CN110137072B - 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

本发明涉及衬底处理装置、半导体器件的制造方法及记录介质。目的在于提高在衬底上形成的膜的品质。衬底处理装置具有：处理衬底的处理室；气化器，其生成向衬底供给的第一气体；第一供给管，其连接于气化器、向处理室供给所述第一气体，且具有控制第一气体的供给定时的第一定时阀；非活性气体供给部，其向气化器导入管和第一供给管中的任一者或两者供给非活性气体，气化器导入管向气化器供给气体；气化器输出管，其从气化器向第一供给管供给第一气体；第一排出部，设置于第一供给管、将第一供给管内的气氛排气；第二排出部，设置于气化器输出管、将气化器内的气氛排气；和控制部，控制第一定时阀、非活性气体供给部、第一排出部和第二排出部。

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
作为半导体器件的制造工序的一个工序，存在使用液体原料或固体原料、在衬底上形成膜的成膜处理(例如，参见专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012－172171号公报
发明内容
发明要解决的课题
需要提高在衬底上形成的膜的品质。
因此，在本发明中，提供一种能提高在衬底上形成的膜的品质的技术。
用于解决课题的手段
根据一个方式，提供一种技术，其具有：
处理衬底的处理室；气化器，其生成向衬底供给的第一气体；第一供给管，其连接于气化器、向处理室供给所述第一气体，且具有控制第一气体的供给定时的第一定时阀；非活性气体供给部，其向气化器导入管和第一供给管中的任一者或两者供给非活性气体，其中，所述气化器导入管向气化器供给气体；气化器输出管，其从气化器向第一供给管供给第一气体；第一排出部，其设置于第一供给管、将第一供给管内的气氛排气；第二排出部，其设置于气化器输出管、将气化器内的气氛排气；和控制部，其控制第一定时阀、非活性气体供给部、第一排出部和第二排出部。
发明效果
根据本发明涉及的技术，能够提高在衬底上形成的氧化膜的膜品质。
附图说明
图1：为实施方式涉及的衬底处理装置的概略构成图。
图2：为实施方式涉及的气体供给系统的概略构成图。
图3：为实施方式涉及的衬底处理装置的控制器的概略构成图。
图4：为实施方式涉及的衬底处理工序的概略流程图。
图5：为示出实施方式涉及的气体供给部调节工序的流程图。
图6：为示出实施方式涉及的成膜工序及其前后工序的流程图。
图7：为示出实施方式涉及的成膜工序和第二排出阀的打开定时的顺序图。
附图标记说明
100 晶片(衬底)
200 处理装置
201 处理室
202 处理容器
212 衬底载置台
213 加热器
221 第一排气口
234 簇射头
244 第一电极
260 控制器
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式进行说明。
[实施方式]
以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。
[(1)衬底处理装置的构成]
首先，对实施方式涉及的衬底处理装置进行说明。
衬底处理装置200例如为绝缘膜形成单元，如图1所示，以单片式衬底处理装置的形式构成。
如图1所示，衬底处理装置200包括处理容器202。处理容器202构成为例如水平剖面为圆形、且扁平的密闭容器。另外，处理容器202由例如铝(Al)、不锈钢(SUS)等金属材料或石英构成。在处理容器202内，形成有对作为衬底的硅晶片等衬底100进行处理的处理空间(处理室)201、移载空间(移载室)203。处理容器202由上部容器202a和下部容器202b构成。在上部容器202a与下部容器202b之间设置有分隔板204。将上部处理容器202a所包围的空间、比分隔板204靠上方的空间称为处理室201。另外，将比分隔板204靠下方的空间称为移载室203。
在下部容器202b的侧面设置有与闸阀1490邻接的衬底搬入搬出口1480，晶片100经由衬底搬入搬出口1480在未图示的搬送室与移载室203之间移动。在下部容器202b的底部设置有多个提升销207。而且，下部容器202b接地。
在处理室201内设置有支承衬底100的衬底支承部210。衬底支承部210主要具有：载置衬底100的衬底载置面211和表面上具有衬底载置面211的衬底载置台212、作为加热部的加热器213。在衬底载置台212上、在与提升销207对应的位置处分别设置供提升销207贯穿的贯穿孔214。另外，加热器213连接于温度控制部400、且构成为能够控制温度。另外，也可以在衬底载置台212上设置向衬底100、处理室201施加偏压的偏压电极256。偏压电极256构成为与偏压调节部257连接，并且通过偏压调节部257可调节偏压。
衬底载置台212通过轴217支承。轴217贯穿处理容器202的底部，进而在处理容器202的外部与升降机构218连接。通过使升降部218工作而使轴217及衬底载置台212升降，从而能够使载置于载置面211上的衬底100升降。需要说明的是，轴217下端部的周围由波纹管219覆盖，处理空间201内被气密地保持。
对于衬底载置台212而言，在搬送衬底100时，移动至晶片移载位置，当衬底100的处理时，移动至图1所示的处理位置。需要说明的是，晶片移载位置为提升销207的上端从衬底载置面211的上表面突出的位置。
具体而言，在使衬底载置台212下降至晶片移载位置时，使得提升销207的上端部从衬底载置面211的上表面突出，从而使提升销207从下方支承衬底100。另外，在使衬底载置台212上升至晶片处理位置时，使得提升销207从衬底载置面211的上表面没入，从而使衬底载置面211从下方支承衬底100。需要说明的是，由于提升销207与衬底100直接接触，所以优选由例如石英、氧化铝等材质形成。
[排气部]
在处理室201(上部容器202a)的内壁上，设置有将处理室201的气氛排气的作为第一排气部的第一排气口221。在第一排气口221上，连接有第一排气管224a，在第一排气管224a上，依次串联地连接有将处理室201内控制为规定压力的APC(Auto PressureController，自动压力控制器)等压力调节器227、第一真空泵223a和后述的第二真空泵223b。主要由第一排气口221、第一排气管224a、压力调节器227构成第一排气部(排气管线)。需要说明的是，第一真空泵223a也可以作为第一排气部的构成。另外，在移载室203的内壁侧面，设置有将移载室203的气氛排气的第二排气口1481。另外，在第二排气口1481上，设置有排气管1482。在排气管1482，设置有压力调节器228，从而构成为能够将移载室203内的压力排气至规定压力。另外，也可经由移载室203而将处理室201内的气氛排气。
[气体导入口]
在处理室201的上部设置的簇射头234的上表面(天井壁)设置有用于向处理室201内供给各种气体的气体导入口241。对与作为气体供给部的气体导入口241连接的各气体供给单元的构成，在后面描述。
[气体分散部]
作为气体分散单元的簇射头234具有缓冲室232、分散板244a。需要说明的是，分散板244a也可以构成为作为活化部的第一电极244b。在分散板244a上，设置有多个向衬底100分散供给气体的孔234a。簇射头234设置于气体导入口241与处理室201之间。从气体导入口241导入的气体被供给至簇射头234的缓冲室232(也称为分散部。)、经由孔234a而被供给至处理室201。
需要说明的是，在使分散板244a构成为第一电极244b的情况下，第一电极244b由导电性的金属构成、并且作为用于将处理室201内的气体激发的活化部(激发部)的一部分构成。构成为能够向第一电极244b供给电磁波(高频电力、微波)。需要说明的是，当盖231由导电性部件构成时，采用下述构成：在盖231与第一电极244b之间设置绝缘块233，从而将盖231与第一电极部244b之间绝缘。
[活化部(等离子体生成部)]
对设置有作为活化部的第一电极244b的情况下的构成进行说明。在作为活化部的第一电极244b上，连接有匹配器251和高频电源部252，构成为能够供给电磁波(高频电力、微波)。由此，能够将供给至处理室201内的气体活化。另外，第一电极244b构成为能够生成电容结合型的等离子体。具体而言，第一电极244b形成为导电性的板状，构成为被上部容器202a支承。活化部至少由第一电极244b、匹配器251、高频电源部252构成。需要说明的是，在第一电极244b与高频电源252之间，也可设置阻抗计254。通过设置阻抗计254，能够基于测定到的阻抗，来反馈控制匹配器251、高频电源252。另外，高频电源252构成为能够在其与控制器260之间进行电力数据的发送接收，匹配器251构成为能够在其与控制器260之间进行匹配数据(行波数据，反射波数据)的发送接收，阻抗计254构成为能够在其与控制器260之间进行阻抗数据的发送接收。
[气体供给部]
在气体导入口241上，连接有共用气体供给管242。从共用气体供给管242供给的气体经由气体导入口241而被供给至簇射头234内。
如图2所示，在共用气体供给管242上连接有气体供给部。气体供给部连接第一供给管113a、第二供给管123a、第三供给管133a。
从包括第一供给管113a的第一供给部，主要供给作为第一气体的含第一元素的气体(第一处理气体)。另外，从包括第二供给管123a的第二供给部，主要供给作为第二气体的含第二元素的气体(第二处理气体)。另外，从包括第三供给管133a的第三供给部(非活性气体供给部)，主要供给作为第三气体的含第三元素的气体。
[第一供给部]
在第一供给管113a上，从上游方向起依次设置有非活性气体供给源113b、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC)115、作为开闭阀的阀116a、116b。需要说明的是，阀116a也称为将第一供给管113a内吹扫的吹扫阀。另外，阀116b也称为第一定时阀，其控制向衬底100供给气体的定时。
另外，在MFC115与吹扫阀116a之间，连接有气化器导入管119a，气化器导入管119a将第一供给管113a与气化器118的导入部118a连接。在气化器导入管119a上，设置有导入阀119b。
在吹扫阀116a与第一定时阀116b之间、且在吹扫阀116a侧设置的合流部(连接点，也称为连接部)114上，连接有气化器输出管119c，气化器输出管119c将第一供给管113a与气化器118的导出部118b连接。在气化器输出管119c上，设置有输出阀119d。
利用后述的控制器260控制各阀的开闭，由此，可构成为能够从非活性气体供给源113b而直接经由第一供给管113a向共用气体供给管242供给非活性气体。另外，从非活性气体供给源113b经由气化器导入管119a而向气化器118供给非活性气体，由此，可构成为从气化器118经由气化器输出管119c而向第一供给管113a供给后述的第一气体。需要说明的是，若贮存在气化器118中的原料单独可气化、从而向第一供给管113a供给第一气体，则也可以不向气化器118供给非活性气体。
这里，作为第一气体的、含第一元素的气体为处理气体之一。含第一元素的气体为含有第14族元素的气体，例如为包含硅(Si)的气体。具体而言，双(二乙基氨基)硅烷(Si[N(C2H5)2]2H2，略称：BDEAS)气体。在气化器118内，储存有如上所述的原料。需要说明的是，在使用如上所述的包含氨基(NH－)、和碳(C)中的任一者或两者的气体的情况下，能够提高在衬底100上形成的膜特性。例如，能够提高膜厚均匀性、电特性。然而，含有氨基(NH-)和碳(C)中的任一者或两者的原料，与不含氨基和碳的原料相比，热稳定性低。若将上述原料加热至气化温度以上，则有时会发生热分解。
含第一元素的气体从气化器118经由输出阀119d、第一定时阀116b、第一供给管113a、共用气体供给管242而被供给至衬底处理装置200。
第一供给部主要由气化器118、气化器输出管119c、输出阀119d、第一供给管113a构成。
另外，也可以在第一供给管113a的比阀116b靠上游侧设置气体罐181。通过设置气体罐181从而贮存第一气体，能够向衬底100流过大量的气体。需要说明的是，也可将气体罐181包括在第一供给部。
此外，也可以考虑将非活性气体供给源113b包括在第一供给部。需要说明的是，非活性气体供给源113b是作为向第一供给管113a和气化器导入管119a中的任一者或两者供给非活性气体的源(source)而发挥功能的构成，例如，设置于半导体制造装置工厂。
需要说明的是，在气化器118上，也可以连接向气化器118供给原料的原料供给管121。在原料供给管121上设置阀121a，从而构成为能够调节流过原料供给管121内的原料的量。
需要说明的是，在气化器118上，也可设置余量检测部，其检测残留在气化器118内的原料的量。对于余量检测部而言，例如，如图2的虚线所示，其为检测液面水位的液面仪(level meter)122a和重量计122b中的任一者或两者。通过设置余量检测部，能够检测残留在气化器118内的原料的量。需要说明的是，残留在气化器118内的原料的量也可以基于下述累积值的数据并通过控制器260进行运算、使用间接运算的程序进行计算，所述累积值基于：MFC115的流量的累积值；阀119b、输出阀119d、阀116b等的打开时间的累积值；后述的第一气体供给工序S503的累积时间等中的一者以上。需要说明的是，在使用程序计算残留的原料的量的情况下，也可以不设置图2所示的硬件性的余量检测部，而利用程序来实现余量检测部。另外，也可以基于从余量检测部输出的余量数据和各累积值来计算残留的原料的量。
这里，在气化器118内，存在未填充原料的、空的空间118c。在上述空的空间118c中，有时产生分解后的第一气体、分解后的第一气体滞留。在分解后的第一气体被供给至衬底处理装置200的情况下，会产生如下课题：降低每个衬底100的处理品质的均匀性。例如，在供给了分解后的第一气体的处理、与没有供给分解后的第一气体的处理中，膜特性(膜品质)不同。对于分解后的第一气体而言，例如，其在使衬底处理装置200停止时产生。分解后的第一气体有时也在气化器输出管119c、第一供给管113a等中产生。另外，例如，在使衬底处理装置200待机(停机时间)时，也存在产生分解后的第一气体的可能性。另外，在后述的衬底搬入工序S501、升温工序S502、成膜工序S302、判定工序S507、搬送压力调节工序S508、衬底搬出工序S509等中，也存在产生分解后的第一气体的可能性。
本申请的发明人等发现了从气化器118、第一供给管113a、气化器输出管119c的至少任一者内除去分解后的第一气体的技术。例如，通过使用后述的第二排出管120a，能够将在气化器118、气化器输出管119c内存在的分解后的第一气体向后述的第二排气管224b排出。另外，通过使用后述的第一排出管113h，能够将在第一供给管113a内存在的分解后的第一气体向第二排气管224b排出。以下，针对将上述分解后的第一气体排出的构成进行说明。
需要说明的是，这里，设置了作为气化方式而采用鼓泡方式的气化器118，但也可以采用蒸发方式的气化器、升华方式的气化器。即便是蒸发方式的气化器，也具有在气化器内的空间中生成分解后的第一气体的可能性，从而产生同样的课题。
需要说明的是，针对贮留在气化器118内的原料为液体的情况进行了记载，但不限于此，在固体、气化器的情况下，也会产生同样的课题。
[气体排出部]
气体排出部由第一排出部和第二排出部中的任一者或两者构成。以下，针对第一排出部和第二排出部的构成进行说明。
[第一排出部]
在吹扫阀116a与第一定时阀116b之间、第一定时阀116b侧设置的合流部(也称为连接点、连接部)117上，设置有连接第一供给管113a与第二排气管224b的第一排出管113h。另外，在第一排出管113h上设置有第一排出阀116h。第一排出部至少由第一排出管113h和第一排出阀116h构成。
[第二排出部]
在输出阀119d与导出部118b之间的气化器输出管119c上，设置有连接气化器输出管119c和第二排气管224b的第二排出管120a。另外，在第二排出管120a上设置第二排出阀120b，构成为能够控制从气化器输出管119c向第二排气管224b的流路的开/关。第二排出部至少由第二排出管120a和第二排出阀120b构成。
需要说明的是，也可以由第二排出阀120b和输出阀119d形成流路切换部120c。需要说明的是，流路切换部120c也可以由一个阀构成。具体而言，具有三通阀。流路切换部120c构成为从气化器118向第一供给管113a和第二排出管120a的任一者中供给气体。
需要说明的是，第二排气管224b连接于第一排气管224a。构成为向第二排气管224b排气的气体能够经由第一排气管224a而向真空泵223b排出。
利用上述这样的构成，在第一供给管113a、气化器118、气化器导入管119a、气化器输出管119c内存在的气体构成为能够从第二排出管120a、第一排出管113h中的任一者或两者向第二排出管224b排出。
[第二供给部]
在第二供给管123a上，从上游方向起依次设置有第二供给源123、MFC125、阀126。需要说明的是，阀126也称为第二定时阀，其控制向衬底100供给第二气体的定时。
从第二供给管123a，含第二元素的气体经由MFC125、阀126、共用气体供给管242被供给至衬底处理装置200。
含第二元素的气体为处理气体之一。含第二元素的气体为包含氮(N)的气体，具体而言，为氨(NH3)气体、氢(H2)与氮(N2)的混合气体等气体。
需要说明的是，也可以在第二供给管123a上设置将第二气体活化的远程等离子体单元(RPU)180。
第二供给部主要由第二供给管123a、MFC125、阀126构成。
此外，可考虑将第二供给源123、RPU180中的任一者或两者包含在第二供给部中。
[第三供给部(非活性气体供给部)]
在第三供给管133a上，从上游方向起依次设置有第三气体供给源133、MFC135、阀136。需要说明的是，阀136也称为第三定时阀，其控制向衬底100供给第三气体的定时。
从第三供给管133a，非活性气体经由MFC135、阀136、共用气体供给管242而被供给至簇射头234。
非活性气体为不易与第一气体反应的气体。非活性气体例如为氮(N2)气体、氩(Ar)气体、氦(He)气体等气体。
第三供给部(非活性气体供给部)主要由第三供给管133a、MFC135、阀136构成。
这里，构成第一供给部、第二供给部、第三供给部各自的MFC、阀、(气化器)、(RPU)构成为能够与控制器260之间发送接收信息，且分别发送接收以下数据。MFC：流量数据、阀：开度数据、(气化器：气化量数据)、(RPU：电力数据)。
[控制部]
如图3所示，衬底处理装置200具有控制衬底处理装置200的各部的动作的控制器260。
将控制器260的概略构成图、网络268、上位装置500等的连接构成图示于图3。作为控制部的控制器260以具有CPU(Central Processing Unit)261、RAM(Random AccessMemory)262、存储装置263、I/O端口264的计算机的形式构成。RAM262、存储装置263、I/O端口264构成为能够经由内部总线265而与CPU261进行数据交换。构成为能够在控制器260上连接例如以触摸面板等的形式构成的输入输出装置269、外部存储装置267、发送接收部285等。输入输出装置269也可以构成为还包含作为通知部(表示部，其通知衬底处理装置200的状态、从上位装置500等接收到的数据)的显示画面270。
存储装置263由例如闪存、HDD(Hard Disk Drive)等构成。在存储装置263内，以可读取的方式存储有：控制衬底处理装置的动作的控制程序；记载有后述衬底处理的步骤、条件等的工艺制程；直至设定在对衬底100的处理中使用的工艺制程之前的过程中所产生的运算数据、处理数据等。需要说明的是，工艺制程是以使控制器260执行后述衬底处理工序的各步骤、并能获得规定结果的方式组合得到的，其作为程序发挥作用。以下，也将该工艺制程、控制程序等统一简称为程序。需要说明的是，本说明书中在使用程序这样的用语的情况下，有时仅单独包含工艺制程，有时仅单独包含控制程序，或者有时包含上述两者。另外，RAM262以存储区域(工作区)的形式构成，该存储区域暂时保持通过CPU261读取的程序、运算数据、处理数据等数据。
I/O端口264连接于闸阀1490、升降部218、温度控制部400、压力调节器227、228、真空泵223a、223b、匹配器251、高频电源部252、MFC115、125、135、阀116a、116b、116h、119b、119d、(121a)、126、136、(偏压控制部257)等。另外，也可以还连接于阻抗计254、RPU180等。需要说明的是，本发明中的“连接”包含各部通过物理的缆线而连接的含义，也包含各部的信号(电子数据)能够直接或间接地发送/接收信息的含义。
作为运算部的CPU261构成为读取并执行来自存储装置263的控制程序、并且根据来自输入输出装置269的操作命令的输入等而从存储装置263读取工艺制程。另外，构成为能够对从发送接收部285输入的设定值、存储于存储装置263的工艺制程、控制数据进行比较·运算，从而算出运算数据。另外，构成为能够由运算数据执行对应的处理数据(工艺制程)的判定处理等。另外，CPU261构成为能够按照所读取的工艺制程的内容，来控制闸阀1490的开闭动作，升降部218的升降动作；向温度控制部400的电力供给动作；利用温度控制部400进行的衬底载置台212的温度调节动作；压力调节器227、228的压力调节动作；真空泵223a的开关控制；通过MFC115、125、135进行的气体流量控制动作；RPU180的气体的活化动作；通过阀116a、116b、116h、119b、119d、(121a)、126、136进行的气体的开关控制；匹配器251的电力的匹配动作；高频电源部252的电力控制；偏压控制部257的控制动作；基于阻抗计254测得的测定数据进行的匹配器251的匹配动作；高频电源252的电力控制动作；等。当进行各构成的控制时，CPU261内的发送接收部通过对根据工艺制程的内容的控制信息进行发送/接收，从而进行控制。
需要说明的是，控制器260不限于以专用的计算机的形式构成的情况，也可以以通用的计算机的形式构成。例如，准备存储了上述程序(数据)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、存储卡等半导体存储器)267，然后使用该外部存储装置267将程序安装在通用的计算机上等，从而可以构成本实施方式的控制器260。需要说明的是，用于向计算机提供程序的手段不限于经由外部存储装置267进行提供的情况。例如，也可以不经由外部存储装置267、而是使用发送接收部285、网络268(互联网、专用线路)等通信手段提供程序。需要说明的是，存储装置263、外部存储装置267以计算机可读取的记录介质的形式构成。以下，也将它们统一简称为记录介质。需要说明的是，本说明书中使用记录介质这一用语时，有时仅单独包含存储装置263，有时仅单独包含外部存储装置267、或有时包含上述两者。
[衬底处理工序]
接下来，使用图4～图7，针对衬底处理工序进行说明。
在衬底处理工序中，如图4所示，在成膜工序S302之前或之后的任一者或两者，进行气体供给部调节工序S301。使用图5对气体供给部调节工序S301的详情进行说明。
[气体供给部调节工序S301]
如图5所示，气体供给部调节工序S301具有：第一排气工序(气体管排气工序)S401、第二排气工序(气化器排气工序)S402、和气氛调节工序S403。接下来，对这些工序进行说明。
[第一排气工序(气体管排气工序)S401]
首先，对气体管排气工序S401进行说明。在气体管排气工序S401中，将残留在第一供给管113a中的第一气体从第二排出部排气。具体而言，关闭阀116b、阀119b和阀119b，打开吹扫阀116a和第一排出阀116h。由此，形成气体从非活性气体供给源113b经由第一供给管113a吹扫阀116a、第一排出管113h、第一排出阀116h等而向第二排气管224b流动的流路。在这种状态下，从第二排气管224b将第一供给管113a内的残留气体进行规定时间的排气。需要说明的是，此时，也可以从非活性气体供给源113b供给非活性气体，从而将第一供给管113a内的气体挤出。另外，也可以使第一供给管113a内气氛的排气、和非活性气体的供给交替重复。通过以上述方式将第一供给管113a内排气，能够降低残留的气体量。
另外，当第一供给管113a内的排气结束后，关闭吹扫阀116a和第一排出阀116h，从而结束气体管排气工序S401。需要说明的是，也可以在关闭吹扫阀116a和第一排出阀116h后，打开阀116b，将第一供给管113a内排气至高真空。在将第一供给管113a内排气至高真空后，关闭阀116b，将第一供给管113a内保持为高真空气氛。
[第二排气工序(气化器排气工序)S402]
接下来，进行气化器排气工序S402。在气化器排气工序S402中，将在气化器118的空的空间118c中存在的分解后的第一气体从气化器118经由第一排出部而向第二排气管224b排气。具体而言，打开阀119b和第二排出阀120b，关闭吹扫阀116a、输出阀119d和第一排出阀116h。在该状态下，进行将气化器118内的气氛经由第二排出管120a而向第二排气管224b排气。上述排气也可以不仅仅是将气化器118内真空排气，还从非活性气体供给源113b供给非活性气体，从而挤出气化器118内的分解后的第一气体。另外，也可以重复进行气化器118内的排气、和利用非活性气体供给进行的排气。通过重复进行，能够减少在气化器118内存在的分解后的第一气体的量。
需要说明的是，对于排气时间、非活性气体的流量而言，也可以基于在气化器118内残留的原料的量、衬底处理装置的停机时间、气化器118的停机时间、成膜工序的累积时间等数据，来进行变更。例如，在残留的原料的量少的情况下，预期到空的空间118c变多、分解后的第一气体的量变多的话，将排气时间延长即可。即，分解后的第一气体的量与排气时间具有比例关系，基于比例关系既可以较长地设定排气时间，也可以以使得非活性气体的流量变多的方式进行设定。
规定时间排气后，关闭第二排出阀120b，从而结束气化器排气工序S402。
[气氛调节工序S403]
接下来，对气氛调节工序S403进行说明。在气氛调节工序S403中，打开阀119b，向气化器118供给非活性气体，向空的空间118c中填充第一气体。规定时间经过后，打开输出阀119d、向第一供给管113a内供给第一气体，从而调节气化器118和第一供给管113a内的气氛。
需要说明的是，此时，当第一供给管113a内成为高真空气氛的情况下，能够使第一气体一气呵成地从气化器118向第一供给管113a流入，能够抑制第一气体在第一供给管113a内的稀释化。通过抑制第一气体在第一供给管113a内的稀释化，能够在气体供给调节工序S301之后，减小最初向衬底处理装置200(衬底100)供给的气体浓度与在后述的成膜工序S302进行1次以上后向衬底处理装置200(衬底100)供给的气体浓度之差。即，能够提高每个衬底100的处理均匀性。
由此，进行气体供给部调节工序S301。
接下来，使用图6，对成膜处理工序S302和在其前后进行的工序进行说明。
[衬底搬入工序S501]
在成膜处理S302时，首先，将衬底100搬入处理空间201。具体而言，利用升降部218使衬底支承部210下降，成为提升销207从贯穿孔214向衬底支承部210的上表面侧突出的状态。另外，将处理空间201内、移载室203调节为规定压力后，打开闸阀1490，使衬底100从闸阀1490载置于提升销207上。在使衬底100载置于提升销207上后，关闭闸阀1490，利用升降部218使衬底支承部210上升至规定位置，由此衬底100被从提升销207载置到衬底支承部210。接下来，也可以以处理空间201内成为规定压力(真空度)的方式，经由第一排气管224a、和第二排气管1481中的任一者或两者将处理空间201内排气。此时，基于压力传感器(未图示)测定到的压力值，反馈控制压力调节器227的阀开度和压力调节器228的阀开度中的任一者或两者。
[升温工序S502]
在升温工序S502中，在将衬底100通过衬底支承部210支承的状态下，保持规定时间。保持规定时间，或者在衬底100达到规定温度后，进行下一成膜工序S302。
需要说明的是，此时的加热器213的温度设定为100～700℃、优选为300～500℃的范围内的恒定温度。加热器213的温度被控制，以使得至少在成膜工序S301的期间，衬底100的温度保持规定温度。具体而言，基于温度传感器(未图示)检测到的温度数据，以衬底支承部210成为规定温度的方式，反馈控制对加热器213供给的电力。
接下来，使用图6和图7，对成膜工序S302进行说明。
[成膜工序S302]
在成膜工序S302中，具有后述的第一气体供给工序S503、第一吹扫工序S504、第二气体供给工序S505和第二吹扫工序S506。需要说明的是，这里，示出了将上述工序串联地进行的例子，但是，也可以以第一气体供给工序S503与第二气体供给工序S505的执行期间的一部分重合的方式进行。需要说明的是，在并行地执行第一气体供给工序S503和第二气体供给工序S505的情况下，既可以并行地进行第一吹扫工序S504和第二吹扫工序S506，也可以将一个吹扫工序省略。
[第一气体供给工序S503]
在第一气体供给工序S503中，从第一供给部向处理室201内供给作为第一气体(处理气体)的含硅气体。具体而言，供给BDEAS气体。具体而言，在打开第一定时阀116b、输出阀119d、导入阀119b、并且关闭吹扫阀116a、第二排出阀120b、第一排出阀116h的状态下，通过MFC115对从非活性气体供给源113b供给的非活性气体进行流量调节，通过向气化器118供给，从而将气化器118内的BDEAS气体向衬底处理装置200供给。BDEAS气体穿过缓冲室232、从簇射头234的气体供给孔234a而被供给至减压状态的处理室201内。另外，进行控制，以使得继续进行利用排气部进行的处理室201内的排气、以使处理室201内的压力成为规定压力范围(第一压力)。此时，对衬底100供给BDEAS气体。BDEAS气体以规定压力(第一压力：例如10Pa以上且1000Pa以下)向处理室201内供给。由此，向衬底100供给BDEAS气体。通过供给BDEAS气体，从而在衬底100上形成含硅层。
[第一吹扫工序S504]
在衬底100上形成含硅层后，关闭第一定时阀116b，停止BDEAS气体的供给。通过停止第一气体，将在处理室201中存在的第一气体、在缓冲室232中存在的处理气体从第一排气部排气，从而进行第一吹扫工序S504。
另外，在第一吹扫工序S504中，除了仅仅通过将气体排气(抽真空)从而将气体排出以外，还可以构成为从非活性气体供给源113b供给非活性气体，从而进行通过将残留气体挤出而进行的排出处理。这种情况下，打开阀136，通过MFC135进行非活性气体的流量调节。另外，也可以将抽真空和非活性气体的供给组合进行。另外，也可以构成为交替进行抽真空和非活性气体的供给。
规定的时间经过后，关闭阀136，停止非活性气体的供给。需要说明的是，也可以保持打开阀136的状态而继续进行非活性气体的供给。
[第二气体供给工序S505]
在第一吹扫工序S504之后，从第二供给部，向处理室201内供给作为第二气体(也称为处理气体或反应气体)的NH3气体。具体而言，打开阀126，经由气体导入口241、缓冲室232、多个孔234a，而向处理室201内供给NH3气体。
此时，以使得NH3气体的流量成为规定流量的方式调节MFC125。需要说明的是，NH3气体的供给流量例如为1sccm以上且10000sccm以下。
若将NH3气体供给至在衬底100上形成的含硅层，则含硅层被改质，形成规定厚度的SiN层。具体而言，通过将包含在含硅层中的碳(C)、氢(H)还原，从而形成SiN层。
[第二吹扫工序S506]
通过与第一吹扫工序S503相同的动作，来进行第二吹扫工序S506。例如，通过停止第二气体的供给，从而将在处理室201内存在的第二气体、在缓冲室232内存在的第二气体从排气部排气，由此进行第二吹扫工序S506。另外，也可以向缓冲室232和处理室201中供给吹扫气体，从而进行吹扫。
需要说明的是，如图7的第二排出阀120b打开定时A所示，也可以设置下述定时：与第一吹扫工序S504、第二气体供给工序S505、和第二吹扫工序S506中的至少一个工序并行地打开第二排出阀120b。既可以在与执行各工序的一部分的期间重合的定时打开第二排出阀120b，也可以贯穿第一吹扫工序S504、第二气体供给工序S505和第二吹扫工序S506的所有工序打开第二排出阀120b。也可以构成为打开第二排出阀120b、向第二排出管120a供给在气化器118内生成的第一气体。通过从气化器118向第二排出管120a供给，从而即便在气化器118内产生分解后的第一气体，也能够抑制分解后的第一气体的滞留。另外，能够将气化器118内的压力保持为恒定，能够抑制分解后的第一气体的生成。另外，能够将气化器118内的第一气体与非活性气体的比率保持为恒定。即，能够按照每个循环而将向衬底100供给的第一气体的浓度保持为恒定。由此，即便在衬底100上形成的膜成为数原子层的薄膜，也能够将每个单层的品质保持为恒定。
需要说明的是，在打开第二排出阀120b的定时中，通过预先关闭输出阀119d，能够抑制第一供给管113a内的压力降低。另外，能够抑制分解后的第一气体进入第一供给管113a内。
需要说明的是，在设置了气体罐181的情况下，也可以以在气体罐181内贮存规定量的第一气体后、第二排出阀120b打开的方式设定各阀的开闭定时。另外，可构成为：在从执行第一次循环的S503后至下一循环的S503的开始的期间，预先设定在气体罐181内贮存的第一气体的量、并保留必要的第一气体的量得以贮留的时间，打开第二排出阀120b。例如，如图7所示的第二排出阀120b打开定时B所示那样，设定阀开闭定时。具体而言，设定为在S504的工序中打开第二排出阀120b，将第一气体排出，在S505和S506的工序中，在气体罐181内贮存第一气体，由此，能够抑制第一气体在气体罐181内发生分解。
[判定工序S507]
第二吹扫工序S506结束后，控制器260对上述成膜工序S302(S503～S506)是否执行了规定的循环数n进行判定。即，对是否在衬底100上形成了所期望的厚度的SiN层进行判定。将上述工序S503～S506作为一个循环，将该循环至少进行1次以上，从而能够在衬底100上形成规定膜厚的SiN膜。
在判定工序S507中，当成膜工序S302未被执行规定次数的时候(“否”判定的时候)，重复进行成膜工序S302，当实施了规定次数的时候(“是”判定的时候)结束成膜工序S302，并执行搬送压力调节工序S508。
[搬送压力调节工序S508]
接下来，对搬送压力调节工序S508进行说明。在搬送压力调节工序S508中，以使得处理空间201内、移载室203内成为规定压力(真空度)的方式，通过第一排气口221和第二排气口1481中的任一者或两者排气。
[衬底搬出工序S509]
在通过搬送压力调节工序S508而使得处理空间201和移载室203内达到规定压力后，通过升降部218使衬底支承部210下降，从而形成提升销207从贯穿孔214向衬底支承部210的上表面侧突出的状态。即，形成衬底100被提升销207支承的状态。然后，打开闸阀1490，将衬底100从移载室203向搬送组件(未图示)搬出。
[气体供给部调节工序S303]
需要说明的是，在成膜工序S302结束后，也可以进行气体供给部调节工序S303。气体供给部调节工序S303与上述气体供给部调节工序S301相同，因此，省略详细说明。
由此，进行本发明的衬底处理工序。
以上，具体说明了本发明的一实施方式，但本发明不限于上述实施方式，在不脱离其主旨的范围内，能够进行各种变更。
例如，在上文中，记载了成膜处理，但也可适用其他处理。例如，有适用等离子体的扩散处理、氧化处理、氮化处理、氧氮化处理、还原处理、氧化还原处理、蚀刻处理、加热处理等。例如，在仅使用反应气体对衬底表面、形成于衬底的膜进行等离子体氧化处理、等离子体氮化处理时，也可以应用本发明。另外，也可以适用于仅使用了反应气体的等离子体退火处理。
另外，在上文中，对半导体器件的制造工序进行了记载，但实施方式的发明还可以适用于除半导体器件的制造工序以外的工序。例如，有液晶装置的制造工序、太阳能电池的制造工序、发光装置的制造工序、玻璃衬底的处理工序、陶瓷衬底的处理工序、导电性衬底的处理工序等衬底处理。
另外，在上文中，示出了形成硅氮化膜的例子，但也可以适用于使用其他气体的成膜。例如，有含氧膜、含氮膜、含碳膜、含硼膜、含金属膜和含有多种上述元素的膜等。需要说明的是，作为这些膜，例如，有AlO膜、ZrO膜、HfO膜、HfAlO膜、ZrAlO膜、SiC膜、SiCN膜、SiBN膜、TiN膜、TiC膜、TiAlC膜等。
另外，在上述中，示出了通过在一个处理室处理一张衬底的装置构成，但不限于此，也可以是在水平方向或垂直方向上排列多张衬底的装置。

Claims (23)

1.衬底处理装置，其具有：
能够收容衬底的处理室；
气化器，其生成向所述衬底供给的分解性的第一气体；
第一供给管，其连接于所述气化器、向所述处理室供给所述第一气体，且具有控制所述第一气体的供给定时的第一定时阀；
非活性气体供给部，其向气化器导入管和所述第一供给管中的任一者或两者供给非活性气体，其中，所述气化器导入管向所述气化器供给气体；
气化器输出管，其从所述气化器向所述第一供给管供给所述第一气体；
第一排出部，其设置于所述第一供给管、将所述第一供给管内的气氛排气；
第二排出部，其设置于所述气化器输出管、连接于比所述第一排出部更靠所述气化器侧的位置，所述第二排出部将所述气化器内的气氛排气；和
控制部，其以能够执行如下处理的方式控制所述第一定时阀、所述非活性气体供给部、所述第一排出部和所述第二排出部，所述处理为：
（a）通过所述第一排出部将所述第一气体排出而对所述第一供给管的内部气氛进行排气的处理；
（b）经由所述第二排出部将所述气化器的内部气氛排气的处理；
（c）在所述（a）与所述（b）的之前或之后，经由所述气化器输出管、所述第一供给管及设于所述第一供给管的第一定时阀而将在所述气化器产生的所述第一气体向不具有所述衬底的所述处理室供给的处理。
2.根据权利要求1所述的衬底处理装置，其中，
所述第二排出部具有第二排出管和设置于所述第二排出管的第二排出阀，
所述控制部构成为：
在（b）中，所述气化器的内部气氛经由所述第二排出阀而被排出，所述第二排出阀的打开或关闭基于所述气化器内的原料的量、气化器的停机时间或这两者而进行，
关于所述气化器内的原料的量的检测，通过所述气化器内的液体原料的水位、所述气化器内的原料重量、非活性气体的流量的累积值、第一定时阀的打开状态的累积时间中的至少任一者来进行检测。
3.根据权利要求1所述的衬底处理装置，其中，
所述第二排出部具有第二排出管和第二排出阀，
所述控制部构成为控制所述阀，以使得基于所述气化器内的余量数据和所述气化器的停机时间数据中的任一者或两者的数据，变更所述第二排出阀的打开时间，从而将所述气化器内的气氛向所述第二排出管排气。
4.根据权利要求1所述的衬底处理装置，其中，
所述第二排出部具有第二排出管和第二排出阀，
所述控制部构成为控制所述第一排出部和所述第二排出部，以使得在将所述第一供给管内的气氛向所述第一排出部排气后，将所述气化器内的气氛向第二排出管排气。
5.根据权利要求2所述的衬底处理装置，其中，
所述控制部构成为控制所述第一排出部和所述第二排出部，以使得在将所述第一供给管内的气氛向所述第一排出部排气后，将所述气化器内的气氛向所述第二排出管排气。
6.根据权利要求4所述的衬底处理装置，其中，
在比所述第一供给管与所述气化器输出管的连接部靠上游侧并且比所述气化器导入管与所述第一供给管的连接部靠下游侧的位置设置有吹扫阀，
所述控制部控制吹扫阀，以使得当将所述第一供给管的气氛向所述第一排出部排气时，经由所述吹扫阀向所述第一供给管内供给非活性气体。
7.根据权利要求5所述的衬底处理装置，其中，
在比所述第一供给管与所述气化器输出管的连接部靠上游侧并且比所述气化器导入管与所述第一供给管的连接部靠下游侧的位置设置有吹扫阀，
所述控制部控制吹扫阀，以使得当将所述第一供给管的气氛向所述第一排出部排气时，经由所述吹扫阀向所述第一供给管内供给非活性气体。
8.根据权利要求1所述的衬底处理装置，其中，
在所述气化器输出管上设置有输出阀，
所述控制部控制所述第一排出部、所述第二排出部和所述输出阀，以使得在将所述第一供给管内排气至真空气氛、将所述气化器内的气氛排气后，从所述气化器向所述第一供给管内供给所述第一气体。
9.根据权利要求3所述的衬底处理装置，其中，
在所述气化器输出管上设置有输出阀，
所述控制部控制所述第一排出部、所述第二排出部和所述输出阀，以使得在将所述第一供给管内排气至真空气氛、将所述气化器内的气氛排气后，从所述气化器向所述第一供给管内供给所述第一气体。
10.根据权利要求4所述的衬底处理装置，其中，
在所述气化器输出管上设置有输出阀，
所述控制部控制所述第一排出部、所述第二排出部和所述输出阀，以使得在将所述第一供给管内排气至真空气氛、将所述气化器内的气氛排气后，从所述气化器向所述第一供给管内供给所述第一气体。
11.根据权利要求6所述的衬底处理装置，其中，
在所述气化器输出管上设置有输出阀，
所述控制部控制所述第一排出部、所述第二排出部和所述输出阀，以使得在将所述第一供给管内排气至真空气氛、将所述气化器内的气氛排气后，从所述气化器向所述第一供给管内供给所述第一气体。
12.根据权利要求3所述的衬底处理装置，其中，
在所述气化器输出管上设置有输出阀，
所述控制部构成为控制所述输出阀和所述第二排出阀，以使得当关闭所述第二排出阀时打开所述输出阀，当关闭所述输出阀时打开所述第二排出阀。
13.根据权利要求3所述的衬底处理装置，其中，
所述第二排出阀由设置于所述第二排出管与所述气化器输出管的连接部的三通阀构成，
所述控制部构成为控制所述第二排出阀，以使得形成从所述气化器向所述第一供给管的气体供给流路、和从所述气化器向所述第二排出管的气体排气流路中的任一者。
14.半导体器件的制造方法，其具有：
（a）第一排气工序，通过连接于第一供给管的第一排出部，对第一供给管的内部气氛进行排气，所述第一供给管用于将通过气化器生成的分解性的第一气体供给到能够收容衬底的处理室；
（b）第二排气工序，经由所述气化器的气化器导入管向所述气化器供给非活性气体，并经由在所述气化器的气化器输出管上设置且连接于比所述第一排出部更靠所述气化器侧的第二排出部，将所述气化器的内部气氛排气；
（c）在所述（a）与所述（b）的之前或之后，经由所述气化器输出管、所述第一供给管及设于所述第一供给管的第一定时阀而将在所述气化器产生的所述第一气体向不具有所述衬底的所述处理室供给的工序。
15.根据权利要求14所述的半导体器件的制造方法，其中，
在（b）中，所述气化器的内部气氛经由所述第二排出部的第二排出管及设于所述第二排出管的第二排出阀而被排出，所述第二排出阀的打开或关闭基于所述气化器内的原料的量、气化器的停机时间或这两者而进行，
关于所述气化器内的原料的量的检测包括所述气化器内的液体原料的水位、所述气化器内的原料重量、非活性气体的流量的累积值、第一定时阀的打开状态的累积时间中的至少任一者。
16.根据权利要求14所述的半导体器件的制造方法，其中，
包括工序（d），在所述（a）（b）（c）之后，在所述处理室收容所述衬底，并对所述衬底进行处理。
17.根据权利要求14所述的半导体器件的制造方法，其中，
所述第二排出部具有第二排出管和第二排出阀，
所述半导体器件的制造方法具有下述工序：基于所述气化器内的余量数据和所述气化器的停机时间数据中的任一者或两者的数据，变更所述第二排出阀的打开时间，将所述气化器内的气氛向所述第二排出管排气。
18.根据权利要求14所述的半导体器件的制造方法，其中，所述第二排气工序在所述第一排气工序之后进行。
19.根据权利要求17所述的半导体器件的制造方法，其中，所述第二排气工序在所述第一排气工序之后进行。
20.根据权利要求14所述的半导体器件的制造方法，其中，在所述第一排气工序中，经由吹扫阀向所述第一供给管供给所述非活性气体。
21.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，所述步骤为：
（a）通过连接于第一供给管的第一排出部，对第一供给管的内部气氛进行排气的第一排气步骤，所述第一供给管将通过气化器生成的分解性的第一气体供给到能够收容衬底的处理室；
（b）第二排气步骤，经由所述气化器的气化器导入管向所述气化器供给非活性气体，并经由在所述气化器的气化器输出管上设置且连接于比所述第一排出部更靠所述气化器侧的第二排出部，将所述气化器的内部气氛排气；
（c）在所述（a）与所述（b）的之前或之后，经由所述气化器输出管、所述第一供给管及设于所述第一供给管的第一定时阀而将在所述气化器产生的所述第一气体向不具有所述衬底的所述处理室供给的步骤。
22.根据权利要求21所述的记录介质，其中，
所述第二排出部具有第二排出管和第二排出阀，
包括下述步骤：基于所述气化器内的余量数据和所述气化器的停机时间数据中的任一者或两者的数据，变更所述第二排出阀的打开时间，将所述气化器内的气氛向所述第二排出管排气。
23.根据权利要求21所述的记录介质，其中，所述第二排气步骤在所述第一排气步骤之后进行。
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