CN106024564B - 衬底处理装置及半导体器件的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及衬底处理装置及半导体器件的制造方法。提供在衬底面内形成均匀的膜的技术。具有：衬底载置部，对衬底进行载置；腔盖，与衬底载置部的至少一部分相对，并且在中央具有气体供给通路；气体供给结构，与气体供给通路连通；反应气体供给部，与气体供给结构连接，具有等离子体生成部；管，设置于气体供给结构内及所述气体供给通路内，与反应气体供给部连通；气体供给部，与气体供给结构连接，向管的外周侧、气体供给结构内侧供给气体。

Description

衬底处理装置及半导体器件的制造方法
技术领域
本发明涉及衬底处理装置及半导体器件的制造方法。
背景技术
近年来，闪存等半导体器件有高集成化的趋势。随之，图案尺寸显著微型化。在形成这些图案时，作为制造工序的一个工序，有时实施对衬底进行氧化处理、氮化处理等规定处理的工序。在这些处理中，使用处于等离子体状态的气体。
发明内容
伴随着微型化，更加要求上述图案在衬底面内均匀形成，然而，存在向衬底面内不均匀地供给等离子体的情况。这种情况下，难以在衬底面内形成均匀的膜。
本发明鉴于上述课题，目的在于提供在衬底面内形成均匀的膜的技术。
本发明的一方案提供如下技术，其具有：
衬底载置部，对衬底进行载置；
腔盖，与所述衬底载置部的至少一部分相对，并且在中央具有气体供给通路；
气体供给结构，与所述气体供给通路连通；
反应气体供给部，与所述气体供给结构连接，具有等离子体生成部；
管(tube)，设置于所述气体供给结构内及所述气体供给通路内，与所述反应气体供给部连通；
气体供给部，与所述气体供给结构连接，向所述管的外周侧、所述气体供给结构内侧供给气体。
根据本发明，能够提供在衬底面内形成均匀的膜的技术。
附图说明
[图1]表示本发明的第一实施方式的衬底处理装置的图。
[图2]图1的A－A’线的截面图。
[图3]表示本实施方式的衬底处理工序的流程图。
[图4]表示图3的成膜工序的详情的流程图。
[图5]表示成膜工序中的阀动作等的图。
[图6](a)是表示气体分散通道231b内的、沿着腔盖组装体结构的壁及管261的气体的流速的图。(b)是图6(a)的a－a′截面图。(c)是图6(a)的b－b′截面图。
[图7]用于表示管的下端的上限位置的图。
[图8]用于表示管的下端的下限位置的图。
[图9]用于说明管的前端的形状的另一形态的图。
[图10]用于说明管的前端的形状的又一形态的图。
[图11]用于说明图5的成膜工序的变形例的图。
[图12]用于说明管的前端的形状的比较例的图。
符号说明
100···衬底处理装置
200···晶片(衬底)
201···反应区
202···反应容器
203···搬送空间
212···衬托器
231···腔盖组装体(腔盖部)
261···管
具体实施方式
(第一实施方式)
以下，说明本发明的第一实施方式。
＜装置构成＞
将本实施方式的衬底处理装置100的构成示于图1。如图1所示，衬底处理装置100以单片式衬底处理装置的形式构成。
(处理容器)
如图1所示，衬底处理装置100包括处理容器202。处理容器202构成为例如横截面为圆形、扁平的密闭容器。此外，处理容器202例如由铝(Al)、不锈钢(SUS)等金属材料构成。在处理容器202内形成有：反应区201(反应室)，对作为衬底的硅晶片等晶片200进行处理；和搬送空间203，在将晶片200搬送至反应区201时供晶片200通过。处理容器202由上部容器202a和下部容器202b构成。
在下部容器202b的侧面设置有与闸阀205相邻的衬底搬入搬出口206，晶片200经由衬底搬入搬出口206在下部容器202b与未图示的搬送室之间移动。在下部容器202b的底部设置有多个提升销207。
在反应区201内设置有作为衬底载置部(载置晶片200)的衬托器212。衬托器212主要具有载置晶片200的载置面211和内置于衬托器212的作为加热源的加热器213。在衬托器212上与提升销207相对应的位置，分别设置有供提升销207贯通的贯通孔214。
衬托器212由轴217支承。轴217贯通处理容器202的底部，进一步在处理容器202的外部与升降机构218连接。通过使升降机构218工作而使轴217及衬托器212升降，从而能够使载置在衬底载置面211上的晶片200升降。需要说明的是，轴217下端部的周围由波纹管219覆盖，处理容器202内保持气密。
对于衬托器212而言，在搬送晶片200时，下降至衬底载置面211与衬底搬入搬出口206相对的位置(称为晶片搬送位置或晶片搬送位点)，在处理晶片200时，如图1所示，上升直至晶片200达到反应区201内的处理位置(称为晶片处理位置或晶片位点)。
具体而言，在使衬托器212下降至晶片搬送位置时，使提升销207的上端部从衬底载置面211的上表面突出，使提升销207从下方支承晶片200。此外，在使衬托器212上升至晶片处理位置时，使提升销207从衬底载置面211的上表面没入，使衬底载置面211从下方支承晶片200。需要说明的是，由于提升销207与晶片200直接接触，所以由例如石英、氧化铝等材质形成是理想的。
在反应区201的上方配置有腔盖组装体(chamber lid assembly，腔盖部)231。腔盖组装体231的凸部231a贯通设置于顶板204(构成上部容器202a的一部分)的中央的孔204a，并与后述的气体供给结构连接。而且，由于其为低热传导部件，所以由加热器213产生的热不易传导至后述的顶板204、气体供给管。
在腔盖组装体(腔盖)231的中央，从凸部231a朝向腔盖组装体231下方设置有作为气体供给通路的气体分散通道(channel)231b。气体分散通道231b使气体供给结构与反应区201连通。气体分散通道231b的侧壁231c以气体分散通道231b越靠近衬底载置面211、气体分散通道231b的直径越大的方式构成，从而向晶片200上均匀地供给气体。即，腔盖组装体231成为下述结构：从与作为后述气体供给结构的上部241连接的部分朝向下方直径缓缓增大。
气体分散通道231b向衬底载置面211的方向垂直延伸，并且贯通腔盖组装体231延伸至底壁231e。气体分散通道231b的一部分在上部241内沿中心轴250呈圆筒状。气体分散通道231b的其他部分在气体分散通道231b的侧壁231c处以远离中心轴250的方式构成圆锥状。进而，成为如下述那样的结构：在下部231d内，与侧壁231c相比，更加远离中心轴250。气体分散通道231b超过下部231延伸至反应区201，并延伸至扼流圈(choke)251。扼流圈251调节反应区201与处理容器202之间的气流。
作为一个实施例，当衬托器212位于反应区201内的处理位点的位置时，底壁231e与衬托器212上的衬底载置面211之间的最小空间在0.02英寸至2.0英寸之间。优选在0.02英寸至0.2英寸之间。该空间取决于所供给的气体、考虑到底壁231e与衬托器212之间的热传导的工艺条件而进行变化。
在腔盖组装体231内、与顶板204接触的面上，沿顶板204的面设置有由空隙构成的热衰减部235。热衰减部235使热量衰减，以使得由加热器213产生的热不经由腔盖组装体231、顶板204传递至气体供给部的阀。假如阀暴露于高温时，阀的耐久性显著降低。通过设置热衰减部，可延长阀的寿命。
(供给系统)
在设置于凸部231a的气体分散通道231b连接有上部241。上部241构成为筒形状。上部241的凸缘和凸部231a的上表面由未图示的螺钉等固定。在上部241的侧壁连接有至少两个气体供给管。
上部241连接有第一气体供给管243a、第二气体供给管244a、第三气体供给管245a。第二气体供给管244a经由作为等离子体生成部的远程等离子体单元244e与上部241连接。
更详细而言，第一气体供给管243a与缓冲室241a连接。第二气体供给管244a与设置于上部241的顶部的孔241b连接。第三气体供给管245a与缓冲室241c连接。
作为与上部241的侧面连接的气体供给管，将供给非活性气体的第三气体供给管245a设置于最上方。由此，可防止从第一气体供给管243a、管261供给的处理气体迂回至上部241的上方空间。通过防止处理气体的迂回，可抑制由各气体导致的对构成上方空间的上部241的内壁等的成膜，减少颗粒的产生。
从包含第一气体供给管243a的第一气体供给系统243主要供给含有第一元素的气体，从包含第二气体供给管244a的第二气体供给系统244主要供给含有第二元素的气体。在处理晶片时，从作为包含第三气体供给管245a的非活性气体供给部的第三气体供给系统245主要供给非活性气体。
接下来，对缓冲室241a、缓冲室241c和管261之间的关系，使用图2进行说明。由于缓冲室241a和缓冲室241c为相同的结构，所以此处以缓冲室241c为中心进行说明，省略对缓冲室241a的说明。图2是图1的A－A’线的截面图。
241d表示上部241的外壁，241e表示上部241的内壁。在外壁241d与内壁241e之间设置缓冲室241c。在内壁241e上设置多个与空间241g连通的连通孔241f。缓冲室241c经由多个连通孔241f与上部241的内侧的空间241g连通。将气流方向形成为正向方向，以使连通孔241f能够将缓冲空间241c的气体顺利地供给至空间241g。
需要说明的是，可以在与内侧空间241g相向的内壁241e的壁、管261的壁上沿气流的正向设置螺旋状的沟。通过设置沟，能够再现性良好地形成涡流。由此，由于将供给的气体供给至晶片200的边缘部分，所以能够形成更均匀的膜。
接下来说明气体的流动。从供给管245a将供给的气体供给至缓冲空间241c。此时，供给管245a沿内壁241e的切线方向供给气体。供给至缓冲空间241c的气体沿箭头方向流动，经由连通孔241f供给至内侧空间241g。通过形成如上述那样的结构，能够在管261的外侧即空间241g内形成箭头方向的漩涡。称为由缓冲空间241c、内壁241e、连通孔241f构成的涡流形成部。
图6是表示使用图2的结构时的表示气流的模拟结果的图。图6(a)表示气体分散通道231b内的、沿着腔盖组装体结构的壁及管261的气体的流速，图6(b)是图6(a)的a－a′截面图，具体而言，是上部241内的气体分散通道的截面图。图6(c)是图6(a)的b－b′截面图。
在图6(a)～(c)中，箭头的粗细越粗均表示流速越大。由该结果可知，气流越靠近中心轴250(越靠近管261)，流速越小。即，沿着侧壁231c的气体的流速比沿着管261的气体的流速大。而且还获知气体越靠近衬底200，流速越慢。即，气体分散通道231b的直径越大，流速越小。如上所述，可知通过用图2所示的结构供给气体，从而在气体分散通道231b内形成气流。由于在底壁231e的下方气体分散通道231b的直径进一步扩大，所以气流在边231e的下方进一步扩散。因此，能够将从第一气体供给管243a、第三气体供给管245a供给的气体均匀地搬送至晶片面内。此处，所谓边231e，是指从侧壁231c到下部231d之间、气体分散通道231b的直径变化的边。
然而，认为假如从图2所示的第一气体供给管243a、第三气体供给管245a供给等离子体状态的气体时，等离子体在到达晶片200前失活。
例如在图2的结构中供给等离子体时，由于气体与连通孔241f、构成缓冲空间241c的壁碰撞，所以有可能在供给至内侧空间241g之前失活。
回到图6，对于供给至内侧空间241g的气体而言，认为气体如箭头的流动那样呈漩涡状地流动，因此，如果气体的流速快，则分解后的气体的成分与壁面等碰撞。因此，供给至内侧空间241g的等离子体在供给至晶片200之前失活。
因此，在本实施方式中，在气体分散通道231b的大致中央部设置后述的管261。等离子体在该管261内流动，将等离子体搬送至气体的流速变慢的部位。由此，能够抑制等离子体失活，将等离子体搬送至晶片200上。
(管)
气体供给管244a经由上部241的孔241b与管261连接。管261的下端261a朝向反应区201延伸。管261例如由石英构成。
管261的下端261a设置于从气体分散通道251的直径开始扩大的区域(参见图7)到气流的主要方向在通道251内发生变化的区域之间(参见图8)。换言之，下端261a的下限设定在下部231d向中心轴250方向的延长线252上。
此处，所谓“气体分散通道251的直径开始扩大的区域”，是表示比内侧空间241g的直径更大的区域，例如是指包含上部241和凸部231a连接的部分的区域。此外，所谓“气流的主要方向在通道251内发生变化的区域”，是指气体分散通道231b的直径进一步扩大的区域，例如称为点231e附近的区域。因此，定量地设定使得在高度方向上将前端261a维持在从凸部231a的上端到点231e之间。通过形成如上述那样的位置，可抑制等离子体的失活，并且使等离子体与先前说明过的漩涡状非活性气体流混合，由此能够向晶片外周搬送等离子体。
(第一气体供给系统)
在第一气体供给管243a上，从上游方向依次设置有第一气体供给源243b、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC)243c、及作为开闭阀的阀243d。
从第一气体供给管243a，将含有第一元素的气体(以下称为“含有第一元素的气体”)经由质量流量控制器243c、阀243d、上部241供给至反应区201。
含有第一元素的气体为原料气体，即处理气体之一。此处，第一元素例如为钛(Ti)。即，含有第一元素的气体例如为含钛气体。需要说明的是，含有第一元素的气体在常温常压下可以为固体、液体及气体中的任一种。含有第一元素的气体在常温常压下为液体时，在第一气体供给源243b与质量流量控制器243c之间设置未图示的气化器即可。此处以气体的形式进行说明。
在第一气体供给管243a的比阀243d更靠近下游的一侧，连接有第一非活性气体供给管246a的下游端。在第一非活性气体供给管246a上，从上游方向依次设置有非活性气体供给源246b、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC)246c、及作为开闭阀的阀246d。
此处，非活性气体例如为氮气(N2)。需要说明的是，作为非活性气体，除N2气外，还可使用例如氦气(He)、氖气(Ne)、氩气(Ar)气体等稀有气体。
含有第一元素的气体供给系统243(也称为含钛气体供给系统、或原料气体供给部)主要由第一气体供给管243a、质量流量控制器243c、阀243d构成。
此外，第一非活性气体供给系统主要由第一非活性气体供给管246a、质量流量控制器246c及阀246d构成。需要说明的是，在第一非活性气体供给系统内可以包括非活性气体供给源246b、第一气体供给管243a。
进而，在含有第一元素的气体供给系统243内可以包括第一气体供给源243b、第一非活性气体供给系统。
(第二气体供给系统)
在第二气体供给管244a的下游设置有远程等离子体单元244e。在第二气体供给管244a的上游，从上游方向依次设置有第二气体供给源244b、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC)244c、及作为开闭阀的阀244d。
从第二气体供给管244a，将含有第二元素的气体(以下称为“含有第二元素的气体”)经由质量流量控制器244c、阀244d、远程等离子体单元244e、上部241、管261供给至反应区201内。通过了远程等离子体单元244e的第二气体转变成等离子体状态，并被供给至晶片200上。
含有第二元素的气体为处理气体之一。需要说明的是，含有第二元素的气体可以为反应气体或改质气体。
此处，含有第二元素的气体含有与第一元素不同的第二元素。第二元素例如为氧(O)、氮(N)、碳(C)中的任一种。在本实施方式中，含有第二元素的气体例如为含氮气体。具体而言，作为含氮气体，可使用氨气(NH3)。
含有第二元素的气体供给系统244(也称为含氮气体供给系统、或反应气体供给部)主要由第二气体供给管244a、质量流量控制器244c、阀244d构成。
此外，在第二气体供给管244a的比阀244d更靠近下游的一侧，连接有第二非活性气体供给管247a的下游端。在第二非活性气体供给管247a上，从上游方向依次设置有非活性气体供给源247b、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC)247c、及作为开闭阀的阀247d。
从第二非活性气体供给管247a，将非活性气体经由质量流量控制器247c、阀247d、第二气体供给管244a、远程等离子体单元244e、管261供给至反应区201内。非活性气体在薄膜形成工序(S104)中作为载气或稀释气体发挥作用。
第二非活性气体供给系统主要由第二非活性气体供给管247a、质量流量控制器247c及阀247d构成。需要说明的是，在第二非活性气体供给系统内可以包括非活性气体供给源247b、第二气体供给管244a、远程等离子体单元244e。
进而，在含有第二元素的气体供给系统244内可以包括第二气体供给源244b、远程等离子体单元244e、第二非活性气体供给系统。
(第三气体供给系统)
在第三气体供给管245a上，从上游方向依次设置有第三气体供给源245b、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC)245c、及作为开闭阀的阀245d。
从第三气体供给管245a，将作为吹扫气体的非活性气体经由质量流量控制器245c、阀245d、缓冲室241c形成漩涡状气流，供给至反应区201。
此处，非活性气体例如为氮气(N2)。需要说明的是，作为非活性气体，除N2气外，还可使用例如氦气(He)、氖气(Ne)、氩气(Ar)等稀有气体。
第三气体供给系统245(也称为气体供给部、或非活性气体供给部)主要由第三气体供给管245a、质量流量控制器245c、阀245d构成。
在衬底处理工序中，从第三气体供给管245a，将非活性气体经由质量流量控制器245c、阀245d供给至反应区201内。
在衬底处理工序中，从非活性气体供给源245b供给的非活性气体作为吹扫处理容器202、气体分散通道231b、上部241的上方空间的吹扫气体发挥作用。进而，作为将从管261供给的等离子体状态的含有第二元素的气体搬送至晶片外周200b的气体发挥作用。
(排气系统)
将处理容器202的气氛排出的排气系统具有与设置于反应区201的侧壁的排气孔221连接的排气管222。在排气管222上设置有将反应区201内控制为规定压力的压力控制器即APC(Auto Pressure Controller)223。APC223具有可调节开度的阀体(未图示)，根据来自后述控制器280的指示来调节排气管222的流导(conductance)。在排气管222中，在APC223的下游侧设置有阀224。泵225与阀224的下游侧连接。将排气管222、APC223、阀224统称为排气系统。需要说明的是，可以以包括泵225的方式称为排气系统。
(控制器)
衬底处理装置100具有对衬底处理装置100的各部的动作进行控制的控制器280。控制器280至少具有演算部281及存储部282。控制器280与上述各结构连接，根据上位控制器、使用者的指示从存储部282调出程序、制程，并根据其内容控制各结构的动作。
需要说明的是，控制器280既可以作为专用的计算机而构成，也可以作为通用的计算机而构成。例如，可以通过准备存储有上述程序的外部存储装置(例如，磁带、软盘、硬盘等磁盘；CD、DVD等光盘；MO等光磁盘；USB存储器(USB Flash Drive)、存储卡等半导体存储器)283，并使用外部存储装置283将程序安装于通用的计算机，从而构成本实施方式的控制器280。此外，用于向计算机供给程序的手段不限于经由外部存储装置283进行供给的情形。例如，可以不经由外部存储装置283，而使用互联网、专用线路等通信手段来供给程序。
需要说明的是，存储部282、外部存储装置283以计算机可读取的记录介质的形式构成。以下，也将它们仅仅统称为记录介质。需要说明的是，本说明书中使用术语记录介质时，有时仅单独包含存储部282，有时仅单独包含外部存储装置283，或者有时包含上述两者。
＜衬底处理工序＞
接下来，使用衬底处理装置100，对在晶片200上形成薄膜的工序进行说明。需要说明的是，在以下说明中，利用控制器280来控制构成衬底处理装置100的各部的动作。
图3是表示本实施方式的衬底处理工序的流程图。图4是表示图3的成膜工序的详情的流程图。图5是表示成膜工序中的阀动作等的图。
以下，对作为含有第一元素的气体使用含Ti气体(例如TiCl4)、作为含有第二元素的气体使用含氮气体(例如NH3)从而在晶片200上形成氮化钛膜作为薄膜的例子进行说明。
(衬底搬入·载置工序S102)
在处理装置100中，使衬托器212下降至晶片200的搬送位置，由此使提升销207贯通衬托器212的贯通孔214。结果，提升销207成为仅比衬托器212表面突出规定高度的状态。接下来，打开闸阀205，使搬送空间203与移载室(未图示)连通。然后，使用晶片移载机(未图示)将晶片200从所述移载室搬入搬送空间203，将晶片200移载到提升销207上。由此，将晶片200以水平姿势支承于从衬托器212的表面突出的提升销207上。
在将晶片200搬入处理容器202内后，使晶片移载机后退至处理容器202外，关闭闸阀205从而将密闭处理容器202内密闭。之后，使衬托器212上升，由此使晶片200载置于设置于衬托器212的衬底载置面211上，进一步使衬托器212上升，由此使晶片200上升至前文所述的反应区201内的处理位置。
此外，在衬托器212上载置晶片200时，对内置于衬托器212的内部的加热器213供给电力，以晶片200的表面成为规定温度的方式进行控制。晶片200的温度例如为室温以上且500℃以下，优选为室温以上且400℃以下。此时，通过基于由未图示的温度传感器检测到的温度信息来控制对加热器213的通电情况，由此调节加热器213的温度。从衬底搬入·载置工序S102到后述的衬底搬出工序S106为止持续控制加热器213。
(成膜工序S104)
接下来，进行薄膜形成工序S104。以下，参照图4，对成膜工序S104进行详细说明。需要说明的是，成膜工序S104为将交替供给不同处理气体的工序反复进行的循环处理。
(第一处理气体供给工序S202)
如果加热晶片200达到所希望的温度，则打开阀243d，并且调节质量流量控制器243c以使TiCl4气体的流量成为规定流量。需要说明的是，TiCl4气体的供给流量例如为100sccm以上且5000sccm以下。此时，打开阀224，通过APC223进行控制，以使反应区201的压力成为规定压力。进而，打开第三气体供给系统的阀245d，从第三气体供给管245a供给N2气。此外，还可以从第一非活性气体供给系统流过N2气。此外，还可以在该工序前，从第三气体供给管245a开始N2气的供给。
供给至处理容器202的TiCl4气体被供给至晶片200上。在晶片200的表面使TiCl4气体与晶片200上接触，由此形成作为“含第一元素层”的含钛层。
与例如反应区201内的压力、TiCl4气体的流量、衬托器212的温度等相应地，以规定的厚度及规定的分布形成含钛层。需要说明的是，可以在晶片200上预先形成规定的膜。此外，还可以在晶片200或规定的膜上预先形成规定的图案。
从开始TiCl4气体的供给起经过规定时间后，关闭阀243d，停止TiCl4气体的供给。
(吹扫工序S204)
接着，从第三气体供给管245a供给N2气，进行反应区201的吹扫。此时，也打开阀224，从而通过APC223进行控制，以使反应区201的压力成为规定压力。由此，在第一处理气体供给工序S202中无法与晶片200键合的TiCl4气体经由排气管222从反应区201除去。
如果反应区201的吹扫结束，则将阀224打开，再次开始由APC223进行的压力控制。
(第二处理气体供给工序S206)
吹扫工序S204之后，打开阀244d，开始向反应区201供给等离子体状态的含氮气体。在本实施例中，作为含氮气体，使用氨气(NH3)。
此时，调节质量流量控制器244c，以使含氮气体的流量成为规定流量。需要说明的是，含氮气体的供给流量例如为100sccm以上且5000sccm以下。需要说明的是，还可以与含氮气体一同，从第二非活性气体供给系统流过N2气作为载气。此外，在该工序中，也可以将第三气体供给系统的阀245d打开，从第三气体供给管245a供给N2气。从第三气体供给管245供给的N2气以管261为中心，在内部空间241g(构成于管261的外周侧、上部241的内侧)、气体分散通道231b内形成涡状气流。
从管前端261a排出的等离子体状的含氮气体被供给至晶片中心200a。进而，随着形成于管前端261a的周围的非活性气体的涡流运送至晶片200的外周200b。
含氮气体被供给至晶片中心200a、晶片外周200b上。利用含氮气体对已经形成的含钛层进行改质，由此在晶片200上形成含有例如钛元素及氮元素的层。如上所述，能够在晶片面内均匀地形成膜。
与例如反应区201内的压力、氮气体的流量、衬托器212的温度等相应地，以规定的厚度、规定的分布、规定的氧成分等对含钛层的渗入深度形成改质层。
经过规定的时间后，关闭阀244d，停止含氮气体的供给。
在S206中，也与上述S202同样地，打开阀224，通过APC223进行控制以使反应区201的压力成为规定压力。
(吹扫工序S208)
接着，执行与S204相同的吹扫工序。由于各部分的动作如S204中所述，所以省略此处的说明
(判定S210)
控制器280对是否将上述1个循环实施了规定次数(n cycle)进行判定。
在没有实施规定次数时(S210中为否时)，重复第一处理气体供给工序S202、吹扫工序S204、第二处理气体供给工序S206、吹扫工序S208的这一循环。当实施了规定次数时(S210中为是的情况)，结束图4所示的处理。
若回到图3的说明，则接着执行衬底搬出工序S106。
(衬底搬出工序S106)
在衬底搬出工序S106中，使衬托器212下降，使晶片200支承在从衬托器212的表面突出的提升销207上。由此，晶片200从处理位置变为搬送位置。之后，打开闸阀205，使用晶片移载机将晶片200搬出到处理容器202外。此时，关闭阀245d，停止从第三气体供给系统向处理容器202内供给非活性气体。
(处理次数判定工序S108)
搬出晶片200后，对薄膜形成工序是否达到规定次数进行判定。在判断为达到了规定次数后，结束处理。
(第二实施方式)
接下来，使用图9来说明第二实施方式。图9是将管前端261a放大的图。
首先，使用图12来说明比较例。箭头301表示管261的外侧的气体(含有第一元素的气体)的流动，箭头302表示从管261的内侧供给的气体(含有第二元素的气体)的流动。
由于前端303为角状，所以在第一处理气体供给工序S202中供给的含有第一元素的气体与构成管261的筒的外周侧前端303碰撞，进而附着。此外，由于管261的前端303为角状，所以迂回至管261的内周侧前端304的气体与之碰撞并附着。
因此，如果在第二气体供给工序S206中供给含有第二元素的气体，则含有第二元素的气体与附着在前端303、304的含有第一元素的气体接触并反应，在外周侧前端303上形成未打算形成的膜。认为由于无法控制形成的膜的膜密度、强度，所以形成的膜在衬底处理中剥离，从而对膜质造成不良影响。
本实施方式可解决上述问题。以下使用图9来说明具体的内容。图9中，将管261的外周侧前端、内周侧前端形成圆弧形状。通过形成这样的结构，不会对气流造成阻碍，因此能够抑制未打算形成的膜的形成。
(实施方式3)
接下来，使用图10来说明实施方式3。在本实施方式中，以将管261的前端朝向处理区201扩大的方式构成。如果形成这样的结构，则含有第二元素的气体沿前端流动，因而容易与在管261的外周流动的涡流汇合。
(实施方式4)
接下来，使用图11来说明本实施方式。图11是实施方式1的气体流程(图5)的变形例。第二处理气体供给工序S206中的非活性气体的供给量不同。具体而言，使非活性气体的供给量比第一处理气体供给工序S202少。由此，能够降低暴露于等离子体并活化的第一处理气体与非活性气体的碰撞几率，结果能够进一步抑制等离子体的失活。
以上，以本发明的各种典型的实施方式的形式对成膜技术进行了说明，但本发明并不限定于这些实施方式。例如，也可以适用于进行除上述例示过的薄膜之外的成膜处理、扩散处理、氧化处理、氮化处理等其他衬底处理的情形。此外，本发明也可以适用于膜形成装置、蚀刻装置、氧化处理装置、氮化处理装置、涂布装置、加热装置等其他衬底处理装置。此外，可以将某个实施方式的结构的一部分替换为其他实施方式的结构，此外，也可以在某个实施方式的结构中添加其他实施方式的结构。此外，对于各实施方式的结构的一部分而言，也可以增加其他结构、进行删除或替换。
(本发明的优选方案)
以下，附记本发明的优选方案。
〔附记1〕
根据本发明的一方案，提供一种衬底处理装置，其具有：
衬底载置部，对衬底进行载置；
腔盖，与所述衬底载置部的至少一部分相对，并且在中央具有气体供给通路；
气体供给结构，与所述气体供给通路连通；
反应气体供给部，与所述气体供给结构连接，具有等离子体生成部；
管，设置于所述气体供给结构内及所述气体供给通路内，与所述反应气体供给部连通；
气体供给部，与所述气体供给结构连接，向所述管的外周侧、所述气体供给结构内侧供给气体。
〔附记2〕
提供如附记1所述的衬底处理装置，优选，构成所述气体供给通路的所述腔盖的内壁，以从与所述气体供给结构的下表面连接的连接部朝向衬底载置部扩大的方式构成，所述管的前端配置于所述内壁内。
〔附记3〕
提供如附记1或附记2所述的衬底处理装置，优选，所述气体供给结构为筒形状，所述反应气体供给部与所述筒形状的一端连接，所述气体供给部的供给管与筒形状的侧面连接。
〔附记4〕
提供如附记3所述的衬底处理装置，优选，在所述筒形状设置有在内部形成涡流的涡流形成部，所述气体供给管与所述涡流形成部连接。
〔附记5〕
提供如附记1至附记4中任一项所述的衬底处理装置，优选，供给原料气体的原料气体供给部与所述气体供给结构连接。
〔附记6〕
提供如附记1至附记5中任一项所述的衬底处理装置，优选，所述气体供给部的供给管以供给非活性气体的方式构成，与连接有所述原料气体供给部的供给管的连接孔的位置相比，连接有该供给管的连接孔的位置为更高的位置。
〔附记7〕
提供如附记6所述的衬底处理装置，优选，以下述方式进行控制：在向所述气体供给通路供给所述原料气体时，打开所述原料气体供给部的阀，打开所述非活性气体供给部的阀，关闭所述反应气体供给部的阀；在向所述气体供给通路供给所述反应气体时，关闭所述原料气体供给部的阀，打开所述非活性气体供给部的阀，打开所述反应气体供给部的阀。
〔附记8〕
提供如附记7所述的衬底处理装置，优选，以下述方式进行控制：交替进行所述原料气体的供给和所述反应气体的供给。
〔附记9〕
根据另一方式，提供一种半导体器件的制造方法，其具有下述工序：
在衬底载置部上载置衬底的工序；
经由插入于气体供给通路的反应气体供给管，从反应气体供给部供给等离子体状的反应气体，并且在所述管的外周侧从与所述气体供给结构连接的气体供给部供给非活性气体，对衬底进行处理的工序，所述气体供给通路设置于与所述衬底载置部的至少一部分相对的腔盖结构的中央。
〔附记10〕
根据又一方式，提供一种使计算机执行下述步骤的程序，所述步骤为：
在衬底载置部上载置衬底的步骤；
经由插入于气体供给通路的反应气体供给管，从反应气体供给部供给等离子体状的反应气体，并且在所述管的外周侧从与所述气体供给结构连接的气体供给部供给非活性气体，对衬底进行处理的步骤，所述气体供给通路设置于与所述衬底载置部的至少一部分相对的腔盖结构的中央。
〔附记11〕
根据又一方式，提供一种存储有执行下述工序的程序的计算机可读取的存储介质，所述工序为：
在衬底载置部上载置衬底的工序；
经由插入于气体供给通路的反应气体供给管，从反应气体供给部供给等离子体状的反应气体，并且从所述气体供给通路供给以所述供给管为中心的涡状的非活性气体，对衬底进行处理的工序，所述气体供给通路设置于与所述衬底载置部的至少一部分相对的腔盖结构的中央。

Claims (20)

1.一种衬底处理装置，其具有：
衬底载置部，对衬底进行载置；
腔盖，与所述衬底载置部的至少一部分相对，并且在中央具有气体供给通路；
气体供给结构，与所述气体供给通路连通、并且连接于所述腔盖；
反应气体供给部，于所述气体供给结构的上游连接，具有等离子体生成部；
管，设置于所述气体供给结构内及所述气体供给通路内，内周与所述反应气体供给部连通；
气体供给部，于所述气体供给结构的上游连接，与所述管的外周与构成所述气体供给通路的所述腔盖的侧壁之间的空间连通。
2.如权利要求1所述的衬底处理装置，其中，构成所述气体供给通路的所述腔盖的侧壁，以从与所述气体供给结构的下表面连接的连接部朝向衬底载置部扩大的方式构成，所述管的前端配置于所述侧壁内。
3.如权利要求2所述的衬底处理装置，其中，所述气体供给结构为筒形状，所述反应气体供给部与所述筒形状的一端连接，所述气体供给部的供给管与筒形状的侧面连接。
4.如权利要求3所述的衬底处理装置，其中，在所述筒形状设置有在内部形成涡流的涡流形成部，所述气体供给部的供给管与所述涡流形成部连接。
5.如权利要求4所述的衬底处理装置，其中，供给原料气体的原料气体供给部与所述气体供给结构连接。
6.如权利要求5所述的衬底处理装置，其中，所述气体供给部的供给管以供给非活性气体的方式构成，与连接有所述原料气体供给部的供给管的连接孔的位置相比，连接有所述气体供给部的所述供给管的连接孔的位置为更高的位置。
7.如权利要求3所述的衬底处理装置，其中，供给原料气体的原料气体供给部与所述气体供给结构连接。
8.如权利要求7所述的衬底处理装置，其中，所述气体供给部的供给管以供给非活性气体的方式构成，与连接有所述原料气体供给部的供给管的连接孔的位置相比，连接有所述气体供给部的所述供给管的连接孔的位置为更高的位置。
9.如权利要求2所述的衬底处理装置，其中，供给原料气体的原料气体供给部与所述气体供给结构连接。
10.如权利要求9所述的衬底处理装置，其中，所述气体供给部的供给管以供给非活性气体的方式构成，与连接有所述原料气体供给部的供给管的连接孔的位置相比，连接有所述气体供给部的所述供给管的连接孔的位置为更高的位置。
11.如权利要求1所述的衬底处理装置，其中，所述气体供给结构为筒形状，所述反应气体供给部与所述筒形状的一端连接，所述气体供给部的供给管与筒形状的侧面连接。
12.如权利要求11所述的衬底处理装置，其中，在所述筒形状设置有在内部形成涡流的涡流形成部，所述气体供给部的供给管与所述涡流形成部连接。
13.如权利要求12所述的衬底处理装置，其中，供给原料气体的原料气体供给部与所述气体供给结构连接。
14.如权利要求13所述的衬底处理装置，其中，所述气体供给部的供给管以供给非活性气体的方式构成，与连接有所述原料气体供给部的供给管的连接孔的位置相比，连接有所述气体供给部的所述供给管的连接孔的位置为更高的位置。
15.如权利要求11所述的衬底处理装置，其中，供给原料气体的原料气体供给部与所述气体供给结构连接。
16.如权利要求15所述的衬底处理装置，其中，所述气体供给部的供给管以供给非活性气体的方式构成，与连接有所述原料气体供给部的供给管的连接孔的位置相比，连接有所述气体供给部的所述供给管的连接孔的位置为更高的位置。
17.如权利要求1所述的衬底处理装置，其中，供给原料气体的原料气体供给部与所述气体供给结构连接。
18.如权利要求17所述的衬底处理装置，其中，所述气体供给部的供给管以供给非活性气体的方式构成，与连接有所述原料气体供给部的供给管的连接孔的位置相比，连接有所述气体供给部的所述供给管的连接孔的位置为更高的位置。
19.如权利要求18所述的衬底处理装置，其中，以下述方式进行控制：在向所述气体供给通路供给所述原料气体时，打开所述原料气体供给部的阀，打开所述非活性气体供给部的阀，关闭所述反应气体供给部的阀；在向所述气体供给通路供给所述反应气体时，关闭所述原料气体供给部的阀，打开所述非活性气体供给部的阀，打开所述反应气体供给部的阀。
20.一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：
衬底载置部，对衬底进行载置；
腔盖，与所述衬底载置部的至少一部分相对，并且在中央具有气体供给通路；
气体供给结构，与所述气体供给通路连通、并且连接于所述腔盖；
反应气体供给部，于所述气体供给结构的上游连接，具有等离子体生成部；
管，设置于所述气体供给结构内及所述气体供给通路内，内周与所述反应气体供给部连通；
气体供给部，于所述气体供给结构的上游连接，与所述管的外周与构成所述气体供给通路的所述腔盖的侧壁之间的空间连通，
所述半导体器件的制造方法具有下述工序：
在所述衬底载置部上载置衬底的工序；
经由所述管，从所述反应气体供给部供给等离子体状的反应气体，并且从所述气体供给部供给非活性气体，对所述衬底进行处理的工序。
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