CN110998806B - 基板处理装置、半导体装置的制造方法及存储介质 - Google Patents
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Abstract
使形成于基板上的膜的基板面内及面间均匀性提升。第一及第三气体供给部分别具有管状的喷嘴，该管状的喷嘴沿着基板保持件在上下方向上延伸且形成有多个气体供给孔，多个气体供给孔中的形成于所述喷嘴的最上方的气体供给孔的上端与在上方虚拟晶圆支撑区域所支撑的最上方的虚拟晶圆对应地配置，并且形成于所述喷嘴的最下方的气体供给孔的下端与在下方虚拟晶圆支撑区域所支撑的最下方的虚拟晶圆对应地配置，第二气体供给部具有管状的喷嘴，该管状的喷嘴沿着基板保持件在上下方向上延伸，且形成有由多个气体供给孔或缝隙状的开口部构成的气体供给口，气体供给口至少朝向所述产品晶圆支撑区域开口。
Description
技术领域
本发明涉及基板处理装置、半导体装置的制造方法及存储介质。
背景技术
作为半导体装置的制造工序的一个工序，有使用多个喷嘴来进行在基板上形成膜的处理(例如参照专利文献1～4)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特许第4929811号
专利文献2：日本特开2015-173154号公报
专利文献3：日本特许第5958231号
专利文献4：日本特许第5658463号
发明内容
发明所要解决的课题
本发明的目的是在于提供一种可使形成于基板上的膜的基板面内及面间均匀性提升的技术。
用于解决课题的方案
根据本发明的一方案，可提供一种如下构成的技术，其具备：
基板保持件，其具有将形成有图案的多个产品晶圆以排列的状态支撑的产品晶圆支撑区域、能够在所述产品晶圆支撑区域的上方侧支撑虚拟晶圆的上方虚拟晶圆支撑区域、及能够在所述产品晶圆支撑区域的下方侧支撑虚拟晶圆的下方虚拟晶圆支撑区域；
处理室，其收纳所述基板保持件；
第一气体供给部至第三气体供给部，其向所述处理室的内部进行气体供给；以及
排气部，其将所述处理室的环境气体排出，
所述第一气体供给部及第三气体供给部分别具有管状的喷嘴，该管状的喷嘴沿着所述基板保持件在上下方向上延伸且形成有多个气体供给孔，
所述多个气体供给孔中的形成于所述喷嘴的最上方的气体供给孔的上端与在所述上方虚拟晶圆支撑区域所支撑的最上方的虚拟晶圆对应地配置，并且形成于所述喷嘴的最下方的气体供给孔的下端与在所述下方虚拟晶圆支撑区域所支撑的最下方的虚拟晶圆对应地配置，
所述第二气体供给部具有管状的喷嘴，该管状的喷嘴沿着所述基板保持件在上下方向上延伸，且形成有由多个气体供给孔或缝隙状的开口部构成的气体供给口，
所述气体供给口至少朝向所述产品晶圆支撑区域开口。
发明的效果
根据本发明，可使形成于基板上的膜的基板面内及面间均匀性提升。
附图说明
图1是本发明的实施方式适用的基板处理装置的纵型处理炉的概略结构图，是以纵剖视图来表示处理炉部分的图。
图2是本发明的实施方式适用的基板处理装置的纵型处理炉的概略结构图，是以横剖视图来表示处理炉的一部分的图。
图3是本发明的实施方式适用的基板处理装置的控制器的概略结构图，是以方块图来表示控制器的控制系统的图。
图4的(A)是本发明的一实施方式的喷嘴周边的横剖视图，(B)是用于说明本发明的一实施方式的喷嘴与保持于基板保持件的基板的位置关系的图。
图5的(A)是变形例1的喷嘴周边的横剖视图，(B)是用于说明变形例1的喷嘴与保持于基板保持件的基板的位置关系的图。
图6的(A)是变形例2的喷嘴周边的横剖视图，(B)是用于说明变形例2的喷嘴与保持于基板保持件的基板的位置关系的图。
图7的(A)是变形例3的喷嘴周边的横剖视图，(B)是用于说明变形例3的喷嘴与保持于基板保持件的基板的位置关系的图。
图8的(A)是用于说明比较例的喷嘴与保持于基板保持件的基板的位置关系的图，(B)是用于说明实施例的喷嘴与保持于基板保持件的基板的位置关系的图。
图9的(A)是表示使用图8(A)所示的比较例的喷嘴的情况的显示处理炉内的Si原料的浓度分布的模拟结果的图，(B)是表示(A)的制品晶圆的面内及面间膜厚分布的图。
图10的(A)是表示使用图8(B)所示的实施例的喷嘴的情况的显示处理炉内的Si原料的浓度分布的模拟结果的图，(B)是表示(A)的制品晶圆的面内及面间膜厚分布的图。
图11是表示分别使用比较例的喷嘴及实施例的喷嘴来成膜时的基板面内(WiW)膜厚分布的评价结果的图。
图12是表示分别使用比较例的喷嘴及实施例的喷嘴来成膜时的基板面间(WtW)膜厚分布的评价结果的图。
具体实施方式
＜本发明的一实施方式＞
以下，利用图1～图4来说明有关本发明的一实施方式。本发明的基板处理装置作为半导体装置的制造所使用的半导体制造装置的一例而构成。
(1)基板处理装置的结构
如图1所示，处理炉202是具有作为加热单元(加热机构)的加热器207。加热器207呈圆筒形状，通过被作为保持板的加热器底座(未图示)支撑而垂直地安装。加热器207还作为使处理气体以热活化(激发)的活化机构(激发部)发挥功能。
在加热器207的内侧，与加热器207同轴配设有构成反应容器(处理容器)的单管构造的反应管203。反应管203是例如通过石英(SiO2)或碳化硅(SiC)等的耐热性材料，形成下端部被开放且上端部被平坦状的壁体封闭的有顶的形状。反应管203的侧壁具备：形成为圆筒形状的圆筒部209、以及设置在圆筒部209的外壁的气体供给区域(缓冲区)222和气体排出区域224。在反应管203的圆筒部209的内部形成有处理室201。处理室201构成为可在高温及减压下处理作为基板的晶圆200。并且，处理室201构成为可收纳作为基板保持件的晶舟217，该晶舟将晶圆200以水平姿势多段排列于垂直方向的状态保持。
气体供给区域222形成为突出至圆筒部209的一侧壁的外侧。气体供给区域222的外壁连接至圆筒部209的外壁，比圆筒部209的外径更大，与圆筒部209同心圆状地形成。气体供给区域222是下端部被开放，且上端部被平坦状的壁体封闭。气体供给区域222是沿着其长度方向(上下方向)来收纳后述的喷嘴304a～304c。边界壁252是圆筒部209的一侧壁，构成气体供给区域222与圆筒部209之间的边界。气体供给缝隙235是在边界壁252上开口，使气体供给区域222内与处理室201连通。优选气体供给缝隙235是以使气体供给区域222的各划分区域个别地连通至处理室201的方式在圆周方向排列三个，并且作为与晶圆200各自的表面(上表面)对应的多个开口，在长度方向上排列形成与晶圆200相同个数。
在圆筒部209的与形成有气体供给区域222的一侧壁对置的另一侧壁以向外侧突出的方式形成气体排出区域224。气体排出区域224配置为在与气体供给区域222之间夹着处理室201的收纳有晶圆200的区域。气体排出区域224的外壁是在作为圆筒部209的外壁的一部分的另一侧壁的外侧形成为比圆筒部209的外径大，且与圆筒部209呈同心圆状。气体排出区域224的下端部及上端部被平坦状的壁体封闭。
在构成气体排出区域224与圆筒部209之间的边界的作为壁体的边界壁254形成有后述的气体排出缝隙236。边界壁254是圆筒部209的一部分，其外侧面构成面对气体排出区域224的侧面部分。
反应管203的下端是通过圆筒体状的歧管226来支撑。歧管226是例如以镍合金或不锈钢等的金属所形成或以石英(SiO2)或碳化硅(SiC)等的耐热性材料所形成。在歧管226的上端部形成有凸缘，在此凸缘上设置并支撑反应管203的下端部。使O型环等的气密构件220介于该凸缘与反应管203的下端部之间而将反应管203内设为气密状态。
在歧管226的下端的开口部经由O型环等的气密构件220来气密地安装有密封盖219，使得气密地堵塞反应管203的下端的开口部侧，亦即歧管226的开口部。密封盖219例如通过镍合金或不锈钢等的金属而形成为圆盘状。密封盖219也可以构成为由石英(SiO2)或碳化硅(SiC)等的耐热性材料来覆盖其内侧表面。
在密封盖219上设有支撑晶舟217的晶舟支撑台218。晶舟支撑台218例如由石英或碳化硅等的耐热性材料构成且作为隔热部发挥功能，并且成为支撑晶舟的支撑体。晶舟217立设于晶舟支撑台218上。晶舟217例如由石英或碳化硅等的耐热性材料构成。晶舟217具有固定于未图示的晶舟支撑台的底板及配置于其上方的顶板，具有在底板与顶板之间架设有多个支柱的结构。在晶舟217保持多张晶圆200。多张晶圆200彼此隔开恒定间隔并保持水平姿势，且在彼此中心一致的状态下多段积载于反应管203的管轴方向，并被晶舟217的支柱支撑。
在密封盖219的与处理室201的相反侧设有使晶舟旋转的晶舟旋转机构267。晶舟旋转机构267的旋转轴265贯通密封盖219而连接至晶舟支撑台218，通过晶舟旋转机构267经由晶舟支撑台218而使晶舟217旋转，从而使晶圆200旋转。
密封盖219通过设置在反应管203的外部的作为升降机构的晶舟升降机115而在垂直方向上升降，由此可相对于处理室201内搬入搬出晶舟217。
在歧管226中，支撑喷嘴(喷射器)304a～304c的喷嘴支撑部350a～350c设置为弯曲成L字状并贯通歧管226。在此，设置有三个喷嘴支撑部350a～350c。喷嘴支撑部350a～350c例如由镍合金或不锈钢等的材料形成。在喷嘴支撑部350a～350c的一端分别连接有朝反应管203内供给气体的气体供给管310a～310c。并且，在喷嘴支撑部350a～350c的另一端分别连接有喷嘴304a～304c。喷嘴304a～304c例如由石英或SiC等的耐热性材料形成。
如图2所示，在气体供给区域222及气体排出区域224的内部形成有将各区域内空间划分成多个空间的内壁248、250。气体供给区域222、内壁248、250由与反应管203相同的材料形成，例如由石英(SiO2)或碳化硅(SiC)等的耐热性材料形成。在此分别具备两个内壁，划分成三个的空间。
划分气体供给区域222内的两个内壁248设为从下端侧到上端侧划分气体供给区域222，形成分别隔离的三个空间。在气体供给区域222的各空间分别设置有喷嘴304a～喷嘴304c。通过内壁248，各喷嘴304a～304c分别被设置于独立的空间内，因此可抑制从各喷嘴304a～304c供给的处理气体在气体供给区域222内混合。通过这种结构，可抑制在气体供给区域222内处理气体混合而形成薄膜或产生副生成物。优选内壁248设为从下端到上端划分气体供给区域222，形成分别隔离的三个空间。
划分气体排出区域224内的两个内壁250与内壁248同样地，设为划分气体排出区域224。优选内壁250将气体排出区域224从上端附近划分到排气口230(后述)附近。优选若气体供给区域222及气体排出区域224的外壁的外径设为同一尺寸，则具有可抑制反应管203的歪斜，减少与加热器207之间的死角等的优点。基于同样的理由，优选气体供给区域222与气体排出区域224各自的气体的流路截面积设为相同的面积。另外，优选将气体供给区域222内的各空间的气体的流路截面积和面对气体供给区域222内的各空间的气体排出区域224内的各空间的气体的流路截面积设为相同的面积。而且，优选气体排出缝隙236与气体供给缝隙235同样地形成。
从气体供给管310b经由作为第二气体供给源的气体供给源360b、MFC320b、阀330b、喷嘴304b向处理室201内供给例如含有作为构成膜的预定元素(主元素)的Si及卤族元素的卤代硅烷系气体来作为原料(原料气体)。所谓原料气体是热分解性的原料气体，气体状态的原料，例如，通过在常温常压下将液体状态的原料气化而取得的气体，或在常温常压下为气体状态的原料等。所谓卤代硅烷是具有卤素基的硅烷。亦即，在卤素基中含有氯(Cl)、氟(F)、溴(Br)、碘(I)等的卤族元素。卤代硅烷系气体例如可使用含Si及Cl的原料气体，亦即氯硅烷系气体。氯硅烷系气体是作为Si源发挥作用。氯硅烷系气体例如可使用六氯硅烷(Si2Cl6，简称：HCDS)气体。
从气体供给管310a经由气体供给源360a、MFC320a、阀330a、喷嘴304a向处理室201内供给例如作为含氮(N)气体的氮化气体即氮化氢系气体，来作为化学构造(分子构造)与原料不同的反应体(reactant)。氮化氢系气体作为N源发挥作用。作为氮化氢系气体例如可使用氨(NH3)气体。
从气体供给管310d～310f分别经由作为第一气体供给源的气体供给源360d、气体供给源360e、作为第三气体供给源的气体供给源360f、MFC320d～320f、阀330d～330f、气体供给管310a～310c、喷嘴304a～304c向处理室201内供给例如氮(N2)气体来作为惰性气体。N2气体是作为净化气体、载流气体、稀释气体等发挥作用，且作为控制形成于晶圆200上的膜的面内膜厚分布的膜厚分布控制气体发挥作用。
主要通过气体供给管310a、MFC320a、阀330a、喷嘴304a构成作为反应体供给系统的第一处理气体供给系统。也可以在第一处理气体供给系统包含气体供给源360a。另外，主要通过气体供给管310b、MFC320b、阀330b、喷嘴304b构成作为原料供给系统的第二处理气体供给系统。也可以在第二处理气体供给系统包含气体供给源360b。另外，主要通过气体供给管310c、MFC320c、阀330c、喷嘴304c构成作为反应体供给系统的第三处理气体供给系统。也可以在第三处理气体供给系统包含气体供给源360c。另外，主要通过气体供给管310a～310f、MFC320d～320f、阀330d～330f、喷嘴304a～304c构成惰性气体供给系统。也可以在惰性气体供给系统包含气体供给源360d～360f。
在气体排出区域224的下部设有排气口230。排气口230连接至排气管231。在排气管231经由作为检测出处理室201内的压力的压力检测器(压力检测部)的压力传感器245及作为压力调整器(压力调整部)的APC(Auto Pressure Controller：自动压力控制器)阀244连接有作为真空排气装置的真空泵246，构成为进行真空排气以使处理室201内的压力成为预定的压力(真空度)。真空泵246的下游侧的排气管231连接至废气处理装置(未图示)等。另外，APC阀244是能够开闭阀来进行处理室201内的真空排气、真空排气停止，进而能够调节阀开度来调整传导而进行处理室201内的压力调整的开闭阀。主要通过排气管231、APC阀244、压力传感器245来构成作为排气部的排气系统。另外，真空泵246也可以包含在排气系统中。
在反应管203内设置有作为温度检测器的未图示的温度传感器，构成为根据由温度传感器检测出的温度信息来调整向加热器207供给的电力，从而处理室201内的温度成为所需的温度分布。
如图3所示，控制部(控制单元)的控制器280构成为具备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。RAM121b、存储装置121c、I/O端口121d构成为可经由内部总线121e与CPU121a交换数据。在控制器280连接有例如构成为触控面板等的输入输出装置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内可读出地储存有控制基板处理装置的动作的控制程序，或记载有后述的基板处理的顺序步骤或条件等的制程处方等。制程处方组合为可使后述的基板处理的各顺序步骤被控制器280执行，取得预定的结果，作为程序发挥功能。以下，也将制程处方或控制程序等总简称为程序。另外，也可将制程处方简称为处方。在本说明书中使用称为程序的言辞时，有时只包含处方单体，有时只包含控制程序单体，或有时包含其双方。RAM121b是构成为暂时性地保持通过CPU121a读出的程序或数据等的内存区域(工作区域)。
I/O端口121d连接至上述的MFC320a～320f、阀330a～330f、压力传感器245、APC阀244、真空泵246、加热器207、晶舟旋转机构267、晶舟升降机115等。
CPU121a构成为从存储装置121c读出控制程序而执行，且按照来自输入输出装置122的操作指令的输入等从存储装置121c读出处方。CPU121a构成为以按照读出的处方的内容的方式，控制MFC320a～320f的各种气体的流量调整动作、阀330a～330f的开闭动作、APC阀244的开闭动作及根据压力传感器245的APC阀244的压力调整动作、真空泵246的启动及停止、根据未图示的温度传感器的加热器207的温度调整动作、晶舟旋转机构267的晶舟217的旋转及旋转速度调节动作、晶舟升降机115的晶舟217的升降动作等。
控制器280可通过将储存于外部存储装置123的上述的程序安装于计算机来构成。外部存储装置123例如包含HDD等的磁盘、CD等的光盘、MO等的光磁盘、USB内存等的半导体内存等。存储装置121c或外部存储装置123构成为计算机可读取的存储介质。以下，也将它们总称而仅称为存储介质。在本说明书中使用称为存储介质的言辞时，有时只包含存储装置121c单体，有时只包含外部存储装置123单体，或有时包含其双方的情况。另外，向计算机提供程序的也可以不使用外部存储装置123，而使用因特网或专线等的通讯手段。
在以上的处理炉202中，在被分批处理的多张晶圆200相对于晶舟217多段层叠的状态下，晶舟217被晶舟支撑台218支撑并收纳于处理室201，通过喷嘴304a～304c对收纳于处理室201的晶圆200进行气体供给。
在此，近年来，为了提高半导体的集成度而三维化日益进展，形成半导体膜的晶圆的表面积增加。伴随表面积增加，成膜气体的消耗变大，产生形成于晶圆的半导体膜的均匀性恶化的问题。
另外，通常作为半导体制造装置的一例的纵型处理炉为了使排列于高度方向的晶圆的温度均匀化，通过在保持晶圆200的晶舟217的上侧与下侧装填虚拟晶圆来谋求使所生长的膜的均匀化。然而，虚拟晶圆通常是平坦状的平坦晶圆，因此与形成有图案的产品晶圆即制品晶圆的表面积不同。近年来，与平坦晶圆相比，制品晶圆具有50倍、100倍的表面积，年年有扩大倾向。在此，表面积越大，成膜气体的消耗量越有变大的倾向，在虚拟晶圆与制品晶圆上被消耗的原料气体在装填有虚拟晶圆的区域即虚拟晶圆支撑区域和装填有制品晶圆的区域即产品晶圆支撑区域有所不同。因此，若对层叠于高度方向的晶圆供给相同量的原料，则会产生原料多余之处与不足之处，在此晶圆面间产生原料浓度差，所以在晶圆面间及面内的膜的均匀化变得困难。
若根据本实施方式，则对于伴随半导体的制品晶圆的表面积增加的膜厚、膜质均匀性恶化的问题，使形成于制品晶圆上的膜的基板面内及面间均匀性提升。
在此，在气体供给区域222设有三个喷嘴304a～304c，构成为可朝处理室201内供给多种气体。处理室201构成为可收纳的最大的晶圆200的直径的104～108％的内径的筒状。在将处理室201的侧部的一部分突出至外侧而形成的气体供给区域222内分别隔离的状态下收纳喷嘴304a～304c。参照图4(A)及图4(B)来说明有关朝该处理室201内供给多种气体的喷嘴304a～304c的结构。喷嘴304a、喷嘴304b、喷嘴304c分别用作第一气体供给部、第二气体供给部、第三气体供给部。
图4(A)是气体供给区域222的保持有制品晶圆200a的产品晶圆支撑区域的喷嘴304a～304c周边的横剖视图，图4(B)是用于说明喷嘴304a～304c与多段层叠于晶舟217的晶圆200的位置关系的图。
晶舟217具有：在层叠多个制品晶圆200a的状态下进行支撑的产品晶圆支撑区域、能够在产品晶圆支撑区域的上方侧支撑虚拟晶圆200b的上方虚拟晶圆支撑区域、及能够在产品晶圆支撑区域的下方侧支撑虚拟晶圆200b的下方虚拟晶圆支撑区域。在此，制品晶圆200a是形成有图案的产品晶圆，虚拟晶圆200b是未形成图案的平坦状的晶圆。亦即，在多张层叠的产品晶圆200a的上方侧与下方侧分别层叠支撑有多张虚拟晶圆200b。能够在产品晶圆支撑区域支撑的制品晶圆200a的张数设定成FOUP等的晶圆容器的收纳数(25张)的整数倍。
喷嘴304a～304c从气体供给区域222内的下部到上部，沿着其长度方向(上下方向)而设置。亦即，喷嘴304a～304c分别沿着被收纳于处理室201内的晶舟217在上下方向上仅以一根延伸，分别构成为直管型管状(tube状)的长喷嘴。
另外，喷嘴304a～304c在处理室201的外周附近的气体供给区域222内以喷嘴304a、喷嘴304b、喷嘴304c的顺序来排列配置。亦即，在供给原料气体或惰性气体的喷嘴304b的两侧配置有供给惰性气体或氮化气体的喷嘴304a、304c。亦即，将供给原料气体的喷嘴304b配置于中央，且以夹着喷嘴304b的方式配置供给惰性气体或氮化气体的喷嘴304a、304c。
喷嘴304a以下端可供流体从气体供给源360a、360d流通的状态被连接至气体供给管310a。
喷嘴304b以下端可供流体从气体供给源360b、360e流通的状态被连接至气体供给管310b。
喷嘴304c以下端可供流体从气体供给源360c、360f流通的状态被连接至气体供给管310c。
在喷嘴304a、304c的侧面分别形成有多个供给气体的气体供给孔232a、232c。该多个气体供给孔232a、232c是针孔状的小圆孔，其中，形成于喷嘴304a、304c各自的最上方的气体供给孔232a、232c的上端与在上方虚拟晶圆支撑区域所支撑的最上方的虚拟晶圆200b对应地配置，且形成于喷嘴304a、304c各自的最下方的气体供给孔232a、232c的下端与在下方虚拟晶圆支撑区域所支撑的最下方的虚拟晶圆200b对应地配置。亦即，就喷嘴304a、304c而言，在上方虚拟晶圆区域、产品晶圆区域及下方虚拟晶圆区域分别形成有多个气体供给孔232a、232c。优选气体供给孔232a、232c以预定的间隔形成，以对应于包含虚拟晶圆200b的全部的晶圆200的各自的表面(上表面)或气体供给缝隙235的开口。
在喷嘴304b的侧面形成有多个作为供给气体的气体供给口的气体供给孔232b。该多个气体供给孔232b中的形成于喷嘴304b的最上方的气体供给孔232b的上端配置于比在上方虚拟晶圆支撑区域所支撑的最下方的虚拟晶圆200b低的位置，并且形成于喷嘴304b的最下方的气体供给孔232b的下端配置于比在下方虚拟晶圆支撑区域所支撑的最上方的虚拟晶圆200b高的位置。亦即，在喷嘴304b的侧面，仅在产品晶圆支撑区域形成有多个气体供给孔232b，在上方虚拟晶圆支撑区域及下方虚拟晶圆支撑区域未形成有气体供给孔232b。换言之，构成为以不向虚拟晶圆支撑区域供给原料气体的方式减少形成于喷嘴304b的侧面的气体供给孔232b的开口面积。
气体供给孔232a～232c分别以朝向反应管203的中心的方式开口。
(2)基板处理工序
说明有关使用上述的基板处理装置，作为半导体装置的制造工序的一工序，在作为基板的晶圆200上形成膜的基板处理顺序例，亦即成膜顺序例。在以下的说明中，构成基板处理装置的各部的动作通过控制器280来控制。
在此，作为一例以下例进行说明，使用表面形成有被作成凹凸构造的表面积大的图案的制品晶圆200a作为制品晶圆200a，并使用上述基板处理装置依照下述成膜顺序来供给Si原料气体与氮化气体来形成硅氮化膜(Si3N4膜)。以下，将制品晶圆200a记为晶圆200来进行说明。
在本说明书中，使用称为“晶圆”的言辞时，有时意味着晶圆本身，有时意味着晶圆及形成于其表面的预定的层或膜的层叠体。在本说明书中使用称为“晶圆的表面”时，有时意味着晶圆本身的表面，有时意味着形成于晶圆上的预定的层等的表面。在本说明书中记载成“在晶圆上形成预定的层”时，有时意味着在晶圆本身的表面上直接形成预定的层，有时意味着在形成于晶圆上的层等上形成预定的层。在本说明书中使用称为“基板”的言辞时，也与使用称为“晶圆”的言辞时同义。
(晶圆装填及晶舟装载)
若多张晶圆200被装填于晶舟217(晶圆装填)，则歧管226的下端开口开放。然后，如图1所示，支撑多张晶圆200的晶舟217通过晶舟升降机115而被举起并朝处理室201内搬入(晶舟装载)。在此状态下，密封盖219成为经由O型环220来密封歧管226的下端的状态。
(压力调整及温度调整)
以处理室201内即存在晶圆200的空间成为所需的压力(真空度)的方式，通过真空泵246进行真空排气(减压排气)。此时，处理室201内的压力通过压力传感器245进行测定，根据所测定的压力信息来反馈控制APC阀244。并且，以处理室201内的晶圆200成为所需的成膜温度的方式，通过加热器207进行加热。此时，以处理室201内成为所需的温度分布的方式，根据温度传感器所检测出的温度信息，反馈控制朝向加热器207的通电情况。并且，开始利用旋转机构267进行的晶圆200的旋转。处理室201内的排气、晶圆200的加热及旋转均在至少对于晶圆200的处理结束之前的期间持续进行。
(成膜步骤)
然后，依次执行以下的步骤A，B。
[步骤A]
在此步骤中，对于处理室201内的晶圆200供给HCDS气体。具体而言，打开阀330b，朝气体供给管310b内流动HCDS气体。HCDS气体是通过MFC320b来调整流量，经由喷嘴304b向处理室201内供给，从排气口230排气。此时，从喷嘴304b的两侧的喷嘴304a、304c相对于处理室201内的晶圆200供给作为惰性气体的N2气体。具体而言，打开阀330d、330f，朝气体供给管310a、310c内流动N2气体。N2气体是通过MFC320d、320f来分别调整流量，经由喷嘴304a、304c向处理室201内供给，从排气口230排气。亦即，相对于晶圆200供给HCDS气体及N2气体。
作为步骤A的处理条件是举以下所示为例：
HCDS气体供给流量：0.001～2slm(Standard Liters Per Minute：每分钟标准升)，优选0.01～1slm
N2气体供给流量(毎个气体供给管)：0.5～5slm
气体供给时间：0.1～120秒，优选1～60秒
处理温度：250～800℃，优选400～700℃
处理压力：1～2666Pa，优选67～1333Pa。
通过在上述的条件下相对于晶圆200供给HCDS气体，在晶圆200的最外表面上形成含Cl的含Si层作为第一层。
在晶圆200上形成第一层之后，关闭阀330b，停止朝处理室201内的HCDS气体的供给。然后，将处理室201内真空排气，从处理室201内排除残留于处理室201内的气体等。此时，将阀330d～330f设为打开的状态，经由喷嘴304a～304c来朝处理室201内供给N2气体。从喷嘴304a～304c供给的N2气体作为净化气体发挥作用，由此，处理室201内被净化(净化步骤)。在净化步骤中，从喷嘴304a～304c各自供给的N2气体的流量分别设为例如0.1～2slm的范围内的流量。其他的处理条件与上述的步骤A中的处理条件相同。
作为原料除了HCDS气体以外，可使用一氯硅烷(SiH3Cl，简称：MCS)气体、二氯硅烷(SiH2Cl2，简称：DCS)气体、三氯硅烷(SiHCl3，简称：TCS)气体、四氯硅烷(SiCl4，简称：STC)气体、八氯三硅烷(Si3Cl8，简称：OCTS)气体等的氯硅烷原料气体。
作为惰性气体除了N2气体以外，可使用Ar气体、He气体、Ne气体、Xe气体等稀有气体。该点在后述的步骤B中也同样。
[步骤B]
步骤A结束后，相对于处理室201内的晶圆200，亦即形成于晶圆200上的第一层供给NH3气体。具体而言，打开阀330a、330c，朝气体供给管310a、310c内流动NH3气体。NH3气体通过MFC320a、320c来分别调整流量，经由喷嘴304a、304c朝处理室201内供给，从排气口230排气。此时，相对于晶圆200供给NH3气体。另外，此时，也可以打开阀330d～330f中的至少任一个，经由喷嘴304a～304c中的至少任一个朝处理室201内流动N2气体。
作为本步骤的处理条件是举以下所示为例：
NH3气体供给流量：1～10slm
NH3气体供给时间：0.1～120秒，优选1～60秒
N2气体供给流量(毎个气体供给管)：0～2slm
处理压力：1～4000Pa，优选1～3000Pa。
其他的处理条件是设为与步骤A的处理条件同样的处理条件。
通过在上述的条件下相对于晶圆200供给NH3气体，形成于晶圆200上的第一层的至少一部分被氮化(改性)。通过第一层被改性，在晶圆200上形成含Si及N的第二层，亦即SiN层。形成第二层时，在第一层中所含的Cl等的杂质在利用NH3气体进行的第一层的改性反应的过程中，构成至少含Cl的气体状物质，从处理室201内排出。由此，第二层相较于第一层，成为Cl等的杂质少的层。
第二层形成后，关闭阀330a、330c，停止朝处理室201内的NH3气体的供给。然后，依照与步骤A的净化步骤同样的处理顺序步骤、处理条件，从处理室201内排除残留于处理室201内的气体等。
作为反应体除了NH3气体之外，例如可使用二亚胺(N2H2)气体、联氨(N2H4)气体、N3H8气体等氮化氢系气体。
[实施预定次数]
通过使上述的步骤A、B非同时亦即不同步进行的循环进行预定次数(n次，n是1以上的整数)，可在晶圆200上形成预定组成及预定膜厚的SiN膜。优选上述的循环重复多次。亦即，优选使进行一次上述的循环时形成的第二层的厚度比所需的膜厚薄，重复多次上述的循环直至通过层叠第二层而形成的SiN膜的膜厚成为所需的膜厚。
(后净化及大气压恢复)
成膜步骤结束后，从喷嘴304a～304c各自供给作为净化气体的N2气体至处理室201内，从排气口230排气。由此，处理室201内被净化，残留于处理室201内的气体或反应副生成物从处理室201内除去(后净化)。然后，处理室201内的环境气体被置换成惰性气体(惰性气体置换)、处理室201内的压力恢复成常压(大气压恢复)。
(晶舟卸除及晶圆取出)
密封盖219通过晶舟升降机115而下降，歧管226的下端开口。然后，处理完成的晶圆200在被晶舟217支撑的状态下从歧管226的下端搬出至反应管203的外部(晶舟卸除)。晶舟卸除后，歧管226的下端开口经由O型环220通过未图示的挡门而密封(挡门关闭)。处理完成的晶圆200被搬出至反应管203的外部之后，被从晶舟217取出(晶圆取出)。
(3)变形例
其次，利用图5～图7来说明有关本实施方式的变形例。另外，这些变形例能够任意地组合。另外，除非特别说明，否则各变形例的各结构与上述的实施方式的结构相同。
(变形例1)
在本变形例的气体供给区域222中，如图5所示，设有三个喷嘴304a～304c，构成为可朝处理室201内供给多种气体。在本变形例中，供给原料气体的喷嘴304b的气体供给孔的形状与上述的实施方式的喷嘴不同。
在喷嘴304b的侧面形成有作为供给气体的气体供给口的纵长形状的缝隙状的开口部332b。该喷嘴304b的开口部332b的上端配置于比在上方虚拟晶圆支撑区域所支撑的最下方的虚拟晶圆200b低的位置，并且开口部332b的下端被配置于比在下方虚拟晶圆支撑区域所支撑的最上方的虚拟晶圆200b高的位置。亦即，在喷嘴304b中，开口部332b仅形成于产品晶圆支撑区域，而未形成于上方虚拟晶圆支撑区域及下方虚拟晶圆支撑区域。通过这种结构，在上述的成膜步骤A的原料气体供给时，经由喷嘴304b的开口部332b对处理室201内的晶圆200供给原料气体，且经由配置于喷嘴304b的两侧的喷嘴304a、304c的气体供给孔232a、232c供给惰性气体。
(变形例2)
在本变形例的气体供给区域222中，如图6所示，设有三个喷嘴404a、304b、404c，构成为可朝处理室201内供给多种气体。在本变形例中，配置于供给原料气体的喷嘴304b的两侧的喷嘴的形状与上述的变形例1不同。
喷嘴404a、304b、404c从气体供给区域222内的下部到上部，沿着其长度方向(上下方向)而设置。喷嘴304b是沿着被收纳于处理室201内的晶舟217在上下方向上延伸，构成为I字型管状(tube状)的长喷嘴。并且，喷嘴404a、404c是多孔喷嘴，分别沿着被收纳于处理室201内的晶舟217在上下方向上延伸，构成为U字型管状(tube状)的长喷嘴。
喷嘴404a具备：以下端可供流体从气体供给源360a、360d流通的状态连接至气体供给管310a的上升管404a-1；以及以可供流体流通的状态与上升管404a-1的上端连接且与上升管404a-1形成大致平行的下降管404a-2。
喷嘴304b以下端可供流体从气体供给源360b、360e流通的状态连接至气体供给管310b。
喷嘴404c具备：以下端可供流体从气体供给源360c、360f流通的状态连接至气体供给管310c的上升管404c-1；以及以可供流体流通的状态与上升管404c-1的上端连接且分别与上升管404c-1形成大致平行的下降管404c-2。
在喷嘴404a、404c的侧面，分别在上升管404a-1、404c-1的上方虚拟晶圆支撑区域及下方虚拟晶圆支撑区域形成多个气体供给孔232a、232c，并在下降管404a-2、404c-2的上方虚拟晶圆支撑区域、产品晶圆支撑区域、下方虚拟晶圆支撑区域形成多个气体供给孔232a、232c。亦即，将供给惰性气体的喷嘴404a、404c的虚拟晶圆区域的气体供给孔232a、232c与上述的实施方式及变形例1的喷嘴304a、304c的气体供给孔232a、232c相比形成更多。由此，能够进一步降低虚拟晶圆支撑区域的Si原料浓度，晶圆面间及面内的膜厚均匀性的控制变得容易。
而且，该多个气体供给孔233a、233c中，形成于喷嘴404a、404c各自的最上方的气体供给孔233a、233c的上端与在上方虚拟晶圆支撑区域所支撑的最上方的虚拟晶圆200b对应地配置，并且形成于喷嘴404a、404c各自的最下方的气体供给孔233a、233c的下端分别与在下方虚拟晶圆支撑区域所支撑的最下方的虚拟晶圆200b对应地配置。通过这种结构，在上述的成膜步骤A的原料气体供给时，经由喷嘴304b的开口部332b对处理室201内的晶圆200供给原料气体，且经由配置于喷嘴304b的两侧的喷嘴404a、404c的气体供给孔232a、232c分别供给惰性气体。
亦即，喷嘴404a、404c形成为在配置于上方虚拟晶圆支撑区域及下方虚拟晶圆支撑区域的多个气体供给孔233a、233c的长度方向平均后的实质的开口面积比在配置于产品晶圆支撑区域的多个气体供给孔232a、232c的长度方向平均后的实质的开口面积大。
另外，喷嘴404a、404c构成为气体供给孔232a、232c各自在喷嘴长度方向被平均化的开口宽度为喷嘴404a、404c的流路截面积的平方根的1％以下。在此，在喷嘴长度方向被平均化的开口宽度包含具有与气体供给孔232a等的长度方向的每单位长度的传导相等的传导的长度方向的连续缝隙的开口宽度的意思。另外，喷嘴304b的开口部332b的开口宽度构成为喷嘴304b的流路面积的平方根的3％以上。开口部332b因为强度上的要求，取代从上端到下端连续的一个开口，形成为在途中桥接两侧而上下断续地延伸的多个缝隙。
(变形例3)
如图7所示，在本变形例的气体供给区域222设有三个喷嘴304a、304b、404c，构成为可朝处理室201内供给多种气体。在本变形例中，配置于供给原料气体的喷嘴304b的一方侧的喷嘴的形状与上述的变形例1不同。
喷嘴304a、304b、404c从气体供给区域222内的下部到上部，沿着其长度方向(上下方向)而设置。另外，喷嘴304a、304b是沿着被收纳于处理室201内的晶舟217在上下方向上延伸，分别构成为I字型管状(tube状)的长喷嘴。另外，喷嘴404c是沿着被收纳于处理室201内的晶舟在上下方向上延伸，构成为U字型管状(tube状)的长喷嘴。
喷嘴304a以下端可供流体从气体供给源360a、360d流通的状态连接至气体供给管310a。
喷嘴304b以下端可供流体从气体供给源360b、360e流通的状态连接至气体供给管310b。
喷嘴404c具备：以下端可供流体从气体供给源360c、360f流通的状态连接至气体供给管310c的上升管404c-1；以及以可供流体流通的状态与上升管404c-1的上端连接，且分别与上升管404c-1形成大致平行的下降管404c-2。
在喷嘴404c的下降管404c-2的侧面，在上方虚拟晶圆支撑区域、产品晶圆支撑区域及下方虚拟晶圆支撑区域形成有多个气体供给孔232c。并且，在喷嘴404c的上升管404c-1未形成气体供给孔232c。
而且，分别形成于喷嘴304a及喷嘴404c的下降管404c-2的多个气体供给孔232a、232c中的形成于喷嘴304a、喷嘴404c的下降管404c-2各自的最上方的气体供给孔232a、232c的上端与在上方虚拟晶圆支撑区域所支撑的最上方的虚拟晶圆200b对应地配置，并且形成于喷嘴304a、喷嘴404c的下降管404c-2各自的最下方的气体供给孔232a、232c的下端分别与在下方虚拟晶圆支撑区域所支撑的最下方的虚拟晶圆200b对应地配置。通过这种结构，在上述的成膜步骤A的原料气体供给时，经由喷嘴304b的开口部332b对处理室201内的晶圆200供给原料气体，且经由配置于喷嘴304b的两侧的喷嘴304a、404c的气体供给孔232a、232c供给惰性气体。
在此，使用本变形例的U字型(返回形状)的喷嘴404c来供给惰性气体(净化气体)，从而所形成的膜的膜质良好。这是对膜厚均匀性有效的净化气体(N2气体)大多是以例如2～10slm的大流量来供给的情况。I字型的喷嘴是在晶舟217的下方区域中，尚未充分地加温前便向晶圆200供给净化气体，在晶舟217的上方与下方产生温度不均，但通过设为U字型，可充分地加温净化气体之后向晶圆200供给。通过温度上升，气体分子的扩散速度提升，可期待边维持膜质，边缩短原料的交替供给间隔。并且，NH3形成自由基或前驱物的温度比HCDS更高。亦即，NH3形成前驱物需要预定温度以上，若要将处理温度低温化至刚刚好的预定温度，则需要充分的时间使NH3停留于喷嘴内，通过U字型化的容积的增加对于难分解性的反应气体是优选的。
＜其他的实施方式＞
以上，具体说明了本发明的实施方式。但是，本发明不限于上述的实施方式，可在不脱离其要旨的范围实施各种变更。
上述的实施方式或变形例是说明有关从两个喷嘴304a、304c供给NH3气体等氮化气体的例子，但本发明是不限于这种方案。例如，只要是从喷嘴304a与喷嘴304c的至少任一方供给氮化气体即可。
另外，上述实施方式或变形例是说明有关在供给原料气体的喷嘴304b的侧面只在产品晶圆支撑区域形成多个气体供给孔232b的例子，但本发明不限于这种方案。例如，也可良好地适用于以下情况，与形成于供给惰性气体的喷嘴304a、304c(喷嘴304a、304c配置于喷嘴304b的两侧)的侧面的气体供给孔232a、232c的开口面积的合计相比，缩小形成于喷嘴304b的侧面的虚拟晶圆支撑区域的气体供给孔232b或开口部332b的开口面积的合计。
另外，上述实施方式或变形例是说明有关在供给原料气体的喷嘴304b的侧面只在产品晶圆支撑区域形成多个气体供给孔232b的例子，但本发明不限于这种方案。例如，也可良好地适用于以下情况，与形成于喷嘴304b的侧面的气体供给孔232b或开口部332b的开口面积的合计相比，扩大形成于供给惰性气体的喷嘴304a、304c的侧面的虚拟晶圆支撑区域的气体供给孔232a、232c的开口面积的合计。
上述的实施方式是说明有关在基板上形成作为主元素含Si的膜的例子，但本发明是不限于这种方案。亦即，本发明除了Si以外，也可适用于在基板上形成作为主元素含锗(Ge)、硼(B)等半金属元素的膜情况。另外，本发明也可适用于在基板上形成作为主元素含钛(Ti)、锆(Zr)、铪(Hf)、铌(Nb)、钽(Ta)、钼(Mo)、钨(W)、钇(Y)、镧(La)、锶(Sr)、铝(Al)等金属元素的膜的情况。
例如，作为原料使用四氯化钛(TiCl4)气体或三甲基铝(Al(CH3)3，简称：TMA)气体，依照以下所示的成膜顺序，在基板上形成钛氮化膜(TiN膜)、钛氧氮化膜(TiON膜)、钛铝碳氮化膜(TiAlCN膜)、钛铝碳化膜(TiAlC膜)、钛碳氮化膜(TiCN膜)、钛氧化膜(TiO膜)等的情况也可适用本发明。
优选用于基板处理的处方是按照处理内容来个别地准备，经由电气通讯线路或外部存储装置123而储存于存储装置121c内。然后，开始处理时，CPU121a从储存于存储装置121c内的多个处方之中，按照基板处理的内容来适宜选择适当的处方。由此，可用一台基板处理装置再现性良好地形成各式各样的膜种、组成比、膜质、膜厚的膜。并且，可降低操作员的负担，能够避免操作错误并迅速地开始处理。
上述的处方不限于新作成的情况，例如，也可通过变更已经被安装于基板处理装置的既存的处方来准备。在变更处方的情况下，也可经由电气通讯线路或记录了该处方的存储介质来将变更后的处方安装于基板处理装置。另外，也可操作既存的基板处理装置所具备的输入输出装置122，直接变更已经被安装于基板处理装置的既存的处方。
另外，上述的实施方式或变形例等可适当组合使用。此时的处理程序、处理条件例如可设为与上述的实施方式的处理程序、处理条件相同。
通过上述的实施方式或变形例等的方法所形成的SiN膜等可广泛地作为绝缘膜、间隔膜、掩模膜、电荷蓄积膜、压力控制膜等使用。近年来，伴随半导体设备的微细化，对于被形成于晶圆上的膜严格要求面内膜厚均匀性。能够在表面形成有高密度图案的图案晶圆上形成具有平坦分布的膜的本发明作为响应该要求的技术是非常有用的。
＜实施例＞
以下，根据图8～图12来说明有关印证在上述的实施方式及变形例可取得的效果的模拟结果及评价结果。
在比较例中，使用图8(A)所示的三个喷嘴304a、404b、404c，对于多段层叠于晶舟217的晶圆200分别供给气体。将从喷嘴304a、404c供给的N2气体的流量分别设定成100sccm，且将从喷嘴404b供给的HCDS气体的流量设定成480sccm。在喷嘴404b的侧面，是在上方虚拟晶圆支撑区域、产品晶圆支撑区域及下方虚拟晶圆支撑区域形成有供给HCDS气体的开口部432b。
在实施例中，使用上述的变形例3的图8(B)所示的三个喷嘴304a、304b、404c，对于多段层叠于晶舟217的晶圆200分别供给气体。将从喷嘴304a、404c供给的N2气体的流量分别设定成500sccm，且将从喷嘴304b供给的HCDS气体的流量设定成480sccm。
图9(A)是表示显示使用图8(A)所示的比较例的喷嘴时的处理炉202内的Si原料的浓度分布的模拟结果的图，图9(B)是表示图9(A)的制品晶圆的面内及面间膜厚分布的图。图10(A)是表示显示使用图8(B)所示的实施例的喷嘴时的处理炉202内的Si原料的浓度分布的模拟结果，图10(B)是表示图10(A)的制品晶圆的面内及面间膜厚分布的图。图9(B)及图10(B)的纵轴表示Si原料的分压[Pa]。图9(B)及图10(B)的横轴表示被载置于晶舟217的制品晶圆的晶圆编号。
如图9(A)所示，在使用比较例的喷嘴的情况下，在供给原料气体的喷嘴404b的侧面，由于在上方虚拟晶圆支撑区域及下方虚拟晶圆支撑区域也形成有开口部432b，因此对于晶舟217从上至下均匀地供给原料气体。然而，在虚拟晶圆支撑区域所支撑的虚拟晶圆是平坦晶圆，形成有图案的制品晶圆是表面积大的结构晶圆，所以原料气体的消耗量不同。因此，存在于处理室201内的Si原料的浓度(分压)在上方及下方虚拟晶圆支撑区域与产品晶圆支撑区域产生差异。在上方及下方虚拟晶圆支撑区域中，由于多余的气体多，因此空间的原料浓度上升，在产品晶圆支撑区域是原料浓度降低。若在处理室201内产生浓度差，则通过浓度扩散，即使在产品晶圆支撑区域也会分别在接近上方及下方虚拟晶圆支撑区域的区域及远离上方及下方虚拟晶圆支撑区域的区域产生浓度差。因此，被成膜于产品晶圆的膜的均匀性变差。
另外，如图9(B)所示，在使用比较例的喷嘴的情况下，在晶圆面内，在边缘周边及中央所供给的Si原料的分压有差异，与此相对，如图10(B)所示，在使用本实施例的喷嘴的情况下，可确认晶圆的面内均匀性良好。
另外，如图9(B)所示，在使用比较例的喷嘴的情况下，即使依照被层叠于晶舟217的高度方向的晶圆的位置，所供给的Si原料的分压也存在差异，与此相对，如图10(B)所示，在使用本实施例的喷嘴的情况下，可确认晶圆的面间均匀性良好。亦即，若根据本实施例，则被供给至制品晶圆的Si原料浓度的均匀性会被改善。
亦即，在使用本实施例的喷嘴的情况下，与使用比较例的喷嘴的情况相比，可确认对于被层叠于晶舟217的晶圆的高度方向，Si原料的浓度会均匀化。特别是可降低晶舟217的上方侧与下方侧的Si的浓度，可确认面间均匀性改善。
图11是比较分别使用比较例的喷嘴与实施例的喷嘴在制品晶圆形成SiN膜时的膜厚面内均匀性而表示的图，图12是比较分别使用比较例的喷嘴与实施例的喷嘴在制品晶圆形成SiN膜时的面间均匀性而表示的图。图11的纵轴表示晶圆位置。图11的横轴表示形成于制品晶圆的SiN膜的面内均匀性[％]。图12的纵轴表示晶圆位置。图12的横轴表示形成于制品晶圆的SiN膜的膜厚
如图11所示，使用比较例的喷嘴形成的膜的面内均匀性是在晶舟217的中央位置为4.5％左右，与此相对，在晶舟217的下方位置是7.5％左右，在晶舟217的上方位置是9.2％左右，依据晶圆的高度位置而较大不同。相对于此，使用实施例的喷嘴形成的膜的面内均匀性是4％左右，在晶舟217的高度方向上也几乎没有差异。
另外，如图12所示，使用比较例的喷嘴形成的膜的面间均匀性是7％左右，与此相对，使用实施例的喷嘴形成的膜的面间均匀性为2％左右，可确认面间均匀性也良好。
亦即，与使用比较例的喷嘴的情况相比，在使用本实施例的喷嘴的情况下，晶舟217的高度方向的从上方到下方，制品晶圆的膜厚的面内及面间均匀性良好，多段层叠于晶舟217的制品晶圆的从上方到下方可取得均匀的膜厚。
符号说明
200—晶圆(基板)；217—晶舟(基板保持件)；304a、404a—喷嘴(第一气体供给部)；304b—喷嘴(第二气体供给部)；304c、404c—喷嘴(第三气体供给部)；232a、232b、232c—气体供给孔；332b—开口部。
Claims (13)
1.一种基板处理装置，其特征在于，具备：
基板保持件，其具有将形成有图案的多个产品晶圆以排列的状态支撑的产品晶圆支撑区域、能够在所述产品晶圆支撑区域的上方侧支撑虚拟晶圆的上方虚拟晶圆支撑区域、及能够在所述产品晶圆支撑区域的下方侧支撑虚拟晶圆的下方虚拟晶圆支撑区域；
处理室，其收纳所述基板保持件；
第一气体供给部至第三气体供给部，其向所述处理室的内部进行气体供给；以及
排气部，其将所述处理室的环境气体排出，
所述第一气体供给部及第三气体供给部分别具有管状的喷嘴，该管状的喷嘴沿着所述基板保持件在上下方向上延伸且形成有多个气体供给孔，
所述多个气体供给孔中的形成于所述喷嘴的最上方的气体供给孔的上端与在所述上方虚拟晶圆支撑区域所支撑的最上方的虚拟晶圆对应地配置，并且形成于所述喷嘴的最下方的气体供给孔的下端与在所述下方虚拟晶圆支撑区域所支撑的最下方的虚拟晶圆对应地配置，
第二气体供给部具有管状的喷嘴，该管状的喷嘴沿着所述基板保持件在上下方向上延伸，且形成有由多个气体供给孔或缝隙状的开口部构成的气体供给口，
所述气体供给口至少朝向所述产品晶圆支撑区域开口，
所述第一气体供给部至第三气体供给部以第一气体供给部、第二气体供给部、第三气体供给部的顺序排列配置在所述处理室的外周附近，并在所述处理室的下端附近以流体能够流通的状态分别连接至设置在所述处理室之外的第一气体供给系统、第二气体供给系统、第三气体供给系统，所述第一气体供给系统及第三气体供给系统供给净化气体或惰性气体，所述第二气体供给系统供给热分解性的原料气体，
就所述第一气体供给部及第三气体供给部的至少一方而言，
所述喷嘴构成为，具有：上升管，其下端以能够供流体流通的状态连接至所述第一气体供给系统或第三气体供给系统；以及下降管，其以能够供流体流通的状态与所述上升管的上端连接，且形成为与所述上升管大致平行，并且，
所述气体供给孔至少形成于所述下降管。
2.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
所述第一气体供给部及第三气体供给部的至少一方形成为：配置于所述上方虚拟晶圆支撑区域及所述下方虚拟晶圆支撑区域的所述多个气体供给孔的长度方向上平均后的实质上的开口面积比配置于所述产品晶圆支撑区域的所述多个气体供给孔的长度方向上平均后的实质上的开口面积大。
3.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
所述第一气体供给部及第三气体供给部的至少一方相对于所述上方虚拟晶圆支撑区域及所述下方虚拟晶圆支撑区域，在所述上升管及所述下降管的双方形成所述气体供给孔，并且相对于所述产品晶圆支撑区域，仅在所述下降管形成所述气体供给孔。
4.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
所述第二气体供给部所具有的所述气体供给口的上端配置于比在所述上方虚拟晶圆支撑区域所支撑的最下方的虚拟晶圆低的位置，并且所述气体供给口的下端配置于比在所述下方虚拟晶圆支撑区域所支撑的最上方的虚拟晶圆高的位置。
5.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
所述第一气体供给部及第三气体供给部的至少一个供给净化气体或惰性气体，同时所述第二气体供给部从所述第二气体供给系统向所述基板供给原料气体，
所述第一气体供给部及第三气体供给部的至少一个构成为还能够向对应的气体供给部供给比所述第二气体供给系统供给的原料气体更难热分解或活化的其它原料气体，
在所述第二气体供给部未供给来自所述第二气体供给系统的原料气体时，所述对应的气体供给部向所述基板供给所述其它原料气体。
6.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
所述第一气体供给部及第三气体供给部所具有的所述多个气体供给孔是分别对应于所述产品晶圆支撑区域的产品晶圆、以及所述上方虚拟晶圆支撑区域及下方虚拟晶圆支撑区域的虚拟晶圆而个别设置的开口。
7.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
所述第一气体供给部及第三气体供给部所具有的所述多个气体供给孔是横跨多个所述产品晶圆或所述虚拟晶圆而开口的多个纵长的缝隙。
8.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
所述第一气体供给部及第三气体供给部的喷嘴具有在长度方向上被平均化的开口宽度为管的流路截面积的平方根的1％以下的开口，
所述第二气体供给部的喷嘴具有所述开口宽度为所述平方根的3％以上的开口。
9.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
所述处理室构成为能够收纳的最大的所述产品晶圆的直径的104～108％的内径的圆筒，
所述第一气体供给部至第三气体供给部的喷嘴以分别被隔离的状态收纳在将处理室的侧部的一部分突出至外侧而形成的供给区域内。
10.根据权利要求9所述的基板处理装置，其特征在于，
还具备边界壁，该边界壁是所述圆筒的侧壁的一部分，且构成所述供给区域内与所述处理室内之间的边界，
在所述边界壁，将气体供给至所述圆筒内的周向上长的气体供给缝隙，以对应于所述第一气体供给部至第三气体供给部的喷嘴的方式在圆周方向排列三个，并且以对应于所述产品晶圆及虚拟晶圆的方式作为多个开口而在高度方向上排列与所述产品晶圆及虚拟晶圆的合计相同的个数，从而形成为格子状。
11.根据权利要求10所述的基板处理装置，其特征在于，
所述第一气体供给部及第三气体供给部所具有的所述多个气体供给孔形成于分别与所述气体供给缝隙相面对的位置。
12.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，具有：
相对于基板保持件在产品晶圆支撑区域搭载多个产品晶圆并且在上方虚拟晶圆支撑区域及下方虚拟晶圆支撑区域分别搭载虚拟晶圆的工序，其中该基板保持件具有将形成有图案的多个产品晶圆以排列的状态支撑的所述产品晶圆支撑区域、能够在所述产品晶圆支撑区域的上方侧支撑虚拟晶圆的所述上方虚拟晶圆支撑区域、及能够在所述产品晶圆支撑区域的下方侧支撑虚拟晶圆的所述下方虚拟晶圆支撑区域；
将搭载有所述产品晶圆及所述虚拟晶圆的所述基板保持件搬入至处理室的工序，其中在所述处理室的外周附近以第一气体供给部、第二气体供给部、第三气体供给部的顺序排列配置有第一气体供给部至第三气体供给部；
从第一气体供给部及第三气体供给部的至少一个向所述基板保持件供给净化气体或惰性气体的工序，其中该第一气体供给部及第三气体供给部具有管状的喷嘴，该管状的喷嘴在所述处理室的下端附近以流体能够流通的状态分别连接至设置在所述处理室之外的第一气体供给系统及第三气体供给系统，并沿着收纳于所述处理室的所述基板保持件在上下方向上延伸并形成有多个气体供给孔，所述喷嘴构成为，具有：上升管，其下端以能够供流体流通的状态连接至所述第一气体供给系统或第三气体供给系统；以及下降管，其以能够供流体流通的状态与所述上升管的上端连接，且形成为与所述上升管大致平行，并且所述气体供给孔至少形成于所述下降管，所述多个气体供给孔中的形成于所述喷嘴的最上方的气体供给孔的上端与在所述上方虚拟晶圆支撑区域所支撑的最上方的虚拟晶圆对应地配置，并且形成于所述喷嘴的最下方的气体供给孔的下端与在所述下方虚拟晶圆支撑区域所支撑的最下方的虚拟晶圆对应地配置；以及
从第二气体供给部向所述基板保持件进行热分解性的原料气体供给而处理所述产品晶圆的工序，其中该第二气体供给部具有管状的喷嘴，该管状的喷嘴在所述处理室的下端附近以流体能够流通的状态连接至设置在所述处理室之外的第二气体供给系统，并沿着所述基板保持件在上下方向上仅以一根延伸且形成有由多个气体供给孔或缝隙状的开口部构成的气体供给口，所述气体供给口的上端配置于比在所述上方虚拟晶圆支撑区域所支撑的最下方的虚拟晶圆低的位置，且所述气体供给口的下端配置于比在所述下方虚拟晶圆支撑区域所支撑的最上方的虚拟晶圆高的位置。
13.一种存储介质，其特征在于，存储有通过计算机使基板处理装置执行以下步骤的程序，即：
相对于基板保持件在产品晶圆支撑区域搭载多个产品晶圆并且在上方虚拟晶圆支撑区域及下方虚拟晶圆支撑区域分别搭载虚拟晶圆的步骤，其中该基板保持件具有将形成有图案的多个产品晶圆以排列的状态支撑的所述产品晶圆支撑区域、能够在所述产品晶圆支撑区域的上方侧支撑虚拟晶圆的所述上方虚拟晶圆支撑区域、及能够在所述产品晶圆支撑区域的下方侧支撑虚拟晶圆的所述下方虚拟晶圆支撑区域；
将搭载有所述产品晶圆及所述虚拟晶圆的所述基板保持件搬入至处理室的步骤，其中在所述处理室的外周附近以第一气体供给部、第二气体供给部、第三气体供给部的顺序排列配置有第一气体供给部至第三气体供给部；
从第一气体供给部及第三气体供给部的至少一个向所述基板保持件供给净化气体或惰性气体的步骤，其中该第一气体供给部及第三气体供给部具有管状的喷嘴，该管状的喷嘴在所述处理室的下端附近以流体能够流通的状态分别连接至设置在所述处理室之外的第一气体供给系统及第三气体供给系统，并沿着收纳于所述处理室的所述基板保持件在上下方向上延伸并形成有多个气体供给孔，所述喷嘴构成为，具有：上升管，其下端以能够供流体流通的状态连接至所述第一气体供给系统或第三气体供给系统；以及下降管，其以能够供流体流通的状态与所述上升管的上端连接，且形成为与所述上升管大致平行，并且所述气体供给孔至少形成于所述下降管，所述多个气体供给孔中的形成于所述喷嘴的最上方的气体供给孔的上端与在所述上方虚拟晶圆支撑区域所支撑的最上方的虚拟晶圆对应地配置，并且形成于所述喷嘴的最下方的气体供给孔的下端与在所述下方虚拟晶圆支撑区域所支撑的最下方的虚拟晶圆对应地配置；以及
从第二气体供给部向所述基板保持件进行热分解性的原料气体供给而处理所述产品晶圆的步骤，其中该第二气体供给部具有管状的喷嘴，该管状的喷嘴在所述处理室的下端附近以流体能够流通的状态连接至设置在所述处理室之外的第二气体供给系统，并沿着所述基板保持件在上下方向上仅以一根延伸且形成有由多个气体供给孔或缝隙状的开口部构成的气体供给口，所述气体供给口的上端配置于比在所述上方虚拟晶圆支撑区域所支撑的最下方的虚拟晶圆低的位置，且所述气体供给口的下端配置于比在所述下方虚拟晶圆支撑区域所支撑的最上方的虚拟晶圆高的位置。
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|---|---|---|---|
| PCT/JP2018/011625 WO2019180905A1 (ja) | 2018-03-23 | 2018-03-23 | 基板処理装置、半導体装置の製造方法およびプログラム |
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