TW201401490A - 製造半導體裝置之方法、處理基板之方法、基板處理設備及記錄媒體 - Google Patents

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Abstract

一種製造半導體裝置的方法包含以下步驟：將基板運送至製程容器中；藉由供應源氣體至容納有基板的製程容器中而在基板上形成薄膜；在形成有薄膜的基板容納於製程容器時，藉由在小於經加熱之大氣壓力的壓力下供應含氧氣體及含氫氣體至製程容器中而對黏附至製程容器內側的副產物上執行第一改質處理；將形成有薄膜的基板運送至製程容器的外側；及在基板未容納於製程容器時，在第一改質處理後，藉由在小於大氣壓力的壓力下供應含氧氣體及含氫氣體至經加熱之製程容器中而對黏附至製程容器的副產物上執行第二改質處理。

Description

製造半導體裝置之方法、處理基板之方法、基板處理設備及記錄媒體 [相關申請案之交互參照]
此申請案係以2012年3月22日提出申請之日本專利申請案第2012-66432號以及2013年1月21日提出申請之日本專利申請案第2013-8833號為基礎並主張對此兩者的優先權利益，其全部內容係以參照的方式併入於此。
本揭示內容係關於製造半導體裝置的方法、處理基板的方法、基板處理設備及記錄媒體。
舉例來說，一種製造半導體裝置(例如，動態隨機存取記憶體(DRAM))的製程包括一基板處理製程，其供應含特定元素及鹵素元素的源氣體至容納有基板的製程容器中，從而在基板上形成一薄膜(例如，氧化物薄膜)。
不過，當執行上述基板處理製程時，一些源 氣體可吸附(或黏附)在製程容器的內壁等之上。吸附在製程容器之內壁等之上的源氣體可與卸載基板時滲入製程容器中之空氣(大氣)中的水(H2O)起反應，從而可改變為含鹵素元素的反應副產物(在下文稱為副產物)。藉由沈積含鹵素元素之反應副產物所形成的薄膜由於相對的脆弱性而容易剝落，導致粒子(異物)的產生。若異物黏附至基板，可降低半導體裝置的品質，導致產量率減少。
本揭示內容提供製造半導體裝置之方法、處理基板之方法、基板處理設備及記錄媒體的一些實施例，其可抑制製程容器中之異物的產生。
根據本揭示內容之一實施例，一種製造半導體裝置之方法包含以下步驟：將基板運送至製程容器中；藉由供應含有特定元素及鹵素元素的源氣體至容納有基板的製程容器中而在基板上形成薄膜；在形成有薄膜的基板已容納於製程容器的狀態下，藉由在小於大氣壓力的壓力下供應含氧氣體及含氫氣體至經加熱之製程容器中而對黏著至製程容器內側的副產物上執行第一改質處理；將形成薄膜的基板運送至製程容器的外側；及在基板未容納於製程容器的狀態下，在第一改質處理後，藉由在小於大氣壓力的壓力下供應含氧氣體及含氫氣體至經加熱之製程容器中而對黏著至製程容器的副產物上執行第二改質處理。
根據本揭示內容之另一實施例，提供一種處理基板的方法，該方法包含以下步驟：將基板運送至製程容器中；藉由供應含有特定元素及鹵素元素的源氣體 至容納有基板的製程容器中而在基板上形成薄膜；在形成有薄膜的基板已容納於製程容器的狀態下，藉由在小於大氣壓力的壓力下供應含氧氣體及含氫氣體至經加熱之製程容器中而在黏著至製程容器內側的副產物上執行第一改質處理；將形成薄膜的基板運送至製程容器的外側；及在基板未容納於製程容器的狀態下，藉由在小於大氣壓力的壓力下供應含氧氣體及含氫氣體至經加熱之製程容器中而對黏著至製程容器的副產物上執行第二改質處理。
根據本揭示內容之另一實施例，提供一種基板處理設備，其包括：一製程容器，其係構造成容納一基板；一傳送單元，其係構造成將該基板運送至該製程容器的內側與外側；一源氣體供應系統，其係構造成供應含有特定元素及鹵素元素之源氣體至該製程容器的內側；一含氧氣體供應系統，其係構造成供應含氧氣體至該製程容器中；一含氫氣體供應系統，其係構造成供應一含氫氣體至該製程容器中；一加熱器，其係構造成加熱該製程容器的內側；一壓力調節器，其係構造成調節該製程容器內側之壓力；及一控制器，其係構造成控制該傳送單元、該源氣體供應系統、該含氧氣體供應系統、該含氫氣體供應系統、該加熱器及該壓力調節器，以便將該基板運送至該製程容器中；供應該源氣體至容納有該基板的該製程容器中，以在該基板上形成一薄膜；在小於大氣壓力的壓力下供應含氧氣體及含氫氣體至經加熱之該製程容器中，以在形成有薄膜的基板容納在該製 程容器的狀態下，對黏著至該製程容器內側的副產物上執行第一改質處理；將形成有薄膜的該基板運送至該製程容器的外側；以及在該基板未容納於該製程容器的狀態下，在該第一改質處理後，藉由在小於大氣壓力的壓力下供應含氧氣體及含氫氣體至經加熱之該製程容器中，對黏著至該製程容器的該副產物上執行第二改質處理。
根據本揭示內容之另一實施例，提供一種非暫態電腦可讀取記錄媒體，其儲存使電腦執行包含下列步驟之方法的程式：將基板運送至基板處理設備的製程容器中；藉由供應含有特定元素及鹵素元素的源氣體至容納有基板的製程容器中而在基板上形成薄膜；在形成有薄膜的基板已容納於製程容器的狀態下，藉由在小於大氣壓力的壓力下供應含氧氣體及含氫氣體至經加熱之製程容器中而對黏著至製程容器內側的副產物上執行第一改質處理；將形成薄膜的基板運送至製程容器的外側；及在基板未容納於製程容器的狀態下，在第一改質處理後藉由在小於大氣壓力的壓力下供應含氧氣體及含氫氣體至經加熱之製程容器中而對黏著至製程容器的副產物上執行第二改質處理。
100a‧‧‧氧化矽薄膜
100b‧‧‧沈積薄膜
100p‧‧‧異物
115‧‧‧舟皿升降機
115s‧‧‧擋門開啟/閉合單元
121‧‧‧控制器
121a‧‧‧CPU
121b‧‧‧隨機存取記憶體
121c‧‧‧記憶體裝置
121d‧‧‧輸入/輸出(I/O)埠
121e‧‧‧內部匯流排
122‧‧‧輸入/輸出裝置
123‧‧‧外部記憶體裝置
200‧‧‧晶圓
201‧‧‧處理室
202‧‧‧處理爐
203‧‧‧反應管
207‧‧‧加熱器
209‧‧‧歧管
217‧‧‧舟皿
218‧‧‧絕熱構件
219‧‧‧密封蓋
219s‧‧‧擋門
220a‧‧‧O環
220b‧‧‧O環
220c‧‧‧O環
224‧‧‧電漿生產區域
231‧‧‧排氣管
232a‧‧‧第一氣體供應管
232b‧‧‧第二氣體供應管
232c‧‧‧第三氣體供應管
232d‧‧‧第一惰性氣體供應管
232e‧‧‧第二惰性氣體供應管
232f‧‧‧第三惰性氣體供應管
233a‧‧‧第一噴嘴
233b‧‧‧第二噴嘴
237‧‧‧緩衝室
241a‧‧‧質量流動控制器
241b‧‧‧質量流動控制器
241c‧‧‧質量流動控制器
241d‧‧‧質量流動控制器
241e‧‧‧質量流動控制器
241f‧‧‧質量流動控制器
243a‧‧‧閥
243b‧‧‧閥
243c‧‧‧閥
243d‧‧‧閥
243e‧‧‧閥
243f‧‧‧閥
244‧‧‧APC閥
245‧‧‧壓力感測器
246‧‧‧真空泵
248a‧‧‧氣體供應孔
248b‧‧‧氣體供應孔
248c‧‧‧氣體供應孔
255‧‧‧旋轉軸
263‧‧‧溫度感測器
267‧‧‧旋轉單元
269‧‧‧第一桿狀電極
270‧‧‧第二桿狀電極
272‧‧‧匹配器
273‧‧‧高頻電源
275‧‧‧電極保護管
合併其中且構成此說明書的一部分的隨附圖式例示本揭示內容的實施例，並與上文給定的一般說明與下文給定之實施例的詳細說明一起用於解釋本揭示內容的原理。
第1圖為概略繪示根據一些實施例之基板處理設備之垂直處理爐之構造的圖，其係適當地用在本揭示內容之一實施例中，且為處理爐的垂直剖面圖。
第2圖為概略繪示根據一些實施例之基板處理設備之垂直處理爐之構造的圖，其係適當地用在本揭示內容之一實施例中，且為沿著第1圖的線A-A取得之針對處理爐的剖面圖。
第3圖為概略繪示根據一些實施例之基板處理設備之控制器構造的圖，其係適當地用在本揭示內容之一實施例中，且為繪示第1圖之基板處理設備之控制系統單元的方塊圖。
第4圖為繪示本揭示內容之一第一實施例之處理流程的圖。
第5圖為顯示在本揭示內容之第一實施例中之形成薄膜的序列與沈積薄膜改質序列的氣體供應時序的時序圖。
第6A圖為繪示在製程容器中形成源氣體(HCDS氣體)之吸附層之操作的圖，第6B圖為繪示將氧化物種供應給形成在處理室中之源氣體吸附層之操作的圖，第6C圖為繪示在處理室中於低溫範圍內形成之源氣體吸附層處於未經氧化狀態之操作的圖，第6D圖為繪示將大氣中的水(H2O)供應給在處理室中於低溫區域內形成之源氣體吸附層之操作的圖，第6E圖為繪示在處理室中於低溫區域內藉由沈積反應副產物形成沈積薄膜之操作的圖，且第6F圖為繪示從沈積薄膜產生異物之操作的 圖。
第7圖為用於描述在卸載舟皿時於其中容易產生反應副產物之一區域的圖。
第8圖為繪示異物在其中黏附至基板之狀態的圖。
第9圖為本揭示內容之一範例與比較範例之評估結果的圖解說明。
第10圖為概略繪示基板處理設備之垂直處理爐的圖，其係適當地用在本揭示內容之另一實施例中，且為處理爐的垂直剖面圖。
第11圖為繪示本揭示內容之第一實施例中之處理流程之一第一改質範例的圖，且為繪示當空舟皿未載入製程容器時，沈積薄膜之改質處理在舟皿卸載前未執行，但在舟皿卸載後執行之一操作的圖。
第12圖為繪示本揭示內容之第一實施例中之處理流程之一第二改質範例的圖，且為繪示沈積薄膜之改質處理在舟皿卸載前執行，但在舟皿卸載後未執行之一操作的圖。
第13圖為繪示本揭示內容之一第二實施例中之處理流程之一範例的圖，且為繪示當空舟皿已載入製程容器時，沈積薄膜之改質處理在舟皿卸載前執行，且亦在舟皿卸載後執行之一操作的圖。
第14圖為繪示本揭示內容之第二實施例中之處理流程之一範例的圖，且為繪示當空舟皿未載入製程容器時，沈積薄膜之改質處理在舟皿卸載前執行，且 亦在舟皿卸載後執行之一操作的圖。
第15圖為繪示根據一些實施例，在基板處理設備之垂直處理爐中，於舟皿未載入製程容器的情況下，垂直處理爐之擋門已閉合之狀態的圖，其係適當地用在本揭示內容之一實施例中。
<本揭示內容的第一實施例>
在下文中，本揭示內容之一第一實施例將參照圖式詳細敘述。
現將詳細參照各種實施例，其範例係在伴隨圖式中繪示。在下列的詳細敘述中，眾多特定細節係為了提供對此揭示內容之本發明的實施態樣的徹底了解而提出。不過，一在此項技術中具有普通技能者當明白此揭示內容之本發明的實施態樣可在無這些特定細節的情況下實行。在其他例子中，並未詳述眾所周知的方法、程序、系統及組件，以免不必要地混淆各種實施例的實施態樣。
(1)基板處理設備的構造
第1圖係根據一些實施例概略地繪示一基板處理設備之一垂直處理爐之構造的圖，且為處理爐202部分的垂直剖面圖，該基板處理設備適於用在本揭示內容之一實施例中。第2圖係根據一些實施例概略地繪示該基板處理設備之垂直處理爐之構造的圖，且為針對處理爐202部分沿著第1圖之線A-A取得的剖面圖，該基板處理設備適於用在本揭示內容之一實施例中。
如第1圖所示，處理爐包括作為加熱手段(加熱單元)的加熱器207。加熱器207具有圓筒形狀，並藉由加熱器基底(未顯示)的支撐來垂直地固定及配置，加熱器基底係一支撐平板。還有，如稍後所述，加熱器207可作為以熱使氣體活化(激發)的活化單元(激發零件)。
反應管203係同軸地與加熱器207配對，並配置在加熱器207的內側。反應管203例如可由耐熱材料(例如，石英(SiO2)或碳化矽(SiC))構成，並形成為圓筒形狀，其中反應管203之一上端閉合，且反應管203之一下端開啟。歧管(入口凸緣)209係同軸地與反應管203配對，並配置在反應管203的下方。歧管209例如可由金屬(例如，鋼)構成，並形成為圓筒形狀，其中歧管209之一上端及一下端均開啟。歧管209的上端卡在反應管203的下端並與之耦合，且構造成支撐反應管203。還有，O環220a係配置為歧管209及反應管203之間的密封構件。歧管209受到加熱器基底的支撐，從而垂直地固定並配置反應管203。一般而言，製程容器(反應容器)係藉由反應管203及歧管209構成。處理室201係配置在製程容器的圓筒中空部分之中。處理室201可容納晶圓200(其係一基板)，其係藉由稍後敘述的舟皿217以水平姿態與多階方式垂直地對準。
作為第一氣體引入零件的第一噴嘴233a及作為第二氣體引入零件的第二噴嘴233b係配置為在處理室201中穿透歧管209的側壁。第一氣體供應管232a係連接至第一噴嘴233a。同樣地，第二氣體供應管232b 及第三氣體供應管232c係連接至第二噴嘴233b。以此方式，兩噴嘴233a及233b與三氣體供應管232a至232c係配置在反應管203之中，且複數種氣體，此處為三種氣體，可供應至處理室201之中。
在第一氣體供應管232a中，為流率控制器(流率控制單元)之質量流動控制器(MFC)241a以及為開啟/閉合閥之閥243a係自上游方向循序地配置。同樣地，第一惰性氣體供應管232d係連接至位置比第一氣體供應管232a之閥243a更低的下游側。在第一惰性氣體供應管232d中，為流率控制器(流率控制單元)之質量流動控制器241d以及為開啟/閉合閥之閥243d係自上游側循序地配置。此外，上述第一噴嘴233a係連接至第一氣體供應管232a的前端部分。在反應管203之內壁及晶圓200間的弧形空間中，第一噴嘴233a係配置為沿著始於反應管203之內壁之下部部分之一上部部分朝複數個晶圓200之堆疊方向的上部部分升高。也就是說，第一噴嘴233a係沿著晶圓安排區域配置，位於水平環繞晶圓安排區域的區域之中，處於安排晶圓200之晶圓安排區域的一側。第一噴嘴233a係構造成具有L形長噴嘴，第一噴嘴233a的水平部分係配置為穿透歧管209的側壁，且第一噴嘴233a的垂直部分係配置為至少沿著自晶圓安排區域之一側端至另一側端的方向升高。用於供應氣體的氣體供應孔248a係配置在第一噴嘴233a之一側表面。氣體供應孔248a係開啟，以定向至反應管203的中心，從而致能朝晶圓200供應氣體。氣體供應孔248a係 從反應管203的下部部分至上部部分以複數個配置。複數個氣體供應孔248a具有相同的開口面積，並以相同的開口間距配置。
在一些實施例中，一第一氣體供應系統係藉由第一氣體供應管232a、質量流動控制器241a及閥243a構成。同樣地，可將第一噴嘴233a視為包含在第一氣體供應系統中。同樣地，一第一惰性氣體供應系統主要可藉由第一惰性氣體供應管232d、質量流動控制器241d及閥243d構成。第一惰性氣體供應系統可作為沖洗氣體供應系統。
在第二氣體供應管232b中，為流率控制器(流率控制單元)之質量流動控制器(MFC)241b以及為開啟/閉合閥之閥243b係自上游方向循序地配置。第二惰性氣體供應管232e係連接至位置比第二氣體供應管232b之閥243b更低的下游側。在第二惰性氣體供應管232e中，為流率控制器(流率控制單元)之質量流動控制器241e以及為開啟/閉合閥之閥243e係自上游側循序地配置。同樣地，上述第二噴嘴233b係連接至第二氣體供應管232b的前端部分。第二噴嘴233b係配置在為氣體擴散空間的緩衝室237之中。
緩衝室237係沿著晶圓200的堆疊方向配置，位於反應管203之內壁及晶圓200間的弧形空間中，且處於從反應管203之內壁的下部部分至上部部分的一部分中。也就是說，緩衝室237係沿著晶圓安排區域配置，位於水平環繞晶圓安排區域的區域之中，處於晶圓 安排區域的一側。用於供應氣體的氣體供應孔248c係配置在鄰接晶圓200之一壁的末端部分。氣體供應孔248c朝著反應管203的中心開啟，從而致能朝晶圓200供應氣體。氣體供應孔248c係從反應管203之下部部分至上部部分以複數個配置。複數個氣體供應孔248c具有相同的開口面積，並以相同的開口間距配置。
第二噴嘴233b係構造成從反應管203之內壁的下部部分至上部部分朝晶圓200之堆疊方向的上部部分豎立，處於在其中配置緩衝室237之氣體供應管248c的末端部分及位於其相反側上的末端部分。也就是說，第二噴嘴233b係沿著在其中安排晶圓200的晶圓安排區域配置，位於水平環繞晶圓安排區域的區域中，處於晶圓安排區域的一側。第二噴嘴233b係構造成具有L形長噴嘴，第二噴嘴233b的水平部分係配置為穿透歧管209的側壁，且第二噴嘴233b的垂直部分係構造成至少沿著自晶圓安排區域之一側端至另一側端的方向豎立。用於供應氣體的氣體供應孔248b係配置在第二噴嘴233b之一側表面。氣體供應孔248b係朝緩衝室237的中心開啟。類似緩衝室237的氣體供應孔248c，氣體供應孔248b係從反應管203之下部部分至上部部分以複數個配置。若緩衝室237之內側與處理室201之內側間的壓力差小，複數個氣體供應孔248b自上游側(下部部分)至下游側(上部部分)可具有恆定的開口面積及恆定的開口間距，但，若壓力差大，則沿著自上游側至下游側的方向，開口面積變得更大或開口間距變得更小。
在實施例中，如上文所述，藉由從上游側至下游側調整第二噴嘴233b的每一氣體供應孔248b的開口面積或開口間距，氣體以幾乎恆定的流率自個別的氣體供應孔248b噴出，然而在氣體供應孔248b之間仍會發生流速差。首先將自個別的氣體供應孔248b噴出的氣體引入緩衝室237，且氣體間的流速差在緩衝室237中變得均勻。也就是說，自第二噴嘴233b之個別的氣體供應孔248b噴出並進入緩衝室237之氣體的粒子速度在緩衝室237中降低，之後自緩衝室237之個別的氣體供應孔248c噴出氣體，使之進入處理室201。因此，當氣體從緩衝室237之個別的氣體供應孔248c噴出並進入處理室201時，自第二噴嘴233b之個別的氣體供應孔248b噴出並進入緩衝室237的氣體具有均勻的流率及均勻的流速。
在一些實施例中，一第二氣體供應系統係藉由第二氣體供應管232b、質量流動控制器241b及閥243b構成。同樣地，可將第二噴嘴233b及緩衝室237視為包含在第二氣體供應系統之中。此外，一第二惰性氣體供應系統主要可藉由第二惰性氣體供應管232e、質量流動控制器241e及閥243e構成。第二惰性氣體供應系統可作為沖洗氣體供應系統。
在第三氣體供應管232c中，為流率控制器(流率控制單元)之質量流動控制器(MFC)241c以及為開啟/閉合閥之閥243c係自上游方向循序地配置。同樣地，第三惰性氣體供應管232f係連接至位置比第三氣體供應 管232c之閥243c更低的下游側。在第三惰性氣體供應管232f中，為流率控制器(流率控制單元)之質量流動控制器241f以及為開啟/閉合閥之閥243f係自上游方向循序地配置。同樣地，第三氣體供應管232c的前端部分係連接至位置比第二氣體供應管232b之閥243b更低的下游側。
在一些實施例中，一第三氣體供應系統係藉由第三氣體供應管232c、質量流動控制器241c及閥243c構成。同樣地，第二噴嘴233b及緩衝室237可包含在第三氣體供應系統之中，兩者均位於位置比第二氣體供應管232b連接至第三氣體供應管232c之連接部分更低的下游側。另外，一第三惰性氣體供應系統主要可藉由第三惰性氣體供應管232f、質量流動控制器241f及閥243f構成。第三惰性氣體供應系統可作為沖洗氣體供應系統。
如上文所述，根據本揭示內容之一實施例之一氣體供應方法包含經由反應管203的內壁運送氣體。噴嘴233a及233b係配置在位於複數個堆疊晶圓200之末端部分的弧形垂直空間之中。另外，根據該氣體供應方法，氣體係自分別開啟噴嘴233a及233b與緩衝室237使之進入反應管203的氣體供應孔248a至248c噴出，其係始於接近晶圓200之處，以沿著平行晶圓200之表面的方向(亦即，水平方向)在反應管203中形成主氣流。根據這一類構造，可將氣體均勻地供應給晶圓200，從而使形成在每一晶圓200中之薄膜的薄膜厚度均勻化。同樣地，為在晶圓200之表面上流動的氣體之反應後的 殘餘氣體朝排氣埠，即是稍後敘述的排氣管231流動。不過，殘餘氣體的流動方向係依據排氣埠的位置經過適當地指定，且並未受限於垂直方向。
由於源氣體含有特定元素及鹵素元素，源氣體(含矽及氯的氣體)可含有作為特定元素的矽(Si)及作為鹵素元素的氯(Cl)。舉例來說，作為源氣體，為一類型之氯矽烷基源氣體的六氯二矽烷(HCDS，Si2Cl6)可自第一氣體供應管232a通過質量流動控制器241a、閥243a及第一噴嘴233a供應至處理室201之中。也就是說，第一氣體供應系統係構造成具有源氣體供應系統，舉例來說，含矽及氯的氣體(HCDS氣體供應系統)。在此情況下，可同時自第一惰性氣體供應管232d通過質量流動控制器241d及閥243d供應惰性氣體至第一氣體供應管232a之中。此處，氯矽烷基源氣體可藉由在標準溫度及標準壓力下使液態氯矽烷基源蒸發來獲得，或者在標準溫度及標準壓力下可為氣態氯矽烷基源。同樣地，氯矽烷基源可變為具有作為鹵素基之氯基的矽烷基源，且變為至少包括矽(Si)及氯(Cl)的源。也就是說，此處所述的氯矽烷基源可為一類型的鹵化物。此外，在本說明書中，此處的「源」一詞可表示具有液體狀態的液態源、氣態源氣體或液態源及氣態源氣體兩者。因此，在本說明書中，此處的「氯矽烷基源」一詞可表示液態氯矽烷基源、氣態氯矽烷基源或液態氯矽烷基源及氣態氯矽烷基源兩者。此外，若使用在標準溫度及標準壓力下為液體狀態的液態源(例如，HCDS)，液態源係藉由例如蒸發器或起 泡器的蒸發系統蒸發，並供應作為源氣體(HCDS氣體)。
如含氧氣體(舉例來說，氧氣(O2))係自第二氣體供應管232b通過質量流動控制器241b、閥243b、第二氣體供應管232b、第二噴嘴233b及緩衝室237供應至處理室201之中。也就是說，第二氣體供應系統係構造成具有含氧氣體供應系統(O2氣體供應系統)。在此情況下，可同時自第二惰性氣體供應管232e通過質量流動控制器241e及閥243e供應惰性氣體至第二氣體供應管232b之中。
如含氫的還原氣體(含氫氣體)(舉例來說，氫氣(H2))係自第三氣體供應管232c通過質量流動控制器241c、閥243c、第二氣體供應管232b、第二噴嘴233b及緩衝室237供應至處理室201之中。也就是說，第三氣體供應系統係構造成具有含氫氣體供應系統(H2氣體供應系統)。在此情況下，可同時自第三惰性氣體供應管232f通過質量流動控制器241f及閥243f供應惰性氣體至第三氣體供應管232c之中。
此外，在實施例中，雖然O2氣體及H2氣體係自相同的噴嘴供應至處理室201(緩衝室237)之中，O2氣體及H2氣體可分別自不同的噴嘴供應至處理室201之中。不過，在藉由共用噴嘴供應複數種氣體的情況下，可減少噴嘴數，從而節省裝置成本並使維修容易。同樣地，用於供應HCDS氣體的噴嘴及用於供應H2氣體的噴嘴可共用。也就是說，HCDS氣體及H2氣體可由相同的噴嘴供應。此外，在欲於稍後敘述之形成薄膜的溫度區 中，雖然HCDS氣體不與H2氣體起反應，須考慮HCDS氣體與O2氣體起反應。因此，用於供應HCDS氣體的噴嘴可異於用於供應O2氣體的噴嘴。
在緩衝室237中，如第2圖所繪示，具有細長結構之作為第一電極的第一桿狀電極269及作為第二電極的第二桿狀電極270係沿著晶圓200的堆疊方向從反應管203的下部部分至上部部分配置。每一第一桿狀電極269及第二桿狀電極270係配置為平行第二噴嘴233b。每一第一桿狀電極269及第二桿狀電極270係以電極保護管275覆蓋及保護，其自上部部分至下部部分保護個別電極。第一桿狀電極269及第二桿狀電極270的其中之一係通過匹配器272連接至高頻電源273，且另一個係連接至相當於參考電位的接地點。藉由從高頻電源273通過匹配器272施加高頻電能至第一桿狀電極269及第二桿狀電極270之間的間隙，在第一桿狀電極269及第二桿狀電極270之間的電漿生產區域224中產生電漿。在一些實施例中，為電漿產生器(電漿產生單元)的電漿源係藉由第一桿狀電極269、第二桿狀電極270及電極保護管275構成。同樣地，匹配器272及高頻電源273可包含在電漿源之中。如稍後所述，電漿源作為活化電漿中之氣體的活化單元。
電極保護管275具有一結構，其中電極保護管275可以第一桿狀電極269及第二桿狀電極270在緩衝室237內側與大氣隔離的狀態插入緩衝室237中。此處，若電極保護管275的內部氧濃度等於空氣(大氣)中 的氧濃度，則插入電極保護管275中的第一桿狀電極269及第二桿狀電極270便以加熱器207產生的熱使之氧化。因此，藉由以例如氮氣之惰性氣體使電極保護管275的內側充氣或使用惰性氣體沖洗單元以例如氮氣之惰性氣體沖洗電極保護管275的內側，電極保護管275的內部氧濃度降低，從而防止第一桿狀電極269或第二桿狀電極270的氧化。
用於排出處理室201內側之大氣的排氣管231係配置在反應管203之中。作為真空排氣裝置，真空泵246係通過壓力感測器245及自動壓力控制器(APC)244連接至排氣管231。壓力感測器245為用於偵測處理室201內側之壓力的壓力偵測器(壓力偵測單元)，且自動壓力控制器(APC)244為壓力調節器(壓力調節單元)。當真空泵246藉由使閥開啟或閉合來進行操作時，APC閥244可使處理室201的內側真空排氣或停止真空排氣。同樣地，當真空泵246藉由調整閥的開啟程度來進行操作時，APC閥244可調節處理室201內側的壓力。在一些實施例中，一排氣系統係藉由排氣管231、APC閥244及壓力感測器245構成。真空泵246可包含在排氣系統之中。當操作真空泵246時，排氣系統可基於壓力感測器245所偵測到的壓力資訊調整APC閥244的閥開啟程度，從而真空排氣處理室201的內側，以致處理室內側的壓力變為特定壓力(真空度)。此外，排氣管231並未受限於配置在反應管203之中，且作為另一範例，類似於第一噴嘴233a或第二噴嘴233b，排氣管 231可配置在歧管209之中。
密封蓋219係配置為爐開口外罩，以用於在歧管209下方緊密地密封歧管209的下部端開口。密封蓋219係構造成自垂直下部側接觸歧管209的下部端。密封蓋219例如可由金屬(例如，鋼)構成，並具有盤狀的形狀。接觸歧管209之下部端的O環220b係配置為密封蓋219頂部的密封構件。旋轉舟皿217的旋轉單元267係在處理室201的相反側上配置為稍後敘述之密封蓋219的基板固持支撐。旋轉單元267的旋轉軸255例如可由金屬(例如，鋼)構成，並通過密封蓋219連接至舟皿217。藉由旋轉舟皿217，旋轉單元267旋轉晶圓200。密封蓋219係藉由舟皿升降機115垂直地升高及下降，舟皿升降機115在反應管203的外側垂直地配置為升高/下降儀器。藉由舉升及降下密封蓋219，舟皿升降機115可裝載及卸載舟皿217，使之進出處理室201。也就是說，舟皿升降機115係構造成具有傳送裝置(傳送單元)，其將舟皿217，也就是晶圓200，傳送至處理室201的內側及外側。同樣地，擋門219s係配置為爐開口外罩，以用於在密封蓋219藉由舟皿升降機115舉升的同時在歧管209的下方緊密地密封歧管209的下部端開口。類似於密封蓋219，舉例來說，擋門219s可由金屬(例如，鋼)構成，以具有盤狀的形狀。接觸歧管209之下部端的O環220c係配置為擋門219s頂部的密封構件。擋門219s的開啟/閉合操作(升高/下降操作或旋轉操作)係藉由配置在反應管203外側之擋門開啟/閉合單元115s來控制。
作為基板支撐的舟皿217可由例如石英或碳化矽之耐熱材料構成，並與複數個晶圓200以晶圓200以水平姿態安排以具有均勻中心的狀態對準，從而以多階方式支撐複數個晶圓200。此外，由例如石英或碳化矽之耐熱材料構成的絕熱構件218可配置在舟皿217的下方，並可防止熱從加熱器207傳送至密封蓋219。另外，絕熱構件218可藉由複數個由例如石英或碳化矽之耐熱材料構成的絕熱平板以及以水平姿態及多階方式支撐絕熱平板的絕熱平板支架構成。
在反應管203之中，如第2圖所繪示，溫度感測器263係配置為溫度偵測器。藉由基於溫度感測器263偵測到的溫度資訊調節至加熱器207的電流動，處理室201具有所需的內側溫度分布。類似於第一噴嘴233a及第二噴嘴233b，溫度感測器263係構造成L形，並沿著反應管203的內壁配置。
如第3圖所繪示，作為控制單元(控制裝置)的控制器121包括中央處理單元(CPU)121a、隨機存取記憶體(RAM)121b、記憶體裝置121c及輸入/輸出(I/O)埠121d。RAM 121b、記憶體裝置121c及I/O埠121d可通過內部匯流排121e與CPU 121a交換資料。例如構造成具有觸控式面板之類的輸入/輸出裝置122可連接至控制器121。
記憶體裝置121c例如可構造成具有快閃記憶體或硬碟機(HDD)。用於控制基板處理設備之操作或稍後敘述之製程配方(在其中敘述用於形成薄膜的處理 或沈積薄膜改質處理之序列或條件)的控制程式可讀取地儲存在記憶體裝置121c之中。同樣地，製程配方係為了獲得某一結果而藉由在控制器121中執行稍後敘述之基板處理製程的每一序列的組合，並作為程式之用。在下文中，製程配方或控制程式僅稱為程式。另外，在本說明書中，「程式」一詞可在此處僅包括製程配方群組、僅包括控制程式群組或包括製程配方群組及控制程式群組兩者。此外，RAM 121b具有記憶區(工作區)，在其中暫時儲存由CPU 121a讀取的程式或資料。
I/O埠121d係連接至上述的質量流動控制器241a至241f、閥243a至243f、壓力感測器245、APC閥244、真空泵246、加熱器207、溫度感測器263、旋轉單元267、舟皿升降機115、高頻電源273、匹配器272及擋門開啟/閉合單元115s。
CPU 121a從記憶體裝置121c讀取控制程式，以執行所讀取的控制程式，並根據從輸入/輸出裝置122輸入的調處命令從記憶體裝置121c讀取製程配方。此外，根據所讀取之製程配方的細節，CPU 121a控制藉由每一質量流動控制器241a至241f執行之各種氣體的流量率調節操作；每一閥243a至243f的開啟/閉合操作；APC閥244的開啟/閉合操作；藉由APC閥244基於壓力感測器245執行的壓力調節操作；藉由加熱器207基於溫度感測器263執行的溫度調節操作；真空泵246的開始與停止；藉由旋轉單元267執行之舟皿217的旋轉操作及旋轉速度調整操作；藉由舟皿升降機115執行 之舟皿217的升高/下降操作；藉由高頻電源273執行的電源供應；藉由匹配器272執行的阻抗調節操作；以及藉由擋門開啟/閉合單元115s執行之擋門219s的開啟/閉合操作。
此外，控制器121並未受限於專用電腦。如另一範例，控制器121可構造成通用電腦。舉例來說，根據本揭示內容之一實施例的控制器121可藉由準備外部記憶體裝置123(舉例來說，磁帶、磁碟(例如，軟碟或硬碟)、光碟(例如，CD或DVD)、磁光碟(例如，MO)或半導體記憶體(例如，USB記憶體或記憶卡))來構成，其儲存上述程式並將程式安裝在通用電腦之中。同樣地，用於提供程式給電腦的裝置並未受限於外部記憶體裝置123。舉例來說，可使用例如網際網路或專線的通訊裝置來提供程式，而不使用外部記憶體裝置123。此外，記憶體裝置121c或外部記憶體裝置123係構造成具有非暫態電腦可讀取記錄媒體。在下文中，每一儲存元件僅稱為記錄媒體。此外，在本說明書中，「記錄媒體」一詞可僅包括記憶體裝置121c群組、僅包括外部記憶體裝置123群組或包括記憶體裝置121c群組及外部記憶體裝置123群組兩者。
(2)基板處理製程
在使用上述基板處理設備之處理爐製造半導體裝置的製程中，下文將敘述該些方法之一範例，其包括在基板上形成薄膜、改質藉由沈積在製程容器中產生的反應副產物所形成的沈積薄膜以及將沈積薄膜變換為 強健薄膜。同樣地，在下列敘述中，包含在基板處理設備中之個別元件的操作係受到控制器121的控制。
.在實施例中，製程係循序地執行，其包括將基板運送至製程容器中；藉由供應含特定元素與鹵素元素的源氣體至在其中置有基板的製程容器中來在基板上形成薄膜；將形成薄膜的基板運送至製程容器的外側；以及在小於大氣壓力的壓力下，於製程容器中未容納基板的狀態下供應含氧氣體及含氫氣體至經加熱之製程容器中。
此外，當基板並未配置在製程容器中時，於供應含氧氣體及含氫氣體至製程容器中的製程之中，含氧氣體與含氫氣體起反應，以在小於大氣壓力的壓力下於經加熱之製程容器中產生氧化物種。例如鹵素元素等的雜質(包含在製程容器中所產生的反應副產物之中)係藉由所產生的氧化物種來移除，並改質藉由沈積反應副產物所形成的沈積薄膜。同樣地，此處所用的氧化物種可為不含水(H2O)但含例如原子氧(O)之氧的氧化物種。
在下文中，將參照第4及5圖詳細敘述根據一些實施例之形成薄膜的序列及沈積薄膜改質序列。第4圖為繪示本揭示內容之一實施例中之處理流程的圖。第5圖為顯示在本揭示內容之一實施例中之形成薄膜的序列與沈積薄膜改質序列的氣體供應時序的時序圖。
在此範例中，形成薄膜的序列使用HCDS氣體作為源氣體、O2氣體作為含氧氣體及H2氣體作為含氫氣體。現將針對一範例進行敘述。在該範例中，根據 一些實施例，製程可交替地執行預定的次數(一或多次)，其包含在晶圓200上藉由供應HCDS氣體至製程容器(在其中放置晶圓200作為基板)中來形成含矽層；以及藉由在小於大氣壓力的壓力下供應O2氣體及H2氣體至經加熱之製程容器中，從而在晶圓200上形成具有預定組成物及預定厚度的氧化矽薄膜(SiO2薄膜，在下文稱為SiO薄膜)來將含矽層變換為氧化矽層。同樣地，在將含矽層變換為氧化矽層的製程中，將針對一範例進行敘述，在其中執行O2氣體與H2氣體的反應，以在小於大氣壓力的壓力下於經加熱之製程容器中產生不含水(H2O)但含例如原子氧(O)之氧的氧化物種，從而藉由使用氧化物種而使含矽層變換為氧化矽層。
此外，在沈積薄膜改質序列中，藉由使用O2氣體作為含氧氣體及使用H2氣體作為含氫氣體，現將針對一範例進行敘述，在其中執行O2氣體與H2氣體的反應，以在小於大氣壓力的壓力下於經加熱之製程容器中產生不含水(H2O)但含例如原子氧(O)之氧的氧化物種，從而藉由使用氧化物種來移除例如氯(Cl)的雜質(包含在製程容器中所產生的反應副產物之中)，並改質藉由沈積反應副產物所形成的沈積薄膜。
此外，在本說明書中，此處的「晶圓」一詞可表示晶圓本身或包括一晶圓及形成在晶圓表面上之一預定層或薄膜的堆疊(組)(亦即，在將晶圓指稱為包括形成在晶圓表面上之預定層或薄膜的情況下)。同樣地，在本說明書中，「晶圓表面」一詞可表示晶圓本身的表面(暴 露表面)或形成在晶圓上之一預定層或薄膜的表面(亦即，為一堆疊之晶圓的最外層表面)。
因此，在本說明書中，「一預定氣體係供應至一晶圓」的敘述可表示一預定氣體係直接供應至晶圓本身的表面(暴露表面)或至形成在晶圓上的層或薄膜(其係為一堆疊之晶圓的最外層表面)。同樣地，在本說明書中，「一預定層(或薄膜)係形成在一晶圓上」的敘述可表示一預定層(或薄膜)係直接形成在晶圓本身的表面(暴露表面)上或在形成於晶圓上之一層或薄膜之上(其係位於為一堆疊之晶圓的最外層表面之上)。
此外，在本說明書中，類似於使用「晶圓」一詞的情況，使用「基板」一詞的情況可藉由在上文敘述中以「基板」一詞取代「晶圓」一詞而獲得了解。
<晶圓進料及舟皿裝載>
若在舟皿217上安裝複數個晶圓200(晶圓進料)，擋門219s係藉由擋門開啟/閉合單元115s移動，歧管209的下部端開口開啟(擋門開啟)。如第1圖所繪示，支撐複數個晶圓200的舟皿217係藉由舟皿升降機115舉升並裝載(舟皿裝載)至處理室201之中。在此狀態下，密封蓋219通過O環220b密封歧管209的下部端。
<壓力調節及溫度調節>
處理室201的內側係藉由真空泵246進行真空排氣，以具有所需的壓力(真空度)。此時，處理室201內側的壓力係藉由壓力感測器245來測量，且APC閥244係基於所測量的壓力資訊進行回授控制(壓力調節)。同 樣地，真空泵246維持連續的操作狀態，直到晶圓200的處理至少完成為止。同樣地，處理室201的內側係藉由加熱器207加熱，以具有所需的溫度。此時，至加熱器207的電流動係基於溫度感測器263所偵測的溫度資訊進行回授控制(溫度調節)，好讓處理室201的內側具有所需的溫度分布。加熱器207連續地加熱處理室201的內側，直到晶圓200的處理至少完成為止。隨後，旋轉單元267開始旋轉舟皿217及晶圓200。舟皿217及晶圓200係藉由旋轉單元267連續地旋轉，直到晶圓200的處理至少完成為止。
<形成氧化矽薄膜的製程>
隨後，後續的步驟1至4構成一個循環，且藉由以預定的次數，具體係包含複數次，執行一個循環，具有預定薄膜厚度的氧化矽薄膜便形成在晶圓200之上。
<步驟1>
第一氣體供應管232a的閥243a開啟，且HCDS氣體流至第一氣體供應管232a。HCDS氣體從第一氣體供應管232a開始流動，且HCDS氣體的流量率係藉由質量流動控制器241a來調節。經過流量率調節的HCDS氣體從第一噴嘴233a的氣體供應孔248a供應至具有經加熱之降壓狀態的處理室201之中，並從排氣管231排出。此時，HCDS氣體便供應給晶圓200(HCDS氣體的供應)。
此時，第一惰性氣體供應管232d的閥243d 可開啟，並可從第一惰性氣體供應管232d供應作為惰性氣體的N2氣體。N2氣體的流量率藉由質量流動控制器241d進行調節，並供應至第一氣體供應管232a之中。經過流量率調節的N2氣體與經過流量率調節的HCDS氣體在第一氣體供應管232a的內側混合，從第一噴嘴233a的氣體供應孔248a供應至具有經加熱之降壓狀態的處理室201之中，並從排氣管231排出。此時，為了防止HCDS氣體滲入緩衝室237或第二噴嘴233b，開啟閥243e及243f，且N2氣體流入第二惰性氣體供應管232e及第三惰性氣體供應管232f。N2氣體係通過第二氣體供應管232b、第三氣體供應管232c、第二噴嘴233b及緩衝室237供應至處理室201之中，並從排氣管231排出。
此時，藉由適當地調節APC閥244，處理室201內側的壓力可變成例如1至13,300Pa，且具體而言，可變成位於10至1,330Pa之範圍內的壓力。藉由質量流動控制器241a控制之HCDS氣體的供應流量率例如可變成位於1至1,000sccm範圍內的流量率。藉由質量流動控制器241d至241f控制之N2氣體的供應流量率例如可變成位於100至2,000sccm範圍內的流量率。將HCDS氣體供應給晶圓200所耗費的時間，即，氣體供應時間(照射時間)可例如為位於1至120秒之範圍內的時間。此時，設定加熱器207的溫度，以便晶圓200的溫度可變成例如位於攝氏350至800度之範圍內的溫度，具體係包含攝氏450至800度之範圍，更具體係為攝氏550度至攝氏750度之範圍。
此外，當晶圓200的溫度小於攝氏350度時，其變得難以在晶圓200中分解並吸收HCDS氣體，且因此有時難以獲得實際的沈積率。藉由升高晶圓200的溫度至高於攝氏350度，可克服上述限制，從而獲得充足的沈積率。同樣地，藉由升高晶圓200的溫度至高於攝氏450度，在稍後敘述的步驟3中，氧化能力顯著地增強。此外，藉由升高晶圓200的溫度至高於攝氏550度，充分地分解HCDS氣體變成可能。
此外，當晶圓200的溫度高於攝氏750度，特別是攝氏850度，時，CVD反應變得更強(蒸發反應變成主導)，從而使薄膜厚度的均勻性劣化，藉此變得難以控制薄膜厚度的均勻性。藉由降低晶圓200的溫度至低於攝氏800度，可防止薄膜厚度均勻性的劣化，從而使控制薄膜厚度的均勻性變成可能。特別地，藉由降低晶圓200的溫度至小於攝氏750度，確保薄膜厚度的均勻性變得容易，從而使控制薄膜厚度的均勻性變得容易。因此，晶圓200的溫度可設定為從攝氏350至800度，具體是從攝氏450至800度，且更具體是從攝氏550至750度。
在上述條件下，藉由供應HCDS氣體給晶圓200，舉例來說，具有等於從小於一個原子層至若干個原子層的範圍之厚度的含矽層遂形成在晶圓200之上(表面的基底薄膜)。含矽層可為HCDS氣體的吸附層或矽層(Si層)或HCDS氣體的吸附層及矽層兩者。不過，含矽層可包括矽(Si)及氯(Cl)。
此處，矽層可包括不連續層與由矽(Si)構成之連續層以及藉由使不連續層與連續層重疊所形成的矽薄膜。同樣地，由Si構成的連續層可稱為矽薄膜。此外，形成矽層的Si包括與Cl的鍵結尚未完全斷裂的Si。不過，含矽層可包括含矽(Si)及氯(Cl)的層。
此處，矽層可包括不連續層與由矽(Si)構成之連續層，並包括藉由使不連續層與連續層重疊所形成的矽薄膜。同樣地，由Si構成的連續層可稱為矽薄膜。另外，形成矽層的Si包括與Cl的鍵結尚未完全斷裂的Si。
此外，HCDS氣體的黏附層包括不連續的化學吸附層與HCDS氣體之氣體分子的連續化學吸附層。也就是說，HCDS氣體的吸附層包括由HCDS分子構成之一分子層或具有小於一分子層之厚度的化學吸附層。同樣地，形成HCDS氣體之吸附層的HCDS分子(Si2Cl6)包括Si-Cl鍵結在其中部分斷裂的分子(SixCly分子)。也就是說，HCDS氣體的吸附層包括連續化學吸附層或Si2Cl6分子或SixCly分子的不連續化學吸附層。
此外，具有小於一個原子層厚度之一層表示一不連續地形成的原子層，且具有一個原子層厚度之一層表示一連續地形成的原子層。同樣地，具有小於一分子層厚度之一層表示一不連續地形成的分子層，且具有一分子層厚度之一層表示一連續地形成的分子層。
將Si沈積在晶圓200之上，以在執行HCDS氣體的自分析(熱分解)，即是HCDS氣體發生熱分解反 應的條件下形成矽層。HCDS氣體係吸附在晶圓200之上，以在未執行HCDS氣體的自分析(熱分解)，即是HCDS氣體未發生熱分解反應的條件下形成HCDS氣體的吸附層。同樣地，在晶圓200上形成矽層的情況比在晶圓200上形成HCDS氣體之吸附層的情況有較高的沈積率。因此，可形成晶圓200上的矽層。
若形成在晶圓200上之含矽層的厚度大於若干個原子層，在稍後敘述之步驟3中的氧化(改質)效應並未在含矽層上全面施行。同樣地，可形成在晶圓200上的含矽層之厚度的最小值小於一個原子層。因此，含矽層的厚度可從小於一個原子層至若干個原子層。同樣地，若含矽層的厚度等於或小於一個原子層，即是等於一個原子層或小於一個原子層，在稍後敘述之步驟3中的氧化反應(改質反應)的效應可相對地增加，從而可縮短步驟3之氧化反應所需的時間。可縮短在步驟1中形成含矽層所需的時間。結果，可縮短每一循環的處理時間，從而可縮短總處理時間。也就是說，增加沈積率變為可行。另外，藉由將含矽層的厚度設定為小於一個原子層，增加薄膜厚度之均勻性的可控制性遂變為可行。
此外，提供至處理室201中的HCDS氣體係供應至晶圓200，而且還提供至處理室201內側的構件表面，其係為反應管203的內壁、歧管209的內壁以及例如配置在處理室201中之舟皿217的構件表面。結果，上述含矽層便形成在處理室201內側的構件表面以及形成在晶圓200之上。類似於形成在晶圓200上的含矽層， 形成在處理室201內側之每一構件表面的含矽層可包括HCDS氣體的吸附層、Si層或HCDS氣體的吸附層及Si層兩者。
在處理室201之中，HCDS氣體的自分析(熱分解)在相對低的溫度區域比在相對高的溫度區域中更為困難。相對低的溫度區域(在下文稱為低溫區域)包括加熱器207未環繞的區域及除了水平環繞晶圓安排區域之區域外的區域。且相對高的溫度區域(在下文稱為高溫區域)包括加熱器207所環繞的區域及除了水平環繞晶圓安排區域之區域外的區域。因此，形成HCDS氣體的吸附層變得容易。具體而言，在處理室201內側的構件之中，於反應管203之內壁的下部部分、歧管209的內壁、第一噴嘴233a的下部部分、緩衝室237之外壁的下部部分、密封蓋219的頂部、旋轉軸255的側表面、絕熱構件218的側表面或底部及排氣管231的內壁之中形成HCDS氣體的吸附層變得容易。同樣地，在處理室201內側的低溫區域中，由於溫度低於高溫區域，HCDS氣體的吸附變得更為容易，且厚厚地形成HCDS氣體的吸附層變得容易。
源氣體(含矽及氯的氣體)可使用四氯矽烷(亦即，四氯化矽(SiCl4，STC)、三氯矽烷((SiHCl3，TCS)、二氯矽烷(SiH2Cl2，DCS)及一氯甲矽烷(SiH3Cl，MCS))以及六氯二矽烷(HCDS，Si2Cl6)。惰性氣體可使用例如Ar、He、Ne及Xe氣體的稀有氣體以及N2氣體。
<步驟2>
在晶圓200之上形成含矽層，之後，使第一氣體供應管232a的閥243a閉合，並停止HCDS氣體的供應。此時，藉由開啟排氣管231的APC閥244，處理室201的內部係藉由真空泵246真空排氣，並從處理室201的內側移除遺留在處理室中之未反應的HCDS氣體或對形成含矽層有貢獻的HCDS氣體(移除殘餘氣體)。此時，藉由開啟閥243d至243f來維持至處理室201中之作為惰性氣體之N2氣體的供應。N2氣體作為沖洗氣體，從而可增加在其中從處理室201內側移除遺留在處理室中之未反應之HCDS氣體或對形成含矽層有貢獻之HCDS氣體的效應。同樣地，在步驟1中吸附至處理室201內側之構件上的HCDS氣體並未僅藉由真空排氣處理室201的內側完全移除，且至少一些HCDS氣體會吸附並遺留在處理室201內側的構件表面上。
在此情況下，遺留在處理室201中的氣體可不完全移除，且處理室201的內側可不完全沖洗。若遺留在處理室201中的氣體量少，在隨後的步驟3中不會發生壞影響。在此情況下，供應至處理室201中之N2氣體的流量率不需要高流量率，且例如，藉由供應等於製程容器[處理室201]之容積的氣體量，可以在步驟3中不發生壞影響的程度來執行沖洗。以此方式，由於處理室201的內側並未完全沖洗，沖洗時間縮短，從而可提高產量。同樣地，最小化N2氣體的消耗變為可行。
在此情況下，加熱器207的溫度係針對使晶圓200的溫度達到具體的攝氏350至800度、更具體地 包括攝氏450至800度或甚至更具體地包括攝氏550至750度而進行設定，類似於供應HCDS氣體的情況。來自每一惰性氣體供應系統之作為沖洗氣體供應之N2氣體的供應流量率例如可變成位於從100至2,000sccm範圍內的流量率。沖洗氣體可使用例如Ar、He、Ne及Xe氣體的稀有氣體以及N2氣體。
<步驟3>
移除遺留在處理室201中的氣體，開啟第二氣體供應管232b的閥243b，且O2氣體流至第二氣體供應管232b。O2氣體從第二氣體供應管232b開始流動，且O2氣體的流量率係藉由質量流動控制器241b來調節。經由第二氣體供應管232b從第二噴嘴233b的氣體供應孔248b供應經過流量率調節的O2氣體至具有經加熱之降壓狀態的緩衝室237之中。在此同時，開啟第三氣體供應管232c的閥243c，且H2氣體流至第三氣體供應管232c。H2氣體從第三氣體供應管232c開始流動，且H2氣體的流量率係藉由質量流動控制器241c來調節。經由第三氣體供應管232c從第二噴嘴233b的氣體供應孔248b供應經過流量率調節的H2氣體至具有經加熱之降壓狀態的緩衝室237之中。同樣地，當通過第二氣體供應管232b時，H2氣體與O2氣體在第二氣體供應管232b中混合。也就是說，O2氣體及H2氣體的混合氣體係從第二噴嘴233b開始供應。O2氣體及H2氣體的混合氣體係從緩衝室237的氣體供應孔248c供應至具有經加熱之降壓狀態的處理室201之中，並從排氣管231排 出(O2氣體+H2氣體的供應)。
此時，第二惰性氣體供應管232e的閥243e可開啟，並可從第二惰性氣體供應管232e供應作為惰性氣體的N2氣體。N2氣體的流量率藉由質量流動控制器241e進行調節，並供應至第二氣體供應管232b之中。同樣地，第三惰性氣體供應管232f的閥243f可開啟，並可從第三惰性氣體供應管232f供應作為惰性氣體的N2氣體。N2氣體的流量率係藉由質量流動控制器241f進行調節，並將N2氣體供應至第三氣體供應管232c之中。在此情況下，O2氣體、H2氣體及N2氣體的混合氣體係從第二噴嘴233b開始供應。同樣地，惰性氣體可使用例如Ar、He、Ne及Xe氣體的稀有氣體以及N2氣體。此時，同樣地，為了防止O2氣體及H2氣體滲入第一噴嘴233a，開啟閥243d，且N2氣體流入第一惰性氣體供應管232d。N2氣體係通過第一氣體供應管232a及第一噴嘴233a供應至處理室201之中，並從排氣管231排出。
此時，藉由適當地調節APC閥244，處理室201內側的壓力可維持在小魚大氣壓力，且例如維持在位於10至1,000Pa之範圍內的壓力。藉由質量流動控制器241a控制之O2氣體的供應流量率例如可變為位於1,000至10,000sccm之範圍內的流量率。藉由質量流動控制器241c控制之H2氣體的供應流量率例如可變成位於1,000至10,000sccm範圍內的流量率。藉由質量流動控制器241d至241f控制之N2氣體的供應流量率例如可變成位於100至2,000sccm範圍內的流量率。將O2氣體 及H2氣體供應給晶圓200所耗費的時間，即，氣體供應時間(照射時間)可例如為位於1至120秒之範圍內的時間。針對讓晶圓200的溫度變成在其中使稍後敘述之氧化能力的增強效應變得顯著，即是位於攝氏450至800度之範圍內，且具體係包含攝氏550至750度之範圍的溫度區(其係為在步驟1中供應HCDS氣體所設定的相同溫度區)來設定加熱器207的溫度。同樣地，在處於該範圍內的溫度中，藉由添加H2至O2氣體之氧化能力的增強效應(稍後敘述)已經檢查在降壓大氣下變得顯著。同樣地，當晶圓200的溫度過低時，已經檢查並未獲得氧化能力的增強效應。考慮產量，以此方式，可設定加熱器207的溫度，以便使處理室201內側的溫度在步驟1至3中維持相同溫度。同樣地，可設定加熱器207的溫度，以便使處理室201內側的溫度在步驟1至步驟4(稍後敘述)的整個過程中均維持在相同的溫度區。在此情況下，舉例來說，可針對讓處理室201內側的溫度在步驟1至步驟4(稍後敘述)的整個過程中變成位於攝氏450至800度，具體係包含攝氏550至750度之範圍內之一特定溫度來設定加熱器207的溫度。
藉由在上述條件下將O2氣體及H2氣體供應至處理室201之中，O2氣體及H2氣體係經熱活化(激發)為非電漿並在經加熱的降壓大氣下起反應，從而產生不含水(H2O)但含例如原子氧(O)之氧的氧化物種。此外，在步驟1中形成於晶圓200上的含矽層主要可藉由氧化物種來氧化。氧化物種的能量高於含矽層所含有之 Si-N、Si-Cl、Si-H及Si-C的鍵結能量，且因此藉由將氧化物種的能量施加至含矽層，含矽層所含有之Si-N、Si-Cl、Si-H及Si-C鍵結的每一個均會分離。從薄膜之中移除分離自與Si之鍵結的N、H、Cl及C，並分別以N2、H2、Cl2及C2排出。同樣地，與N、H、Cl及C的鍵結斷裂，且因此遺留之Si的鍵結電子與氧化物種中所含的O結合，以形成Si-O鍵結。因此，含矽層改變(改質)為氧化矽層(SiO2層，在下文僅稱為SiO層)，其中例如氯(Cl)的雜質含量低。根據氧化，氧化能力可比分開供應O2氣體的情況或供應蒸氣(H2O)的情況更為增強。也就是說，與分開供應O2氣體的情況或供應H2O氣體的情況相比，藉由在降壓大氣下添加H2氣體至O2氣體來獲得氧化能力的顯著增強效應。
此外，在處理室201中產生的氧化物種係供應給晶圓200，而且還供應至處理室201內側的構件表面。結果，形成在處理室201內側之構件表面上的一些含矽層改變(改質)為氧化矽層，其類似於形成在晶圓200上的氧化矽層。不過，在處理室201內側的低溫區域中，溫度係低於高溫區域。且降低所供應之氧化物種的量，其不含水(H2O)但含例如原子氧(O)的氧。同樣地，如上文所述，在處理室201內側的低溫區域中，HCDS氣體的吸附層可形成得比高溫區域中更厚。結果，在低溫區域中形成的含矽層不起反應，或者一些含矽層起反應，從而可處於不充分氧化的狀態。具體而言，分別形成在處理室201內側之構件中的反應管203之內壁的下部部 分、歧管209的內壁、第一噴嘴233a的下部部分、緩衝室237之外壁的下部部分、密封蓋219的頂部、旋轉軸255的側表面、絕熱構件218的側表面或底部及排氣管231的內壁上之HCDS氣體的吸附層不起反應，或者一些HCDS氣體的吸附層起反應，從而可處於充分氧化的狀態。
此外，在步驟3中，O2氣體及H2氣體中的至少一者或全部可經活化為電漿並排出。隨著O2氣體及/或H2氣體活化為電漿並排出，可產生具有相對較高能量之包括活性物種的氧化物種，且藉由以氧化物種執行氧化處理，可增強裝置特性。舉例來說，若所有的O2氣體及H2氣體均活化為電漿，藉由通過匹配器272從高頻電源273施加高頻電源給第一桿狀電極269及第二桿狀電極270之間的間隙，使供應至緩衝室237中之O2氣體及H2氣體的混合氣體活化為電漿(激發為電漿)，作為含活性物種(亦即，含O2(氧的活性物種)或H2(氫的活性物種)的氣體)從氣體供應孔248c供應至處理室201之中，並從排氣管231排出。此時，舉例來說，從高頻電源273施加至第一桿狀電極269及第二桿狀電極270間之間隙的高頻電源可設定為位於50至1,000W的範圍內。除了上述電源條件外之一處理條件類似於上述的處理條件。同樣地，在上述的溫度區域中，O2氣體及H2氣體係藉由熱來活化，並充分反應，從而充分地產生不含水(H2O)但含例如原子氧(O)之氧的氧化物種。因此，甚至在O2氣體及H2氣體經熱活化為非電漿時，仍會獲 得充分的氧化能力。另外，當O2氣體及H2氣體係藉由熱來活化並供應時，可在無電漿損害的情況下執行相對溫和的反應，且因此上述的氧化處理可相對溫和地執行。
臭氧(O3)氣體與氧(O2)氣體可用作含氧氣體，也就是氧化氣體。同樣地，在上述的溫度區域中，藉由添加含氫氣體作為一氧化氮(NO)或氧化亞氮(N2O)氣體所獲得之效應的測試並未顯示氧化能力比分開供應NO氣體的情況或分開供應N2O氣體的情況更為增強。也就是說，確實含氧但不含氮之不含氮的含氧氣體可用作含氧氣體。重氫(D2)氣體與氫(H2)氣體可用作含氫氣體，即是還原氣體。同樣地，若使用銨(NH3)氣體或甲烷(CH4)氣體，氮(N)雜質或碳(C)雜質可摻雜進薄膜之中。也就是說，不含其他元素但含氫或重氫之不含其他元素的含氫氣體可用作含氫氣體。也就是說，選自O2氣體及O3氣體所構成之群組的至少一個氣體可用作含氧氣體，且選自H2氣體及D2氣體所構成之群組的至少一個氣體可用作含氫氣體。
<步驟4>
讓含矽層改變為氧化矽層，之後，閉合第二氣體供應管232b的閥243b，並停止供應O2氣體。同樣地，閉合第三氣體供應管232c的閥243c，並停止H2氣體的供應。此時，在開啟排氣管231之APC閥244的狀態下，處理室201的內側係藉由真空泵246真空排氣，且殘餘的O2氣體或H2氣體或反應副產物係從處理室201的內側移除(殘餘氣體的移除)。另外，當開啟閥243e、 243f及243d時，維持至處理室201中之作為惰性氣體之N2氣體的供應。N2氣體作為沖洗氣體，從而可更為增加在其中從處理室201內側移除遺留在處理室201中之未反應之O2氣體或H2氣體或對形成氧化矽層有貢獻之O2氣體或H2氣體或反應副產物的效應。
在此情況下，遺留在處理室201中的氣體可不完全移除，且處理室201的內側可不完全沖洗。若遺留在處理室201中的氣體量少，在步驟1中不會發生壞影響。在此情況下，供應至處理室201中之N2氣體的流量率不需要高流量率，且例如，藉由供應等於反應管203[處理室201]之容積的氣體量，可以在步驟1中不發生壞影響的程度來執行沖洗。以此方式，由於處理室201的內側並未完全沖洗，沖洗時間縮短，從而可提高產量。另外，最小化N2氣體的消耗變為可行。
在此情況下，舉例來說，針對讓晶圓200的溫度變成攝氏450至800度或具體係包含攝氏550至750度來設定加熱器207的溫度，類似於供應O2氣體及H2氣體的情況。來自每一惰性氣體供應系統之作為沖洗氣體供應之N2氣體的供應流量率例如可變成位於從100至2,000sccm範圍內的流量率。沖洗氣體可使用例如Ar、He、Ne及Xe氣體的稀有氣體以及N2氣體。
<預定數目的計時性能>
上述的步驟1至4構成一個循環，且藉由以預定的次數，具體係複數次(n次)執行一個循環，具有預定薄膜厚度的氧化矽薄膜(SiO2薄膜)便形成在晶圓200 之上。
此外，若執行循環複數次，在接續至少一第二循環的每一步驟中，「供應預定氣體給晶圓200」的敘述可表示供應預定氣體給形成在晶圓200上的一層，即是供應給堆疊之晶圓200的最外層表面。且「在晶圓200上形成預定層」的敘述可表示在晶圓200上所形成的一層，即是在堆疊之晶圓200的最外層表面上形成預定層。此係如上文所述。同樣地，此係施加至稍後敘述的改質範例或另一實施例。
<恢復沖洗及大氣壓力>
若形成具有預定薄膜厚度的氧化矽薄膜，開啟閥243d至243f，並從第一惰性氣體供應管232d、第二惰性氣體供應管232e及第三惰性氣體供應管232f的每一個供應作為惰性氣體的N2氣體至處理室201之中，且從排氣管231排出N2氣體。N2氣體作為沖洗氣體，且因此，處理室201的內側係以惰性氣體沖洗，且遺留在處理室201之中的氣體係從處理室201移除(沖洗)。隨後，以惰性氣體取代處理室201內側的大氣，且處理室201內側的壓力恢復標準壓力(恢復大氣壓力)。
<舟皿卸載及晶圓卸料>
隨後，藉由舟皿升降機115降下密封蓋219，從而開啟歧管的下部端，並從歧管209的下部端卸載經處理的晶圓200(舟皿卸載)至反應管203的外側，同時藉由舟皿217固定及支撐經處理的晶圓200。在卸載舟皿217之後，擋門219s藉由擋門開啟/閉合單元115s移動， 從而藉由擋門219s通過O環220c密封歧管209的下部端開口(擋門閉合)。之後，自舟皿217取出經處理的晶圓200(晶圓卸料)。
此外，當卸載舟皿217時，含水(H2O)的空氣(大氣)從歧管209的下部開口滲入處理室201。同樣地，密封蓋219的頂部、旋轉軸255的側表面及絕熱構件218的側表面或底部係暴露至含水(H2O)大氣。如上文所述，HCDS氣體的吸附層可形成在處理室201內側之構件中的反應管203之內壁的下部部分、歧管209的內壁、第一噴嘴233a的下部部分、緩衝室237之外壁的下部部分、密封蓋219的頂部、旋轉軸255的側表面、絕熱構件218的側表面或底部及排氣管231的內壁之中，並可處於不充分氧化的狀態。在此狀態下，當卸載舟皿217時，HCDS氣體的吸附層可藉由大氣中的水(H2O)來氧化，並改變為含氯(Cl)的反應副產物。此外，沈積反應副產物以形成薄膜(沈積薄膜)，且因此沈積薄膜相對脆弱，沈積薄膜可輕易剝落，導致異物(粒子)。
在下文，將參照第6圖敘述一操作，其中形成在處理室201內側之每一構件表面上之HCDS氣體的吸附層係藉由與大氣中的水(H2O)起反應而改變為含Cl的反應副產物，且藉由沈積反應副產物所形成的一部分的沈積薄膜會剝落導致異物。
藉由執行上述的步驟1(供應HCDS氣體)，如第6A圖所示，含矽層分別形成在處理室201內側的構件，舉例來說，反應管203的內壁、歧管209的內壁等。 如上文所述，在處理室201內側的高溫區域中，可形成HCDS氣體的吸附層、可形成Si層或可形成HCDS的吸附層及Si層兩者。同樣地，在處理室201內側的低溫區域中，難以執行HCDS氣體的自分析(熱分解)，且形成HCDS氣體的吸附層變得容易。在第6A圖中，作為一範例，繪示一操作，其中HCDS氣體的吸附層係形成在處理室201內側之高溫區域及低溫區域的兩者之中。
之後，藉由執行上述的步驟3(供應O2氣體+H2氣體)，如第6B圖所繪示，不含水(H2O)但含例如原子氧(O)之氧的氧化物種便供應給HCDS氣體的吸附層。HCDS氣體係形成在處理室201內側的高溫區域中。形成在處理室201內側之高溫區域中的HCDS氣體的吸附層係藉由不含水(H2O)但含例如原子氧(O)之氧的氧化物種來氧化，並改變為氧化矽層。氧化矽層為藉由使用在高溫條件下具有強氧化能力的氧化物種來氧化HCDS氣體的吸附層所形成的一層，該高溫條件等於晶圓200的溫度(舉例來說，攝氏450至800度，具體係包含攝氏550至750度)。由於有少數例如氯(Cl)的雜質，矽層穩定，結構的鍵結力(複合材料間的鍵結力)既緻密又強。
隨後，以預定次數執行包括上述步驟1至4的一個循環。因此，如第6C圖所繪示，藉由沈積上述氧化矽層所形成之難以剝落的強氧化矽薄膜100a便形成在處理室201內側的高溫區域中。此外，氧化矽薄膜100a難以形成在處理室201內側的低溫區域中。也就是說，形成在處理室201內側之低溫區域中的複數個HCDS氣 體的吸附層並未起反應，或者一些HCDS氣體的吸附層起反應，且因此，如第6C圖所繪示，HCDS氣體的吸附層可處於不充分氧化的狀態。這是因為低溫區域的溫度低，所供應之氧化物種的量小於高溫區域，且在處理室201之中，每一HCDS氣體的吸附層在低溫區域中比在高溫區域中形成的更厚。
若在晶圓200上形成氧化矽薄膜後卸載舟皿217，標準溫度的大氣會滲入處理室201(特別是在接近爐開口處)。此外，如第6D圖所繪示，大氣中的水(H2O)會供應給處於不充分氧化狀態之HCDS氣體的吸附層。HCDS氣體的吸附層係藉由大氣中的水(H2O)來氧化，並改變為反應副產物。由於藉由在標準溫度的大氣中以具有低氧化能力的水(H2O)來氧化HCDS氣體的吸附層而產生反應副產物，反應副產物含有許多例如氯(Cl)的雜質，且為具有活性(氧化)性質的不穩定材料。
隨後，從上述的晶圓進料至晶圓卸料的處理(在下文稱為批式處理)係執行預定的次數，且因此，如第6E圖所繪示，藉由沈積反應副產物所形成的沈積薄膜100b遂形成在處理室201內側的低溫區域中。如上文所述，沈積薄膜100b含有許多例如氯(Cl)的雜質，且係藉由沈積具有活性(氧化)性質之不穩定的材料所形成。此外，沈積薄膜100b的結構鍵結力弱且密度低。因此，沈積薄膜100b比形成在高溫區域中的氧化矽薄膜100a更為脆弱，從而具有容易剝落的性質。同樣地，在第7圖中，在卸載舟皿217的過程中容易在其中產生反應副產 物的區域係以虛線繪示。如第7圖所繪示，複數個反應副產物分別產生在反應管203之內壁的下部部分、歧管209的內壁、密封蓋219的頂部、旋轉軸255的側表面、絕熱構件218的側表面或底部及排氣管231的內壁。也就是說，複數個沈積薄膜100b分別形成在反應管203之內壁的下部部分、歧管209的內壁、密封蓋219的頂部、旋轉軸255的側表面、絕熱構件218的側表面或底部及排氣管231的內壁之上。
第6F圖為繪示一操作的圖，在其中異物100p係藉由沈積薄膜100b的剝落而產生在處理室201的內側。同樣地，第8圖為繪示一狀態的圖，在其中異物100p係黏附至晶圓200的表面。若異物100p黏附至晶圓200，則可減低欲製造之半導體裝置的品質。舉例來說，黏附至晶圓200的異物100p係引入形成在晶圓200上的薄膜，導致薄膜品質降低。同樣地，舉例來說，在其中於形成薄膜的晶圓200上執行積體電路的曝光圖之一操作中，當具有異物黏附的晶圓200安裝在曝光器的階台上時，異物100p可進入階台及晶圓200之間。因此，曝光裝置的光學系統及晶圓200彼此在距離上產生偏離(聚焦距離偏離)，導致圖的準確性劣化。此外，舉例來說，異物100p進入形成晶圓200之表面的線之間的開口或覆蓋開口，從而在形成薄膜的後續製程中，變得難以在開口中形成薄膜。此外，為了防止異物100p的產生，可考慮以高頻執行處理室201中的清潔，但在此情況下，基板處理設備的維修時間(停止時間，即是停機時間)增加， 導致生產率下降。
此外，形成沈積薄膜100b的反應副產物含有大量的氯(Cl)，從而具有容易產生含氯氣體的性質。從沈積薄膜100b產生的含氯氣體可在維修工人或操作者的身體上產生壞影響。同樣地，形成沈積薄膜100b的反應副產物因為含氯(Cl)而具有活性(氧化性質)，從而可對例如歧管209、密封蓋219及旋轉軸255之金屬構件產生例如腐蝕的損害。結果，基板處理設備的維修頻率增加，從而降低生產率。此外，從受損的金屬構件產生異物導致半導體裝置的品質劣化。
因此，在實施例中，為了克服限制，卸料晶圓200，之後執行處理，其中形成在處理室201中的沈積薄膜100b係經過改質並改變為難以剝落的強薄膜。在下文中，將詳細敘述處理操作。
<裝載舟皿>
擋門219s係藉由擋門開啟/閉合單元115s移動，從而開啟歧管209的下部端開口(擋門開啟)。未在其上安裝晶圓200的空舟皿217係藉由舟皿升降機115舉升，並裝載至處理室201之中(舟皿裝載)。在此狀態下，密封蓋219通過O環220b密封歧管209的下部端。
<壓力調節及溫度調節>
隨後，處理室201的內側係藉由真空泵246進行真空排氣，以具有所需的壓力(真空度)。此時，處理室201內側的壓力係藉由壓力感測器245來測量，且APC閥244係基於所測量的壓力資訊進行回授控制(壓力 調節)。同樣地，真空泵246至少維持連續操作狀態直到完成沈積薄膜100b的改質處理為止。此外，處理室201的內側係藉由加熱器207加熱，以具有所需的溫度。此時，至加熱器207的電流動係基於溫度感測器263所偵測的溫度資訊進行回授控制(溫度調節)，好讓處理室201的內側具有所需的溫度分布。另外，加熱器207至少連續地加熱處理室201的內側直到完成沈積薄膜100b的改質處理為止。隨後，旋轉單元267開始旋轉舟皿217。此外，舟皿217係藉由旋轉單元267至少連續地旋轉直到完成沈積薄膜100b的改質處理為止。不過，此時，舟皿217可不旋轉。
<沈積薄膜的改質處理>
隨後，執行如上述步驟3的相同步驟。也就是說，當晶圓200未配置在處理室201中時，供應O2氣體及H2氣體至具有經加熱之降壓狀態的處理室201中，並從排氣管231將此兩氣體排出(供應O2氣體及H2)。
在此情況下，序列及處理條件近乎類似上述的步驟3。可設定加熱器207的溫度，以便使O2氣體及H2氣體在處理室201中起反應，以產生氧化物種。同樣地，可設定加熱器207的溫度，以便在處理室201中產生不含水(H2O)但含例如原子氧(O)之氧的氧化物種。舉例來說，處理室201內側的溫度可設定為等於處理室201內側之已經在上述的形成氧化矽薄膜之製程中所設定之溫度的溫度，且舉例來說，可設定為位於攝氏450至800度之範圍內，具體係攝氏550至750度之範圍內的溫度。 此外，舉例來說，供應O2氣體及H2氣體至處理室201中所耗費的時間可設定為位於20至120分鐘，具體係20至60分鐘，且更具體係20至40分鐘之範圍內的時間。
藉由在上述條件下將O2氣體及H2氣體供應至處理室201之中，O2氣體及H2氣體係經熱活化(激發)為非電漿並在經加熱的降壓大氣下起反應，從而產生不含水(H2O)但含例如原子氧(O)之氧的氧化物種。此外，在步驟1中形成於晶圓200上的含矽層主要可藉由氧化物種來氧化。氧化物種的能量高於含矽層所含有之Si-N、Si-Cl、Si-H及Si-C的鍵結能量，且因此藉由將氧化物種的能量施加至含矽層，含矽層所含有之Si-N、Si-Cl、Si-H及Si-C鍵結的每一個均會分開。從薄膜之中移除分離自與Si之鍵結的N、H、Cl及C，並分別以N2、H2、Cl2、HCl及C2排出。同樣地，與N、H、Cl及C的鍵結斷裂，且因此剩餘的Si鍵結數與氧化物種中所含的O結合，以形成Si-O鍵結。因此，形成沈積薄膜100b之反應副產物的雜質(例如，氯(Cl))含量低，從而改變(改質)為穩定的材料。結果，形成在處理室201中的沈積薄膜100b便改質為在其結構中具有強鍵結力及高密度的薄膜，即是難以剝落的強薄膜。此外，根據改質處理，氧化能力可比分開供應O2氣體的情況或供應蒸氣(H2O)的情況增強許多。也就是說，與分開供應O2氣體或H2O氣體時之氧化能力的效應相比，藉由在降壓大氣下添加H2氣體至O2氣體，可獲得氧化能力的顯著增 強效應。
此外，可設定加熱器207的溫度，以便處理室201內側的溫度變成高於處理室201內側的溫度。此處，處理室201內側的溫度係在上述之形成氧化矽薄膜的製程中所設定。舉例來說，可設定加熱器207的溫度，以便處理室201內側的溫度變成位於攝氏450至900度之範圍內，具體係攝氏600至800度之範圍內的溫度。在此情況下，所產生之氧化物種的量可增加，且憑藉氧化物種的氧化能力可更為增加，從而致能更有效地執行沈積薄膜100b的改質。不過，在改質沈積薄膜的過程中，處理室201內側的溫度增加至等於處理室201內側之溫度的溫度。此處，處理室201內側的溫度係在上述之形成氧化矽薄膜的製程中所設定。可不耗用溫度上升及溫度下降所需的時間，從而可節省改質沈積薄膜100b之總時間中的時間。
此外，O2氣體及H2氣體中的至少一者或全部可經活化為電漿並排出。隨著O2氣體及/或H2氣體經活化為電漿並排出，憑藉氧化物種的氧化能力可更為增加，從而致能更有效地執行沈積薄膜100b的改質。
<恢復沖洗及大氣壓力>
若改質沈積薄膜，則閉合第二氣體供應管232b的閥243b及第三氣體供應管232c的閥243c，並停止供應O2氣體及H2氣體至處理室201之中。同樣地，開啟閥243d至243f，並從第一惰性氣體供應管232d、第二惰性氣體供應管232e及第三惰性氣體供應管232f 的每一個供應作為惰性氣體的N2氣體至處理室201之中，且從排氣管231排出N2氣體。N2氣體作為沖洗氣體，且因此，處理室201的內側係以惰性氣體沖洗，且遺留在處理室201之中的氣體或副產物係從處理室201移除(沖洗)。隨後，以惰性氣體取代處理室201內側的大氣，且處理室201內側的壓力恢復標準壓力(恢復大氣壓力)。
<舟皿卸載>
隨後，藉由舟皿升降機115降下密封蓋219，從而自歧管209的下部端卸載在其上未安裝晶圓200的空舟皿217至反應管203的外側(舟皿卸載)。在卸載舟皿217之後，藉由擋門開啟/閉合單元115s移動擋門219s，從而藉由擋門219s通過O環220c密封歧管209的下部端開口(擋門閉合)。
(3)根據實施例的效應
根據實施例，可獲得下列效應。
根據實施例，在卸載舟皿217之後，當在處理室201中未配置晶圓200時，在小於大氣壓力的壓力下將O2氣體及H2氣體供應至經加熱之處理室201之中(沈積薄膜的改質處理)。因此，形成沈積薄膜100b之反應副產物遂經氧化，且雜質(例如，氯(Cl))含量低，從而改變(改質)為穩定的材料。此外，形成在處理室201中的沈積薄膜100b係改質為在其結構中具有強鍵結力及高密度的薄膜，即是難以剝落的強薄膜。結果，可防止由沈積薄膜100b之剝落所導致的異物100p的產生，可 提高半導體裝置的品質，並可改善良率。同樣地，可降低清潔處理室201內側的頻率，從而提高基板處理設備的生產率。
此外，根據實施例，在改質沈積薄膜的過程中，處理室201內側的溫度可設定為O2氣體及H2氣體在其中起反應，以在處理室201中產生氧化物種的溫度。具體而言，可設定為在處理室201中產生不含水(H2O)但含例如原子氧(O)之氧的氧化物種的溫度。藉由使用氧化物種，形成沈積薄膜100b之反應副產物的雜質(例如，氯(Cl))含量低，從而改變(改質)為非常穩定的材料。結果，形成在處理室201中的沈積薄膜100b便改質為在其結構中具有強鍵結力及高密度的薄膜，即是難以剝落的強薄膜。因此，可更好地防止由沈積薄膜100b之剝落所導致的異物100p的產生，可提高半導體裝置的品質，並可改善良率。同樣地，可更為降低清潔處理室201內側的頻率，從而更為提高基板處理設備的生產率。
此外，根據實施例，藉由從形成沈積薄膜100b的反應副產物分離雜質(例如，氯(Cl))，可防止從沈積薄膜100b產生含氯氣體。因此，維修工人及操作者可穩定地執行工作。
同樣地，根據實施例，藉由從形成沈積薄膜100b的反應副產物分離雜質(例如，氯(Cl))，可將具有活性(氧化)性質的反應副產物改質為穩定的材料。結果，可防止例如導致例如歧管209、密封蓋219及旋轉軸255之金屬構件腐蝕的損害，因而可降低基板處理設 備的維修頻率，從而提高生產率。同樣地，可防止從金屬構件產生異物，從而提高半導體裝置的品質。
另外，根據實施例，以預定次數(一或多次)交替地執行下列兩製程，從而在晶圓200上形成氧化矽薄膜：供應HCDS氣體至具有放置在其中之晶圓200的製程容器中，以在晶圓200上形成含矽層的製程；及在小於大氣壓力的壓力下供應O2氣體及H2氣體至經加熱之製程容器中，以將含矽層改變為氧化矽層的製程。因此，薄膜厚度均勻性及氧化矽薄膜在晶圓200之表面中的階覆蓋性可比藉由通用的CVD製程形成氧化矽薄膜的情況更為提高。
此外，根據實施例，將含矽層改變為氧化矽層的製程使O2氣體與H2氣體起反應，以在小於大氣壓力的壓力下於經加熱之處理室201中產生不含水(H2O)卻含例如原子氧(O)之氧的氧化物種，並藉由使用氧化物種而將含矽層改變為氧化矽層。因此，存在非常少量之例如氯(Cl)的雜質，從而可形成非常良好的氧化矽薄膜。
(4)改質範例
繪示於第4及5圖之上述的改質處理係在晶圓卸料後將空舟皿217裝載至處理室201中的狀態下執行。不過，根據實施例，改質處理的時機並未受限於該實施態樣，並可改變為下文所述者。
<改質範例1>
舉例來說，如第11圖所繪示，沈積薄膜的改質處理可與晶圓卸料同時執行，不用等待晶圓卸料的完 成。在此情況下，沈積薄膜的改質處理係在舟皿卸載後未將空舟皿217載入製程容器的狀態，即是擋門219s藉由擋門開啟/閉合單元115s移動，且歧管209的下部端開口藉由擋門219s通過O環220c密封(擋門閉合)的狀態下執行。同樣地，第15圖為繪示根據改質範例之基板處理設備的處理爐中之狀態的圖，其中處理爐202係在未將空舟皿217載入製程容器的情況下閉合。
以此方式，藉由執行沈積薄膜的改質處理同時等待晶圓卸料的完成，可縮短在包括沈積薄膜之改質處理的基板處理製程中所耗費的總時間，從而提高基板處理的總效率。
<改質範例2>
此外，舉例來說，如第12圖所繪示，沈積薄膜的改質處理可在舟皿卸載前執行。在此情況下，包括步驟1至4的循環係執行預定次數，且因此，沈積薄膜的改質處理係在沖洗處理室201內側或處理室201內側之壓力恢復至大氣壓力前執行。在此情況下，序列或處理條件近乎類似已在上文參照第4及5圖敘述之沈積薄膜的改質處理。不過，將加熱器207的溫度設定為處理室201內側的溫度在其中變成等於已經在上述之形成氧化矽薄膜之製程中設定之處理室201內側的溫度，且舉例來說，可設定為位於攝氏450至800度之範圍內，具體係攝氏550至750之範圍內的溫度。同樣地，舉例來說，供應O2氣體及H2氣體至處理室201中所耗費的時間可設定為位於10至30分鐘之範圍內的時間。
以此方式，若沈積薄膜的改質處理係在舟皿卸載前執行，可獲得與上文參照第4及5圖敘述之沈積薄膜的改質處理相同的效應。
此外，若沈積薄膜的改質處理係在舟皿卸載前執行，形成在晶圓200上之高品質氧化矽薄膜在薄膜品質上可更為改善。也就是說，由於在處理室201中產生的活性物種係供應給氧化矽薄膜(形成在晶圓200上)及沈積薄膜100b，薄膜中的雜質可更多地自高品質氧化矽薄膜移除，從而更為改善薄膜品質。
<本揭示內容的第二實施例>
如上文所述，藉由在製程容器中已放置形成薄膜之基板的同時於舟皿卸載前執行沈積薄膜的改質處理，可使形成在基板上的薄膜及黏附至製程容器的副產物改質。
不過，在此情況下，當黏附至製程容器的副產物經過改質時，可氧化形成薄膜的基底(基板表面)。尤其，若形成在基板上的薄膜相對薄，形成薄膜的基底便輕易地氧化。同樣地，若用於在舟皿卸載前執行改質處理的處理溫度過高(亦即，氧化能力過強)或改質處理的處理時間過長，形成薄膜的基底便輕易地氧化。因此，在舟皿卸載前執行的改質處理需要在下列的處理條件下執行：形成薄膜的基底在其中難以氧化，且舉例來說，在第一實施例之改質範例2中所述的處理條件。不過，藉由在上述條件下僅執行改質處理，副產物的改質效應可變成不充分。
為此原因，在實施例中，為了克服限制，如第13及14圖所繪示，沈積薄膜的改質處理係在舟皿卸載的之前及之後執行。
也就是說，在實施例中，製程係循序地執行，其包含將基板運送至製程容器中；藉由供應含有特定元素及鹵素元素的源氣體至具有放置於其中之基板的製程容器中而在基板上形成薄膜；當形成薄膜的基板已放置在製程容器中時，藉由在小於大氣壓力的壓力下供應含氧氣體及含氫氣體至經加熱之製程容器中而在黏附至製程容器的副產物上執行第一改質處理；將形成薄膜的基板運送至製程容器的外側；及當基板未配置在製程容器中時，在第一改質處理後，藉由在小於大氣壓力的壓力下供應含氧氣體及含氫氣體至經加熱之製程容器中而於黏附至製程容器的副產物上執行第二改質處理。
以此方式，在實施例中，第一改質處理係在舟皿卸載前執行，且第二改質處理係在舟皿卸載後執行。同樣地，第13圖為繪示處理流程的圖，其中第一改質處理係在舟皿卸載前執行，且當空舟皿217已載入製程容器時，第二改質處理亦在舟皿卸載後執行。第14圖為繪示處理流程的圖，其中第一改質處理係在舟皿卸載前執行，且當空舟皿217未載入製程容器，即是處理爐202之擋門已然閉合時，第二改質處理亦在舟皿卸載後執行。
此外，繪示於第13及14圖中之第一改質處理的所有序列均近乎類似於已在上文參照第12圖敘述 之第一實施例之改質範例2中的沈積薄膜改質處理的序列。同樣地，繪示於第13圖中之第二改質處理的序列近乎類似於已在上文參照第4及5圖敘述之第一實施例中的沈積薄膜改質處理的序列。同樣地，繪示於第14圖中之第二改質處理的序列近乎類似於已在上文參照第11圖敘述之第一實施例之改質範例1中的沈積薄膜改質處理的序列。
不過，第一改質處理可以形成薄膜之基底在其中難以氧化的處理條件，及例如在上述之第一實施例之改質範例2中所揭示的處理條件執行。
具體而言，在第一改質處理中，可設定加熱器207的溫度，以便處理室201內側的溫度變成等於已經在上述之形成氧化矽薄膜之製程中設定的處理室201內側的溫度，且例如可設定為位於攝氏450至800度的範圍內，具體係攝氏550至750度的範圍內。同樣地，舉例來說，供應O2氣體及H2氣體至處理室201中所耗費的時間可設定為位於5至10分鐘之範圍內的時間。
此外，第一改質處理的處理條件可與第二改質處理的處理條件相異。
舉例來說，第二改質處理的處理溫度可高於第一改質處理的處理溫度。同樣地，舉例來說，第二改質處理的處理溫度可高於第一改質處理的處理溫度，且第一改質處理的處理溫度可等於在基板上形成薄膜的溫度。同樣地，舉例來說，第二改質處理的處理溫度可高於第一改質處理的處理溫度，且第一改質處理的處理溫 度可高於在基板上形成薄膜的溫度。同樣地，舉例來說，第二改質處理的處理時間可多於第一改質處理的處理時間。
具體而言，在第二改質處理中，可設定加熱器207的溫度，以便處理室201內側的溫度變成等於已經在上述之形成氧化矽薄膜之製程中設定的處理室201內側的溫度，即是例如位於攝氏450至800度，具體係攝氏550至750度之範圍內的溫度。此外，處理室201內側的溫度變成等於高於先前的溫度，且例如為位於攝氏450至900度，具體係攝氏600至800度之範圍內的溫度。同樣地，舉例來說，供應O2氣體及H2氣體至處理室201中的時間可設定為位於20至120分鐘，具體係20至60分鐘，且更具體係10至30分鐘的範圍內。
甚至在實施例中，可獲得類似上述之第一實施例的那些效應。
也就是說，藉由在舟皿卸載前執行第一改質處理以及在舟皿卸載後執行第二改質處理來氧化形成沈積薄膜100b的反應副產物，且例如氯(Cl)的雜質含量低，從而改變(改質)沈積薄膜100b為穩定材料。此外，形成在處理室201中的沈積薄膜100b係改質為在其結構中具有強鍵結力及高密度的薄膜，即是難以剝落的強薄膜。結果，可防止由沈積薄膜100b之剝落所導致的異物100p的產生，可提高半導體裝置的品質，並可改善良率。同樣地，可降低清潔處理室201內側的頻率，從而提高基板處理設備的生產率。
此外，藉由從形成沈積薄膜100b的反應副產物分離雜質(例如，氯(Cl))，可防止從沈積薄膜100b產生含氯氣體。因此，維修工人及操作者可穩定地執行工作。
此外，藉由從形成沈積薄膜100b的反應副產物分離雜質(例如，氯(Cl))，可將具有活性(氧化)性質的反應副產物改質為穩定的材料。結果，可防止導致處理室201內側之金屬構件例如腐蝕的損害。因此，基板處理設備的維修頻率可降低，從而提高生產率。同樣地，可防止從金屬構件產生異物，從而提高半導體裝置的品質。
此外，藉由在舟皿卸載前執行第一改質處理，可更為改善形成在晶圓200上之高品質氧化矽薄膜的品質。
此外，在舟皿卸載前後均執行沈積薄膜之改質處理的實施例中，可比僅在舟皿卸載之前或後執行沈積薄膜之改質處理的第一實施例更為增強上述效應。
如上文所述，在舟皿卸載前執行的第一改質處理需要在形成薄膜的基底在其中難以氧化的處理條件下執行。因此，藉由僅通過第一改質處理改質副產物，副產物的改質效應可為不充分的。為此原因，藉由在舟皿卸載後執行第二改質處理，可補足第一改質處理之不充分的改質效應。由於第二改質處理係在晶圓200未配置於製程容器中時執行，其並未具有第一改質處理的限制。此外，可使第二改質處理的處理溫度增加得比第一 改質處理更高或使處理時間延伸得更久。也就是說，第一改質處理的處理條件可與第二改質處理的處理條件相異。因此，藉由使第二改質處理的處理溫度升高至高於第一改質處理的溫度(增加氧化能力)，或者藉由使第二改質處理的處理時間延伸得比第一改質處理的時間更長，可充分且有效地補足第一改質處理之不充分的改質效應。
此外，若嘗試僅通過第一改質處理或僅通過第二改質處理來改質副產物，在改質副產物的過程中可不必要地耗費更多時間。為了克服這一類限制，藉由在執行第一改質處理後執行第二改質處理，可縮短改質副產物所需的時間。也就是說，藉由將第一改質處理及第二改質處理的處理條件設定為不同，並藉由將第二改質處理的處理溫度升高至高於第一改質處理的溫度(增加氧化能力)，可縮短第二改質處理所需的時間，即是改質副產物所需的總時間，從而提高總產量。
此外，第二改質處理係在舟皿卸載後執行，即是在形成薄膜的晶圓200未容納於製程容器中的狀態下執行。為此原因，僅通過第二改質處理改質副產物使得改質形成在晶圓200上的薄膜非常困難。為了克服這一類限制，藉由在舟皿卸載後執行第二改質處理，此外藉由在舟皿卸載前執行第一改質處理，類似於第一實施例的第二改質範例，可更為改善形成在晶圓200上之薄膜的品質。
以此方式，藉由在舟皿卸載後執行第二改質 處理，此外藉由在舟皿卸載前執行第一改質處理，可抑制形成薄膜之基底的氧化，並可充分且有效地改質形成在晶圓200上的薄膜及黏附至製程容器的副產物。同樣地，可提高總產量。
此外，當第一改質處理的處理溫度等於在晶圓200上形成薄膜的製程溫度時，提高總產量變得更加容易。這是因為，在晶圓200上形成薄膜的製程及執行第一改質處理的製程之間，藉由改變處理室201內側的溫度[加熱器207的溫度]，便不需要等到溫度穩定。
此外，甚至當第一改質處理的處理溫度等於在晶圓200上形成薄膜的製程溫度時，提高總產量變得容易許多。這是因為，藉由如上述般設定處理溫度，可增加第一改質處理的氧化能力，並可縮短第一改質處理所需的時間。不過，甚至在此情況下，氧化能力仍不應過強，且需要設定形成薄膜之基底在其中難以氧化的條件。
<本揭示內容的另一實施例>
本揭示內容已參照一些實施態樣及實施例敘述，但本揭示內容並未受限於上述的實施態樣及實施例。在不偏離附加之申請專利範圍所定義之精神及範圍的情況下，本揭示內容可有各種修改及變化。
舉例來說，沈積薄膜的改質處理可在每一次執行於複數個晶圓200上形成SiO薄膜的處理(批式處理)時執行，或在每一次執行預定次數(複數次)的處理時執行。
也就是說，當執行在晶圓200上形成具有相對薄之薄膜厚度的SiO薄膜的批式處理時，在處理室201中形成之沈積薄膜100b的厚度傾向於變得更薄。在此情況下，沈積薄膜的改質處理可不用在每一次執行批式處理時執行，但可在執行批式處理複數次後執行。在藉由執行批式處理複數次所形成之沈積薄膜100b的厚度相對薄的情況下，如第4、11及12圖所繪示，可選擇處理流程，其中沈積薄膜的改質處理僅在舟皿卸載的之前或之後執行。同樣地，在藉由執行批式處理複數次所形成之沈積薄膜100b的厚度相對厚的情況下，如第13及14圖所繪示，可選擇處理流程，其中沈積薄膜的改質處理係在舟皿卸載的之前或之後均執行。
此外，在執行於晶圓200上形成具有相對厚之薄膜厚度的SiO薄膜的批式處理的情況下，在處理室201中形成之沈積薄膜100b的厚度傾向於變得更厚。在此情況下，沈積薄膜的改質處理可在每一次執行批式處理時執行。在藉由執行批式處理一次所形成之沈積薄膜100b的厚度相對厚的情況下，如第13及14圖所繪示，可選擇處理流程，其中沈積薄膜的改質處理係在舟皿卸載的之前或之後均執行。
以此方式，用於改質沈積薄膜的時機可根據批式處理的細節適當地加以調整。同樣地，分別繪示於第4、11、12、13及14圖中的處理流程可根據批式處理的細節適當地加以調整。用於改質沈積薄膜的時機以及分別繪示於第4、11、12、13及14圖中的處理流程可以 適當及自由的組合加以運用。也就是說，相當於個別處理流程的複數個製程配方可藉由使用記錄媒體[外部記憶體裝置123]先行安裝[先行儲存在記憶體裝置121c中]在基板處理設備中，在記錄媒體中係記錄電通訊線路或製程配方。且適用的製程配方可根據批式處理的細節(例如，每一次批式處理時形成在處理室201中之沈積薄膜100b的厚度或品質)適當地選自所安裝的製程配方[為了讓CPU 121a適當地讀取適用的製程配方]。
此外，在上述實施例中，使用包括電漿源或緩衝室237之基板處理設備的一範例已在上文敘述，但本揭示內容並未受限於此實施態樣。也就是說，如第10圖所繪示，可不設置電漿源或緩衝室237。通過這一類構造，可簡化基板處理設備的結構，從而降低製造成本。同樣地，在上述的實施例中，O2氣體及H2氣體係從相同的噴嘴供應至處理室201之中，但如第10圖所繪示，HCDS氣體及H2氣體可從相同的噴嘴供應至處理室201之中。在此情況下，第三氣體供應管232c的前端部分可連接至位置比第一氣體供應管232a的閥243a更低的下游側。
此外，舉例來說，在上述實施例中，當在步驟1中形成含矽層時，使用氯矽烷基源氣體作為源氣體之一範例已在上文敘述，但可使用具有鹵素基配位基而非氯基的矽烷基源氣體來取代氯矽烷基源氣體。舉例來說，可使用氟矽烷基源氣體來取代氯矽烷基源氣體。此處，氟矽烷基源氣體可為藉由蒸發氣體氟矽烷基源獲得 的氣體，且舉例來說，氟矽烷基源在標準溫度及標準壓力下具有液體狀態，或者氟矽烷基源在標準溫度及標準壓力下具有氣體狀態。同樣地，氟矽烷基源可為具有作為鹵素基之氟基的矽烷基源，且為至少含矽(Si)及氟(F)的源。也就是說，此處所述的氟矽烷基源可為一類型的鹵化物。舉例來說，氟矽烷基源可使用四氟矽烷，即是例如四氟化矽(SiF4)氣體或六氟二矽烷(Si2F6)氣體的氟化矽氣體。在此情況下，當形成含矽層時，氟矽烷基源氣體便供應給處理室201內側的晶圓200。以此方式形成的含矽層可包括氟化矽氣體的吸附層、包括Si層或包括氟化矽氣體的吸附層及Si層兩者。
此外，在上述實施例中，已在上文敘述一範例，其中相同種類的含氧氣體(O2氣體)係用於形成氧化矽薄膜的製程及改質沈積薄膜的製程之中，但當不同種類的氣體為上述含氧氣體時，可使用不同種類的氣體。同樣地，在上述實施例中，已在上文敘述一範例，其中相同種類的含氫氣體(H2氣體)係用於形成氧化矽薄膜的製程及改質沈積薄膜的製程之中，但當不同種類的氣體為上述含氫氣體時，可使用不同種類的氣體。
此外，在上述實施例中，於形成氧化矽薄膜的步驟3中，已在上文敘述一範例，其中含矽層係藉由在小於大氣壓力的壓力下供應O2氣體及H2氣體至經加熱之處理室201中而改變為氧化矽層，但本揭示內容並未受限於該實施例。也就是說，在形成氧化矽薄膜之製程的步驟3中，例如O2氣體、O3氣體或H2O氣體的含 氧氣體可在未供應H2氣體的情況下單獨供應。同樣地，每一含氧氣體可經活化變成電漿並供應之。
此外，在上述實施例中，已在上文敘述一範例，其中HCDS氣體、O2氣體及H2氣體係交替地供應至處理室201中，且氧化矽薄膜係形成在晶圓200之上，但本發明並未受限於該實施例。也就是說，HCDS氣體及例如O2氣體、O3氣體或H2O的含氧氣體可同時供應至處理室201中，且氧化矽薄膜可形成在晶圓200之上。
此外，在上述實施例中，形成含有作為薄膜之矽(其係半導體元素)的矽基薄膜之一範例已在上文敘述，但本揭示內容並未受限於此。也就是說，本揭示內容亦可適當地應用至形成含有金屬元素(例如，鈦(Ti)、鋯(Zr)、鉿(Hf)、鉭(Ta)、鋁(Al)及鉬(Mo))之金屬基薄膜的情況。
舉例來說，若氧化鈦薄膜(TiO薄膜)係形成作為含Ti的金屬基薄膜，源氣體可使用含Ti及氯基的氣體(例如，四氯化鈦(TiCl4))或含Ti及氟基的氣體(例如，四氟化鈦(TiF4))。類似上述實施例的氣體可用作含氧氣體及含氫氣體。在此情況下，同樣地，處理條件可使用類似上述實施例之處理條件作為一範例。
此外，舉例來說，若氧化鋯薄膜(ZrO薄膜)係形成作為含Zr的金屬基薄膜，源氣體可使用含Zr及氯基的氣體(例如，四氯化鋯(ZrCl4))或含Zr及氟基的氣體(例如，四氟化鋯(ZrF4))。類似上述實施例的氣體可用作含氧氣體及含氫氣體。在此情況下，同樣地，處理條 件可使用類似上述實施例之處理條件作為一範例。
此外，舉例來說，若氧化鉿薄膜(HfO薄膜)係形成作為含Hf的金屬基薄膜，源氣體可使用含Hf及氯基的氣體(例如，四氯化鉿(HfCl4))或含Hf及氟基的氣體(例如，四氟化鉿(HfF4))。類似上述實施例的氣體可用作含氧氣體及含氫氣體。在此情況下，同樣地，處理條件可使用類似上述實施例之處理條件作為一範例。
此外，舉例來說，若氧化鉭薄膜(TaO薄膜)係形成作為含Ta的金屬基薄膜，源氣體可使用含Ta及氯基的氣體(例如，四氯化鉭(TaCl4))或含Zr及氟基的氣體(例如，四氟化鉭(TaF4))。類似上述實施例的氣體可用作含氧氣體及含氫氣體。在此情況下，同樣地，處理條件可使用類似上述實施例之處理條件作為一範例。
此外，舉例來說，若氧化鋁薄膜(AlO薄膜)係形成作為含Al的金屬基薄膜，源氣體可使用含Al及氯基的氣體(例如，四氯化鋁(AlCl3))或含Al及氟基的氣體(例如，四氟化鋁(AlF3))。類似上述實施例的氣體可用作含氧氣體及含氫氣體。在此情況下，同樣地，處理條件可使用類似上述實施例之處理條件作為一範例。
此外，舉例來說，若氧化鉬薄膜(MoO薄膜)係形成作為含Mo的金屬基薄膜，源氣體可使用含Mo及氯基的氣體(例如，四氯化鉬(MoCl5))或含Mo及氟基的氣體(例如，四氟化鉬(MoF5))。類似上述實施例的氣體可用作含氧氣體及含氫氣體。在此情況下，同樣地，處理條件可使用類似上述實施例之處理條件作為一範 例。
如上文所述，本揭示內容的各種實施態樣可應用至形成金屬基薄膜以及矽基薄膜，甚至在其中獲得類似上述實施例的操作效應的情況下亦然。也就是說，本揭示內容亦可適當地應用至形成含特定元素(例如，半導體元素或金屬元素)之薄膜的情況。
此外，在上述實施例中，已在上文敘述一範例，其中薄膜可使用一次處理複數個基板的批式基板處理設備來形成，但本揭示內容並未受限於此。如另一範例，本揭示內容亦可適當地應用至在其中使用一次處理一或數個基板之單一晶圓基板處理設備形成薄膜的情況。同樣地，在上述實施例中，已在上文敘述一範例，其中薄膜係使用包括熱壁式處理爐之基板處理設備來形成，但本揭示內容並未受限於此。如另一範例，本揭示內容的一或多個實施態樣亦可適當地應用至包括冷壁式處理爐的基板處理設備。
此外，上述實施例、改質範例及應用範例可以適當的組合併用。
此外，舉例來說，本揭示內容的各種實施例可藉由取代現存之基板處理設備的製程配方來實現。在改變製程配方的過程中，根據本揭示內容之一製程配方可藉由使用在其中記錄其電通訊線或製程配方之記錄媒體來安裝於現存的基板處理設備中，現存的製程配方可藉由操作現存之基板處理設備的輸入/輸出裝置來取代，或者相應的製程配方本身可藉由根據本揭示內容的 製程配方來取代。
<範例>
首先，在比較範例中，於複數個晶圓上形成SiO薄膜的處理(批式處理)係以上述實施例之形成薄膜的序列藉由使用上述實施例中的基板處理設備來執行複數次。在比較範例中，並未執行沈積薄膜的改質處理。HCDS氣體已用作源氣體，O2氣體已用作含氧氣體，且H2氣體已用作含氫氣體。形成薄膜的處理條件(每一步驟中的處理條件)已設定為處於上述實施例中所述之處理條件範圍內的條件。此外，黏附至晶圓的異物數係在每次完成批式處理時進行測量。
接下來，在一範例中，在複數個晶圓上形成SiO薄膜，之後改質形成在處理室中之沈積薄膜的處理(批式處理)係以上述實施例之形成薄膜的序列及沈積薄膜的改質序列執行複數次。在比較範例的批式處理已執行複數次之後，範例中的批式處理已在相同的處理室中藉由使用相同的基板處理設備執行複數次。同樣地，當處理細節從比較範例的批式處理切換至範例的批式處理時，處理室內側的清潔並未執行。在形成薄膜的處理中，HCDS氣體已用作源氣體，O2氣體已用作含氧氣體，且H2氣體已用作含氫氣體。在沈積薄膜的改質處理中，O2氣體已用作含氧氣體，且H2氣體已用作含氫氣體。形成薄膜的處理條件(每一步驟中的處理條件)及沈積薄膜之改質處理的條件已設定為處於上述實施例中所述之處理條件範圍內的條件。此外，黏附至晶圓的異物數係在每 次完成形成薄膜之處理時進行測量。
第9圖為用於敘述本揭示內容之範例與比較範例中之評估結果的圖。第9圖的橫座標軸指示批式處理的次數，第9圖的左縱座標軸指示從晶圓上偵測到的異物數，且第9圖的右縱座標軸指示在製程容器中形成之SiO薄膜的沈積薄膜厚度。根據第9圖，可見到在其中未執行沈積薄膜之改質處理的比較範例中，許多異物黏附至晶圓，但在範例中，雖然處理室內側的沈積薄膜厚度增加，至晶圓的異物黏附卻大受抑制。同樣地，在範例中，可見到甚至在沈積薄膜的厚度達到5μm時，仍抑制異物的產生，從而將形成在處理室中的沈積薄膜改質為難以剝落的強薄膜。
<本揭示內容的實施態樣>
在下文，將額外陳述本揭示內容之較佳的附加實施態樣。
(補充註釋1)
本揭示內容之一個態樣，提供一種製造半導體裝置的方法，該方法包含以下步驟：將基板運送至製程容器中；藉由供應含有特定元素及鹵素元素的源氣體至容納有基板的製程容器中而在基板上形成薄膜；當形成薄膜的基板已容納於製程容器中時，藉由在小於大氣壓力的壓力下供應含氧氣體及含氫氣體至經加熱之製程容器中而對黏附至製程容器內側的副產物上執行第一改質處理；將形成有薄膜的基板運送至製程容器的外側；及當基板未容納於製程容器中時，在第一改質處理後， 藉由在小於大氣壓力的壓力下供應含氧氣體及含氫氣體至經加熱之製程容器中而對黏附至製程容器的副產物上執行第二改質處理。
(補充註釋2)
在根據本揭示內容於補充註釋2所述的態樣之方法中，執行第一改質處理的處理條件可異於執行第二改質處理的處理條件。
(補充註釋3)
在根據補充註釋1或2所述的態樣之方法中，執行第二改質處理的處理時間可比執行第一改質處理的處理時間更長。
(補充註釋4)
在根據補充註釋1至3所述態樣其中一者之方法中，執行第二改質處理的處理溫度可比執行第一改質處理的處理溫度更高。
(補充註釋5)
在根據補充註釋1至4所述態樣其中一者之方法中，執行第二改質處理的處理溫度可比執行第一改質處理的處理溫度更高，且執行第一改質處理的處理溫度可等於在基板上形成薄膜的處理溫度。
(補充註釋6)
在根據補充註釋1至4所述態樣其中一者之方法中，執行第二改質處理的處理溫度可比執行第一改質處理的處理溫度更高，且執行第一改質處理的處理溫度可高於在基板上形成薄膜的處理溫度。
(補充註釋7)
在根據補充註釋1至6所述態樣其中一者之方法中，在基板上形成薄膜的製程可包含以下步驟：藉由供應源氣體至製程容器中來形成含特定元素的層；藉由在小於大氣壓力的壓力下供應含氧氣體及含氫氣體至經加熱之製程容器中來將含特定元素的層改變為氧化物層；及藉由交替地執行形成含特定元素的層以及將含特定元素的層改變為氧化物層來在基板上形成氧化物薄膜。
(補充註釋8)
在根據補充註釋1至7所述態樣其中一者之方法中，執行第一改質處理之製程及執行第二改質處理之製程的每一者可包含以下步驟：使含氧氣體與含氫氣體起反應，以在小於大氣壓力的壓力下於經加熱之製程容器中產生氧化物種；及藉由使用氧化物種在副產物上執行改質處理。
(補充註釋9)
在根據補充註釋7或8所述態樣之方法中，將含特定元素的層改變為氧化物層的製程可包含以下步驟：使含氧氣體與含氫氣體起反應，以在小於大氣壓力的壓力下於經加熱之製程容器中產生氧化物種；及藉由使用氧化物種來使含特定元素的層改變為氧化層。
(補充註釋10)
在根據補充註釋8或9所述態樣之方法中，氧化物種可為不含H2O但含例如原子氧之氧的氧化物 種。
(補充註釋11)
在根據補充註釋8或9所述態樣之方法中，氧化物種可為原子氧。
(補充註釋12)
在根據補充註釋1至11所述態樣其中一者之方法中，特定元素可包括矽元素或金屬元素，且鹵素元素可包括氯元素或氟元素。
(補充註釋13)
根據本揭示內容之另一樣，可提供一種製造半導體裝置的方法，該方法包含以下步驟：將基板運送至製程容器中；藉由供應含有特定元素及鹵素元素的源氣體至容納有基板的製程容器中而在基板上形成含特定元素的層，藉由在小於大氣壓力的壓力下供應含氧氣體及含氫氣體至經加熱之製程容器中來改變含特定元素的層，並藉由交替地執行形成含特定元素的層及以預定次數改變含特定元素的層來在基板上形成氧化物薄膜；將形成氧化物薄膜的基板運送至製程容器的外側；及當基板未配置在製程容器中時，藉由在小於大氣壓力的壓力下供應含氧氣體及含氫氣體至經加熱之製程容器中而在黏附至製程容器的副產物上執行改質處理。
(補充註釋14)
根據本揭示內容之又一態樣，可提供一製造半導體裝置的方法，該方法包含以下步驟：將支撐基板的支撐運送至製程容器中；藉由供應含有特定元素及鹵 素元素的源氣體至具有放置於其中之支撐基板之支撐的製程容器中而形成含特定元素的層，藉由在小於大氣壓力的壓力下供應含氧氣體及含氫氣體至經加熱之製程容器中來改變含特定元素的層，並藉由交替地執行形成含特定元素的層及以預定次數改變含特定元素的層來在基板上形成氧化物薄膜；將支撐形成氧化物薄膜之基板的支撐運送至製程容器的外側；將支撐運送至製程容器的內側；及當基板未配置在製程容器中且支撐係容納於製程容器中時，藉由在小於大氣壓力的壓力下供應含氧氣體及含氫氣體至經加熱之製程容器中而在黏附至製程容器的副產物上執行改質處理。
(補充註釋15)
根據本揭示內容之再一態樣，可提供一處理基板的方法，該方法包含以下步驟：將基板運送至製程容器中；藉由供應源氣體至具有容納於其中之基板的製程容器中而在基板上形成薄膜，源氣體含有特定元素及鹵素元素；當形成薄膜的基板容納於製程容器中時，藉由在小於大氣壓力的壓力下供應含氧氣體及含氫氣體至經加熱之製程容器中而在黏附至製程容器內側的副產物上執行第一改質處理；將形成薄膜的基板運送至製程容器的外側；及當基板未容納在製程容器中時，在第一改質處理後藉由在小於大氣壓力的壓力下供應含氧氣體及含氫氣體至經加熱之製程容器中而對黏附至製程容器的副產物上執行第二改質處理。
(補充註釋16)
根據本揭示內容之又另一態樣，可提供一種基板處理設備，該設備包括：一製程容器，其係構造成容納一基板；一傳送單元，其係構造成運送該基板進出該製程容器；一源氣體供應系統，其係構造成供應一源氣體至該製程容器的內側，該源氣體含有特定元素及鹵素元素；一含氧氣體供應系統，其係構造成供應含氧氣體至該製程容器中；一含氫氣體供應系統，其係構造成供應含氫氣體至該製程容器中；一加熱器，其係構造成加熱該製程容器的內側；一壓力調節器，其係構造成調節該製程容器內側之壓力；及一控制器，其係構造成控制該傳送單元、該源氣體供應系統、該含氧氣體供應系統、該含氫氣體供應系統、該加熱器及該壓力調節器，以便將該基板運送至該製程容器中；供應該源氣體至容納有該基板的該製程容器中，以在該基板上形成一薄膜；在一小於大氣壓力的壓力下供應含氧氣體及含氫氣體至經加熱之該製程容器中，以在形成有薄膜的基板容納於該製程容器中時，對黏附至該製程容器內側的副產物上執行第一改質處理；將該形成薄膜的基板運送至該製程容器的外側；以及當該基板未容納在該製程容器中時，在該第一改質處理後，在小於大氣壓力的壓力下供應含氧氣體及含氫氣體至經加熱之該製程容器中，對黏附至該製程容器的該副產物上執行第二改質處理。
(補充註釋17)
根據本揭示內容之再一態樣，提供一種使電腦執行包含下列步驟之方法的程式：將基板運送至基板 處理設備的製程容器中；藉由供應源氣體至收容有基板的製程容器中而在基板上形成薄膜，源氣體含有特定元素及鹵素元素；當形成薄膜的基板容納於製程容器中時，藉由在小於大氣壓力的壓力下供應含氧氣體及含氫氣體至經加熱之製程容器中而對黏附至製程容器內側的副產物上執行第一改質處理；將形成薄膜的基板運送至製程容器的外側；及當基板未容納在製程容器中時，在第一改質處理後，藉由在小於大氣壓力的壓力下供應含氧氣體及含氫氣體至經加熱之製程容器中而對黏附至製程容器的副產物上執行第二改質處理。
(補充註釋18)
根據本揭示內容之又另一態樣，可提供一種非暫態電腦可讀取記錄媒體，其儲存一使電腦執行包含下列步驟之方法的程式：將基板運送至基板處理設備的製程容器中；藉由供應源氣體至容納有基板的製程容器中而在基板上形成薄膜，源氣體含有特定元素及鹵素元素；當形成薄膜的基板容納於製程容器中時，藉由在小於大氣壓力的壓力下供應含氧氣體及含氫氣體至經加熱之製程容器中而對黏附至製程容器內側的副產物上執行第一改質處理；將形成薄膜的基板運送至製程容器的外側；及當基板未配置在製程容器中時，藉由在小於大氣壓力的壓力下供應含氧氣體及含氫氣體至經加熱之製程容器中而在第一改質處理後於黏附至製程容器的副產物上執行第二改質處理。
根據本揭示內容的半導體裝置製造方法、基 板處理方法、基板處理設備以及記錄媒體，可在製程容器中抑制異物的產生。
雖然已敘述特定實施例，這些實施例僅經由範例呈現，且不欲限制本揭示內容的範圍。事實上，此處所述的新式方法及設備可以各式各樣的其他形式體現；此外，在此處所述之實施例形式中的各種省略、替代及改變可在不偏離本揭示內容的情況下達成。伴隨的申請專利範圍及其等效物欲涵蓋這類將落在本揭示內容之範圍及精神內的形式或修改。

Claims (15)

  1. 一種製造半導體裝置之方法，其包含以下步驟：運送一基板至一製程容器中；藉由供應一源氣體至容納有該基板的該製程容器中而在該基板上形成一薄膜，該源氣體含有特定元素及鹵素元素；在形成有薄膜的該基板容納於該製程容器的狀態下，藉由在小於大氣壓力的壓力下供應含氧氣體及含氫氣體至經加熱的該製程容器中而對黏附至該製程容器內側的副產物上執行第一改質處理；運送形成有薄膜的該基板至該製程容器的外側；以及在該基板未容納於該製程容器的狀態下，在該第一改質處理後，藉由在小於大氣壓力的該壓力下供應含氧氣體及含氫氣體至經加熱之該製程容器中而對黏附至該製程容器的該副產物上執行一第二改質處理。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中執行該第一改質處理之處理條件異於執行該第二改質處理之處理條件。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中執行該第二改質處理之處理時間比執行該第一改質處理之處理時間更長。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中執行該第二改質處理之處理溫度比執行該第一改質處理之處理溫度更高。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中：執行該第二改質處理之處理溫度比執行該第一改質處理之處理溫度更高，且執行該第一改質處理之處理溫度等於在該基板上形成該薄膜之處理溫度。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中：執行該第二改質處理之處理溫度比執行該第一改質處理之處理溫度更高，且執行該第一改質處理之處理溫度高於在該基板上形成該薄膜之處理溫度。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中在該基板上形成該薄膜包含以下步驟：藉由供應該源氣體至該製程容器中來形成一含特定元素的一層；藉由在小於大氣壓力的該壓力下供應含氧氣體及含氫氣體至經加熱之該製程容器中而將該含特定元素的層改變為一氧化物層；以及藉由交替地執行特定次數之形成該含特定元素的層及將該含特定元素的層改變為一氧化物層而在該基板上形成一氧化物薄膜。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中執行該第一改質處理及執行該第二改質處理的每一者均包含以下步驟：藉由在小於大氣壓力的壓力下於該經加熱之該製程容器中使含氧氣體與含氫氣體起反應來產生氧化物種；以及藉由使用該氧化物種來對該副產物上執行改質處理。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之方法，其中改變該含特定元素的層為一氧化物層包含以下步驟：藉由在小於大氣壓力的壓力下於該經加熱之該製程容器中使含氧氣體與含氫氣體起反應來產生氧化物種；以及藉由使用該氧化物種來將該含特定元素的層改變為該氧化層。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中該氧化物種包括氧但不含H2O。
  11. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中該氧化物種為原子氧。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中：該特定元素包括矽元素或金屬元素，且該鹵素元素包括氯元素或氟元素。
  13. 一種處理基板的方法，其包含以下步驟：運送一基板至一製程容器中； 藉由供應源氣體至容納有該基板的該製程容器中而在該基板上形成一薄膜，該源氣體含有特定元素及鹵素元素；在形成有薄膜的該基板容納於該製程容器的狀態下，藉由在小於大氣壓力的壓力下供應含氧氣體及含氫氣體至經加熱之該製程容器中而對一黏附至該製程容器內側的副產物上執行第一改質處理；運送形成有薄膜的該基板至該製程容器的外側；以及在該基板未容納於該製程容器的狀態下，在該第一改質處理後，藉由在小於大氣壓力的該壓力下供應含氧氣體及含氫氣體至經加熱之該製程容器中而對黏附至該製程容器的該副產物上執行第二改質處理。
  14. 一種基板處理設備，其包括：一製程容器，其係構造成容納一基板；一傳送單元，其係構造成運送該基板運送進出該製程容器；一源氣體供應系統，其係構造成供應源氣體至該製程容器的內側，該源氣體含有特定元素及鹵素元素；一含氧氣體供應系統，其係構造成供應含氧氣體至該製程容器中；一含氫氣體供應系統，其係構造成供應含氫氣體至該製程容器中；一加熱器，其係構造成加熱該製程容器的內側； 一壓力調節器，其係構造成調節該製程容器內側之壓力；以及一控制器，其係構造成控制該傳送單元、該源氣體供應系統、該含氧氣體供應系統、該含氫氣體供應系統、該加熱器及該壓力調節器，以便將該基板運送至該製程容器中；供應該源氣體至容納有基板的該製程容器中，以在該基板上形成一薄膜；在小於大氣壓力的壓力下供應含氧氣體及含氫氣體至經加熱之該製程容器中，以在形成有薄膜的該基板容納於該製程容器的狀態下，對黏附至該製程容器內側的副產物上執行第一改質處理；將形成有薄膜的該基板運送至該製程容器的外側；以及在該基板未容納於該製程容器的狀態下，在該第一改質處理後，在小於大氣壓力的該壓力下供應含氧氣體及含氫氣體至經加熱之該製程容器中，對黏附至該製程容器的該副產物上執行第二改質處理。
  15. 一種非暫態電腦可讀取記錄媒體，其儲存使電腦執行包含下列步驟之方法的程式：運送一基板至一基板處理設備之一製程容器中；藉由供應一源氣體至容納有該基板的該製程容器中而在該基板上形成一薄膜，該源氣體含有特定元素及鹵素元素；在形成有薄膜的該基板容納於該製程容器的狀態下，藉由在小於大氣壓力的壓力下供應含氧氣體及 含氫氣體至經加熱之該製程容器中而對黏附至該製程容器內側的副產物上執行第一改質處理；運送形成有薄膜的該基板至該製程容器的外側；以及在該基板未容納於該製程容器的狀態下，在該第一改質處理後，藉由在小於大氣壓力的該壓力下供應含氧氣體及含氫氣體至經加熱之該製程容器中而對黏附至該製程容器的該副產物上執行第二改質處理。
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