CN110945158B - 半导体器件的制造方法、衬底处理装置以及记录介质 - Google Patents

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Abstract

提供能够在衬底上形成均匀性良好的膜的技术。根据本发明的一实施方式，提供一种重复执行下述处理而处理衬底的技术，所述处理以供给原料气体的工序、至少排出所述原料气体的第一吹扫工序、供给反应气体的工序以及至少排出所述反应气体的第二吹扫工序为一个循环，在该一个循环执行期间使衬底静止，并且在一个循环执行后，根据预先确定的循环数算出用于使衬底旋转的规定角度。

Description

半导体器件的制造方法、衬底处理装置以及记录介质
技术领域
本发明涉及半导体器件的制造方法、衬底处理装置以及记录介质。
背景技术
在作为衬底处理装置之一的立式装置(例如参照专利文献1)中，将搭载有多片(几十～一百几十片)衬底(晶片)的晶舟(衬底保持件)收容在处理室中，供给处理气体并且加热，将处理室的压力、温度设定为规定值，在衬底表面上进行成膜处理。
日本特开2013-232624号公报(专利文献1)公开了一边使晶片旋转，一边在晶片上形成绝缘膜的工序(参照0069段至0077段)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-232624号公报
发明内容
发明要解决的问题
发明的目的在于提供能够在衬底上形成均匀性良好的膜的技术。
用于解决问题的手段
根据本发明的一实施方式，提供一种重复执行处理来处理衬底的技术，所述处理以供给原料气体的工序、至少排出所述原料气体的第一吹扫工序、供给反应气体的工序以及至少排出所述反应气体的第二吹扫工序作为一个循环，在该一个循环的执行期间使衬底静止，并且在一个循环执行后，根据预先确定的循环数算出用于使衬底旋转的规定角度。
发明的效果
根据本技术，能够降低衬底的中心与衬底的外周部的膜厚差，并在衬底上形成均匀性良好的膜。
附图说明
图1是本发明的实施方式的处理炉的概略结构图，是以纵剖视示出处理炉部分的图。
图2是用于说明本发明的实施方式的衬底处理装置的控制器的框图。
图3是用于说明本发明的实施方式的成膜处理的图。
图4是说明本发明的实施方式的晶片的旋转状态的图。
图5是说明本发明的实施方式的制造工序的图。
图6是说明本发明的实施方式的确定规定角度的工序或控制步骤的一构成例的图。
具体实施方式
以下，使用附图说明本实施方式。其中，在以下说明中，有时对相同的构成要素标注相同的附图标记并省略重复的说明。需要说明的是，为了使说明更清楚，有时与实施方式相比，附图对各部分的宽度、厚度、形状等示意性地表示，但终究仅为一例，不限定本发明的解释。
(1)处理装置
在本实施方式中，作为一例，衬底处理装置构成为实施半导体器件的制造方法中的处理工序的半导体制造装置。特别是在本实施方式中，对将对衬底进行成膜处理的立式半导体制造装置(以下，也简称为处理装置)应用为衬底处理装置的情况进行说明。
接着，使用图1详细地说明衬底处理装置101的处理炉202。
处理炉202在其内侧具备立式的反应管203。反应管203呈上端闭塞且下端开口的大致圆筒形状，以开口的下端朝向下方且筒方向的中心线成为垂直的方式纵向配置，并利用衬底处理装置101的框体(未图示)固定地支承。在本例中，反应管203利用石英(SiO2)、碳化硅(SiC)等耐热性较高的材料一体成形为大致圆筒形状。
在反应管203内形成有处理室201，所述处理室201收容并处理由作为衬底保持件的晶舟217以水平姿势层叠为多层的多片晶片200。反应管203的内径设定为大于保持晶片200组的晶舟217的最大外径。
反应管203的下端部由炉口部209气密地密封，所述炉口部209的水平剖面为大致圆环形状。反应管203为了其保养检查作业、清扫作业而装拆自如地安装于炉口部209。通过炉口部209被支承于衬底处理装置101的框体，从而反应管203成为垂直地安装于衬底处理装置101的框体的状态。
在炉口部209的侧壁的一部分上连接有作为将处理室201的气氛排出的排气线路的排气管231。在炉口部209与排气管231的连接部，形成有将处理室201的气氛排出的排气口205。在排气管231上，从上游起按顺序设置有压力传感器245、作为压力调节阀的APC(Auto Pressure Controller：自动压力控制器)阀243以及作为排气装置的真空泵246。真空泵246构成为能够以处理室201的压力成为规定压力(真空度)的方式进行真空排气。APC阀243、压力传感器245以及真空泵246与控制器280电连接，构成压力控制系统。
闭塞炉口部209的下端开口的密封盖219从垂直方向下侧抵接于炉口部209。密封盖219形成为具有与反应管203的外径同等以上的外径的圆盘形状，并构成为利用垂直地设置在反应管203外部的晶舟升降机115，在将所述圆盘形状保持为水平姿势的状态下在垂直方向上升降。
在密封盖219上，垂直地支承作为保持晶片200的衬底保持件的晶舟217。晶舟217具备上下一对端板210、211和跨越两端板210、211间而垂直地设置的多根(在本例中为4根)晶片保持构件212。端板210、211和晶片保持构件212例如由石英(SiO2)、碳化硅(SiC)等耐热性较高的材料构成。
在各晶片保持构件212上，在长度方向上等间隔地设置有在水平方向上刻划的多条保持槽。通过将晶片200的周缘分别插入多根晶片保持构件212中的同一层的保持槽内，多片晶片200被以水平姿势且使中心相互对齐的状态多层地层叠并保持。
另外，在晶舟217与密封盖219之间，构成为以水平姿势多层地层叠并保持例如由石英、SiC等耐热性材料构成的呈圆盘形状的多块隔热板218。利用隔热板218抑制来自后述的加热器207的热传递到炉口部209侧。
在密封盖219的下侧(处理室201的相反侧)，设置有使晶舟217旋转的晶舟旋转机构267。晶舟旋转机构267的晶舟旋转轴255贯通密封盖219，并从下方支承晶舟217。通过使晶舟旋转轴255旋转，从而能够使晶片200在处理室201中旋转。构成为利用上述晶舟升降机115使密封盖219在垂直方向上升降，由此，能够向处理室201内外搬送晶舟217。
晶舟旋转机构267和晶舟升降机115与控制器280电连接，构成驱动控制系统。
在反应管203的外部，以包围反应管203的方式设置有作为加热机构的加热器207，所述加热器207将反应管203内加热到整体均匀或规定的温度分布。加热器207通过由衬底处理装置101的框体支承从而成为垂直地安装的状态，例如由碳加热器等电阻加热加热器构成。
在反应管203内设置有作为温度检测器的温度传感器263。加热器207和温度传感器263与控制器280电连接，构成温度控制系统。
在处理室201中，以贯通炉口部209的侧壁的方式设置有作为气体供给管的喷嘴410(第一气体供给管)、喷嘴420(第二气体供给管)以及喷嘴430(第三气体供给管)。需要说明的是，喷嘴420、430在图1中没有描绘，但在沿着A-A线的剖视图中观察的情况下，与喷嘴410同样地，沿着反应管203的内壁设置。在喷嘴410、420上分别连接有用于供给原料气体的气体配管310、320。另外，在喷嘴430上，例如连接有用于供给反应气体的气体配管390。这样，在反应管203上设置有3根喷嘴410、420、430和3根气体配管310、320、390。
在喷嘴410、420、430的侧面上分别设置有供给(喷出)气体的气体供给孔410a、420a、430a。气体供给孔410a、430a以朝向反应管203的中心的方式开口。气体供给孔420a以朝向反应管203的外周部的方式开口。该气体供给孔410a、420a、430a在从反应管203的下部到上部的范围设置有多个，分别具有相同的开口面积，并且以相同的开口间距设置。
在气体配管310、320、390上，从上游侧起按顺序分别设置有作为控制流量的流量控制器的质量流量控制器(MFC)312、322、392和作为开闭阀的阀314、324、394。在气体配管310、320、390的前端部，分别连接有喷嘴410、420、430。喷嘴410、420、430构成为L字形的长喷嘴，并设置成其水平部贯通炉口部209的侧壁。喷嘴410、420、430的垂直部设置成：在形成于反应管203的内壁与晶片200之间的圆环状空间中，沿着反应管203的内壁向上方立起(也就是说，从晶片排列区域的一端侧向另一端侧立起)。
本实施方式中的气体供给的方法如下：经由配置在用反应管203的内壁和装载的多片晶片200的端部定义的圆环状的纵长空间内的喷嘴410、420、430输送气体，从分别开口在喷嘴410、420、430上的气体供给孔410a、420a、430a在晶片200的附近才向反应管203内喷出气体，将反应管203内的气体的主要流动设为与晶片200的表面平行的方向即水平方向。由此，能够向各晶片200均匀地供给气体。
需要说明的是，流经各晶片200表面上的气体即反应后残留的气体(剩余气体)向后述的排气管231的方向流动。
另外，在气体配管310、320、390上，例如分别连接有用于供给作为载气的非活性气体的非活性气体配管510、520、530。在非活性气体配管510、520、530上，从上游侧起按顺序分别设置有MFC512、522、532和阀514、524、534。
作为一例，从气体配管310经由MFC312、阀314以及喷嘴410向处理室201供给作为处理气体的原料气体。另外，从气体配管320经由MFC322、阀324以及喷嘴420向处理室201供给作为处理气体的、与从气体配管310供给的原料气体相同的原料气体。原料气体使用二氯甲硅烷(SiH2Cl2，简称DCS)气体、六氯乙硅烷(Si2Cl6，简称HCDS)气体等含Si气体。需要说明的是，在本实施方式中，从气体配管310、320供给的原料气体设为相同的原料来进行说明，但不限定于相同的原料，不言而喻，只要是同种类的原料即可。
从非活性气体配管510、520、530分别经由MFC512、522、532、阀514、524、534、喷嘴410、420以及喷嘴430向处理室201供给作为载气的非活性气体。作为非活性气体，能够使用氮气(N2)、氦气(He)、氖气(Ne)、氩气(Ar)、氪气(Kr)、氙气(Xe)等。
使上述处理气体从气体配管310、320、390、510、520、530流动的情况下，主要由气体配管310、320、390、510、520、530、MFC312、322、392、512、522、532以及阀314、324、394、514、524、534构成处理气体供给系统。另外，也可以使喷嘴410、420、430包含于处理气体供给系统。
例如，在按上述方式使原料气体从气体配管310、320流动的情况下，主要由气体配管310、320、MFC312、322以及阀314、324构成原料气体供给系统。另外，也可以包含非活性气体配管510、520、MFC512、522以及阀514、524，也可以使喷嘴410、420包含于原料气体供给系统。
另外，由气体配管390、MFC392以及阀394构成反应气体供给系统，同样地也可以使喷嘴430包含于反应气体供给系统。
MFC312、322、392、512、522、532和阀314、324、394、514、524、534与控制器280电连接，构成处理气体供给控制系统(气体供给控制系统)。另外，也可以使压力传感器245、APC阀243以及真空泵246包含于处理气体供给控制系统(气体供给控制系统)。
(2)控制器
接着，使用图2说明作为控制部(控制部件)的控制器280。
如图2所示，控制器280构成为具备CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)280a、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)280b、存储装置280c以及I/O端口280d的计算机。RAM280b、存储装置280c以及I/O端口280d构成为能够经由内部总线280e与CPU280a进行数据交换。在控制器280上连接有构成为例如触摸面板等的输入输出装置282。
存储装置280c例如由闪速存储器、HDD(Hard Disk Drive：硬盘驱动器)等构成。在存储装置280c内，可读出地存储有控制衬底处理装置的动作的控制程序、记载了后述衬底处理的步骤、条件等的工艺制程等。工艺制程组合为使控制器280执行后述的衬底处理工序中的各步骤，并能得到规定的结果，并作为程序发挥功能。以下，也将该工艺制程、控制程序等统称而仅称为程序。在本说明书中使用了程序这样的措辞的情况下，有时仅包含工艺制程，有时仅包含控制程序，或者有时包含上述两者。另外，RAM280b构成为暂时保持由CPU280a读出的程序、数据等的存储区域(工作区域)。
I/O端口280d与上述MFC312、322、392、512、522、532、阀314、324、394、514、524、534、APC阀243、压力传感器245、真空泵246、加热器207、温度传感器263、旋转机构267以及晶舟升降机115等连接。
CPU280a构成为从存储装置280c读出并执行控制程序，并且根据来自输入输出装置282的操作命令的输入等从存储装置280c读出工艺制程。CPU280a构成为：按照读出的工艺制程，控制利用MFC312、322、392、512、522、532进行的各种气体的流量调节动作、阀314、324、394、514、524、534的开闭动作、APC阀243的开闭动作、利用APC阀243进行的基于压力传感器245的压力调节动作、基于温度传感器263的加热器207的温度调节动作、真空泵246的起动和停止、利用旋转机构267进行的晶舟217的旋转和旋转速度调节动作以及利用晶舟升降机115进行的晶舟217的升降动作等。
能够通过将存储于外部存储装置(例如磁带、软盘或硬盘等磁盘、CD或DVD等光盘、MO等磁光盘、USB存储器或存储卡等半导体存储器)283的上述程序安装于计算机，从而构成控制器280。存储装置280c、外部存储装置283构成为计算机可读取记录介质。以下，也将它们统称而仅称为记录介质。在本说明书中使用了记录介质这样的措辞的情况下，有时仅包含存储装置280c，有时仅包含外部存储装置283，或者包含上述两者。此外，向计算机的程序提供可以不使用外部存储装置283，而是使用互联网或专用线路等通信手段。
(3)衬底处理工序
接着，作为半导体器件的制造工序的一个工序，说明使用上述衬底处理装置101在衬底上形成膜的处理(以下，也称为成膜处理)的顺序例。在此，说明通过对晶片200交替地供给第一处理气体(原料气体)和第二处理气体(反应气体)从而在晶片200上形成膜的例子。
以下，说明使用HCDS气体作为原料气体，并使用氨气(NH3)作为反应气体，在晶片200上形成硅氮化膜(Si3N4膜，以下，也称为SiN膜)的例子。此外，在以下的说明中，利用控制器280控制构成衬底处理装置101的各部的动作。
在本实施方式中的成膜处理中，通过进行规定次数(两次以上)的循环，从而在晶片200上形成SiN膜，所述循环非同时地进行对处理室201中的晶片200供给HCDS气体的工序、从处理室201除去HCDS气体(残留气体)的工序、对处理室201中的晶片200供给NH3气体的工序以及从处理室201除去NH3气体(残留气体)的工序。
在本说明书中，为了方便起见，该成膜时序有时也按以下方式示出。需要说明的是，在以下的说明中，也使用同样的表述。
Figure GDA0002372398290000081
在本说明书中使用了“晶片”这样的措辞的情况下，有时指晶片本身，有时指晶片和形成在其表面上的规定的层或膜的层叠体。在本说明书中使用了“晶片的表面”这样的措辞的情况下，有时指晶片本身的表面，有时指形成在晶片上的规定的层等的表面。在本说明书中记载为“在晶片上形成规定的层”的情况下，有时指在晶片本身的表面上直接形成规定的层，有时指在形成于晶片上的层等之上形成规定的层。在本说明书中使用了“衬底”这样的措辞的情况下，也与使用“晶片”这样的措辞的情况下同义。
(晶片填充和晶舟装载)
当将多片晶片200装填(晶片填充)于晶舟217后，利用晶舟升降机115将晶舟217搬入处理室201。此时，密封盖219成为经由O形环220将反应管203的下端气密地闭塞的状态。
(压力调节和温度调节)
利用真空泵246进行减压排气，使得处理室201成为规定的压力(真空度)。此时，处理室201的压力由压力传感器245测定，基于该测定到的压力信息对APC阀243进行反馈控制。真空泵246至少在对晶片200的处理结束为止的期间始终维持工作的状态。
另外，利用加热器207进行加热以使得处理室201中的晶片200成为规定的温度。此时，基于温度传感器265检测出的温度信息，对向加热器207的通电情况进行反馈控制，使得处理室201成为规定的温度分布。利用加热器207进行的处理室201的加热至少在对晶片200的处理结束为止的期间继续进行。接着，在开始成膜处理前利用旋转机构267使晶舟217和晶片200旋转并移动到规定位置(例如，原料气体不会与晶舟217的支柱干涉的位置)。
(成膜处理)
当处理室201的温度稳定为预先设定的处理温度，且使晶片200移动到规定位置并使旋转机构267的动作停止时，依次执行下述的两个步骤(步骤1～2)。在本实施方式中，该步骤1～2期间，不利用旋转机构267进行晶舟217和晶片200的旋转，使晶片200静止。需要说明的是，使晶片200静止不仅包含仅直接使晶片200不旋转，也包含通过使载置有晶片200的构件(例如晶舟217)不旋转，从而使晶片200和构件双方不旋转。
(步骤1)
(原料气体供给工序)
在该步骤中，对处理室201中的晶片200供给HCDS气体。打开阀314、324，使HCDS气体在处理室201中流动。具体而言，HCDS气体由MFC312、322调节流量，并经由喷嘴410、420向处理室201供给，并从排气管231排气。此时，同时打开阀514、524，使N2气体向处理室201流动。N2气体由MFC512、522调节流量，与HCDS气体一起向处理室201供给，并从排气管231排气。
通过对晶片200供给HCDS气体，从而在晶片200的最外表面上形成例如不足1个原子层至数个原子层的厚度的含硅(Si)层作为第一层。
(第一吹扫工序)
形成第一层后，关闭阀314、324，停止HCDS气体的供给。此时，在保持APC阀243打开的状态下，利用真空泵246对处理室201进行真空排气，将残留于处理室201的未反应或对第一层的形成发挥了作用之后的HCDS气体从处理室201排出。此时，在保持打开阀514、524的状态下，维持N2气体向处理室201的供给。N2气体作为吹扫气体起作用，由此，能够提高从处理室201排出残留于处理室201的气体的效果。
(步骤2)
(反应气体供给工序)
步骤1结束后，对形成在晶片200上的第一层供给NH3气体。用热将NH3气体活化并对晶片200供给。
在该步骤中，以与步骤1中的阀314、324的开闭控制同样的步骤进行阀394的开闭控制。NH3气体由MFC392调节流量，并经由喷嘴430向处理室201内供给，从排气管231排气。此时，对晶片200供给NH3气体。
对晶片200供给的NH3气体与在步骤1中形成在晶片200上的第一层即含Si层的至少一部分发生反应。由此，第一层利用非等离子体而以热的方式氮化，使之变化(改性)为包含Si和N的第二层即氮化硅层(SiN层)。
(第二吹扫工序)
形成第二层后，关闭阀394，停止NH3气体的供给。然后，利用与步骤1同样的处理步骤，将残留于处理室201的未反应或对第二层的形成发挥了作用之后的NH3气体、反应副生成物从处理室201排出。
(实施规定次数)
通过进行规定次数(N次)的非同时地、即不使之同步地进行上述两个步骤的循环，从而能够在晶片200上形成规定组成和规定膜厚的SiN膜。即，使进行一次上述循环时形成的第二层的厚度比规定的膜厚小，重复多次上述循环，直到通过层叠第二层而形成的SiN膜的膜厚成为规定的膜厚。
进行一次上述循环后，利用旋转机构267进行晶舟217和晶片200的旋转。规定次数(N次)例如能够设为2次至200次这样的多个值。在此，在本实施方式中，在以某种程度排出了残留于处理室201的气体的时间点(例如经过规定时间的时间点)设为第二吹扫工序结束(结束一个循环)。例如，可以构成为在规定时间经过后使控制器280输出第二吹扫工序结束的事件。一个循环结束后，在接着开始循环前，执行后述的晶片旋转工序(衬底旋转工序)。具体而言，根据预先确定的循环数算出用于使晶片200旋转的规定角度，进行使晶片200以算出的规定角度的旋转。在该晶片旋转工序中的利用旋转机构267执行晶片200旋转动作的期间，可以进行与第二吹扫工序同样的吹扫动作，也可以停止非活性气体的供给并切换为处理室201的抽真空。另外，也可以在后述的晶片旋转工序中包含在一个循环后确认是否利用旋转机构267进行旋转动作的确认工序。
需要说明的是，也可以不是上述那样的第二吹扫工序结束事件，而是在第二吹扫工序中经过规定时间后，仅向控制器280输出晶片旋转开始事件，并且并行地执行第二吹扫工序和晶片旋转动作。但是，在该情况下，必须设为：只要晶片200的旋转事件不结束(总而言之，未使晶片200旋转后述的规定角度)，就不能结束第二吹扫工序。
图3是说明本发明的实施方式的成膜处理的图。图4是说明本发明的实施方式的晶片的旋转状态的图。
图3为包含成膜处理工序和晶片旋转工序的成膜处理，示出将上述循环的规定次数(N次)设为例如8次(N＝8)的情况下的成膜处理工序和晶片旋转工序。需要说明的是，在该例子中，成膜处理工序是指一个循环的成膜处理。另外，在图3中，为了说明晶片200的旋转状态，省略包含与晶片旋转工序中执行的第二吹扫工序同样的处理条件(例如利用非活性气体进行的吹扫)在内的、与衬底处理相关的处理条件的记载，以下，详细说明利用旋转机构267进行的晶片200的旋转动作。
当开始(START)成膜处理时，实施第一次循环1CYC。在此，如上所述，循环CYC是指包含原料气体供给工序MGSS、第一吹扫工序1PS、反应气体供给工序RGSS以及第二吹扫工序2PS的处理工序，按该顺序依次执行。需要说明的是，后述的第二次循环2CYC-第八次循环8CYC中的每一个也包含与第一次循环1CYC同样的处理工序。需要说明的是，为了简化附图，对于第三次循环3CYC-第八次循环8CYC，省略上述处理工序的记载。
第一次循环1CYC结束后，实施使晶片200旋转规定角度的第一次晶片旋转工序WRS_1。晶片旋转工序WRS_1结束后，接着执行第二次循环2CYC。然后，从第二次循环2CYC结束后，依次执行到第七次循环7CYC、第七次晶片旋转工序WRS_7。然后，执行第八次循环8CYC，成膜处理工序结束(END)。
这样，在成膜处理工序中，按循环(在某循环与其下一个循环之间)执行使晶片200旋转规定角度RA的晶片旋转工序WRS(WRS_1、…、WRS_7)。由于按循环使晶片200旋转规定角度并多次执行一个循环，所以处理气体容易到达晶片200的中心而不会受到晶片200的旋转的影响。或者，容易排出晶片200的中心附近的副生成物。另外，通过在晶片200的圆周方向上以等间隔且相同的次数供给原料气体和反应气体，从而能够在晶片200上形成膜。由此，能够降低晶片200的中心和晶片200的外周部处的膜厚差，能够在晶片200上形成均匀性良好的膜。
图4示出与图3的循环1CYC、循环2CYC、循环7CYC以及循环8CYC对应的晶片200的俯视时的位置。如在图3中说明地，在该情况下，晶片200在俯视时以360°/8＝45°的规定角度RA为单位，在各晶片旋转工序WRS(WRS_1、…、WRS_7)中旋转。
首先，使用执行循环1CYC时的晶片200的图，说明晶片200。为了与8次(N＝8)的循环数对应，晶片200被按45°分割，并向其圆周部分附加编号1至编号8。编号1示出循环1CYC中的晶片200的位置，编号2示出循环2CYC中的晶片200的位置。编号3示出循环3CYC中的晶片200的位置，编号4示出循环4CYC中的晶片200的位置，编号5示出循环5CYC中的晶片200的位置，编号6示出循环6CYC中的晶片200的位置，编号7示出循环7CYC中的晶片200的位置，编号8示出循环8CYC中的晶片200的位置。
在该例子中，循环中的晶片200的位置是在对应的循环的原料气体供给工序MGSS和反应气体供给工序RGSS中从喷嘴NZ供给例示性地用虚线示出的原料气体或反应气体时的晶片200的位置。喷嘴NZ与喷嘴231、232、233对应。
在该例子中，晶片200的旋转方向RDW设为顺时针(右旋转)的方向，按循环每次顺时针旋转规定角度RA(＝360°/8＝45°)。旋转方向RDW也可以是逆时针(左旋转)。另外，晶片旋转工序WRS以外时，无需使晶片200静止，可以使之以比晶片旋转工序WRS时的速度低的速度旋转。例如，由旋转导致的衬底的边缘的移动速度为在衬底间流动的气体的流速的10％以下即可。该情况下，循环内的旋转量和晶片旋转工序中的旋转量的合计成为规定角度RA即可。
参照图4，在循环1CYC中，晶片200的位置为编号1，在该状态下，从喷嘴NZ向晶片200供给原料气体或反应气体。在循环2CYC中，晶片200以编号1为基准，顺时针旋转45°，晶片200的位置设为编号2，在该状态下，从喷嘴NZ向晶片200供给原料气体或反应气体。然后，在循环7CYC中，晶片200以编号1为基准，顺时针旋转270°(＝45°×6)，晶片200的位置设为编号7，在该状态下，从喷嘴NZ向晶片200供给原料气体或反应气体。在循环8CYC中，晶片200以编号1为基准，顺时针旋转315°(＝45°×7)，晶片200的位置设为编号8，在该状态下，从喷嘴NZ向晶片200供给原料气体或反应气体。
这样，以循环数均匀分割晶片200的圆周，在该均匀分割得到的各晶片200的位置执行各循环。由此，关于在晶片200上生成的膜，能够形成均匀性良好的膜。但是，并不限定于此，规定角度RA可以设为360°/N+α，0<α<(360°/N)。例如，对于用360°/N算出的角度RA，在包含从喷嘴NZ供给的原料气体等的气体会受到晶舟217的晶舟支柱221的影响的情况下，通过偏移角度α，从而能够向晶片200供给气体而不受到晶舟支柱221的影响。另外，规定角度RA可以不是360°/N，而是360°×k(适当确定的数)/N。例如，在N＝80的情况下，规定角度RA成为4.5°，不能忽视晶舟支柱221的影响，但可以设为k＝10，与N＝8同样地，规定角度RA设为45°。由此，能够向晶片200供给气体而不受到晶舟支柱221的影响。后面说明确定这种规定角度的工序。
在图4中，表示被执行的循环的顺序的编号(编号1-编号8)在晶片200的圆周上依次记载。该结构能够简化控制器280的控制程序的结构。然而，并不限定于此。虽然控制程序的结构可能变复杂，但表示被执行的循环的顺序的编号(编号1-编号8)可以在晶片200的圆周上设为随机。
作为进行成膜处理时的处理条件，例如，例示了处理温度(晶片温度)：250～700℃、处理压力(处理室压力)：1～4000Pa、HCDS气体供给流量：1～2000sccm、NH3气体供给流量：100～10000sccm、N2气体供给流量(HCDS气体供给时)：100～10000sccm。通过将各个处理条件设定为各自的范围内的某个值，从而能够使成膜处理适当地进展。
(吹扫和大气压恢复)
成膜处理完成后，关闭阀314、324，停止原料气体的供给。此时，排气管231的APC阀243保持打开的状态下，利用真空泵246对处理室201进行真空排气，从处理室201排除残留的原料气体。然后，通过从喷嘴410、420、430向处理室201供给N2气体等非活性气体同时排气，从而用非活性气体将处理室201内吹扫(气体吹扫)。其后，处理室201的气氛置换成非活性气体(非活性气体置换)，处理室201内的压力恢复为常压(大气压恢复)。
(晶舟卸载和晶片排出)
利用晶舟升降机115使密封盖219下降，反应管203的下端开口。然后，处理完的晶片200在由晶舟217支承的状态下从反应管203的下端搬出到反应管203的外部。处理完的晶片200被从晶舟217取出。
接着，使用图5说明半导体器件的制造工序，使用图6说明确定规定角度RA的工序。
图5是说明本发明的实施方式的制造工序的图。半导体器件的制造工序包含：示出为步骤S10的衬底搬入工序WIS、示出为步骤S11的衬底处理工序WPS以及示出为步骤S12的衬底搬出工序WOS。
如上所述，在衬底搬入工序WIS中，将在层叠的状态下保持多片晶片200的衬底保持件217搬入反应炉201内。
在衬底处理工序WPS中，对于搬入反应炉201内的多片晶片200，如在图3中说明地，将供给原料气体的工序(MGSS)、第一吹扫工序(1PS)、供给反应气体的工序(RGSS)、第二吹扫工序(2PS)设为一个循环，按照每一个循环使晶片200旋转规定角度(RA)，并多次执行上述一个循环，从而在多片晶片200上形成膜。需要说明的是，使晶片200旋转时也可以进行与第二吹扫工序(2PS)同样的吹扫。
在衬底搬出工序WOS中，在由晶舟217支承的状态下从反应管203的下端向反应管203的外部搬出处理完的多片晶片200。
上述半导体器件的制造工序作为控制步骤组入控制器280的控制程序，并由执行控制程序的控制器280控制。
图6是说明本发明的实施方式的确定规定角度的工序或控制步骤的构成例的图。在每个循环中，使晶片200旋转的规定角度RA与保持晶片200的晶舟217的晶片保持构件212(以下，称为支柱HP：holding post)的数量(NHP)、位置关系(PHP)、作为原料气体、反应气体的供给口的喷嘴410、420、430(以下称为喷嘴NZ)的位置(PNZ)有关。例如，可认为：在使晶片200旋转后的状态下，有可能成为从喷嘴NZ供给的原料气体或反应气体与晶舟217的支柱HP干涉的状态。认为该状态在成膜处理中是不理想的。因此，优选利用控制器280控制包含图6所示的确定规定角度RA的工序或控制步骤的控制程序。
另外，也优选在循环的执行后，进行对正在生成的膜(SiN膜)的膜厚测量的工序。在该情况下，每当执行循环时测量膜厚，并判断测量到的膜厚是否在规定的范围内，判定是否使晶片200旋转。在测量到的膜厚为规定范围内的情况下，使晶片200旋转规定角度，并执行下一个循环。在判断为测量到的膜厚不在规定范围内，且膜厚较薄的情况下，不使晶片200旋转，再次执行相同的循环。由此，能够促进膜的成长并使膜均等化。
参照图6，说明确定规定角度RA的工序或步骤。
当开始(START)确定规定角度RA的工序或步骤时，执行以下的步骤。
在步骤S20中，根据一个循环的规定次数(N)的值XX，算出初始的规定角度RA。在该时间点，规定角度RA为360°/XX。
在步骤S21中，根据晶舟217的支柱(HP)的数量(NHP)、位置关系(PHP)、作为原料气体、反应气体的供给口的喷嘴NZ的位置(PNZ)以及规定角度RA，算出不理想的晶片200的位置。在此，可以确认当前的晶片200的位置是否是不理想的位置。由此，能够确认处理(成膜处理)的开始位置是否适当。
在步骤S22中，为了实施第一次循环1CYC，将规定次数(N)设为1，进行循环1CYC(第一次循环)的执行准备。在该状态下，控制器280指示循环的执行(ICYCP)，执行第一次循环1CYC。
在步骤S23中，对使循环1CYC中的晶片200的现状位置以规定角度RA旋转时的晶片200的下一个位置、与在步骤S21中求出的不理想的晶片200的位置进行比较。
在步骤24中，判断(Judge)步骤S23的结果与规定角度RA的关系。在可以是规定角度RA(OK)的情况下，进入步骤S25。
在步骤24中规定角度RA不适合(NG)的情况下，进入步骤26。
在步骤S26中，微调节(Adjust)规定角度RA，向调节后的规定角度RA'变更。对于其值而言，可考虑不理想的晶片200的位置来确定，例如，能够相对于规定角度RA加上或减去规定的角度β而求出规定角度RA'。而且，可以在规定角度RA上乘以常数k。
在步骤S25中，在步骤24中可以是初始的规定角度RA(OK)的情况下，使晶片200旋转规定角度RA(Rotate)。也就是说，控制器280使旋转机构267动作，使晶舟217和晶片200旋转规定角度RA。另一方面，在步骤S26中向调节后的规定角度RA'变更的情况下，控制器280使旋转机构267动作，使晶舟217和晶片200旋转调节后的规定角度RA'。
在步骤S27中，判断规定次数(N)的值是否到达XX。在规定次数(N)的值到达XX的情况下(OK)，确定规定角度RA的工序结束(END)。另一方面，在规定次数(N)的值没有到达XX的情况下(NO)，进入步骤S28。
在步骤S28中，规定次数(N)加1(N＝>N+1：2)，进入步骤S29。
在步骤S29中，测量正在生成的膜(SiN膜)的膜厚，判断(Judge)测量到的膜厚是否在规定的膜厚(thickness)的范围内。判断的结果，在膜厚为规定的膜厚范围内的情况下(OK)，在该状态下，控制器280指示第二次循环2CYC的执行(ICYCP)，执行第二次循环2CYC。
另一方面，在步骤S29中，判断的结果，在正在生成的膜的膜厚为规定的膜厚的范围以下的情况下(NG)，即，判断为膜厚较薄的情况下，在该状态下，控制器280指示第二次循环2CYC的执行(ICYCP)，执行第二次循环2CYC。另外，不经由步骤S23-S25，进入步骤S27。
以后，依次执行步骤S23-S29，在步骤27中规定次数(N)的值到达XX的情况下(OK)，确定规定角度RA的工序结束(END)。
以上，具体地说明了图1所示的衬底处理装置101作为一实施例，但不限定于该实施方式。也就是说，不限定于衬底处理装置101的结构，设置使保持晶片200的保持构件动作(例如旋转)的机构即可，例如，可以是用处理气体对载置于基座的一片或多片晶片200进行处理的单片装置或多片装置。在该情况下，在单片装置或多片装置中，在上述规定角度确定工序中，装置结构方面，由于无需考虑晶舟支柱221的影响，所以更优选。
以上，根据本实施方式，能够得到以下所示的效果中的一个或多个效果。
(1)由于按每个循环使晶片200旋转规定角度并多次执行一个循环，所以处理气体容易到达晶片200的中心而不会受到晶片200的旋转的影响。或者，容易排出晶片200的中心附近的副生成物。由此，能够降低晶片200的中心和晶片200的外周部处的膜厚差的产生，能够在晶片200上形成均匀性良好的膜。
(2)如图5所示，以循环数均匀分割晶片200的圆周，在该均匀分割得到的各晶片200的位置执行各循环。由此，由于能够使在晶片200的圆周方向上以等间隔供给原料气体或反应气体的次数变均匀，所以能够使所生成的膜的膜厚变得均匀，并形成均匀性良好的膜。
(3)如图6所示，根据保持晶片200的晶舟217的支柱的数量、位置关系、作为原料气体、反应气体的供给口的喷嘴NZ的位置，调节使晶片200旋转的规定角度RA。由此，能够防止从喷嘴NZ供给的原料气体或反应气体与晶舟217的支柱HP干涉的状态。由此，能够使所生成的膜的膜厚变得均匀，并形成均匀性良好的膜。
(4)如图6所示，在循环的执行后，实施测量正在生成的膜(SiN膜)的膜厚的工序。在判断为测量到的膜厚不在规定的范围内，且膜厚较薄的情况下，不使晶片200旋转，执行下一个循环。由此，能够促进膜的成长并使膜均等化。
(5)根据本实施方式，能够不受晶片200的旋转的影响，降低晶片200的中心和晶片200的外周部处的膜厚差的产生，能够在晶片200上形成均匀性良好的膜。因此，能够抑制作为伴随着近年来图案微细化、多层化的进步所导致的图案晶片的表面积增大的一个课题的、气体难以到达晶片中心，且晶片中心部减膜的现象(LE效应)。
(6)根据本实施方式，特别是能够期待如下效果：抑制在大口径(400mm以上)的图案晶片中气体难以到达晶片中心且晶片中心部减膜的现象(LE效应)。需要说明的是，图案晶片是指“晶片”的一种且在晶片200的表面上形成有微细图案，例如表面积成为通常的晶片200的数倍以上的晶片。
以上，具体说明了本发明的实施方式。然而，本发明不限定于上述实施方式，在不脱离其技术思想的范围内可以进行各种变更。
例如，在上述实施方式中，在一个循环(原料气体供给工序、第一吹扫工序、反应气体供给工序以及第二吹扫工序)中，不利用旋转机构267进行晶舟217和晶片200的旋转(晶片200静止)，但也可以是，在原料气体供给工序、第一吹扫工序以及反应气体供给工序中，使晶片200静止，在第二吹扫工序的开始到下一个原料气体供给工序前之间，利用旋转机构267进行晶舟217和晶片200的旋转。也就是说，可以并行地执行第二吹扫工序和晶片旋转工序。在该情况下，与上述实施方式的不同在于：是在一个循环结束(或第二吹扫工序结束(例如经过规定时间))时进行从控制器280向旋转机构267的动作开始指示，还是在反应气体供给工序结束(或第二吹扫开始)时进行从控制器280向旋转机构267的动作开始指示。
在该情况下，提供一种执行处理工序并处理衬底的技术，所述处理工序具有供给原料气体的工序、至少排出该原料气体的第一吹扫工序、供给反应气体的工序以及至少排出该反应气体的第二吹扫工序，在分别执行供给原料气体的工序、第一吹扫工序以及供给反应气体的工序期间，使晶片200静止(不利用旋转机构267使晶片200旋转)，并且从第二吹扫工序的开始到接着的供给原料气体的工序之间使晶片200旋转规定角度。例如，当原料气体供给工序结束时，控制器280输出原料气体供给工序结束事件(或第二吹扫工序开始事件)，并且使旋转机构267动作而使晶片200旋转。根据该方式，与在一个循环后设置晶片旋转工序相比，由于在第二吹扫工序中(与第二吹扫工序的开始一起)使晶片200旋转，所以由于无需等待第二吹扫工序的结束(例如规定时间经过)，所以能够期待处理量提高。
另外，根据该实施方式，与装置结构无关，不仅是上述衬底处理装置101，也可以是单片装置或多片装置。另外，控制器也无需变更上述控制器280，由于与上述实施方式不同的点仅为使旋转机构267动作的定时，所以在该实施方式中当然也达到上述(1)至(6)的效果中的至少一个以上效果。
例如，在上述实施方式中，说明了使用HCDS气体作为原料气体的例子。然而，本发明不限定于这种方案。例如，作为原料气体，除了HCDS气体之外，能够使用一氯甲硅烷(SiH3Cl，简称：MCS)气体、二氯甲硅烷(SiH2Cl2，简称：DCS)气体、三氯甲硅烷(SiHCl3，简称：TCS)气体、四氯硅烷即四氯化硅(SiCl4，简称：STC)气体、八氯三硅烷(Si3Cl8，简称：OCTS)气体等无机类卤代硅烷原料气体；三(二甲基氨基)硅烷(Si[N(CH3)2]3H，简称：3DMAS)气体、四(二甲基氨基)硅烷(Si[N(CH3)2]4，简称：4DMAS)气体、双(二乙基氨基)硅烷(Si[N(C2H5)2]2H2，简称：BDEAS)气体、二叔丁基氨基硅烷(SiH2[NH(C4H9)]2，简称：BTBAS)气体等不含卤素基的氨基类(胺类)硅烷原料气体。另外，作为原料气体，能够使用甲硅烷(SiH4，简称：MS)气体、乙硅烷(Si2H6，简称：DS)气体、丙硅烷(Si3H8，简称：TS)气体等不含卤素基的无机类硅烷原料气体。
另外，例如，在上述实施方式中，说明了使用NH3气体作为反应气体的例子。然而，本发明不限定于这种方案。例如，作为反应气体，除了NH3气体之外，能够使用二氮烯(N2H2)气体、肼(N2H4)气体、N3H8气体等氮氢化合物类气体或包含这些化合物的气体等。另外，作为反应气体，能够使用三乙胺((C2H5)3N，简称：TEA)气体、二乙胺((C2H5)2NH，简称：DEA)气体、一乙胺(C2H5NH2，简称：MEA)气体等乙胺类气体；三甲胺((CH3)3N，简称：TMA)气体、二甲胺((CH3)2NH，简称：DMA)气体、一甲胺(CH3NH2，简称：MMA)气体等甲胺类气体等。另外，作为反应气体，三甲基肼((CH3)2N2(CH3)H，简称：TMH)气体等有机肼类气体等。
另外，例如，在上述实施方式中，说明了使用HCDS气体作为原料气体，使用NH3气体这样的含氮(N)气体(氮化气体)作为反应气体并形成SiN膜的例子。然而，本发明不限定于这种方案。例如，除它们之外或在它们的基础之上，能够使用氧气(O2)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，例如利用以下示出的成膜时序，形成SiO膜、SiON膜、SiOCN膜、SiOC膜、SiCN膜、SiBN膜、SiBCN膜等。此外，使各气体流动的顺序能够适当变更。
另外，在上述实施方式中，说明了半导体制造装置和半导体器件的制造方法，但本发明不限定于半导体制造装置和半导体器件的制造方法，例如，也能够应用于处理液晶显示(LCD)装置这样的玻璃衬底的制造装置及其制造方法。
另外，在上述实施方式中，说明了在晶片200上堆积膜的例子。然而，本发明不限定于这种方案。例如，在对晶片200、形成在晶片200上的膜等进行氧化处理、扩散处理、退火处理、蚀刻处理等处理的情况下也能够应用。
本申请以2017年9月25日提交的日本申请特愿2017-183183为基础，主张优先权的权益，并在此通过引用并入该公开的全部内容。
产业上的可利用性
能够应用于重复执行规定的循环并处理载置在规定的支承构件上的衬底的处理装置。
附图标记的说明
101：衬底处理装置；200：晶片(衬底)；280：控制器；MGSS：原料气体供给工序；1PS：第一吹扫工序；RGSS：反应气体供给工序；2PS：第二吹扫工序；WRS_1、…、WRS_7：晶片旋转工序。

Claims (15)

1.半导体器件的制造方法，重复执行下述处理而处理衬底，所述处理以供给原料气体的工序、至少排出所述原料气体的第一吹扫工序、供给反应气体的工序以及至少排出所述反应气体的第二吹扫工序作为一个循环，
还包括在所述一个循环的执行期间使所述衬底静止，每当所述一个循环结束时使所述衬底旋转规定角度的工序，根据以预先确定的循环数将所述衬底的圆周均匀分割而得的角度算出所述规定角度。
2.根据权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其中，
在所述一个循环的执行期间不使所述衬底旋转，每当所述一个循环结束时，使所述衬底旋转所述规定角度。
3.根据权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其中，
旋转所述规定角度的工序在所述第二吹扫工序结束后且供给所述原料气体的工序开始前执行。
4.根据权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其中，
在使所述衬底旋转所述规定角度期间，执行与所述第二吹扫工序同样的吹扫。
5.衬底处理装置，具有：
处理衬底的处理室；
使所述衬底旋转的旋转机构；
供给原料气体的原料气体供给系统；
供给反应气体的反应气体供给系统；
排出所述原料气体和所述反应气体的排气系统；以及
控制部，控制所述旋转机构、所述原料气体供给系统、所述反应气体供给系统及所述排气系统，重复执行将供给所述原料气体的工序、排出未反应的所述原料气体的第一吹扫工序、供给所述反应气体的工序及排出所述反应气体的第二吹扫工序作为一个循环的处理工序来处理所述衬底，所述控制部构成为：在所述一个循环的执行期间，不控制所述旋转机构并使所述衬底静止，并且每当所述一个循环结束时执行使所述衬底旋转规定角度的工序，根据以预先确定的循环数将所述衬底的圆周均匀分割而得的角度算出所述规定角度。
6.根据权利要求5所述的衬底处理装置，其中，
所述控制部构成为：在所述一个循环的执行期间，不使所述衬底旋转，每当所述一个循环结束，使所述衬底旋转所述规定角度。
7.根据权利要求5所述的衬底处理装置，其中，
所述控制部构成为：在使所述衬底旋转所述规定角度的期间，执行与所述第二吹扫工序同样的吹扫。
8.根据权利要求5所述的衬底处理装置，其中，
所述控制部构成为：在所述第二吹扫工序结束后且供给所述原料气体的工序前，利用所述旋转机构使所述衬底旋转所述规定角度。
9.根据权利要求5所述的衬底处理装置，其中，
进一步具有保持所述衬底的衬底保持件，所述控制部构成为：利用所述旋转机构使所述衬底保持件旋转，并且使所述衬底旋转。
10.根据权利要求5所述的衬底处理装置，其中，
所述控制部构成为：在所述第二吹扫工序结束后且供给所述原料气体的工序前，执行利用所述旋转机构使所述衬底保持件动作并使所述衬底旋转所述规定角度的衬底旋转工序。
11.根据权利要求10所述的衬底处理装置，其中，
所述衬底旋转工序进一步包含确定所述规定角度的工序，所述控制部构成为：在确定所述规定角度的工序中，以所述衬底保持件的支柱与所述原料气体不干涉的方式确定。
12.根据权利要求11所述的衬底处理装置，其中，
所述控制部构成为：在确定所述规定角度的工序中，确认是否使所述衬底旋转所述规定角度。
13.根据权利要求5所述的衬底处理装置，其中，
所述控制部构成为：使所述衬底旋转所述规定角度后，进一步微调节所述规定角度。
14.根据权利要求5所述的衬底处理装置，其中，
所述控制部构成为：最后一个循环后，在结束所述处理工序后，不使所述衬底旋转而直接结束。
15.计算机可读取记录介质，其记录有为了控制衬底处理装置而执行的控制程序，所述衬底处理装置进行将衬底搬入处理室的搬入步骤、在所述处理室中处理所述衬底的处理步骤以及从所述处理室搬出所述衬底的搬出步骤，
所述控制程序使所述衬底处理装置重复执行将供给原料气体的步骤、排出所述原料气体的第一吹扫步骤、供给反应气体的步骤及排出所述反应气体的第二吹扫步骤作为一个循环的所述处理步骤，所述控制程序进一步使所述衬底处理装置执行：在所述一个循环的执行期间使所述衬底静止的步骤、每当所述一个循环结束时使所述衬底旋转规定角度的步骤，在该旋转规定角度的步骤中根据以预先确定的循环数将所述衬底的圆周均匀分割而得的角度来算出所述规定角度。
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