CN104520975B - 衬底处理装置及半导体器件的制造方法 - Google Patents

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Abstract

抑制处理容器内的处理气体的液化。具有：收纳衬底的处理容器；向所述衬底供给处理气体的气体供给部；封闭所述处理容器的盖体；设置在所述盖体上的热导体；和加热所述热导体的热导体加热部。

Description

衬底处理装置及半导体器件的制造方法
技术领域
本发明涉及用气体处理衬底的衬底处理装置及半导体器件的制造方法。
背景技术
随着大规模集成电路(Large Scale Integrated Circuit：以下简称为LSI)的微细化，控制晶体管元件间的漏电流干扰的加工技术逐渐增加了技术难度。对于LSI的元件间的分离，采用在作为衬底的硅(Si)上在欲分离的元件间形成槽或孔等空隙、并在该空隙中堆积绝缘物的方法。作为绝缘物，多使用氧化膜，例如使用氧化硅膜。氧化硅膜通过Si衬底自身的氧化、或化学气相沉积法(Chemical Vapor Deposition:CVD)、绝缘物涂敷法(SpinOn Dielectric:SOD)形成。
由于近几年的微细化，对于微细结构的嵌入，尤其是氧化物向纵方向上很深、或横方向上很窄的空隙结构内的嵌入，以CVD法进行的嵌入方法正逐渐达到技术上的极限。在这样的背景下，使用具有流动性的氧化物的嵌入方法即SOD的采用呈增加趋势。在SOD中，使用称为SOG(Spin on glass，旋涂玻璃)的含有无机或有机成分的涂敷绝缘材料。这种材料在CVD氧化膜出现之前用于LSI的制造工序中，但由于加工技术是0.35μm～1μm左右的加工尺寸，不是微细的，所以通过在氮气氛中进行400℃左右的热处理而允许实施涂敷后的改性方法。
另一方面，也逐渐提出了对于晶体管的热载荷的降低要求。作为想要降低热载荷的理由，包括：防止为晶体管的动作用而注入的、硼或砷、磷等杂质的过度扩散；防止电极用金属硅化物的凝聚；防止栅极用功函数金属材料的性能变动；和确保存储元件的反复写入/读取的寿命等。
专利文献1：日本特开2011-86908号
发明内容
然而，近几年以LSI、DRAM(Dynamic Random Access Memory、动态随机存取存储器)和闪存(Flash Memory)为代表的半导体器件的最小加工尺寸已经变得比50nm的宽度还小，保证质量的状态下实现微细化、实现制造生产率的提高、处理温度的低温化变得越来越困难。
本发明的目的是，提供一种能够使半导体器件的制造质量提高、并使制造生产率提高的衬底处理装置、半导体器件的制造方法。
根据一个方式，提供一种衬底处理装置，其具有：
收纳衬底的处理容器；
向所述处理容器内供给处理气体的气体供给管；
封闭所述处理容器的端部开口的盖体；
在所述处理容器的端部的侧壁面的周围设置的端部加热部；和
设置在所述盖体的所述处理容器内侧的表面上的、通过所述端部加热部加热的热导体。
根据本发明中的衬底处理装置，能够使半导体器件的制造质量提高，并使制造生产率提高。
附图说明
图1是第一实施方式中的衬底处理装置的示意性结构图。
图2是第一实施方式中的衬底处理装置的纵剖面示意图。
图3是第一～第三实施方式中适合使用的衬底处理装置的控制器的示意性结构图。
图4是第一～第三实施方式中的炉口附近的示意性结构图。
图5是表示第一～第三实施方式中的炉口附近的另一形态的示意性结构图。
图6中a)是表示第一～第三实施方式中的炉口附近的另一形态的示意性结构图；b)是表示第一～第三实施方式中的炉口附近的又一形态的示意性结构图。
图7是表示第一～第三实施方式中的气体供给管和气体排出管的位置的例子的示意图。
图8是表示第一实施方式中的衬底处理工序的流程图。
图9是表示第一实施方式中的衬底处理工序的另一流程例的图。
图10是用第一～第三实施方式中的衬底处理装置进行实验后的膜厚结果例。
图11是第二实施方式中的衬底处理装置的示意图的例子。
图12是设置在第二实施方式中的衬底处理装置上的双氧水蒸气生成装置的示意性结构图。
图13是表示第二实施方式中的衬底处理工序的流程例的图。
图14是第三实施方式中的衬底处理装置的示意图的例子。
图15是第三实施方式中的衬底处理装置的纵剖面示意图。
图16是表示第三实施方式中的衬底处理工序的流程例的图。
具体实施方式
<第一实施方式>
以下，对第一实施方式进行说明。
(1)衬底处理装置的结构
首先，主要使用图1及图2对本实施方式中的衬底处理装置的结构进行说明。图1是本实施方式中的衬底处理装置的示意性结构 图，以纵剖面表示处理炉202部分。图2是本实施方式中的衬底处理装置所具备的处理炉202的纵剖面示意图。在衬底处理装置中，例如，能够进行用于制造半导体器件的一个工序。
(处理容器)
如图1所示，处理炉202具有作为处理容器的反应管203。反应管203例如由石英(SiO2)或碳化硅(SiC)等耐热性材料构成，形成为上端及下端开口的圆筒形状。在反应管203的筒中空部内，形成有处理室201，且其构成为能够通过后述的舟皿(boat)217将作为衬底的晶片200以水平姿势且在垂直方向上码放多层的状态进行收纳。
在反应管203的下部，设置有能够气密性地密封(封闭)反应管203的下端开口(炉口)的作为炉口盖体的密封盖219。密封盖219以从垂直方向下侧与反应管203的下端抵接的方式构成。密封盖219形成为圆板状。
作为衬底的处理空间的衬底处理室201由反应管203和密封盖219构成。
(衬底支承部)
作为衬底支承部的舟皿217以能够多层地保持多枚晶片200的方式构成。舟皿217具有保持多枚晶片200的多根支柱217a。支柱217a例如有三根。多根支柱217a分别架设在底板217b与顶板217c之间。多枚晶片200以水平姿势且相互对齐中心的状态码放并在管轴方向上呈多层保持在支柱217a上。顶板217c以比保持在舟皿217上的晶片200的最大外径大的方式形成。
作为支柱217a、底板217b、顶板217c的构成材料，例如可以使用碳化硅(SiC)、氧化铝(AlO)、氮化铝(AlN)、氮化硅(SiN)、氧化锆(ZrO)等导热性良好的非金属材料。尤其优选热传导率为10W/mK以上的非金属材料。此外，若热传导率不成问题，则也可以由石英(SiO)等形成，另外，若由金属对晶片200造成的污染不成问题，则支柱217a、顶板217c也可以由不锈钢(SUS)等金属材 料形成。在使用金属作为支柱217a、顶板217c的构成材料的情况下，还可以在金属上形成陶瓷或特氟隆(Teflon、注册商标)等的被膜。
在舟皿217的下部，设置有例如由石英或碳化硅等耐热材料构成的绝热体218，以来自第一加热部207的热变得难以向密封盖219侧传递的方式构成。绝热体218作为绝热部件发挥功能，并且还作为保持舟皿217的保持体而发挥功能。需要说明的是，绝热体218并不限于如图所示地以水平姿势呈多层设置有多枚形成为圆板形状的绝热板的情况，例如还可以是形成为圆筒形状的石英帽等。另外，绝热体218还可以考虑作为舟皿217的构成部件之一。
(升降部)
在反应容器203的下方，设置有使舟皿217升降并将其向反应管203的内外输送的作为升降部的舟皿升降机。在舟皿升降机上，设置有在通过舟皿升降机使舟皿217上升时密封炉口的密封盖219。
在密封盖219的与处理室201相反的一侧，设置有使舟皿217旋转的舟皿旋转机构267。舟皿旋转机构267的旋转轴261贯穿密封盖219并与舟皿217连接，以通过使舟皿217旋转而使晶片200旋转的方式构成。
(第一加热部)
在反应管203的外侧，以包围反应管203的侧壁面的同心圆状，设置有加热反应管203内的晶片200的第一加热部207。第一加热部207设置成由加热器底座206支承。如图2所示，第一加热部207具有第一～第四加热单元207a～207d。第一～第四加热单元207a～207d分别沿着反应管203内的晶片200的层叠方向设置。
在反应管203内，与每个第一～第四加热单元207a～207d相应地，作为检测晶片200或周围温度的温度检测器，例如热电偶等第一～第四温度传感器263a～263d分别设置在反应管203与舟皿217之间。需要说明的是，第一～第四温度传感器263a～263d还可以分别设置为，对通过第一～第四加热单元207a～207d分别被加热的多枚晶片200中的、位于中央的晶片200的温度进行检测。
在第一加热部207、第一～第四温度传感器263a～263d上，分别电连接有后述的控制器121。控制器121构成为：以使反应管203内的晶片200的温度达到规定温度的方式，根据由第一～第四温度传感器263a～263d分别检测出的温度信息，在规定时间分别对向第一～第四加热单元207a～207d供给的电力进行控制，并针对每个第一～第四加热单元207a～207d单独进行温度设定、温度调节。
(气体供给部)
如图1所示，在反应管203的外侧设置有作为气体供给部的气体供给管233，其向反应管203内供给作为处理气体的气化原料。气化原料可以使用沸点为50～200℃的原料。在本实施方式中，示出了使用水蒸气(H2O)的例子。
气体供给管233与设置在反应管203内的气体供给喷嘴401连接。气体供给喷嘴401在从反应管203的下部到上部的范围内沿着晶片200的装载方向设置。在气体供给喷嘴401上以能够向反应管203内均匀地供给水蒸气的方式设置有多个气体供给孔402。气体供给管233与水蒸气生成器260连接。由水蒸气生成器260产生的水蒸气从反应管203的下部起在气体供给喷嘴401内上升，并从多个气体供给孔402向反应管203内供给。
在水蒸气生成器260上连接有氢气供给管232a和氧气供给管232b。在氢气供给管232a上，从上游起依次设置有氢气供给源240a、MFC(Mass Flow Controller：质量流量控制器)241a、开闭阀242a。在氧气供给管232b上，从上游起依次设置有氧气供给源240b、MFC241b、开闭阀242b。水蒸气生成器260使用从氢气供给源240a供给的氢气、从氧气供给源240b供给的氧气来产生水蒸气。
在气体供给管233的中途连接有非活性气体供给管232c。在非活性气体供给管232c上，从上游侧起依次设置有非活性气体供给源240c、MFC241c、开闭阀242c。
在MFC241a、241b、241c或阀242a、242b、242c上，电连接有气体流量控制部283，以在所期望的时间进行控制使所供给的气体的 流量达到所期望的量的方式构成。
气体供给部由气体供给喷嘴401、气体供给孔402、气体供给管233、水蒸气生成器260、氢气供给管232a、氧气供给管232b、MFC242a、MFC242b、开闭阀242a、开闭阀242b等构成。
此外，还可以考虑在气体供给部内包含氢气供给源240a、氧气供给源240b、非活性气体供给管232c、开闭阀242c、MFC241c、非活性气体供给源240c等结构。
(排气部)
在反应管203的下方，连接有将衬底处理室201内的气体排出的气体排出管231的一端。气体排出管231的另一端经由APC(Auto Pressure Controller：自动压力控制器)阀255与真空泵246a(排气装置)连接。衬底处理室201内通过由真空泵246产生的负压而被排气。需要说明的是，APC阀255是能够通过阀的开闭来进行衬底处理室201的排气及排气停止的开闭阀。另外，还可以是能够通过阀开度的调节来调节压力的压力调节阀。
另外，作为压力检测器的压力传感器223设置在APC阀255的上游侧。由此，构成为以使衬底处理室201内的压力成为规定压力(真空度)的方式进行真空排气。通过APC阀255在衬底处理室201及压力传感器223上电连接有压力控制部284(参照图3)，压力控制部284构成为：根据由压力传感器223检测出的压力，通过APC阀255在所期望的时间进行控制以使衬底处理室201内的压力成为所期望的压力。
排气部由气体排出管231、APC阀255、压力传感器223等构成。
需要说明的是，还可以考虑将真空泵246包含在排气部内。
(第二加热部)
发明人等在研究开发的过程中，发现了在以往的约300～400℃以上的处理工艺中从未发生过的问题。即，在室温～300℃左右的处理中，发现了作为处理气体的气化原料在反应管203内被冷却至比气化原料的沸点低的温度从而液化的问题。研究结束后，弄清了该液 化多发生在反应管203内的、设置舟皿217的下部、绝热体218和气体排出管231的周围。进一步地，还发现了该液化发生在与绝热体218相比的下部、和远离晶片200的位置。
另外，还发现了：由于该液化，产生了在晶片200上产生异物的问题、和在处理多枚晶片200时各晶片200产生膜厚差的问题。
于是，发明人等尝试了通过设置图1、图2所示的作为第二加热部(热导体加热部)的液化防止加热器280来解决这些问题。
在此，所谓液化，包括结露或凝结等现象。
图4表示反应管203下部(炉口部)和密封盖219的剖视图。如图4所示，在反应管203的下部、且在密封盖219的上部，在反应管203的侧壁面的周围设置有作为第二加热部的液化防止加热器280。另外，第二加热部优选设置在与第一加热部相比的下侧。液化防止加热器280如图4所示可以由电阻加热器281构成，优选如图5所示由作为放射型加热部的灯型加热器(lamp heater)282构成。在密封盖219之上，设置有保护密封盖219免受气化原料损伤的密封盖保护部272。密封盖保护部由难与气化原料发生反应的材料构成。例如，可以使用石英(SiO2)等非金属材料。在反应管203的下端与密封盖保护部272、以及密封盖保护部272与密封盖219之间，分别设置有用于保证气密性的O型圈(密封部件)。另外，在反应管203下端，设置有具有冷却流路274的O型圈保护部273。另外，在密封盖219上设置有冷却流路270。通过这些冷却流路274、270，能够防止因从液化防止加热器280释放出的热量、和从第一～第四加热单元207a～207d释放出的热量而导致的O型圈劣化或密封盖219的变形。若通过冷却密封盖或密封盖保护部272而在它们表面上产生结露的话，则如图4、图5所示，还可以在密封盖保护部272之上设置热传导部(热导体)285，以能够很容易地加热密封盖保护部272的表面。热传导部285由与上述舟皿217同类的材料等构成。例如，可以使用碳化硅(SiC)、氧化铝(AlO)、氮化铝(AlN)、氮化硼(BN)、氮化硅(SiN)、氧化锆(ZrO)、石墨或玻璃碳等碳材料等导热性良好的非金属材料。热传导率优选为5Wm/mK以上。另外，热传导部由于有可能与原料气体接触，所以优选由不与原料气体发生反应的材料构成。另外，还可以如下构成：用具有传导性的部件构成热传导部285、通电而具有自发热功能。另外，还可以通过在热传导部285上设置多孔(porous)结构来增加蒸发面积。灯型加热器282优选以经由透过光的透明部件能够直接加热密封盖保护部272和热传导部285的方式构成。在此，所谓透明部件，例如是由石英构成的反应管203。在不想用灯型加热器282加热晶片200的情况下，可以设置为不透明或设置遮挡。需要说明的是，还可以用SiC构成密封盖保护部272，用石英构成热传导部285。通过这样构成，能够在加热炉口部的同时，抑制污染的发生。
(液化防止加热器的一种形态)
图6a表示液化防止加热器280的一种形态。如图6a所示，在液化防止加热器280上，以覆盖反应管203的整个圆周的方式设置有灯型加热器282。另外，在灯型加热器282的周围设置有绝热构件286。通过在整个圆周上设置灯型加热器282，能够均匀地加热反应管203的整个下部。另外，通过绝热构件286，能够使灯型加热器282的热效率提高，并且能够在降低使用电力的同时，降低热对位于反应管203外部的其他设备或控制装置的影响。绝热构件286例如可以使用氧化铝制十字架等。
(液化防止加热器的另一形态)
图6b表示液化防止加热器280的另一形态。如图6b所示，在液化防止加热器280上设置有拆分的分体式灯型加热器283a、283b、283c、283d、283e、283f。如图6b所示，通过拆分设置灯型加热器，能够调节向反应管203下部的、易加热处和难加热处的热供给量，并能均匀地加热所期望之处。
例如，在用灯型加热器282对整个圆周进行加热的情况下，通过舟皿217的支柱217a，会在绝热体218上形成阴影，从而均匀加热会变得困难。通过将分体式灯型加热器283a～283f设置在不与支柱 217a相对的位置上，能够均匀地加热而不会在绝热体218上形成阴影。
(关于灯型加热器)
进一步地，关于由灯型加热器282进行的气化原料的加热效率提高方法，发明人等进行了潜心研究。其结果明确了：通过调节从灯型加热器282放射的光的波长，能够使加热效率提高。
例如，在气化原料为含有水分子(H2O)的水或双氧水的情况下，通过使用能够放射水分子易吸收的波长的灯，能够使加热效率提高。水分子易吸收的波长是约0.7μm～约250μm的红外线。可以使用能够放射该波长带的红外线的灯。优选使用发出约1.3μm～约200μm的波长的灯，更优选使用发出约2μm～约20μm的波长的灯，进一步优选为约2μm～约4.5μm的中波长红外线。作为具体的灯，优选以波长约2.2μm为发光峰值波长的康泰尔电阻丝加热器(Kanthal wire heater)。除此之外，还能使用碳加热器、SiC加热器、使用钨的灯、或卤素灯等进行加热。
(关于液化防止加热器的位置)
如图1所示，液化防止加热器280优选设置在与绝缘体218的上端相比的下侧。反应管203的下部、与排气管231的连接部、与气体供给管233的连接部等，通过绝热体218被隔绝了来自第一加热部207的热量，形成了温度低的状态。因此，在反应管203的下部、与排气管231的连接部、与气体供给部233的连接部的周围，形成了供给到反应管203内的处理气体容易液化的环境。通过将液化防止加热器280设置在与绝热体218的上端相比的下侧，能够抑制该液化。
(排气加热部)
如图6a、图6b、图7所示，在气体排出管231上，设置有作为加热气体排出管的排气加热部的、排气管加热器(exhaust tube heater)284。排气管加热器284被控制在所期望的温度以使气体排出管231的内部不产生结露。例如，被控制在50℃～300℃。
(供给加热部)
如图6a、图6b、图7所示，在气体供给部233与反应管203之间，设置有作为供给加热部的进气管加热器(inlet tube heater)285。进气管加热器285被控制在所期望的温度以使气体供给管233的内部不产生结露。例如，被控制在50℃～300℃。
(液化防止控制部)
如图6a、图6b所示，设置有作为液化防止控制部的液化防止控制装置287，其对灯型加热器282、排气管加热器284和进气管加热器285的温度进行控制以使其为液化防止温度。
在液化防止控制装置287上，设置有对灯型加热器282、排气管加热器284和进气管加热器285的温度进行检测的温度检测器288。温度检测器288例如由铠装(sheath-type)热电偶构成。根据温度检测器288检测出的温度，控制对灯型加热器282、排气管加热器284和进气管加热器285的电力供给量。例如，进行如下控制：当灯型加热器282、排气管加热器284和进气管加热器285的温度变成100℃以下时，将电力设为ON状态，当达到300℃以上时，将电力设为OFF状态。虽然可以进行这种ON/OFF控制，但也可以进行PID(ProportionalIntegral Differential：比例积分微分)控制之类的反馈控制，以维持所期望的温度(例如200℃)的方式进行控制。灯型加热器282还可以至少在处理气体供给的过程中进行ON/OFF控制，在衬底处理室201内无晶片200时、和对晶片200进行400℃以上的处理时设为OFF。
需要说明的是，在图1、图2中，虽然将气体供给管233与气体排出管231设置在了相对的位置上，但如图6a、图6b、图7所示，还可以设置在同一侧。
由于衬底处理装置内的空余空间、和设有多台衬底处理装置的半导体器件工厂内的空余空间很狭窄，所以像这样通过将气体供给管233和气体排出管231设置在同一侧，能够很容易地进行气体供给管233、气体排出管231和液化防止加热器280的维护。
(控制部)
如图3所示，控制部(控制机构)即控制器121，以具有CPU(Central ProcessingUnit：中央处理器)121a、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)121b、存储装置121c、I/O端口121d的计算机的形式构成。RAM121b、存储装置121c、I/O端口121d构成为经由内部总线121e而能够与CPU121a进行数据交换。在控制器121上，例如连接有以触摸面板等的形式构成的输入输出装置122。
存储装置121c例如由闪存、HDD(Hard Disk Drive：硬盘驱动器)等构成。在存储装置121c内，以能够读取的方式存储有控制衬底处理装置的动作的控制程序、记载有后述的衬底处理的步骤和条件等的程序菜单(program recipe)等。需要说明的是，程序菜单是以能够使控制器121执行后述衬底处理工序中的各步骤并得出规定结果的方式进行组合而得到的，作为程序发挥功能。以下，也将该程序菜单和控制程序等简单地总称为程序。此外，当在本说明书中使用程序这个词语时，存在仅单独包括程序菜单的情况、仅单独包括控制程序的情况、或者两者都包括的情况。另外，RAM121b以暂时保存由CPU121a读取出的程序或数据等的存储区域(工作区)的形式构成。
I/O端口121d与如下部件连接：上述的液体流量控制器294；质量流量控制器241a、241b、241c、241d、299b、299c、299d、299e；阀242a、242b、242c、242d、209、240、295a、295b、295c、295d、295e；挡板(shutter)252、254、256；APC阀255；第一加热部207(207a、207b、207c、207d)；第三加热器209；鼓风机旋转机构259；第一～第四温度传感器263a～263d；舟皿旋转机构267；液化防止控制装置287；压力传感器233；和温度控制器400等。
CPU121a以如下方式构成：读取并执行来自存储装置121c的控制程序，并且根据来自输入输出装置122的操作命令的输入等而从存储装置121c读取程序菜单。而且，CPU121a构成为：以按照所读取出的程序菜单的内容的方式对如下内容进行控制：由液体流量控 制器294进行的液体原料的流量调节动作；由MFC241a、241b、241c、241d、299b、299c、299d、299e进行的各种气体的流量调节动作；阀242a、242b、242c、242d、209、240、295a、295b、295c、295d、295e的开闭动作；挡板252、254、256的隔断动作；APC阀255的开闭调节动作；基于第一～第四温度传感器263a～263d的第一加热部207的温度调节动作；基于温度传感器的第三加热部209的温度调节动作；真空泵246a、246b的启动·停止；鼓风机旋转机构259的转速调节动作；舟皿旋转机构267的转速调节动作；由液化防止控制装置287进行的第二加热部280的温度控制；以及由温度控制器400进行的对双氧水蒸气生成装置307的控制等。
此外，控制器121并不限于以专用计算机的形式构成的情况，还可以以通用计算机的形式构成。例如，准备一个保存有上述程序的外部存储装置(例如，磁带、软盘和硬盘等磁盘、CD和DVD等光盘、MO等磁光盘、USB存储器和存储卡等半导体存储器)123，通过用该外部存储装置123在通用的计算机上安装程序等，能够构成本实施方式中的控制器121。需要说明的是，用于向计算机提供程序的手段并不限于经由外部存储装置123提供的情况。例如，还可以使用互联网和专用线路等通信手段而不经由外部存储装置123来提供程序。此外，存储装置121c和外部存储装置123以计算机可读取的记录介质的形式构成。以下，将它们简单地统称为记录介质。此外，在本说明书中，当使用记录介质这一词语时，有仅单独包括存储装置121c的情况、仅单独包括外部存储装置123的情况、或两者都包括的情况。
(2)衬底处理工序
接着，使用图8对作为本实施方式中的半导体器件制造工序的一个工序实施的衬底处理工序进行说明。该工序通过上述衬底处理装置来实施。在本实施方式中，针对作为该衬底处理工序的一例、进行如下工序的情况进行说明，即，将使双氧水气化后得到的气化气体用作处理气体、将在作为衬底的晶片200上形成的含硅(Si)膜 改性(氧化)成氧化硅膜的工序(改性处理工序)。需要说明的是，在以下说明中，构成衬底处理装置的各部分的动作如图1或图3所示通过控制器121来控制。
在此，针对如下例子进行说明，所述例子为：作为晶片200使用具有微细结构即凹凸结构、且以至少填充到凹部(槽)内的方式供给聚硅氮烷(SiH2NH)而在槽内形成含硅(Si)膜的衬底，作为处理气体使用双氧水的气化气体。需要说明的是，在含硅膜中，含有硅(Si)、氮(N)、氢(H)，根据情况，有可能混杂了碳(C)或其他杂质。此外，所谓具有微细结构的衬底，是指具有相对于硅衬底在垂直方向上深的槽(凹部)、或者例如10nm～50nm左右宽度的在横方向上窄的槽(凹部)等长宽比大的结构的衬底。
聚硅氮烷是代替以往使用的SOG的材料。该聚硅氮烷例如是通过二氯硅烷或三氯硅烷与氨的催化反应而得到的材料，使用旋涂机(spin coater)涂布在衬底上，从而用于形成薄膜。膜厚通过聚硅氮烷的分子量、粘度或涂布机的转速来调节。通过向该聚硅氮烷供给水分，能够形成氧化硅膜。
(衬底输入工序(S10))
首先，向舟皿217内装填(wafer charge：晶片装载)预先指定枚数的晶片200。通过舟皿升降机将保持有多枚晶片200的舟皿217抬升并输入(boat load：舟皿装载)反应管203内(处理室201内)。在该状态下，处理炉202的开口部即炉口成为通过密封盖219而被密封的状态。
(压力·温度调节工序(S20))
以使反应管203内成为所期望的压力(例如，96000～102500Pa)的方式，通过真空泵246a或真空泵246b中的至少一个来进行真空排气。具体地，使其为100000Pa左右。这时，反应管203内的压力由压力传感器223测定，根据该测定的压力对APC阀242的开度或阀240的开闭进行反馈控制(压力调节)。
以使收纳在反应管203内的晶片200成为所期望的温度(例如 40℃～300℃)的方式，通过第一加热器207进行加热。优选地，加热到150℃左右。这时，以使反应管203内的晶片200成为所期望的温度的方式，根据第一～第四温度传感器263a～263d所检测出的温度信息，对向第一加热部207具备的第一～第四加热单元207a～207d供给的电力进行反馈控制(温度调节)。这时，以第一～第四加热单元207a～207d的设定温度全部变成相同温度的方式进行控制。
另外，在加热晶片200的同时，使舟皿旋转机构267工作，开始舟皿217的旋转。这时，通过控制器121控制舟皿217的转速。需要说明的是，舟皿217至少在到后述的改性处理工序(S30)结束为止的期间，设为始终旋转的状态。
另外，向灯型加热器282、进气管加热器285和排气管加热器284供给电力，并以成为100～300℃的方式进行调节。具体地，将灯型加热器282、进气管加热器285和排气管加热器284分别调节到大约200℃。此外，还可以分别控制这三个加热器使其达到各自的温度。
(改性处理工序(S30))
若加热晶片200使其达到了所期望的温度，且舟皿217达到了所期望的转速的话，则在用水蒸气生成器260产生水蒸气并向衬底处理室201内供给的同时，从非活性气体供给源240c向衬底处理室201内供给非活性气体即氮气。这样，将衬底处理室201内的压力设为6000～60000Pa，将水蒸气的分压设为600～60000Pa(水分浓度设为10～100％)。在该温度和压力的状态下，对晶片200进行5～120分钟的热处理。具体地，例如，将衬底处理室201内的温度设为约200℃，将压力设为53200Pa，将水蒸气的分压设为45800Pa(水分浓度设为86％)，进行30分钟的热处理。通过该水蒸气气氛且减压气氛中的热处理，将涂敷到晶片200上的含硅材料氧化。
在经过规定时间之后，关闭阀242a、242b，并停止向反应管203内供给水蒸气。
(吹扫工序(S40))
在改性处理工序(S30)结束之后，打开阀255对反应管203内 进行真空排气，将残留在反应管203内的水蒸气排出。即，关闭阀242a、242b、242c，打开阀255，在对衬底处理室201进行排气的同时，一边通过质量流量控制器241c进行流量控制，一边从非活性气体供给管232c经由气体供给喷嘴302向反应管203内供给作为吹扫气体的N2气(非活性气体)。作为吹扫气体，能够使用例如氮(N2)气等非活性气体、例如He气、Ne气、Ar气等稀有气体。由此，能够促进反应管203内的残留气体的排出。
(降温·大气压恢复工序(S50))
在吹扫工序(S40)结束之后，调节阀255或APC阀246a，在使反应管203内的压力恢复到大气压的同时，使晶片200降低到规定温度(例如室温左右)。具体地，将阀241c维持打开的状态，在向反应管203内供给非活性气体即N2气的同时，使反应管203内的压力上升到大气压。然后，控制向第一加热器207及第二加热部280供给的电力，并使晶片200的温度降低。
还可以在使晶片200降温的同时，在使鼓风机257工作着的状态下打开挡板252、254、256，一边通过质量流量控制器251进行流量控制，一边从冷却气体供给管249向反应管203与绝热部件210之间的空间260内供给冷却气体，同时从冷却气体排出管253排气。作为冷却气体，除了N2气之外，例如还能单独或混合使用He气、Ne气、Ar气等稀有气体、或空气等。由此，能够使空间260内骤冷，在短时间内冷却设置在空间260内的反应管203及第一加热部207。另外，能够以更短的时间使反应管203内的晶片200降温。
此外，还可以在关闭了挡板254、256的状态下，从冷却气体供给管249向空间260内供给N2气，当用冷却气体使空间260内充满并冷却之后，在使鼓风机257工作着的状态下打开挡板254、256，从冷却气体排出管253排出空间260内的冷却气体。
(衬底输出工序(S60))
然后，通过舟皿升降机使密封盖219下降而使反应管203的下端开口，并且将处理好的晶片200以保持在舟皿217内的状态从反 应管203的下端向反应管203(处理室201)的外部输出(boat unloading：舟皿卸载)。之后，将处理好的晶片200从舟皿217中取出(waferdischarging：晶片卸载)，结束本实施方式中的衬底处理工序。
在此，仅单纯记载了以低温向含硅膜供给水蒸气的处理，但如图9所示，继改性处理工序S30之后，还可以对晶片200进行退火处理。以下，对进行退火处理工序S80的情况进行说明。
(压力·温度调节工序S70)
在上述改性处理工序S30结束之后，使衬底处理室201内的温度上升到600℃～1100℃。另外，从水蒸气生成器260向衬底处理室201内供给水蒸气，并且从非活性气体供给源240c向衬底处理室201内供给非活性气体即氮气。这样，使衬底处理室201内的压力为6000～60000Pa，使水蒸气的分压为600～60000Pa(水分浓度设为10～100％)。具体地，在本实施例中，使衬底处理室201内的温度在120分钟的期间从上述改性处理工序的温度上升到800℃。此外，从压力·温度调节工序S70的升温开始起，灯型加热器282、进气管加热器285和排气管加热器284设为OFF。这时，可以将各加热器同时设为OFF，也可以将其在各个分开的时间设为OFF。例如，在气体供给管233内和气体排出管231内，由于在退火处理中气体也流动，所以保持ON状态，而仅将灯型加热器282设为OFF。
(退火处理工序S80)
通过在该温度和压力的状态下保持5～120分钟，对晶片200进行退火处理。具体地，在本实施例中，以温度约800℃、压力53200Pa、水蒸气的分压45800Pa(水分浓度86％)进行30分钟的热处理。
(吹扫工序S40)
在退火处理工序S80结束之后，进行与上述相同的吹扫工序S40。
(降温·大气压恢复工序S100)
在吹扫工序结束之后降温至晶片能够取出的温度。
(衬底输出工序S60)
通过上述的输出工序从衬底处理室201输出晶片200。
以上，对本实施方式中的衬底处理工序进行了说明。还可以继该衬底处理工序的衬底输出工序S60之后实施清洗工序。通过进行清洗工序，能够除去积存在反应管203、舟皿217、进气管、排气管中的杂质，并能防止设置在反应管203内的部件的腐蚀。
(3)第一实施方式的效果
根据第一实施方式，实现以下所述的一个或多个效果。
(a)根据第一实施方式，能够防止气化原料在反应管203的下部液化。
(b)另外，能够减少附着在衬底上的异物的量。
在气化原料已液化的情况下，有时液体会吸收存在于衬底处理室201内的部件表面上的异物，该吸收了异物的液体再次蒸发并附着在晶片200上，由此会产生异物。根据本实施例，由于能够防止气化原料的液化，所以能够减少附着在衬底上的异物的量。
(c)另外，能够使整个衬底处理室201内的处理均匀性提高。即，在处理多个衬底的情况下，能够降低多个衬底各个的膜厚的差。
图10表示处理多个衬底时的衬底的膜厚差与对灯型加热器282的输出电力之间的关系。由图10所示可知，若将灯型加热器282为OFF时的膜厚差设为100的话，则通过将输出电力增加到20％、40％，膜厚差减小，整个衬底处理室201内的处理均匀性提高。
(d)另外，通过水分子，能够使聚硅氮烷中的氮及氢置换成氧，并形成Si-O键。
(e)另外，能够将含硅膜形成为以不含有大量NH-的Si-O键为主框架的氧化硅膜。此外，该氧化硅膜具有与以往由有机SOG形成的氧化硅膜不同的高耐热性。
(f)另外，通过低温下的处理，与高温处理相比较，能够在微细结构中的槽内实施均匀的处理。在以高温进行处理的情况下，有时槽的上端先被改性而无法改性至槽的底部，但通过进行低温处理， 能够防止在处理开始时槽的上端先被改性，从而在槽内均匀地进行处理。
(g)进一步地，通过实施退火处理，能够除去存在于晶片200上的槽内的最深部的含硅膜中的杂质，即氮、氢或其他杂质。其结果，能够使含硅膜充分氧化、致密化、硬化，并作为绝缘膜获得良好的WER(wafer etching rate：晶片蚀刻速率)特性。关于WER，最终退火温度依赖性大，温度越高，WER特性变得越高。
(h)另外，通过实施退火处理，能够除去含硅膜中含有的碳(C)和杂质。含硅膜通常由旋涂法等的涂敷而形成。在该旋涂法中，使用在聚硅氮烷中加入了有机溶剂而得到的液体，残留了来自该有机溶剂的碳和其他杂质(Si、O以外的元素)。
(i)另外，通过将气体供给管233和气体排出管231设置在同一侧，能够很容易地进行维护。
(j)另外，通过在灯型加热器中使用放射红外线的灯，能够高效率地加热水分子。优选约0.7μm～约250μm的红外线，更优选约1.3μm～约200μm的红外线，进一步优选约2μm～约20μm的红外线，尤其优选约2μm～约4.5μm的中波长红外线。
(k)另外，通过用灯型加热器进行加热，能够在维持对炉口部的密封处冷却的状态下，加热炉口部附近的气体、炉口部的内壁表面、密封盖的内壁表面等，并能抑制在炉口部产生结露。
另外，在为接近饱和蒸气压的气氛的情况下、或在增加了气体流量的情况下，具有炉口部的结露变多的倾向。但是，通过用灯进行加热，能够抑制结露产生。
(L)另外，通过用灯型加热器加热炉口部和密封盖，能够缩短将炉口部和密封区提高到规定温度的升温时间，并能使半导体器件的制造生产率提高。例如，在将衬底从处理容器输出和输入时，需要冷却炉口部和密封盖，在供给处理气体之前，需要将被冷却的炉口部和密封盖加热到规定温度。在使用灯型加热器的加热中，能够用放射热直接加热炉口部和密封盖，而不是用传导热，因此，能够 迅速加热到规定温度。
以上，对第一实施方式进行了具体说明，但第一实施方式并不限定于上述实施方式，可以在不脱离其要旨的范围内进行各种改变。
发明人等通过进一步地潜心研究，发现了通过使用过氧化氢(以下称为双氧水)作为气化原料气体，能使含硅膜的氧化效率和氧化质量提高。以下，记作第二实施方式。
<第二实施方式>
以下，对第二实施方式进行说明。
(1)衬底处理装置的结构
首先，使用图11及图12对本实施方式中的衬底处理装置的结构进行说明。图11是本实施方式中的衬底处理装置的示意性结构图，以纵剖视图表示处理炉202部分。图12表示本实施方式中的双氧水蒸气化装置的纵剖视图。
在第二实施方式中的衬底处理装置中，第一实施方式中的衬底处理装置的气体供给部变成了双氧水供给部。其他结构为共通结构，因此省略说明。
(气体供给部)
如图11所示，在气体供给管233上连接有双氧水蒸气生成装置307。在双氧水蒸气生成装置307上，从上游侧起经由双氧水液体供给管232d连接有双氧水源240d、液体流量控制器241d、阀242d。由液体流量控制器241d调节了流量的双氧水液体可以向双氧水蒸气生成装置307供给。
另外，在气体供给管233上，与第一实施方式相同地，以可以供给非活性气体的方式，设置有非活性气体供给管232c、阀242c、MFC241c、非活性气体供给源240c。
气体供给部由气体供给喷嘴401、气体供给孔402、气体供给管233、双氧水蒸气生成装置307、双氧水液体供给管232d、阀242d、MFC241d、非活性气体供给管232c、阀242c、MFC241c构成。此外，还可以考虑将双氧水源240d和非活性气体供给源240c包括在双氧 水蒸气供给部内。
此外，在第二实施方式中，由于使用双氧水，所以优选由难与双氧水发生反应的材料来构成在衬底处理装置内接触双氧水的部分。作为难与双氧水发生反应的材料，可以列举Al2O3、AlN、SiC等陶瓷材料、和石英。另外，在金属部件上，优选施加反应防止被膜。例如，在使用了铝的部件上使用耐酸铝(alumite)(Al2O3)，在使用了不锈钢的部件上使用铬氧化膜。另外，关于不被加热的器具，还可以由特氟隆(注册商标)和塑料等不与双氧水发生反应的材料构成。
(双氧水蒸气生成装置)
图12表示双氧水蒸气生成装置307的结构。
双氧水蒸气生成装置307使用通过将原料液滴到被加热的部件上而使原料液气化的滴加法。双氧水蒸气生成装置307由如下部件构成：作为供给双氧水液体的液体供给部的滴液喷嘴300；作为被加热的部件的气化容器302；由气化容器302构成的气化空间301；作为加热气化容器302的加热部的气化器加热器303；将被气化后的原料液向反应室排出的排气口304；测定气化容器302的温度的热电偶305；根据由热电偶305测定的温度来控制气化器加热器303的温度的温度控制器400；以及向滴液喷嘴300供给原料液的药液供给配管307。气化容器302通过气化器加热器303来加热，以使所滴下的原料液在到达气化容器的同时气化。另外，设置有绝热部件306，其能使由气化器加热器303进行的气化容器302的加热效率提高、且能够实现双氧水蒸气生成装置307与其他单元之间的绝热。气化容器302为了防止与原料液的反应而由石英或碳化硅等构成。气化容器302在所滴下的原料液的温度、气化热的影响下温度降低。因此，为了防止温度降低，使用热导率高的碳化硅很有效。
(2)衬底处理工序
接着，使用图13对作为第二实施方式中的衬底处理工序进行说明。如图13所示，在第二实施方式中的衬底处理工序中，衬底输入 工序S10与第一实施方式的工序相同，因此省略说明。
(压力·温度调节工序(S210))
以使反应管203内成为所期望的压力(真空度)的方式，通过真空泵246a或真空泵246b中的至少一个来进行真空排气。这时，反应管203内的压力由压力传感器测定，根据该测定的压力对APC阀242的开度或阀240的开闭进行反馈控制(压力调节)。
以使收纳在反应管203内的晶片200成为所期望的温度(例如40℃～100℃)的方式，通过第一加热部207进行加热。这时，以使反应管203内的晶片200成为所期望的温度的方式，根据第一～第四温度传感器263a～263d所检测出的温度信息，对向第一加热部207具备的第一～第四加热单元207a～207d供给的电力进行反馈控制(温度调节)。这时，以第一～第四加热单元207a～207d的设定温度全部变成相同温度的方式进行控制。
另外，在加热晶片200的同时，使舟皿旋转机构267工作，开始舟皿217的旋转。这时，通过控制器121控制舟皿217的转速。此外，舟皿217至少在到后述的改性处理工序(S220)结束为止的期间，设为始终旋转的状态。
另外，向灯型加热器282、进气管加热器285和排气管加热器284供给电力，并以成为100～300℃的方式进行调节。具体地，将灯型加热器282、进气管加热器285和排气管加热器284分别调节到大约200℃。此外，还可以以达到各自的温度的方式来分别控制这三个加热器。
(改性处理工序(S220))
若加热晶片200达到了所期望的温度，且舟皿217达到了所期望的转速的话，则开始从液体原料供给管232d向双氧水蒸气生成装置307供给双氧水。即，打开阀242d，经由液体流量控制器241d，从双氧水源240d向双氧水蒸气生成装置307内供给双氧水。
供给到双氧水蒸气生成装置307的双氧水从滴液喷嘴300滴到气化容器302的底部。气化容器302通过气化器加热器303而被加 热到所期望的温度(例如150～170℃)，所滴下的过氧化氢液滴瞬间加热·蒸发、变成气体。
变成气体后的双氧水通过气体供给管233、气体供给喷嘴401、气体供给孔402，供给到收纳在衬底处理室201内的晶片200上。
双氧水的气化气体与晶片200的表面发生氧化反应，由此将形成在晶片200上的含硅膜改性成SiO膜。
在向反应管203内供给双氧水的同时，从真空泵246b、液体回收箱247排气。即，关闭APC阀255，打开阀240，使从反应管203内排出的排气从气体排出管231经由第二排气管243从分离器244内通过。然后，通过分离器244将排气分离成含有过氧化氢的液体和不含过氧化氢的气体，之后，将气体从真空泵246b排出，并将液体回收到液体回收箱247。
此外，在向反应管203内供给双氧水时，还可以关闭阀240及APC阀255，对反应管203内加压。由此，能够使反应管203内的双氧水气氛均匀。
在经过规定时间之后，关闭阀242d，停止向反应管203内供给双氧水。
另外，虽然记载了向双氧水蒸气生成装置内供给双氧水，并向衬底处理室201内供给双氧水气体，但并不限于此，例如还可以使用含有臭氧(O3)的液体或水(H2O)等。
(吹扫工序(S230))
在改性处理工序(S220)结束之后，关闭APC阀255，打开阀240，对反应管203内进行真空排气，将残留在反应管203内的双氧水的气化气体排出。即，关闭阀242d，打开阀232c，一边通过质量流量控制器241c进行流量控制，一边从非活性气体供给管232c经由液体原料供给喷嘴230向反应管203内供给作为吹扫气体的N2气(非活性气体)。作为吹扫气体，能够使用例如氮(N2)气等非活性气体、例如He气、Ne气、Ar气等稀有气体。由此，能够促进反应管203内的残留气体的排出。另外，N2气从气体供给喷嘴401内 通过，由此也能将残留在气体供给喷嘴401内的双氧水气体挤出并除去。这时，还可以调节APC阀255的开度及阀240的开闭，并从真空泵246a排气。
(降温·大气压恢复工序(S240))
在吹扫工序(S230)结束之后，打开阀240或APC阀255的至少一个，在使反应管203内的压力恢复到大气压的同时，使晶片200降低到规定温度(例如室温左右)。具体地，将阀235c维持打开的状态，在向反应管203内供给非活性气体即N2气的同时，使反应管203内的压力上升到大气压。然后，控制向第一加热器207供给的电力，并使晶片200的温度降低。
还可以在使晶片200降温的同时，在使鼓风机257工作着的状态下打开挡板252、254、256，一边通过质量流量控制器251进行流量控制，一边从冷却气体供给管249向反应管203与绝热部件210之间的空间260内供给冷却气体，同时从冷却气体排出管253排气。作为冷却气体，除了N2气之外，例如还能单独或混合使用He气、Ne气、Ar气等稀有气体、或空气等。由此，能够使空间260内骤冷，并在短时间内冷却设置在空间260内的反应管203及第一加热部207。另外，能够以更短的时间使反应管203内的晶片200降温。
此外，还可以在关闭了挡板254、256的状态下，从冷却气体供给管249向空间260内供给N2气，当用冷却气体使空间260内充满并冷却之后，在使鼓风机257工作着的状态下打开挡板254、256，从冷却气体排出管253排出空间260内的冷却气体。
充分降温后，将向灯型加热器282、进气管加热器285、排气管加热器284的电力供给设为OFF。可以将向各加热器的电力供给同时设为OFF，也可以将其在各个分开的时间设为OFF。
(衬底输出工序(S230))
然后，通过舟皿升降机使密封盖219下降而使反应管203的下端开口，并且将处理好的晶片200以保持在舟皿217内的状态从反应管203的下端向反应管203(处理室201)的外部输出(舟皿卸载)。 之后，将处理好的晶片200从舟皿217中取出(晶片卸载)，结束本实施方式的衬底处理工序。
(3)第二实施方式的效果
根据第二实施方式，除了第一实施方式的效果之外，还实现以下所述的一个或多个效果。
(a)与水蒸气(水、H2O)相比，活化能很高，且由于一个分子中包含的氧原子的数量很多所以氧化力很强，因此，通过将双氧水的气化气体用作处理气体，能够使氧原子(O)到达形成在晶片200的槽内的膜的深部(槽的底部)。因此，能够在晶片200上的膜的表面部与深部之间使改性处理的程度更均匀。即，能够在形成在晶片200上的膜的表面部与深部之间进行更均匀的衬底处理，并能使改性处理后的晶片200的介电常数等均匀。另外，能够以40℃～100℃的低温进行改性处理工序，并能抑制形成在晶片200上的回路的性能劣化等。
(b)另外，与使用水蒸气(H2O)的情况相比，使用双氧水时由于氧化力很强，所以能够缩短处理时间。
(c)另外，能够防止在反应管203内、进气管周围及排气管周围的过氧化氢蒸气的再液化。
以上，对第二实施方式进行了具体说明，但第二实施方式并不限定于上述实施方式，可以在不脱离其要旨的范围内进行各种改变。
发明人等通过进一步地潜心研究，发现了通过在衬底处理室201内进行双氧水的蒸发，能够防止双氧水的液化。以下，记作第三实施方式。
<第三实施方式>
以下，对第三实施方式进行说明。
(1)衬底处理装置的结构
首先，使用图14及图15对第三实施方式中的衬底处理装置的结构进行说明。图14是第三实施方式中的衬底处理装置的示意性结构图，以纵剖面表示处理炉202部分。图15表示第三实施方式中的 衬底处理装置所具备的处理炉202的纵剖面示意图。
(气体供给部)
如图14所示，在反应管203与第一加热部207之间设置有液体原料供给喷嘴501。液体原料供给喷嘴501例如通过热导率低的石英等形成。液体原料供给喷嘴501还可以具有双层管结构。液体原料供给喷嘴501沿着反应管203的外壁的侧部配置。液体原料供给喷嘴501的上端(下游端)气密性地设置在反应管203的顶部(上端开口)。在位于反应管203的上端开口的液体原料供给喷嘴501上，从上游侧到下游侧设置有多个供给孔502(参照图15)。供给孔502以使供给到反应管203内的液体原料朝向收纳在反应管203内的舟皿217的顶板217c喷射的方式形成。
在液体原料供给喷嘴501的上游端，连接有供给液体原料的液体原料供给管289a的下游端。在液体原料供给管289a上，从上游方向起依次设置有液体原料供给箱293、液体流量控制器(液体流量控制部)即液体流量控制器(LMFC)294、开闭阀即阀295a、隔离装置296及开闭阀即阀297。另外，在液体原料供给管289a的至少与阀297相比的下游侧，设置有辅助加热器291a。
在液体原料供给箱293的上部，连接有供给加压输送气体的加压输送气体供给管292b的下游端。在加压输送气体供给管292b上，从上游方向起依次设置有加压输送气体供给源298b、流量控制器(流量控制部)即质量流量控制器(MFC)299b、和开闭阀即阀295b。
在反应管203的外侧上部设置有第三加热部209。第三加热部209以对舟皿217的顶板217c进行加热的方式构成。作为第三加热部209，例如能够使用灯型加热单元等。在第三加热部209上电连接有控制器121。控制器121构成为：以使舟皿217的顶板217c成为规定温度的方式，在规定时间对向第三加热部209供给的电力进行控制。
在液体原料供给管289a的阀295a与隔离装置297之间，连接有非活性气体供给管292c。在非活性气体供给管292c上，从上游方向 依次设置有非活性气体供给源298c、流量控制器(流量控制部)即质量流量控制器(MFC)299c和开闭阀即阀295c。
在液体原料供给管289a的与阀297相比的下游侧，连接有第一气体供给管292d的下游端。在第一气体供给管292d上，从上游方向依次设置有原料气体供给源298d、流量控制器(流量控制部)即质量流量控制器(MFC)299d、和开闭阀即阀295d。在第一气体供给管292d的至少与阀295d相比的下游侧，设置有辅助加热器291d。在第一气体供给管292d的与阀295d相比的下游侧，连接有第二气体供给管292e的下游端。在第二气体供给管292e上，从上游方向依次设置有原料气体供给源298e、流量控制器(流量控制部)即质量流量控制器(MFC)299e、和开闭阀即阀295e。在第二气体供给管292e的至少与阀295e相比的下游侧，设置有辅助加热器291e。
以下，说明使液体原料气化并生成处理气体(气化气体)的动作。首先，从加压输送气体供给管292b经由质量流量控制器299b、阀295b向液体原料供给箱293内供给加压输送气体。由此，贮存在液体原料供给箱293内的液体原料被送出到液体原料供给管289a内。从液体原料供给箱293供给到液体原料供给管289a内的液体原料经由液体流量控制器294、阀295a、隔离装置296、阀297及液体原料供给喷嘴501而被供给到反应管203内。然后，被供给到反应管203内的液体原料通过与被第三加热部209加热了的顶板217c接触而气化，从而生成处理气体(气化气体)。向反应管203内的晶片200供给该处理气体，并在晶片200上进行规定的衬底处理。
此外，为了促进液体原料的气化，还可以通过辅助加热器291a对在液体原料供给管289a内流动的液体原料进行预加热。由此，能够将液体原料以更易气化的状态向反应管203内供给。
液体原料供给系统主要通过液体原料供给管289a、液体流量控制器294、阀295a、隔离装置296、阀297及液体原料供给喷嘴501构成。此外，还可以考虑将液体原料供给箱293、加压输送气体供给管292b、非活性气体供给源298b、质量流量控制器299b、阀295b 包含在液体原料供给系统内。气体供给部主要通过液体原料供给系统、第三加热部209及顶板217c构成。
另外，非活性气体供给系统主要通过非活性气体供给管292c、质量流量控制器299c及阀295c构成。此外，还可以考虑将非活性气体供给源298c、液体原料供给管289a、隔离装置296、阀297、液体原料供给喷嘴501包含在非活性气体供给系统中。另外，主要通过第一气体供给管292d、质量流量控制器299d及阀295d构成第一处理气体供给系统。此外，还可以考虑将原料气体供给源298d、液体原料供给管289a、液体原料供给喷嘴501、第三加热部209、顶板217c包含在第一处理气体供给系统中。另外，主要通过第二气体供给管292e、质量流量控制器299e及阀295e构成第二处理气体供给系统。此外，还可以考虑将原料气体供给源298e、液体原料供给管292a、第一气体供给管292b、液体原料供给喷嘴501、第三加热部209、顶板217c包含在第二处理气体供给系统中。另外，虽然示出了将顶板217c设置在舟皿217上的例子，但也可以不设置在舟皿217上而设置在反应管203的上部。
其他结构部与第二实施例或第一实施例相同，因此省略说明。
(2)衬底处理工序
接着，使用图16对作为本实施方式中的半导体器件制造工序的一个工序实施的衬底处理工序进行说明。除改性处理工序S320之外的工序与第二实施例或第一实施例相同，因此省略说明。
(改性处理工序(S320))
若加热晶片200达到了所期望的温度，且舟皿217达到了所期望的转速的话，则开始从液体原料供给管289a向反应管203内供给液体原料即双氧水。即，关闭阀295c、295d、295e，打开阀295b，一边通过质量流量控制器299b进行流量控制，一边从加压输送气体供给源298b向液体原料供给箱293内供给加压输送气体，进一步地，打开295a及阀297，一边通过液体流量控制器294进行流量控制，一边从液体原料供给管289a经由隔离装置296及液体原料供给喷嘴 501向反应管203内供给贮存在液体原料供给箱293内的双氧水。作为加压输送气体，例如能够使用氮(N2)气等非活性气体和He气、Ne气、Ar气等稀有气体。
使供给到反应管203内的双氧水与被第三加热部209加热了的舟皿217的顶板217c接触而气化，从而生成处理气体即双氧水的气化气体。这样，处理气体即双氧水的气化气体在反应管203内生成。即，在液体原料供给喷嘴501内，使液体原料即双氧水通过。第三加热部209预先设定成一个温度，其能够将顶板217c加热到能使双氧水气化的温度(例如150℃～170℃)。
通过向晶片200供给双氧水的气化气体，并使双氧水的气化气体与晶片200的表面发生氧化反应，而将形成在晶片200上的含硅膜改性成SiO膜。
在向反应管203内供给双氧水的同时，从真空泵246b、液体回收箱247排气。即，关闭APC阀242，打开阀240，使从反应管203内排出的排气从气体排出管231经由第二排气管243从分离器244内通过。然后，通过分离器244将排气分离成含有过氧化氢的液体和不含过氧化氢的气体，之后，将气体从真空泵246b排出，并将液体回收到液体回收箱247。
此外，在向反应管203内供给双氧水时，还可以关闭阀240及APC阀255，并对反应管203内加压。由此，能够使反应管203内的双氧水气氛均匀。
在经过规定时间之后，关闭阀295a、295b、297，停止向反应管203内供给双氧水。
另外，并不限于使用双氧水的气化气体作为处理气体的情况，还可以使用对例如氢(H2)气等含有氢元素(H)的气体(含氢气体)、以及例如氧(O2)气等含有氧元素(O)的气体(含氧气体)进行加热而水蒸气(H2O)化的气体。即，还可以关闭阀295a、295b、297，打开阀295d、295e，一边通过质量流量控制器299d、299e分别进行流量控制，一边从第一气体供给管292d及第二气体供给管292e分 别向反应管203内供给H2气及O2气。然后，通过使供给到反应管203内的H2气及O2气与被第三加热部209加热了的舟皿217的顶板217c接触而产生水蒸气，并向晶片200供给，从而将形成在晶片上的含硅膜改性成SiO膜。此外，作为含氧气体，除了O2气之外，还可以使用例如臭氧(O3)气体或水蒸气(H2O)等。
(3)第三实施方式的效果
根据第三实施方式，除了第一实施方式的效果和第二实施方式的效果之外，还实现以下所述的一个或多个效果。
(a)由于在衬底处理室201内气化，所以在气体供给部内不会发生结露，能够减少在晶片200上产生的异物。
(b)另外，由于从气体的产生源到排气部之间的距离变短，所以能够抑制在排气部内的液化，并能减少因在排气部内的再液化·再蒸发的气体的逆流而产生的晶片200上的异物。
以上，对第三实施方式进行了具体说明，但第三实施方式并不限定于上述实施方式，可以在不脱离其要旨的范围内进行各种改变。
此外，在上述中，记载了使用水(H2O)作为气化原料，但在向晶片200上供给的气体中，还可以包括H2O分子单体的状态、几个分子结合而成的团簇态。另外，当从液体产生气体时，可以使其分裂成H2O分子单体、或氢(H)原子、氧(O)原子的状态，也可以使其分裂成几个分子结合而成的团簇态。另外，还可以是由几个上述团簇集合而成的雾(mist)状态。
另外，即使是使用双氧水(H2O2)作为气化原料的情况下，同样地在向晶片200上供给的气体中也可以包括H2O2分子单体的状态、几个分子结合而成的团簇态。另外，当由液体产生气体时，可以使其分裂成H2O2分子单体，也可以使其分裂成几个分子结合而成的团簇态。另外，还可以是由几个上述团簇集合而成的雾(mist)状态。
此外，在上述中，记载了处理晶片200的半导体器件的制造工序，即向微细的槽内埋入绝缘体的工序，但第一～第三实施方式的发 明还可以适用于该工序以外的工序。例如，还可以适用于形成半导体器件衬底的层间绝缘膜的工序、半导体器件的密封工序等。
另外，在上述中，记载了半导体器件的制造工序，但第一～第三实施方式的发明也可以适用于半导体器件的制造工序以外的情况。例如，还可以适用于液晶设备的制造工序中的具有液晶的基板的密封处理、向各种设备中使用的玻璃基板和陶瓷基板进行的防水涂装处理。进一步地，还可以适用于向镜面进行的防水涂装处理等。
另外，虽然给出了使由氧气和氢气生成的水蒸气(H2O)、作为氧化剂溶液的水(H2O)或双氧水(H2O2)加热蒸发而生成上述处理气体的例子，但本发明并不限于这些，还可以采用对水(H2O)或双氧水(H2O2)施加超声波而雾化的方法、和使用雾化器喷雾的方法。另外，还可以采用直接瞬间向溶液照射激光或微波而使其蒸发的方法。
另外，在上述中，作为热导体加热部列举了灯型加热器为例，但并不限于此，还可以是照射激光或微波的放射型加热部。
另外，在上述中，给出了对形成有聚硅氮烷膜的晶片200进行处理的例子，但并不限于此，采用CVD法对形成的含硅膜进行处理也能使其氧化。
<优选方式>
以下，对优选方式进行了附注。
<附注1>
根据一个方式，提供一种衬底处理装置，其具有：
处理衬底的反应管；
向所述反应管内的所述衬底供给处理气体的气体供给部；
对所述反应管内进行排气的排气部；
对所述反应管内的所述衬底进行加热的第一加热部；
设置在所述反应管的所述排气部连接部周围的第二加热部；和
在从所述气体供给部供给处理气体时，控制所述第二加热部的温度的控制部。
<附注2>
根据附注1的衬底处理装置，优选，
以所述第二加热部的温度保持在所述处理气体不液化的液化防止温度的方式进行控制。
<附注3>
根据附注2的衬底处理装置，优选，
所述液化防止温度为50～300℃。
<附注4>
根据附注1～3中任一项的衬底处理装置，优选，
所述处理气体含有氢和氧。
<附注5>
根据附注1～4中任一项的衬底处理装置，优选，
所述处理气体含有水分子。
<附注6>
根据附注1～5中任一项的衬底处理装置，优选，
所述第二加热部设置在所述反应管的炉口部周围。
<附注7>
根据附注1～6中任一项的衬底处理装置，优选，
在所述反应管的炉口部设置有绝热体，所述第二加热部设置在与该绝热体的上端相比的下侧。
<附注8>
根据附注1～7中任一项的衬底处理装置，优选，
所述第二加热部是放射型加热部。
<附注9>
根据附注8所述的衬底处理装置，优选，
所述放射型加热部对所述炉口部的内壁表面进行加热。
<附注10>
根据附注1～9中任一项的衬底处理装置，优选，
所述第二加热部放射以0.7μm～250μm的波长为峰值的光。
<附注11>
根据附注1～10中任一项的衬底处理装置，优选，
所述第二加热部放射以1.3μm～200μm的波长为峰值的光。
<附注12>
根据附注1～11中任一项的衬底处理装置，优选，
所述第二加热部放射以2μm～20μm的波长为峰值的光。
<附注13>
根据附注1～12中任一项的衬底处理装置，优选，
所述第二加热部放射以2μm～4.5μm的中波长红外线为峰值的光。
<附注14>
根据附注1～13中任一项的衬底处理装置，优选，
所述第二加热部是放射红外线的灯型加热器。
<附注15>
根据附注1～14中任一项的衬底处理装置，优选，
所述第二加热部设置在所述反应管的连接有所述排气部的部分的周围。
<附注16>
根据附注1～15中任一项的衬底处理装置，优选，
所述第二加热部在所述反应管的连接有所述排气部的部分的周围，以分割状态设置。
<附注17>
根据附注1～16中任一项的衬底处理装置，优选，
在所述反应管内，具有热传导性陶瓷、或覆盖热传导性陶瓷的非金属材料等的热传导部件。
<附注18>
根据附注17的衬底处理装置，优选，
所述热传导部件设置在所述反应管的底部。
<附注19>
根据附注17和18中任一项的衬底处理装置，优选，
所述热传导部件的热传导率为5W/mK。
<附注20>
根据附注1～19中任一项的衬底处理装置，优选，
在所述第二加热部周围、在所述反应管的气体供给口处设置有进气管加热器。
<附注21>
根据附注1～20中任一项的衬底处理装置，优选，
在所述第二加热部周围、在所述反应管的气体排出口处设置有排气管加热器。
<附注22>
根据附注20和21中任一项的衬底处理装置，优选，
分别单独地或一并地进行所述第二加热部、所述进气管加热器和所述排气管加热器的液化防止温度的控制。
<附注23>
根据附注22的衬底处理装置，优选，
至少在所述气体供给部供给处理气体的期间，将所述第二加热部、所述进气管加热器和所述排气管加热器设为ON。
<附注24>
根据另一方式，提供一种半导体器件的制造装置，其具有：
处理衬底的反应管；
向所述反应管内的所述衬底供给处理气体的气体供给部；
对所述反应管内进行排气的排气部；
对所述反应管内的所述衬底进行加热的第一加热部；
设置在所述反应管的所述排气部连接部周围的第二加热部；和
在从所述气体供给部供给处理气体时，控制所述第二加热部的温度的控制部。
<附注25>
根据又一方式，提供一种衬底处理方法，其具有：
将衬底输入反应管内的工序；
设置在所述反应管上的第一加热部对所述衬底进行加热的加热工序；
排气部对所述反应管内进行排气的排气工序；和
气体供给工序，具有如下步骤：向所述衬底表面供给处理气体的供给步骤、和对第二加热部的温度进行控制的温度控制步骤，所述第二加热部设置在所述反应管的、连接所述排气部的周围。
<附注26>
根据所述附注25的衬底处理方法，优选，
在所述温度控制步骤中，以保持为所述处理气体不液化的蒸发温度的方式进行控制。
<附注27>
根据所述附注25和附注26中任一项的衬底处理方法，优选，
所述处理气体具有水(H2O)分子和过氧化氢(H2O2)分子中的任一方或双方。
<附注28>
根据又一方式，提供一种半导体器件的制造方法，其具有：
将衬底输入反应管的工序；
设置在所述反应管上的第一加热部对所述衬底进行加热的加热工序；
排气部对所述反应管内进行排气的排气工序；和
气体供给工序，具有如下步骤：向所述衬底表面供给处理气体的供给步骤、和对第二加热部的温度进行控制的温度控制步骤，所述第二加热部设置在所述反应管的、连接所述排气部的周围。
<附注29>
根据又一方式，提供一种使计算机执行如下工序的程序：
设置在反应管上的第一加热部使衬底加热的加热工序；
排气部使所述反应管内排气的排气工序；和
具有如下步骤的气体供给工序，使处理气体向所述衬底表面供 给的供给步骤、和对第二加热部的温度进行控制的温度控制步骤，所述第二加热部设置在所述反应管的、连接所述排气部的周围。
<附注30>
根据又一方式，提供一种记录介质，存储有使计算机执行如下工序的程序：
设置在反应管上的第一加热部使衬底加热的加热工序；
排气部使所述反应管内排气的排气工序；和
具有如下步骤的气体供给工序，使处理气体向所述衬底表面供给的供给步骤、和对第二加热部的温度进行控制的温度控制步骤，所述第二加热部设置在所述反应管的、连接所述排气部的周围。
<附注31>
根据又一方式，提供一种加热单元，设置在收纳衬底的反应管的与该衬底相比的靠近排气口侧，将所述排气口侧加热至与所述衬底的温度相比更高温。
<附注32>
根据又一方式，提供一种衬底处理装置，其具有：
收纳衬底的反应管；
向所述反应管内的所述衬底供给处理气体的气体供给部；
对所述反应管内进行排气的排气部；
加热所述衬底的第一加热部；
设置在所述反应管的所述排气部连接部周围的第二加热部；和
在从所述气体供给部供给处理气体时，将所述第二加热部的温度控制成与所述第一加热部的温度相比更高的温度的控制部。
<附注33>
根据又一方式，提供一种衬底处理装置，其具有：
收纳衬底的处理容器；
向所述衬底供给处理气体的气体供给部；
封闭所述处理容器的盖体；
设置在所述盖体上的热导体；和
加热所述热导体的热导体加热部。
<附注34>
根据附注33所述的衬底处理装置，优选，
具有控制部，以所述热导体加热部的温度保持在所述处理气体不液化的液化防止温度的方式，对所述热导体加热部进行控制。
<附注35>
根据附注33所述的衬底处理装置，优选，
所述热导体加热部设置在所述处理容器的炉口部周围。
<附注36>
根据附注33所述的衬底处理装置，优选，
与设于所述处理容器的炉口部的绝热体的上端相比，所述热导体加热部设置在下侧。
<附注37>
根据附注33所述的衬底处理装置，优选，
所述热导体加热部是放射型加热部。
<附注38>
根据又一方式，提供一种热导体，
其设置在封闭用于收纳衬底的处理容器的盖体上，
通过设置在所述盖体附近的热导体加热部而被加热。
产业上的可利用性
根据本发明中的衬底处理装置、半导体器件的制造方法、记录介质，能够使半导体器件的制造质量提高，并使制造生产率提高。附图标记说明
200···晶片(衬底)、201···衬底处理装置、203···反应管、207···第一加热部、209···第三加热部、217···舟皿、231···气体排出管、232d···液体原料供给管、233···气体供给管、280···第二加热部、282···灯型加热器、283···排气管加热器、284···进气管加热器、 285···热传导部、401···气体供给喷嘴、402···气体供给孔、121···控制器。

Claims (11)

1.一种衬底处理装置，具有：
收纳衬底的处理容器；
衬底保持部，保持收纳在所述处理容器中的多个所述衬底；
衬底加热部，加热由所述衬底保持部保持的所述多个衬底；
绝热体，设置在所述衬底保持部和所述处理容器的端部之间；
向所述处理容器内供给处理气体的气体供给管，所述处理气体为水蒸气或双氧水的气化气体；
封闭所述处理容器的端部开口的盖体；
在所述处理容器的端部的侧壁面的周围设置的、作为液化防止加热器的灯型加热器；
在所述处理容器的端部与所述盖体之间设置的O型圈；
沿所述处理容器的端部的外周设置、并且在所述灯型加热器的下方且所述O型圈的上方设置的冷却流路；和
由热传导率比所述盖体高的材料构成的不具有自发热功能的板状的热导体，其配置在与所述绝热体相比更靠下方，在所述盖体的面向所述处理容器内侧空间的表面上、且沿所述处理容器的内周的区域上设置、通过从所述灯型加热器放射出的光而被直接加热。
2.根据权利要求1所述的衬底处理装置，其中，
所述灯型加热器设置在与所述绝热体的上端相比靠近下侧的位置。
3.根据权利要求1所述的衬底处理装置，其中，
所述灯型加热器通过由透过光的透明部件构成的所述处理容器对所述热导体加热。
4.根据权利要求1所述的衬底处理装置，其中，
具有控制部，所述控制部以如下方式构成：在从所述气体供给部向所述衬底供给处理气体的期间，对所述灯型加热器进行控制以使所述灯型加热器至少加热所述热导体。
5.根据权利要求4所述的衬底处理装置，其中，
所述控制部对所述灯型加热器进行控制以使所述灯型加热器的温度保持在所述处理气体不液化的液化防止温度。
6.根据权利要求5所述的衬底处理装置，其中，
所述液化防止温度为50～300℃。
7.根据权利要求1所述的衬底处理装置，其中，
所述热导体是热传导性陶瓷或覆盖有热传导性陶瓷的非金属材料。
8.根据权利要求1所述的衬底处理装置，其中，
所述热导体的热传导率为5W/mK以上。
9.根据权利要求1所述的衬底处理装置，其中，
所述热导体为多孔结构。
10.一种半导体器件的制造方法，其使用下述衬底处理装置，所述衬底处理装置具有：
收纳衬底的处理容器；
衬底保持部，保持收纳在所述处理容器中的多个所述衬底；
衬底加热部，加热由所述衬底保持部保持的所述多个衬底；
绝热体，设置在所述衬底保持部和所述处理容器的端部之间；
向所述衬底供给处理气体的气体供给部，所述处理气体为水蒸气或双氧水的气化气体；
封闭所述处理容器的端部开口的盖体；
在所述处理容器的端部的侧壁面的周围设置的、作为液化防止加热器的灯型加热器；
在所述处理容器的端部与所述盖体之间设置的O型圈；
沿所述处理容器的端部的外周设置、并且在所述灯型加热器的下方且所述O型圈的上方设置的冷却流路；和
由热传导率比所述盖体高的材料构成的不具有自发热功能的板状的热导体，其配置在与所述绝热体相比更靠下方，在所述盖体的面向所述处理容器内侧空间的表面上、且沿所述处理容器的内周的区域上设置，
所述半导体器件的制造方法具有如下工序：
在向所述衬底供给所述处理气体的期间，通过从所述灯型加热器放射出的光对所述热导体进行直接加热。
11.根据权利要求10所述的半导体器件的制造方法，其中，
在通过从所述灯型加热器放射出的光对所述热导体进行加热的工序中，对所述灯型加热器进行控制以使所述灯型加热器的温度保持在所述处理气体不液化的液化防止温度。
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