的第八实施例的分别使用图13的基板处理装置20A来进行被处理基板W的自由基氧化的方法的侧面图和平面图。但在图中，对先前说明的部分赋予相同的参考符号，省略了说明。本实施例是这样的方法，在本图所示的氧化工序后的氮化工序中，残留氧的影响小，氧化膜的增膜小。
参照图16A、图16B，本实施例的情况与所述图14A、图14B所示的情况同样，进行被处理基板W的表面氧化，但与所述图14A、图14B的情况不同之处在于，在从所述处理气体提供喷嘴21D向所述处理空间21B提供氧气等用于形成氧自由基的处理气体时，从所述远程等离子体源26向所述处理空间21B提供例如Ar等清洗气体。除了提供所述清洗气体之外，与图14A、图14B的情况相同。
象所述那样，在氧化硅基板的工序中，使用氧自由基，所以在所述处理空间21B中，从所述气体提供喷嘴21D提供的处理气体被活性化，形成氧自由基。此时，具有这种情况，来自所述远程等离子体源26的所述气体出口26c的氧自由基或者包含氧的生成物倒流而进入。
这样，如果氧自由基或包含氧的生成物倒流，具有这种情况，例如在图15A、图15B所示的氮化工序中，引起基底氧化膜的增膜或者氮浓度降低的问题。
为此，在本实施例中，由所述远程等离子体源26向所述处理空间21B导入清洗气体，防止了氧或包含氧的生成物倒流到所述远程自由基源26。
另外，为了排除所述那样倒流到远程等离子体源26中的氧或包含氧的生成物，具有进行例如利用真空清洗或者非活性气体的气体清洗的方法。
例如真空清洗是这样的方法，在所述氧化工序结束后，将所述处理空间排气到低压(高真空)状态，由此，除去所述处理空间21B或者所述远程等离子体源26中所残留的氧。
气体清洗是这样的方法，同样在所述氧化工序结束后，向所述处理空间21B导入非活性气体，除去所述处理空间21B或者所述远程等离子体源26中所残留的氧。
通常组合进行多次所述真空清洗和气体清洗。但是如果进行所述真空清洗和气体清洗，由于需要处理时间，具有基板处理装置20A的生产率低下、生产性低下的问题。另外，为了进行真空清洗，需要例如涡轮分子泵等排气速度大的高价排气部件，所以具有装置的成本上升的问题。
在本实施例中，能够不降低装置的生产率、生产性好地排除所述那样的残留氧的影响。
另外，在图16A、图16B所示的氧化工序后，进行图15A、图15B所示的氮化工序，氮化基底氧化膜来形成氮氧化膜。此时，象所述那样，排除了向所述远程等离子体源26倒流氧的影响，所以抑制了由残留的氧或包含氧的生成物进行氧化而基底氧化膜增膜的现象，为此能够进行氮化来形成希望氮浓度的氮氧化膜。
结果，能够形成与图3所示的所述半导体装置200所使用的情况相适应的非常薄的、例如0.4nm左右的基底氧化膜202和基底氧化膜上的合适浓度的氮氧化膜202A。
而且，在本实施例中所使用的清洗气体，只要是非活性气体即可，除了能够使用所述Ar气体之外，还能够使用氮气、氦气等。
[第九实施例]
接着，作为本发明的第九实施例，图17的流程图表示了在图3的硅基板201上包含氮氧化膜202A地形成非常薄的基底氧化膜202时，抑制氮氧化膜的形成工序中基底氧化膜202的增膜的其它方法。在下面的说明中，作为基板处理的例子，表示了使用所述基板处理装置20A的情况。
参照图17，首先，在步骤1(图中表示为S1，下面同样)，将作为被处理基板的被处理基板W搬入到所述基板处理容器21，载置到所述基板保持台22上。
接着，在步骤2，如图14A、图14B所示那样，氧化作为硅基板的被处理基板W的表面，在硅基板表面上稳定地再现性好地形成1nm以下膜厚的非常薄的氧化膜、特别是相当于2～3个原子层的大约0.4nm膜厚的基底氧化膜。
接着，在步骤3，将被处理基板W从所述处理容器21向外面搬出。
接着，在步骤4，在搬出所述被处理基板W的基板处理容器21中，进行该基板处理容器21内的残留氧的除去。在所述步骤2的氧化工序中，向作为所述处理容器21的内部的处理空间21B中提供氧，另外生成氧自由基。为此，氧或例如H2O等包含氧的生成物等，残留在所述处理空间21B或者与该处理空间21B连通的空间中。
为此，在本步骤中，进行所述氧或者包含氧的生成物的除去处理。
具体地说，在从所述处理容器21内搬出所述被处理基板W的状态，利用与图15A、图15B所示的氮化工序同样的方法，将由所述远程等离子体源26分解Ar气体和氮气而生成的包含Ar自由基和氮自由基的、活性化的Ar气体和氮气，提供给所述处理空间21B，通过从所述排气口21A进行排气，在所述处理空间21B或者与该处理空间21B所连通的空间，例如所述远程等离子体源26的内部等所残留的氧或者例如H2O等包含氧的生成物等从所述排气口21A排出。
接着，在步骤5，被处理基板W再次搬入所述处理容器21，载置在所述基板保持台22上。
接着，在步骤6，如图15A、图15B所示那样，对在步骤2形成有基底氧化膜的被处理基板W的表面，通过氮自由基来氮化来形成氮氧化膜。这种情况下，由于在所述步骤4中进行了氧除去处理，所以可能进行抑制氧化膜的增膜影响的氮化。
即，为了除去所述处理容器21内部、所述处理空间21B和与该处理空间21B连通的空间、例如所述远程等离子体源26的内部等所残留的、步骤2中氧化所使用的氧和包含氧的生成物等，在本步骤的氮化工序中，能够抑制由步骤2所使用的氧和包含氧的残留物导致的氧化膜的增膜以及氮化时氮浓度降低这样的问题。为此，能够进行氮化来形成希望氮浓度的氮氧化膜。
结果，能够形成与图3所示的所述半导体装置200所使用的情况相适应的非常薄的、例如0.4nm左右的基底氧化膜202和基底氧化膜上的合适浓度的氮氧化膜202A。
接着，在步骤7，将被处理基板W从所述处理容器21搬出，结束处理。
通常，为了排除所述处理容器21内部、所述处理空间21B和与该处理空间21B连通的空间、例如所述远程等离子体源26内部等所残留的、步骤2中氧化所使用的氧和包含氧的生成物等，能够进行利用真空清洗或者非活性气体的气体清洗。
例如真空清洗是这样的方法，在所述氧化工序结束后，将所述处理空间排气到低压(高真空)状态，由此，除去所述处理空间21B或者与该处理空间21B所连通的空间中所残留的氧或者包含氧的生成物。
气体清洗是这样的方法，同样在所述氧化工序结束后，向所述处理空间21B导入非活性气体，除去所述处理空间21B或者与该处理空间21B所连通的空间中所残留的氧和包含氧的生成物。
通常组合重复进行多次所述真空清洗和气体清洗，以达到其效果。但是如果重复进行所述真空清洗和气体清洗，需要处理时间，所以具有基板处理装置20A的生产率低下、生产性低下的问题。
另外，为了进行真空清洗，需要对于真空清洗有效的、排气速度大的高价的排气部件，所以具有装置的成本上升的问题。
在本实施例中，能够不降低装置的生产率、生产性好地排除所述那样的残留氧的影响。
另外，本实施例中的所述基板处理方法，能够利用例如下面所示的成组型的基板处理系统来进行。
[第十实施例]
图18表示本发明的第十实施例的成组型的基板处理系统50的构成。
参照图18，所述成组型基板处理系统50具有这样的构成：由真空搬送室56连接：用于基板搬入/搬出的负载锁定室51；除去基板表面的自然氧化膜和碳污染的前处理室52；由图13的基板处理装置20A所构成的处理室53；在基板上堆积Ta2O5、Al2O3、ZrO2、HfO2、ZrSiO4、HfSiO4等高电介质膜的CVD处理室54；和冷却基板的冷却室55，在所述真空搬送室56中设置搬送臂(未图示)。
在进行本实施例的基板处理方法的情况下，首先，导入所述负载锁定室51中的被处理基板W沿着路径50a导入所述前处理室52，除去自然氧化膜和碳污染。在所述前处理室52中除去自然氧化膜的被处理基板W沿着路径50b导入所述步骤1中的所述处理室53中，在所述步骤2，通过图13的基板处理装置20A，基底氧化膜形成为2～3个原子层一样的膜厚。
在所述处理室53中形成基底氧化膜的被处理基板W，在所述步骤3中沿着路径50c搬送到所述真空搬送室56，在所述被处理基板W保持在所述真空搬送室56期间，在所述步骤4，通过基板处理装置20A实施第九实施例所述的氧除去处理。
之后，在所述步骤5，沿着路径50d，被处理基板W再次从所述搬送室56搬送到所述处理室53，在所述步骤6，通过所述基板处理装置20A进行基底氧化膜的氮化，来形成氮氧化膜。
之后，在所述步骤7，沿着路径50e，被处理基板W从所述处理室53搬出，导入到所述CVD处理室54，在所述基底氧化膜上形成高电介质栅极绝缘膜。
此外，所述被处理基板从所述CVD处理室54开始沿着路径50f移动到冷却室55，在所述冷却室55冷却后，沿着路径50g返回到负载锁定室51，搬出到外部。
而且，在图18的基板处理系统50中，还可以设置其它的前处理室，来在Ar气体中由高温热处理来进行硅基板的平坦化处理。
这样，通过所述的成组型基板处理系统50，能够实现第九实施例所述的基板处理方法，在氮化工序中能够抑制因所述处理容器21中所残留的氧或包含氧的生成物进行氧化而增膜基底氧化膜的现象，为此能够进行氮化，形成希望氮浓度的氮氧化膜。
结果，能够形成与图3所示的所述半导体装置200所使用的情况相适应的非常薄的、例如0.4nm左右的基底氧化膜202和基底氧化膜上的合适浓度的氮氧化膜202A。能够抑制基底氧化膜的增膜，促进氮化，形成希望氮浓度的氮氧化膜。
另外，在所述步骤4中氧除去处理时，载置所述被处理基板W的位置不限于所述真空搬送室56。例如，所述前处理室52或者所述冷却室55和所述负载锁定室51等可与外界大气阻断并能够防止所述被处理基板W污染且防止氧化的而且能够搬送、搬出的空间也是可以的。
[第十一实施例]
下面，作为本发明的第十一实施例，图19表示了使用先前的第十实施例所记载的成组型基板处理系统50，进行第九实施例所述的基板处理方法来形成基底氧化膜，进一步氮化该基底氧化膜来形成氮氧化膜的情况下的膜厚和氮浓度的关系。
另外，为了比较，在图中，不进行第九实施例所述的氧除去处理，从基底氧化膜的形成开始的连续进行该基底氧化膜的氮化的例子，即从图14A、图14B所述的基底氧化膜形成工序开始的连续进行图15A、图15B的氮化工序的情况的结果，也一并记录。
在图19中，由试验D1～D3来记载使用所述第九实施例所记载的基板处理方法的情况，另外，由试验I1～I3来记载从基底氧化膜的形成开始的连续进行该基底氧化膜的氮化的情况。另外，所述实验D1～D3的基板处理条件和试验I1～I3的基板处理条件在下述(表1)表示。
Figure C20038010058400381
所述实验D1～D3和I1～I3的任何一种情况都与形成基底氧化膜的条件相同，通过图14A、图14B所述的方法，以表中所述的氧流量、压力、基板保持台的温度、处理时间来进行处理。
此外，在实验I1～I3的情况下，通过表中所述条件的Ar流量、氮流量、压力、基板保持台温度、处理时间来进行氮化处理。而且，实验I1～I3的情况下，不进行氧除去处理。
在所述实验D1～D3的情况下，由表中所述的Ar流量、氮流量、处理时间来进行第九实施例所述的氧除去处理，之后在表中所述的条件下进行氮化处理。
参照图19，可理解，与不进行氧除去处理的实验I1～I3相比，第九实施例所述的进行氧除去处理的实验D1～D3的情况下，氮化基底氧化膜时的膜厚增加小。另外，氮浓度高，充分地促进了氮化。
这样可认为，如前述那样，通过进行氧除去处理，能够在氮化工序中抑制由残留的氧导致的基底氧化膜的增膜现象，促进氮化来形成希望氮浓度的氮氧化膜。
[第十二实施例]
接着，作为本发明的第十二实施例，将在使用所述基板处理装置20A，在硅基板上形成基底氧化膜，氮化该基底氧化膜来形成氮氧化膜的情况下，改变条件情况下的膜厚和氮浓度的关系，针对后面描述的实验X1～X5由图20中表示。
另外，将实验X1～X5情况下的基板处理条件在下述(表2)中表示。
在所述实验X1的情况下，通过图16A、图16B所述的基底氧化膜形成方法，即从所述远程等离子体源26导入清洗气体来防止氧倒流的方法，由表中所述的条件，由作为清洗气体的Ar流量、氧流量、压力、基板保持台温度、处理时间来形成基底氧化膜。之后，利用图15A、图15B所述的方法，以所述表中的Ar流量、氮流量、压力、基板保持台温度、处理时间来形成氮氧化膜。
在所述实验X2～X5的情况下，通过图14A、图14B所述的基底氧化膜形成方法，以所述条件的氧流量、压力、基板保持台温度、处理时间来形成基底氧化膜。利用图15A、图15B所述的氮化方法，以所述条件的Ar流量、氮流量、压力、基板保持台温度、处理时间来形成氮氧化膜。
但是，在所述实验X2的情况下，根据第九实施例所记载的基板处理方法，以所述表中条件的Ar流量、氮流量、处理时间来进行氧除去处理。
另外，所述实验X3的情况下，在基底氧化膜形成结束后，临时将晶片从所述处理容器21中搬出，就仅原样地再次搬入到处理容器21中，之后移到氮氧化膜形成工序。
在所述实验X4的情况下，在基底氧化膜形成结束后，不搬出被处理基板W，原样地移到氮化工序。
在所述实验X5的情况下，为了调查氮氧化膜形成时的残留氧的影响，在基底氧化膜形成后暂时将被处理基板W搬出，就在所述基板处理装置20A中，以表中所述的条件导入氧来进行氧自由基处理，之后再次搬入被处理基板W来进行氮氧化膜的形成。
参照图20，在观察相对膜厚增加的氮浓度的倾向的情况下，所示实验X1的情况与所述实验X2的情况表现了基本相同的倾向，与后面描述的实验X3～X5的情况相比，抑制了氮化工序中的基底氧化膜的增膜，另外促进了氮化，提高了氮浓度。
在所述实验X1的情况下，通过进行图16A、图16B所述的基底氧化膜的形成方法，在氧化硅基板时，防止了氧或氧自由基和包含氧的生成物向用于氮化的自由基源的所述远程等离子体源26的倒流。结果，在基底氧化膜形成后的氮化工序中，排除了残留氧或者包含氧的生成物的影响，抑制了基底氧化膜的增加，而且能够促进氮化、形成高氮浓度的氮氧化膜。
另外，在所述实验X2的情况下，通过所述氧除去处理，由包含Ar自由基和氮气自由基的、活性化的Ar气体和氮气，将所述处理空间21B或者与该处理空间21B所连通的空间，例如所述远程等离子体源26内部等所残留的氧和例如H2O等包含氧的生成物除去，在基底氧化膜形成后的氮化工序中，能够排除残留氧或者包含氧的生成物的影响，抑制基底氧化膜的增加，而且促进了氮化，形成高氮浓度的氮氧化膜。
而且，所述实验X3和X4，其膜厚和氮浓度的关系，基本上表现出同样的倾向。为此，认为，仅将被处理基板W从所述处理容器21中搬出、再搬入，不具有所述那样除去残留氧的效果，需要所述那样的氧除去处理。
另外，为了确认残留的氧在氮化时所带来的影响，在实验X5的情况下，在基底氧化膜形成结束后，向所述处理容器21中提供氧自由基。在实验X5的情况下，考虑到，由于基底氧化膜的增膜变大，以及氮浓度降低，所述处理空间21B和与所述处理空间21B连通的空间中所残留的氧和包含氧的生成物，成为氮化工序时氧化硅基板并引起基底氧化膜增膜的原因，为此没有促进氮化、降低了氮浓度。
另外，也能够使用所述基板处理装置20来进行例如第9～10实施例所记载的基板处理方法。另外，也能够将第八实施例所记载的使用清洗气体的防止氧倒流的方法与第九～十实施例所记载的氧除去处理来组合实施，即使这种情况也同样进行，在氮氧化膜形成工序中，能够抑制由氧或者包含氧的生成物来进行氧化而使基底氧化膜增膜的现象，为此，能够进行氮化来形成希望氮浓度的氮氧化膜。
结果，能够形成与图3所示的所述半导体装置200所使用的情况相适应的非常薄的、例如0.4nm左右的基底氧化膜202和基底氧化膜上的合适浓度的氮氧化膜202A。
以上，针对优选实施例来说明了本发明，但本发明不限于上述特定实施例，在发明方案所记载的宗旨的范围内，能够进行各种变形、改变。
而且，本申请基于作为基础申请的、平成15年3月17日提交的专利申请2003-72650号，这里引用且组合其内容。

Claims (18)

1.一种基板处理装置，其特征在于，具有：
形成处理空间的处理容器；
保持所述处理空间中的被处理基板的转动自由的保持台；
所述保持台的转动机构；
在所述处理容器上，相对所述保持台在第一侧的端部设置的氮自由基形成部，其通过高频等离子体形成氮自由基，使得所述氮自由基沿着所述被处理基板表面从所述第一侧向隔着所述被处理基板相对的第二侧流动，提供给所述处理空间；
氧自由基形成部，设置在所述第一侧的端部，通过高频等离子体来形成氧自由基，使得所述氧自由基沿着所述被处理基板表面从所述第一侧向所述第二侧流动地提供给所述处理空间；和
在所述第二侧的端部设置的、对所述处理空间排气的排气路径，
所述氮自由基和氧自由基，分别从所述氮自由基形成部和氧自由基形成部，向着所述排气路径，沿着所述被处理基板的表面形成氮自由基流路和氧自由基流路而流动。
2.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
所述氮自由基形成部包括：第一气体通路；在所述第一气体通路的一部分上形成的、等离子体激励通过所述第一气体通路的氮气的第一高频等离子体形成部，
所述氧自由基形成部包括：第二气体通路；在所述第二气体通路的一部分上形成的、等离子体激励通过所述第二气体通路的氧气的第二高频等离子体形成部，
所述第一气体通路和所述第二气体通路与所述处理空间连通。
3.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
所述氮自由基流路和所述氧自由基流路平行。
4.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
设置所述氮自由基形成部，使得所述氮自由基流路的中心和所述被处理基板的中心间的距离为40mm以下。
5.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
设置所述氧自由基形成部，使得所述氧自由基流路的中心和所述被处理基板的中心间的距离为40mm以下。
6.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
所述氮自由基流路的中心，和所述氧自由基流路的中心，在所述被处理基板的中心交叉。
7.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
设置冲突所述氮自由基流路而改变所述氮自由基流路的方向的整流板。
8.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
设置冲突所述氧自由基流路而改变所述氧自由基流路的方向的整流板。
9.一种基板处理方法，其由基板处理装置来进行，该基板处理装置具有：
形成处理空间，具有在所述处理空间中保持被处理基板的保持台的处理容器；
第一自由基形成部，向所述处理容器提供第一自由基，使得所述第一自由基沿着所述被处理基板表面，从所述处理容器的第一侧向隔着所述被处理基板相对的第二侧流动；
第二自由基形成部，向所述处理空间提供第二自由基，使得所述第二自由基沿着所述被处理基板表面，从所述第一侧向所述第二侧流动，
其特征在于，该基板处理方法包括：
第一工序，一边从所述第一自由基形成部向所述处理空间提供第一自由基，进行所述被处理基板的处理，一边从所述第二自由基形成部，将清洗所述第二自由基形成部的清洗气体导入到所述处理空间中；和
第二工序，从所述第二自由基形成部向所述处理空间导入所述第二自由基，进行所述被处理基板的处理。
10.根据权利要求9所述的基板处理方法，其特征在于，
所述被处理基板是硅基板，在所述第一工序，由作为所述第一自由基的氧自由基来氧化所述硅基板表面，来形成氧化膜。
11.根据权利要求10所述的基板处理方法，其特征在于，
在所述第二工序，由作为所述第二自由基的氮自由基来氮化所述氧化膜表面，形成氮氧化膜。
12.根据权利要求9所述的基板处理方法，其特征在于，
所述第一自由基和第二自由基，附随着沿所述被处理基板的表面从所述第一侧向所述第二侧流动的气体流而提供，在所述第二侧排气。
13.根据权利要求9所述的基板处理方法，其特征在于，
所述第一自由基形成部，通过高频等离子体来形成氧自由基。
14.根据权利要求9所述的基板处理方法，其特征在于，
所述第一自由基形成部，包含形成氧自由基的紫外光源。
15.根据权利要求9所述的基板处理方法，其特征在于，
所述第二自由基形成部，通过高频等离子体来形成氮自由基。
16.根据权利要求15所述的基板处理方法，其特征在于，
所述第二自由基形成部，包括：气体通路；在所述气体通路的一部分上所形成的、等离子体激励通过所述气体通路的氮气的高频等离子体形成部。
17.根据权利要求16所述的基板处理方法，其特征在于，
所述清洗气体通过所述气体通路提供。
18.根据权利要求9所述的基板处理方法，其特征在于，
所述清洗气体是非活性气体。
CNB200380100584XA 2003-03-17 2003-12-08 基板处理装置和基板处理方法 Expired - Fee Related CN100459061C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003072650A JP4268429B2 (ja) 2003-03-17 2003-03-17 基板処理装置および基板処理方法
JP072650/2003 2003-03-17

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA2008100088267A Division CN101221897A (zh) 2003-03-17 2003-12-08 基板处理方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1692477A CN1692477A (zh) 2005-11-02
CN100459061C true CN100459061C (zh) 2009-02-04

Family

ID=33027726

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA2008100088267A Pending CN101221897A (zh) 2003-03-17 2003-12-08 基板处理方法
CNB200380100584XA Expired - Fee Related CN100459061C (zh) 2003-03-17 2003-12-08 基板处理装置和基板处理方法

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA2008100088267A Pending CN101221897A (zh) 2003-03-17 2003-12-08 基板处理方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20060174833A1 (zh)
JP (1) JP4268429B2 (zh)
KR (1) KR100722016B1 (zh)
CN (2) CN101221897A (zh)
WO (1) WO2004084289A1 (zh)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005041835A (ja) * 2003-07-24 2005-02-17 Fuji Xerox Co Ltd カーボンナノチューブ構造体、その製造方法、カーボンナノチューブ転写体および溶液
US7431966B2 (en) * 2003-12-09 2008-10-07 Micron Technology, Inc. Atomic layer deposition method of depositing an oxide on a substrate
US7838072B2 (en) * 2005-01-26 2010-11-23 Tokyo Electron Limited Method and apparatus for monolayer deposition (MLD)
US8172946B2 (en) * 2005-03-02 2012-05-08 Hitachi Kokusai Electric Inc. Semiconductor device manufacturing apparatus and manufacturing method of semiconductor device
JP4228008B2 (ja) * 2006-08-23 2009-02-25 エルピーダメモリ株式会社 半導体装置の製造方法
JP2009295800A (ja) * 2008-06-05 2009-12-17 Komatsu Ltd Ｅｕｖ光発生装置における集光ミラーのクリーニング方法および装置
US8748259B2 (en) * 2010-03-02 2014-06-10 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for single step selective nitridation
US20120241874A1 (en) * 2011-03-25 2012-09-27 Byung-Dong Kim Gate oxide film including a nitride layer deposited thereon and method of forming the gate oxide film
US10049881B2 (en) 2011-08-10 2018-08-14 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for selective nitridation process
KR101887072B1 (ko) * 2012-06-07 2018-08-09 주성엔지니어링(주) 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
JP6486696B2 (ja) * 2015-01-15 2019-03-20 国立大学法人山形大学 薄膜堆積方法及び薄膜堆積装置
JP6054470B2 (ja) 2015-05-26 2016-12-27 株式会社日本製鋼所 原子層成長装置
JP5990626B1 (ja) * 2015-05-26 2016-09-14 株式会社日本製鋼所 原子層成長装置
JP6054471B2 (ja) 2015-05-26 2016-12-27 株式会社日本製鋼所 原子層成長装置および原子層成長装置排気部
CN107403717B (zh) * 2016-04-28 2023-07-18 应用材料公司 一种用于处理腔室的改进侧注入喷嘴设计
US10260149B2 (en) * 2016-04-28 2019-04-16 Applied Materials, Inc. Side inject nozzle design for processing chamber
CN112470253A (zh) * 2019-05-21 2021-03-09 玛特森技术公司 提高远程等离子体产生的氧化膜的质量的表面预处理工艺
KR102522687B1 (ko) 2020-10-20 2023-04-18 에이피시스템 주식회사 박막 제조 장치

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6327022A (ja) * 1986-07-21 1988-02-04 Hitachi Ltd マイクロ波プラズマ処理装置
JPH118395A (ja) * 1997-04-23 1999-01-12 Nec Corp 薄膜トランジスタ素子及びその製造方法
JP2000114240A (ja) * 1998-09-30 2000-04-21 Hitachi Ltd プラズマ処理装置及びプラズマ閉じ込め方法
JP2000299313A (ja) * 1999-04-15 2000-10-24 Anelva Corp 化学蒸着方法及び化学蒸着装置
US6261973B1 (en) * 1997-12-31 2001-07-17 Texas Instruments Incorporated Remote plasma nitridation to allow selectively etching of oxide

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6093252A (en) * 1995-08-03 2000-07-25 Asm America, Inc. Process chamber with inner support
KR100542799B1 (ko) * 1996-07-09 2006-03-23 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 반도체웨이퍼상에서막을형성하는방법
US6388381B2 (en) * 1996-09-10 2002-05-14 The Regents Of The University Of California Constricted glow discharge plasma source
JP3492551B2 (ja) * 1999-05-21 2004-02-03 スタンレー電気株式会社 ｐ型ＩＩ―ＶＩ族化合物半導体結晶、その成長方法及びそれを用いた半導体装置
JP4731694B2 (ja) * 2000-07-21 2011-07-27 東京エレクトロン株式会社 半導体装置の製造方法および基板処理装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6327022A (ja) * 1986-07-21 1988-02-04 Hitachi Ltd マイクロ波プラズマ処理装置
JPH118395A (ja) * 1997-04-23 1999-01-12 Nec Corp 薄膜トランジスタ素子及びその製造方法
US6261973B1 (en) * 1997-12-31 2001-07-17 Texas Instruments Incorporated Remote plasma nitridation to allow selectively etching of oxide
JP2000114240A (ja) * 1998-09-30 2000-04-21 Hitachi Ltd プラズマ処理装置及びプラズマ閉じ込め方法
JP2000299313A (ja) * 1999-04-15 2000-10-24 Anelva Corp 化学蒸着方法及び化学蒸着装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20060174833A1 (en) 2006-08-10
CN101221897A (zh) 2008-07-16
JP4268429B2 (ja) 2009-05-27
CN1692477A (zh) 2005-11-02
JP2004281824A (ja) 2004-10-07
WO2004084289A1 (ja) 2004-09-30
KR100722016B1 (ko) 2007-05-25
KR20050106093A (ko) 2005-11-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100459061C (zh) 基板处理装置和基板处理方法
TWI520177B (zh) 基板處理裝置、半導體裝置之製造方法及電腦可讀取的記錄媒體
CN100359649C (zh) 在基板上形成绝缘膜的方法、半导体装置的制造方法和基板处理装置
US7351668B2 (en) Film formation method and apparatus for semiconductor process
TWI460792B (zh) 膜形成方法、膜形成設備及膜形成設備之使用方法
US9530641B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus, and recording medium
KR101140069B1 (ko) 반도체 처리용의 성막 방법 및 장치 및 컴퓨터로 판독가능한 매체
CN101051606B (zh) 立式等离子体处理装置和半导体处理方法
US7462571B2 (en) Film formation method and apparatus for semiconductor process for forming a silicon nitride film
US7758920B2 (en) Method and apparatus for forming silicon-containing insulating film
US8039404B2 (en) Production method for semiconductor device
CN101106075B (zh) 半导体处理的成膜装置和此装置的使用方法
TW201546314A (zh) 用以降低金屬氧化物與金屬氮化物膜中的表面粗糙度之射頻循環清洗
US9502233B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device, method for processing substrate, substrate processing device and recording medium
US7427572B2 (en) Method and apparatus for forming silicon nitride film
US20150087159A1 (en) Substrate processing apparatus, method of manufacturing semiconductor device and non-transitory computer readable recording medium
JP2012094652A (ja) 基板処理装置および半導体装置の製造方法
KR102650948B1 (ko) 플라즈마 처리 장치의 부품의 클리닝 방법
US10262865B2 (en) Methods for manufacturing semiconductor devices
KR100980126B1 (ko) 성막 방법, 성막 장치 및 기억매체
US11725276B2 (en) Plasma purge method
CN101326620A (zh) 基板处理方法、装置、系统和计算机可读存储介质
US11631583B2 (en) RF power source operation in plasma enhanced processes
US20220081766A1 (en) Plasma purge method
US9093274B2 (en) Method of manufacturing semiconductor device using inert, material, and oxidation-reduction gases

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20090204

Termination date: 20151208

EXPY Termination of patent right or utility model