CN108780751B - 衬底处理装置、半导体器件的制造方法及记录介质 - Google Patents

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Abstract

本发明提供提高面间均匀性的技术。该技术具备：处理室，其在内部收容将多张衬底以多层保持的衬底保持件，并对衬底进行处理；与处理室邻接的供给缓冲部；设置在供给缓冲部内的原料气体供给部；和设置在供给缓冲部内的反应气体供给部，其中，所述原料气体供给部构成为从衬底保持件的最下层的衬底的高度以下的位置向供给缓冲部内供给原料气体。

Description

衬底处理装置、半导体器件的制造方法及记录介质
技术领域
本发明涉及衬底处理装置、半导体器件的制造方法及记录介质。
背景技术
在半导体器件(Device)的制造工序中的衬底处理中，例如，使用将多张衬底保持于衬底保持件并进行成批处理的立式衬底处理装置。在立式衬底处理装置中，存在在衬底保持件的上下方向上在衬底的膜的均匀性(面间均匀性)方面产生不均的情况(例如，专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-249407号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明是鉴于上述情况而做出的，其目的在于提供一种能够提高面间均匀性的技术。
用于解决课题的手段
根据本发明的一个方式，提供一种技术，其具备：
处理室，其在内部收容将多张衬底以多层保持的衬底保持件，并对所述衬底进行处理；
与所述处理室邻接的供给缓冲部；
设置在所述供给缓冲部内的原料气体供给部；和
设置在所述供给缓冲部内的反应气体供给部，
其中，所述原料气体供给部构成为从所述衬底保持件的最下层的所述衬底的高度以下的位置向所述供给缓冲部内供给所述原料气体。
发明的效果
根据本发明，能够提高面间均匀性。
附图说明
[图1]为概略地示出本发明的一个实施方式中适合使用的衬底处理装置的一个例子的纵剖面图。
[图2]为概略地示出本发明的一个实施方式中适合使用的衬底处理装置的一个例子的俯视图。
[图3]为概略地示出本发明的一个实施方式中适合使用的反应管的一个例子的纵剖面图。
[图4]为示出本发明的一个实施方式的成膜处理中的气体供给的定时的图。
[图5](a)为示出实施例中的成膜结果的图，(b)为示出比较例中的成膜结果的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的非限定性的、而是例示的实施方式进行说明。在所有附图中，对同一或对应的构成标注同一或对应的附图标记，并省略重复的说明。
在本实施方式中，衬底处理装置构成为实施热处理(其为半导体器件(Device)的制造方法中的制造工序的一个工序)等衬底处理工序的立式衬底处理装置(以下，称为处理装置)2。如图1所示，处理装置2具备圆筒形状的反应管10；设置于反应管10的外周的作为加热手段(加热机构)的加热器12。反应管由例如石英、SiC形成。在反应管10的内部形成对作为衬底的晶片W进行处理的处理室14。
如图2所示，在反应管10中，供给缓冲部10A与排气缓冲部10B以向外方突出的方式相对地形成。供给缓冲部10A内及排气缓冲部10B内分别通过隔壁10C而被划分为多个空间。供给缓冲部10A被划分为喷嘴44a设置空间和喷嘴44b设置空间，并且分别设置有后述的喷嘴44a、44b。在反应管10设置作为温度检测器的温度检测部16。温度检测部16沿反应管10的外壁竖立设置。
如图1所示，在供给缓冲部10A及排气缓冲部10B的内壁(处理室14侧)形成有多个狭缝10D。对于多个狭缝10D而言，在与保持于后述晶舟26的晶片W的各自对应的高度位置形成多层的至少与晶片W相同数量的狭缝。在供给缓冲部10A的内壁的下端形成维护口(maintenance port)10E。通过设置维护口10E，喷嘴44a、44b的安装变得容易、能够提高维护性。另外，在排气缓冲部10B的内壁、并且是与排气管46相对的位置形成排气口10F。通过设置排气口10F，能够将隔热部24周围的气氛进行排气。
在反应管10的下端开口部，经由O型圈等密封部件20而连结圆筒形的集流管18、并支承反应管10的下端。集流管18例如由不锈钢等金属形成。集流管18的下端开口部通过圆盘状的盖部22而得以开闭。盖部22例如由金属形成。在盖部22的上表面设置有O型圈等密封部件20，由此，反应管10内与外部气体被气密地密封。在盖部22上，在中央载置有隔热部24，所述隔热部24的上下范围内形成有孔。隔热部24由例如石英、SiC形成。
处理室14在内部收纳将多张(例如25～150张晶片W)垂直地以架状支承的、作为衬底保持件的晶舟26。晶舟26由例如石英、SiC形成。晶舟26利用贯通盖部22及隔热部24的旋转轴28而被支承在隔热部24的上方。在盖部22的供旋转轴28贯通的部分处设置有例如磁流体密封件，旋转轴28连接于在盖部22的下方设置的旋转机构30。由此，旋转轴28构成为能够在将反应管10的内部气密地密封的状态下旋转。盖部22利用作为升降机构的晶舟升降机32而在上下方向上被驱动。由此，晶舟26与盖部22一体地升降，并相对于反应管10而搬入、搬出晶舟26。
处理装置10具备向处理室14内供给衬底处理所使用的气体的气体供给机构34。气体供给机构34供给的气体根据待成膜的膜的种类而变换。这里，气体供给机构34包括原料气体供给部、反应气体供给部及非活性气体供给部。
原料气体供给部具备气体供给管36a，在气体供给管36a上从上游方向起依次设置有，作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC)38a及作为开关阀的阀40a。气体供给管36a连接于将集流管18的侧壁贯通的喷嘴44a。喷嘴44a在供给缓冲部10A的喷嘴44a设置空间(原料气体喷嘴设置空间)内沿上下方向竖立设置。在喷嘴44a的前端部，供给孔45a以朝向上方开口的方式设置。喷嘴44a构成为短管形状(短喷嘴(short nozzle))，其形成为全长比后述的喷嘴44b短。利用这样的构成，能够使原料气体在供给缓冲部10A内均匀扩散。原料气体经由喷嘴44a的供给孔45a而向供给缓冲部10A的原料气体喷嘴设置空间内扩散后，经由供给缓冲部10A的狭缝10D而对晶片W进行供给。即，原料气体通过供给缓冲部10A内和处理室14内这2阶段而被供给(扩散)。
反应气体供给部具备气体供给管36b，在气体供给管36b上从上游方向起依次设置有MFC38b及阀40b。气体供给管36b连接于将集流管18的侧壁贯通的喷嘴44b。如图3所示，喷嘴44b在供给缓冲部10A的喷嘴44b设置空间(反应气体喷嘴设置空间)内沿上下方向而竖立设置。另外，在喷嘴44b上形成有朝向保持于晶舟26的晶片W开口的多个供给孔45b。像这样，喷嘴44b构成为长管形状(长喷嘴(long nozzle))。反应气体经由喷嘴44b的供给孔45b而向供给缓冲部10A的反应气体喷嘴设置空间内扩散，自供给缓冲部10A的狭缝10D而对晶片W供给反应气体。
以下，借助同样的构成，从非活性气体供给部经由供给管36c、36d、MFC38c、38d、阀40c、40d、喷嘴44a、44b及狭缝10D而对晶片W供给非活性气体。
上述各种供给系统之中的任一者或者所有的供给系统也可以构成为集成有阀243a～243d、MFC241a～241d等而成的集成型气体供给系统100。集成型气体供给系统100分别连接于气体供给管232a～232d的各自，并且构成为通过后述控制器100来控制向气体供给管232a～232d内的各种气体的供给动作、即阀243a～243d的开闭动作、利用MFC241a～241d进行的流量调节动作等。集成型气体供给系统100构成为一体型、或分体型的集成单元，并且构成为能够以集成单元单位而对气体供给管232a～232d等进行拆装、能够以集成单元单位来进行气体供给系统的维护、交换、增设等。
如图1所示，在反应管10上以与排气缓冲部10B连通的方式安装有排气管46。在排气管46上，经由检测处理室14内的压力的、作为压力检测器(压力检测部)的压力传感器48及作为压力调节器(压力调节部)的APC(Auto Pressure Controller(自动压力控制器))阀40而连接有作为真空排气装置的真空泵52。利用这种构成，能够将处理室14内的压力设为与处理相应的处理压力。
在旋转机构30、晶舟升降机32、气体供给机构34的MFC38a～38d及阀40a～40d、APC阀50上连接控制它们的控制的控制器100。控制器100由例如具备CPU的微处理器(计算机)构成，以控制处理装置2的动作的方式构成。在控制器100上连接有作为例如触摸面板等而构成的输入输出装置102。
在控制器100上连接有作为存储介质的存储部104。在存储部104以能够读取的方式存储有控制处理装置10的动作的控制程序、用于根据处理条件而使处理装置2的各构成部执行处理的程序(制程)。
存储部104既可以是内置于控制器100的存储装置(硬盘、闪存)，也可以是外部记录介质(磁带；软盘、硬盘等磁盘；CD、DVD等光盘；MO等光磁盘；USB存储器、存储卡等半导体存储器)。另外，程序向计算机的提供也可以使用网络、专用线路等通信手段来进行。关于程序，根据需要，通过来自输入输出装置102的指示等而从存储部104被读取，控制器100执行按照所读取的制程的处理，由此，处理装置2基于控制器100的控制来执行所期望的处理。
(2)成膜处理
使用图4，针对使用上述衬底处理装置而在衬底上形成膜的顺序例(其为半导体器件的制造工序的一个工序)进行说明。在以下说明中，构成衬底处理装置的各部的动作由控制器100控制。
在图4所示的成膜顺序中，通过将非同时地、即非同步地实施步骤1和步骤2的循环实施规定次数(n次以上)，从而在晶片W上形成SiN(硅氮化)膜：步骤1，对收容在处理容器内(处理室14内)的晶片W供给含Si气体的HCDS(Si2Cl6：六氯乙硅烷)气体作为原料气体；步骤2，向加热后的处于小于大气压的压力下的处理容器内供给NH3(氨)气体作为反应气体。
在本说明书中，方便起见，有时将上述成膜处理按以下方式表示。需要说明的是，在以下的其他实施方式的说明中，也采用同样的表述。
Figure BDA0001771016840000061
在本说明书中，在使用“晶片(衬底)”这一用语的情况下，有时指“晶片本身”、“晶片与在其表面形成的规定的层、膜等的层叠体(集合体)”，即有时包含在表面形成的规定的层、膜等而称为晶片。此外，在本说明书中，在使用“晶片的表面”这一用语的情况下，有时指“晶片本身的表面(露出面)”，有时指“在晶片上形成的规定的层、膜等的表面、即作为层叠体的晶片的最外表面”。
因此，在本说明书中，在记载为“对晶片供给规定气体”的情况下，有时指“对晶片本身的表面直接供给规定气体”，有时指“对在晶片上形成的层、膜等、即对作为层叠体的晶片的最外表面供给规定气体”。另外，在本说明书中，在记载为“在晶片上形成规定的层(或膜)”的情况下，有时指“在晶片本身的表面上直接形成规定的层(或膜)”，有时指“在形成于晶片上的层、膜等上、即在作为层叠体的晶片的最外表面上形成规定的层(或膜)”。
(晶片填充及晶舟加载)
在将多张晶片W装填于晶舟26(晶片填充)后，晶舟26通过晶舟升降机32而被搬入处理室14内(晶舟加载)，反应管10的下部开口通过盖部22而处于气密地封闭(密封)的状态。
(压力调节·温度调节步骤)
以处理室14内成为规定的压力(真空度)的方式，通过真空泵52进行真空排气(减压排气)。处理室14内的压力由压力传感器48测定，基于该测定的压力信息对APC阀50进行反馈控制。另外，以处理室14内的晶片W成为规定温度的方式，通过加热器12进行加热。此时，以处理室14成为规定的温度分布的方式，基于温度检测部16检测到的温度信息对向加热器12的通电情况进行反馈控制。另外，开始利用旋转机构30进行晶舟26及晶片W的旋转。利用加热器12进行的处理室14内的加热在至少对晶片W进行的处理结束之前的期间持续进行。另外，开始利用旋转机构30进行晶舟26及晶片W的旋转。利用旋转机构30进行的晶舟26及晶片W的旋转至少在对晶片W处理结束之前的期间持续进行。
(成膜步骤)
当处理室14内的温度稳定至预先设定的处理温度后，依次执行以下的步骤1、2。
[步骤1]
在本步骤中，对处理室14内的晶片W供给HCDS气体。
打开阀40a，向气体供给管36a内流入HCDS气体。HCDS气体利用MFC38a进行流量调节，经由喷嘴44a而向供给缓冲部10A内扩散，经由狭缝10D而被供给至处理室14内，从排气管46排气。此时，将对晶片W供给HCDS气体。与此同时，打开阀40c，向气体供给管36c内流入N2气体。N2气体利用MFC38c进行流量调节，经由气体供给管36a、喷嘴44a而向供给缓冲部10A内扩散，经由狭缝10D而被供给至处理室14内，从排气管46排气。另外，为了防止HCDS气体向喷嘴44b内的侵入，打开阀40d，向气体供给管36d内流入N2气体。N2气体经由气体供给管36b、喷嘴44b、供给缓冲部10A，狭缝10D而被供给至处理室14内，从排气管46排气。
此时，处理室14内的压力设为例如1～4000Pa，优选为67～2666Pa，更优选为133～1333Pa的范围内的压力。HCDS气体的供给流量设为例如1～2000sccm，优选为10～1000sccm的范围内的流量。从各气体供给管供给的N2气体的供给流量分别设为例如100～10000sccm的范围内的流量。HCDS气体的供给时间设为例如1～120秒，优选为1～60秒的范围内的时间。加热器12的温度设定为使得晶片W的温度成为例如250～700℃，优选为300～650℃，更优选为350～600℃的范围内温度的温度。
若晶片W的温度低于250℃，则HCDS不易化学吸附至晶片W上，有时无法得到实用的成膜速度。通过使晶片W的温度为250℃以上，能够消除上述情况。通过使晶片W的温度为300℃以上、进一步为350℃以上，能够使HCDS更充分地吸附至晶片W上、能够得到更充分的成膜速度。
若晶片W的温度超过700℃，则会通过发生过剩的气相反应，而使得膜厚均匀性变差，对其的控制将变得困难。通过使晶片W的温度为700℃以下，能够发生适当的气相反应，由此，能够抑制膜厚均匀性的变差，能够实现对其的控制。尤其是，通过将晶片W的温度设为650℃以下、进一步设为600℃以下，能够使表面反应与气相反应处于优势，易于确保膜厚均匀性，对其的控制变得容易。由此，HCDS气体的活化温度为约600℃附近。
因此，晶片W的温度可设为250～700℃，优选为300～650℃，更优选为350～600℃的范围内的温度。即，可设为包含HCDS气体的活化温度附近的范围内的温度。
这里，如图1、3所示，喷嘴44a被设置成使得供给孔45a位于晶舟26的最下层的晶片W的高度以下的位置。换言之，喷嘴44a被设置成使得供给孔45a位于狭缝10D的最下层的狭缝的高度以下的位置。
在供给孔45a的高度高于晶舟26的最下层的晶片W的高度的情况下，喷嘴44a内的压力上升，由此，在喷嘴44a内易于发生HCDS气体的分解反应
Figure BDA0001771016840000081
由此，供给缓冲部10A内的HCDS气体的状态(分解状态)将在上下方向上不同，从而使面间均匀性变差。通过使供给孔45a的高度为晶舟26的最下层的晶片W的高度以下，能够抑制HCDS气体在喷嘴44a内的分解，能够使供给缓冲部10A内的HCDS气体的状态在上下方向上均匀。
因此，供给孔45a的高度可设为晶舟26的最下层的晶片W的高度以下。利用这种构成，能够使喷嘴44a内的压力成为HCDS气体不分解的压力。这里，所谓HCDS气体发生分解，除了包括HCDS气体全部分解的情况以外，还包括HCDS气体些许没有分解，但与HCDS气体全部分解的情况实质上等同的情况。
另外，喷嘴44a构成为使得供给孔45a位于比供给缓冲部10A内的隔壁10C的下端的高度靠上的位置。即，喷嘴44a构成为使得供给孔45a位于比隔热部24的下端的高度靠上的位置。更合适的是，供给孔45a的高度可高于维护口10E的上端的高度。
在供给孔45a的高度为隔壁10C的下端的高度以下的情况下，HCDS气体会从供给缓冲部10A的下部向处理室14内流出、或者HCDS气体向喷嘴44b设置空间流出。由此，无法向供给缓冲部10A内(喷嘴44a设置空间内)扩散充分量的HCDS气体，将使面内、面间均匀性变差。另外，会在喷嘴44b设置空间的内壁、隔热部24附着副产物。通过使供给孔45a的高度位置高于隔壁10C的下端的高度位置，能够提高面间均匀性、抑制副产物的产生。另外，通过使供给孔45a的高度高于维护口10F的上端的高度，能够进一步抑制HCDS气体向处理室14内的流出。
因此，可将供给孔45a的高度设为高于供给缓冲部10A内的隔壁10C的下端的高度的位置。更优选的是，可将供给孔45a的高度设为高于维护口10E的上端的高度。
通过在上述条件下对晶片W供给HCDS气体，从而在晶片W的最外表面上形成例如比1原子层小至数原子层(比1分子层小至数分子层)左右的厚度的含Si层作为第一层(初始层)。含Si层既可以是包含Cl的Si层，也可以是HCDS的吸附层，也可以包含上述两者。
在第一层形成后，关闭阀40a，停止HCDS气体的供给。此时，保持APC阀50打开，利用真空泵52将处理室14内真空排气，将残留在处理室14内的未反应或对第一层形成做出贡献后的HCDS气体从处理室14内排除。此时，阀40c、40d保持打开，维持N2气体向处理室14内的供给。N2气体作为吹扫气体发挥作用。此时，可以不将残留在处理室14内的气体完全排出，也可以不完全吹扫处理室14内。
作为原料气体，除HCDS气体以外，例如，还可使用单氯硅烷(SiH3Cl，简称：MCS)气体、四氯硅烷(SiCl4，简称：STC)气体、三氯硅烷(SiHCl3，简称：TCS)气体、丙硅烷(Si3H8，简称：TS)气体、乙硅烷(Si2H6，简称：DS)气体、单硅烷(SiH4，简称：MS)气体等无机原料气体；四(二甲基氨基)硅烷(Si[N(CH3)2]4，简称：4DMAS)气体、三(二甲基氨基)硅烷(Si[N(CH3)2]3H，简称：3DMAS)气体、双(二乙基氨基)硅烷(Si[N(C2H5)2]2H2，简称：BDEAS)气体、双(叔丁基氨基)硅烷(SiH2[NH(C4H9)]2，简称：BTBAS)气体、二(异丙基氨基)硅烷(SiH3N[CH(CH3)2]2，简称：DIPAS)气体等有机原料气体。
作为非活性气体，除N2气体以外，还可使用例如Ar气体、He气体、Ne气体、Xe气体等稀有气体。
[步骤2]
步骤1结束后，向处理室14内供给NH3气体。
在本步骤中，通过与步骤1中的阀40a、40c、40d的开闭控制同样的步骤进行阀40b～40d的开闭控制。NH3气体利用MFC38b进行流量调节，经由喷嘴44b而被供给至处理室14内。
此时，处理室14内的压力设为小于大气压，例如设为1～1333Pa的范围内的压力。NH3气体的供给流量设为例如1000～10000sccm的范围内的流量。NH3气体的供给时间设为例如1～120秒的范围内的时间。气体处理条件设为例如与步骤1同样的处理条件。
通过在上述的条件下向处理室14内供给NH3气体，从而对在步骤1中在晶片W上形成的第一层实施氮化处理，第一层转化(改质)为第二层、即SiN层。
(除去残余气体)
在使第一层变化为第二层(SiN层)后，关闭阀40b，停止NH3气体的供给。另外，利用与步骤1同样的处理步骤、处理条件，将残留在处理室14内的NH3气体、反应副产物从处理室14内排除。
作为反应气体，除了NH3气体以外，能够使用O2(氧)气体等。作为非活性气体，除了N2气体以外，能够使用例如步骤1中例示的各种稀有气体。
[实施规定次数]
通过将非同时地、即非同步地实施上述步骤1、2的循环实施规定次数(n次)，能够在晶片W上形成规定膜厚的SiN膜。上述的循环优选重复多次。即，优选的是，使每一循环形成的第二层的厚度小于所期望的膜厚，将上述循环重复多次，直至通过层叠第二层而形成的膜的膜厚达到所望的膜厚为止。
(晶舟卸载及晶片取出)
在形成规定膜厚的膜后，从非活性气体供给部供给N2气体，将处理室14内置换为N2气体，并使处理室14的压力恢复常压。之后，利用晶舟升降机32使盖部22降低，将晶舟26从反应管10搬出(晶舟卸载)。之后，将处理完成的晶片W从晶舟26取出(晶片取出)。
＜本实施方式带来的效果＞
根据本实施方式，可得到以下所示的一种或多种效果。
(a)当向处理室供给原料气体时，通过以供给缓冲部和处理室这2个阶段来供给原料气体，能够在供给缓冲部内使原料气体在上下方向上均匀扩散，能够在上下方向上使流量一致从而向处理室内供给原料气体。由此，能够提高面间均匀性。
(b)通过将供给原料气体的喷嘴设为短喷嘴，能够抑制喷嘴内压的上升，能够抑制喷嘴内的原料气体分解，能够提高面内、面间均匀性。
在成膜处理的温度为原料气体的活化温度附近的情况下，仅受到温度的影响就使得原料气体处于易于分解的状态。在上述状态下，在对于原料气体供给而使用了长喷嘴的情况下，还会受到长喷嘴的内压的影响，从而促进长喷嘴内的原料气体分解，有时对面间均匀性产生不良影响。
与此相对，根据本实施方式，通过从短喷嘴供给原料气体，能够抑制喷嘴内压的影响，能够抑制原料气体的喷嘴内的分解。
(c)通过使供给原料气体的喷嘴为短喷嘴，能够减少喷嘴内的原料气体的残留量。由此，能够抑制喷嘴内的沉淀(日文：淀み)的发生，能够抑制喷嘴内的副产物的产生，能够提高膜质。
(d)通过使供给原料气体的喷嘴为短喷嘴、使原料气体在供给缓冲部内扩散，能够使在供给缓冲部内原料气体的分解状态在上下方向上均匀。由此，能够使面间的膜厚分布趋势一致，能够使面间的面内均匀性的值一致。另外，能够扩展原料气体供给流量等成膜条件的范围。
(e)通过使供给原料气体的喷嘴为短喷嘴、使原料气体在供给缓冲部内扩散，无需根据晶片的膜厚而每次调节加热器的设定，能够提高面间均匀性。由此，能够抑制由温度调节引起的电特性的不均。
以上，具体说明了本发明的实施方式。然而，本发明不限于上述实施方式，在不脱离其主旨的情况下能够进行各种变更。
例如，在上述实施方式中，针对作为原料气体而使用HCDS气体的例子进行了说明。然而，本发明不限于上述方式。例如，能够使用成膜处理的温度区间为活化温度附近的原料气体。即，在成膜处理的温度区间内，可使用反应性高的原料气体。
另外例如，在上述实施方式中，针对形成SiN膜的例子进行了说明。然而，本发明不限于这种方案。例如，除此以外、或者在此基础上，能够使用氧(O2)气体等含氧(O)气体(氧化气体)、丙烯(C3H6)气体等含碳(C)气体、三氯化硼(BCl3)气体等含硼(B)气体等来形成SiO膜、SiON膜、SiOCN膜、SiOC膜、SiCN膜、SiBN膜、SiBCN膜等。在实施上述成膜的情况下，能够通过与上述实施方式同样的处理条件实施成膜，可得到与上述实施方式同样的效果。此时，氧(O2)气体等含氧(O)气体(氧化气体)、丙烯(C3H6)气体等含碳(C)气体、三氯化硼(BCl3)气体等含硼(B)气体等气体从喷嘴44b供给。
另外，上述实施方式、变形例可适当组合使用。此时的处理条件可采用例如与上述实施方式、变形例同样的处理条件。
实施例
以下，针对证明通过上述实施方式得到的效果的试验结果进行说明。
作为实施例，使用上述实施方式中的衬底处理装置，利用图4所示的成膜顺序，实施在多张晶片上形成SiN膜的成膜处理。作为原料气体，使用HCDS气体，作为反应气体使用NH3气体。成膜处理的处理条件设为上述实施方式中记载的处理条件范围内的条件。
作为比较例，作为喷嘴44a，使用与喷嘴44b同样的长喷嘴而非短喷嘴，利用图4所示的成膜顺序，实施在多张晶片上形成SiN膜的成膜处理。处理步骤、处理条件设为与实施例的处理步骤、处理条件相同。
图5的(a)为示出实施例中的成膜分布的图，图5的(b)为示出比较例中的成膜分布的图。
由图5的(a)、图5的(b)可知，与比较例相比，实施例的情况下，更能够提高面内均匀性(Win W)及面间均匀性(WtW)。
在比较例中，作为供给HCDS气体的喷嘴，使用了与反应气体供给喷嘴44b同样的构成的长喷嘴。据认为，若使用长喷嘴，则随着长喷嘴的内压增高，在长喷嘴内促进了HCDS气体的分解反应。即，认为通过使用长喷嘴，喷嘴内压达到HCDS气体分解的压力以上的压力。认为长喷嘴的内压为约100～1000Pa。由于越朝向长喷嘴上部，长喷嘴的内压变得越高，因此，越靠近长喷嘴上部，HCDS气体越处于分解状态。换言之，形成越靠近长喷嘴上部、分解状态的HCDS气体的量变得越多的状态。即，在长喷嘴内的上下方向上，HCDS气体的分解状态产生差异。因此，若使HCDS气体从长喷嘴向供给缓冲部10A内扩散，则在供给缓冲部10A内的上下方向上，HCDS气体的分解状态将产生差异。结果，认为经由狭缝10D而被供给至处理室14内的HCDS气体由于在上下方向上HCDS气体的分解状态不同、即在上下方向上HCDS气体的组成不同，因此，面间均匀性变差。
在比较例中，供给缓冲部10内的上方，分解状态的HCDS气体变多，在下方，未分解的状态的HCDS气体多。由此，由于向顶部区域的衬底供给的分解状态的HCDS气体较多，因此，将成为越靠近衬底的外周侧膜厚越厚的凹形的膜厚分布。另外，由于向底部区域的衬底供给的未分解状态的HCDS气体较多，因此，将成为越靠近衬底的内周侧膜厚越厚的凸形的膜厚分布。
与此相对，在实施例中，作为供给HCDS气体的喷嘴，使用了短喷嘴。若使用短喷嘴，则能够抑制喷嘴的内压变高，因此，能够抑制喷嘴内的HCDS气体的分解反应。即，通过使用短喷嘴，能够将喷嘴内压保持为低于HCDS气体分解的压力的压力。
另外，通过经由短喷嘴而向供给缓冲部10A内、向上方向扩散HCDS气体，能够在供给缓冲部10A内使HCDS气体的浓度分布在上下方向上均匀。另外，在供给缓冲部10A内的整体内，能够使HCDS气体处于未分解状态。由此，能够在使HCDS气体在上下方向上均匀的状态下，从狭缝10D向处理室14内供给HCDS气体。即，在通过狭缝10D的时间点能够在上下方向上使HCDS气体的状态一致，能够使HCDS气体的状态在处理室内14内也在上下方向上均匀，因此，能够提高面间均匀性。
另外，从狭缝10D以未分解状态而被供给至处理室14内的HCDS气体随着朝向晶片中央而逐渐受到热影响。由此，能够在晶片中央附近发生HCDS气体的分解反应，特别地，能够改善顶部区域的衬底的凹形分布，能够提高面内均匀性。
附图标记说明
2 衬底处理装置
10 反应管
44a、44b 喷嘴

Claims (10)

1.衬底处理装置，其具备：
处理室，其在内部收容将多张衬底以多层保持的衬底保持件，并对所述衬底进行处理；
与所述处理室邻接的供给缓冲部；
设置在所述供给缓冲部内的原料气体供给部；
设置在所述供给缓冲部内的反应气体供给部；
内壁，其设于所述供给缓冲部与所述处理室之间，并且以与在所述衬底保持件上保持的所述衬底对应的方式形成多层狭缝；和
维护口，其配置于所述内壁的下端，
其中，所述原料气体供给部具备原料气体喷嘴，所述原料气体喷嘴在前端具有朝向上方开口的供给孔，所述供给孔配置在所述衬底保持件的最下层的所述衬底的高度以下且高于所述维护口的上端高度的位置，向所述供给缓冲部内供给所述原料气体。
2.根据权利要求1所述的衬底处理装置，其中，所述反应气体供给部具备反应气体喷嘴，所述反应气体喷嘴沿所述衬底保持件竖立地设置、并且具有朝向在所述衬底保持件上保持的所述衬底开口的多个供给孔。
3.根据权利要求2所述的衬底处理装置，其中，所述原料气体喷嘴内的压力为所述原料气体在所述原料气体喷嘴内不分解的压力。
4.根据权利要求3所述的衬底处理装置，其中，所述反应气体喷嘴内的压力为所述原料气体分解的压力。
5.根据权利要求3所述的衬底处理装置，其中，还具有设置在所述处理室的外周，对所述处理室内进行加热的加热部，
所述加热部将所述处理室内加热至所述原料气体的活化温度附近。
6.根据权利要求5所述的衬底处理装置，其中，所述原料气体为含Si气体。
7.根据权利要求6所述的衬底处理装置，其中，所述原料气体为HCDS气体。
8.根据权利要求3所述的衬底处理装置，其中，原料气体供给部和反应气体供给部在所述供给缓冲部内被一个隔壁划分。
9.半导体器件的制造方法，其具有：
将衬底保持件搬入处理室内的工序，所述衬底保持件将多张衬底以多层保持；和
从原料气体供给部和反应气体供给部分别供给原料气体和反应气体，在所述处理室内对所述多张衬底进行处理的工序，所述原料气体供给部和反应气体供给部设置在隔着内壁与所述处理室邻接的供给缓冲部内，
其中，对所述衬底进行处理的工序具有下述步骤：
从在所述原料气体供给部所具有的原料供给喷嘴的前端上设置的供给孔向所述供给缓冲部内供给原料气体，所述供给孔被设置成朝向上方开口，且位于所述衬底保持件的最下层的所述衬底的高度以下且高于维护口的上端高度的位置，所述维护口配置在所述内壁的下端，
经由在所述内壁以与在所述衬底保持件上保持的所述衬底对应的方式在上下方向排列多个而形成的狭缝，从所述供给缓冲部对所述处理室内的所述多张衬底的各个衬底供给所述原料气体的步骤；和
自所述反应气体供给部，对所述处理室内的所述多张衬底供给反应气体的步骤。
10.记录介质，其记录有通过计算机使衬底处理装置执行下述步骤的程序，所述步骤包括：
将衬底保持件搬入处理室内的步骤，所述衬底保持件将多张衬底以多层保持；和
从原料气体供给部和反应气体供给部分别供给原料气体和反应气体，在所述处理室内对所述多张衬底进行处理的步骤，所述原料气体供给部和反应气体供给部设置在隔着内壁与所述处理室邻接的供给缓冲部内，
其中，对所述衬底进行处理的步骤具有下述步骤：
从在所述原料气体供给部所具有的原料供给喷嘴的前端上设置的供给孔向所述供给缓冲部内供给原料气体，所述供给孔被设置成朝向上方开口，且位于所述衬底保持件的最下层的所述衬底的高度以下且高于维护口的上端高度的位置，所述维护口配置在所述内壁的下端，
经由在所述内壁以与在所述衬底保持件上保持的所述衬底对应的方式在上下方向排列多个而形成的狭缝，从所述供给缓冲部对所述处理室内的所述多张衬底供给所述原料气体的步骤；和
自所述反应气体供给部，对所述处理室内的所述多张衬底供给反应气体的步骤。
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