TW202004912A - 半導體裝置之製造方法、基板處理裝置及記錄媒體 - Google Patents

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Abstract

本發明係具有將非同時進行下述(a)與(b)之組合(set)進行m次(m為1以上之整數)，藉此於基板之表面形成初期氧化層的步驟；(a)對上述基板供給含氧氣體與含氫氣體，在基板之氧化量由氣流上游側起朝下游側變大的條件下，使基板之表面氧化的步驟；(b)對基板供給含氧氣體與含氫氣體，在基板之氧化量由氣流上游側起朝下游側變小的條件下，使基板之表面氧化的步驟；該半導體裝置之製造方法並具有：(c)對基板供給原料氣體，於初期氧化層上形成膜的步驟。

Description

半導體裝置之製造方法、基板處理裝置及記錄媒體
本發明係關於半導體裝置之製造方法、基板處理裝置及記錄媒體。
作為半導體裝置之製造步驟的一步驟，有進行使基板之表面氧化後，於此基板上形成膜之基板處理步驟的情形(例如參照專利文獻1)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2014-216342號公報
本發明之目的在於提供可提升形成於基板上之膜之膜厚均勻性的技術。
根據本發明一態樣，提供一種技術，係具有將非同時進行下述(a)與(b)之組合(set)進行m次(m為1以上之整數)，藉此於基板之表面形成初期氧化層的步驟；(a)對上述基板供給含氧氣體與含氫氣體，在上述基板之氧化量由氣流上游側起朝下游側變大的條件下，使上述基板之表面氧化的 步驟；(b)對上述基板供給含氧氣體與含氫氣體，在上述基板之氧化量由氣流上游側起朝下游側變小的條件下，使上述基板之表面氧化的步驟；此技術並具有該半導體裝置之製造方法：(c)對上述基板供給原料氣體，於上述初期氧化層上形成膜的步驟。
根據本發明，可提升形成於基板上之膜之膜厚均勻性。
115‧‧‧晶舟升降器
115s‧‧‧擋門開關機構
121‧‧‧控制器
121a‧‧‧CPU
121b‧‧‧RAM
121c‧‧‧記憶裝置
121d‧‧‧I/O埠
121e‧‧‧內部匯流排
122‧‧‧輸出入裝置
123‧‧‧外部記憶裝置
200‧‧‧晶圓(基板)
201‧‧‧處理室
202‧‧‧處理爐
203‧‧‧反應管
207‧‧‧加熱器
209‧‧‧分歧管
217‧‧‧晶舟
218‧‧‧隔熱板
219‧‧‧密封蓋
219s‧‧‧擋門
220a‧‧‧O型環
220b‧‧‧O型環
220c‧‧‧O型環
231‧‧‧排氣管
231a‧‧‧排氣口
232a、232b、232c、232d、232e、232f、232g、232h‧‧‧氣體供給管
241a、241b、241c、241d、241e、241f、241g、241h‧‧‧MFC
243a、243b、243c、243d、243e、243f、243g、243h‧‧‧閥
244‧‧‧APC閥
245‧‧‧壓力感應器
246‧‧‧真空泵
248‧‧‧積集型供給系統
249a、249b、249c‧‧‧噴嘴
250a、250b、250c‧‧‧氣體噴出口
255‧‧‧旋轉軸
263‧‧‧溫度感應器
267‧‧‧旋轉機構
圖1為本發明實施形態中適合使用之基板處理裝置之縱型處理爐的概略構成圖，以縱剖面圖顯示處理爐部分的圖。
圖2為本發明實施形態中適合使用之基板處理裝置之縱型處理爐的概略構成圖，以圖1之A-A線剖面圖顯示處理爐部分的圖。
圖3為本發明一實施形態中適合使用之基板處理裝置之控制器的概略構成圖，以方塊圖顯示控制器之控制系統的圖。
圖4為表示本發明一實施形態之成膜時序的圖。
圖5(a)及(b)分別為表示本發明其他實施形態中適合使用之基板處理裝置之縱型處理爐的概略構成圖。
圖6(a)為表示實施例中形成於基板上之膜之基板間膜厚均勻性之評價結果的圖；圖6(b)及(c)分別為表示比較例中形成於基板上之膜之基板間膜厚均勻性之評價結果的圖。
<本發明之一實施形態>
以下使用圖1~圖4等說明本發明一實施形態。
(1)基板處理裝置之構成
如圖1所示，處理爐202係具有作為加熱機構(溫度調整部)之加熱器207。加熱器207為圓筒形狀，由保持板所支撐而垂直豎立。加熱器207亦具有作為藉由熱使氣體活性化(激發)之活性化機構(激發部)的機能。
於加熱器207內側，與加熱器207呈同心圓狀地配設反應管203。反應管203由例如石英(SiO2)或碳化矽(SiC)等耐熱性材料所構成，形成為上端閉塞、下端開口的圓筒形狀。於反應管203之下方，與反應管203呈同心圓狀地配設分歧管209。分歧管209係由例如不銹鋼(SUS)等金屬材料所構成，形成為上端及下端開口的圓筒形狀。分歧管209之上端部係卡合至反應管203之下端部，構成為支撐反應管203。於分歧管209與反應管203之間，設有作為密封構件之O型環202a。反應管203係與加熱器207同地垂直豎立。主要由反應管203與分歧管209構成處理容器(反應容器)。於處理容器之筒中空部形成處理室201。處理室201係構成為可收容作為基板之晶圓200。於此處理室201內進行對晶圓200之處理。
於處理室201內，作為第1供給部~第3供給部之噴嘴249a~249c係設置成貫通分歧管209之側壁。噴嘴249a~249c亦稱為第1噴嘴~第3噴嘴。於噴嘴249a~249c分別連接氣體供給管232a~232c。噴嘴249a~249c分別為相異之噴嘴，噴嘴249a、249b 之各個係與噴嘴249c鄰接設置，配置成由兩側夾持噴嘴249c。氣體供給管232a~232c之各個亦可視為涵括於第1~第3供給部中。
於氣體供給管232a~232c，係由氣流之上游側起依序分別設置屬於流量控制器(流量控制部)之質量流量控制器(MFC)241a~241c及屬於開關閥之閥243a~243c。在氣體供給管232a之較閥243a更下游側，分別連接氣體供給管232d、232f。在氣體供給管232b之較閥243b更下游側，連接氣體供給管232e、232g。在氣體供給管232c之較閥243c更下游側，分別連接氣體供給管232h。於氣體供給管232d~232h，由氣流之上游側起依序分別設置MFC241d~241h及閥243d~243h。
如圖2所示般，噴嘴249a~249c係在反應管203之內壁與晶圓200之間於俯視時呈圓環狀之空間中，分別設置成由反應管203之內壁下部起沿著上部、朝晶圓200之配列方向上方立起。亦即，噴嘴249a~249c係在晶圓200所配列之晶圓配列區域之側方中、水平包圍晶圓配列區域之區域，沿著晶圓配列區域而分別設置。噴嘴249c係配置成於俯視時挾持被搬入至處理室201內之晶圓200之中心、與後述排氣口231a於一直線上呈相對向。噴嘴249a、249b係以挾持通過噴嘴249c與排氣口231a之直線的方式，與噴嘴249c鄰接配置。換言之，噴嘴249a、249b係配置成於噴嘴249c之兩側予以挾持，亦即沿著反應管203之內壁(晶圓200之外周部)由兩側夾入噴嘴249c。於噴嘴249a~249c之側面，分別設置供給氣體之氣體噴出口250a~250c。氣體噴出口250a~250c係分別依於俯視時與排氣口231a相對向的方式呈開口，可朝晶圓200供給氣體。氣體噴出口250a~250c係由反應管203之下部起涵括至上 部而複數設置。
由氣體供給管232a、232b，使含氧(O)氣體經由MFC241a、241b、閥243a、243b、噴嘴249a、249b供給至處理室201。含O氣體係作為氧化源(氧化劑、氧化氣體)、亦即O源而作用。作為含O氣體，可使用例如氧(O2)氣。
由氣體供給管232d、232e，使含氫(H)氣體經由MFC241d、241e、閥243d、243e、氣體供給管232a、232b、噴嘴249a、249b供給至處理室201內。含H氣體係於單體時不具氧化作用，但在後述基板處理步驟中，藉由於特定條件下與含O氣體進行反應而生成原子狀氧(atomic oxygen、O)等之氧化種，而發揮使氧化處理之效率提升的作用。作為含H氣體，可使用例如氫(H2)氣。
由氣體供給管232c，使例如含有作為構成所欲形成之膜之主元素的矽(Si)及鹵元素的鹵矽烷原料氣體，經由MFC241c、閥243c、噴嘴249c供給至處理室201內作為原料氣體。原料氣體係指氣體狀態的原料，例如藉由將常溫常壓下呈液體狀態之原料氣化而得的氣體，或常溫常壓下呈氣體狀態之原料等。所謂鹵矽烷原料指具有鹵素基之矽烷原料。鹵素基包含氯(Cl)基、氟(F)基、溴(Br)基、碘(I)基等之鹵元素。作為鹵矽烷原料，可使用例如含有Si及Cl之原料氣體，亦即氯矽烷原料。氯矽烷原料氣體係作為Si源而作用。作為氯矽烷原料，可使用例如六氟二矽烷(Si2Cl6，簡稱：HCDS)氣體。
由氣體供給管232f~232h，使作為惰性氣體之例如氮(N2)氣分別經由MFC241f~241h、閥243f~243h、氣體供給管232a~232c、噴嘴249a~249c供給至處理室201內。N2氣體之作用 為沖洗氣體、載體氣體。
主要由氣體供給管232a、232b、MFC241a、241b、閥243a、243b構成含O氣體供給系統。主要由氣體供給管232d、232e、MFC241d、241e、閥243d、243e構成含H氣體供給系統。主要由氣體供給管232c、MFC241c、閥243c構成原料氣體供給系統。主要由氣體供給管232f~232h、MFC241f~241h、閥243f~243h構成惰性氣體供給系統。
上述各種供給系統中，任一者或所有之供給系統亦可構成為使閥243a~243h或MFC241a~241h等積集而成的積集型供給系統248。積集型供給系統248係對氣體供給管232a~232h分別連接，對氣體供給管232a~232h內之各種氣體的供給動作、亦即閥243a~243h之開關動作或MFC241a~241h進行之流量調整動作等，係構成為由後述控制器121所控制。積集型供給系統248係構成為一體型、或分割型之積集單元，可對氣體供給管232a~232h等依積集單元單位進行裝卸，構成為可依積集單元單位進行積集型供給系統248之維修、交換、增設等。
於反應管203之側壁下方，連接對處理室201內之環境進行排氣的排氣管231a。如圖2所示，排氣口231a係設置於在俯視時挾持晶圓200而與噴嘴249a~249c(氣體噴出口250a~250c)相對向(對面)之位置。排氣口231a亦可由反應管203之側壁下部起沿著上部、亦即沿著晶圓配列領域設置。於排氣口231a連接排氣管231。於排氣管231，經由檢測處理室201內壓力之作為壓力檢測器(壓力檢測部)的壓力感應器245及作為壓力調整器(壓力調整部)之APC(Auto Pressure Controller，自動壓力控制器)閥244，連接作 為真空排氣裝置的真空泵246。APC閥244係構成為藉由依使真空泵246作動之狀態開關閥，而可進行處理室201內之真空排氣或真空排氣停止，進而依使真空泵246作動之狀態，根據藉由壓力感應器245所檢測出之壓力資訊進行閥開度調節，而可調整處理室201內之壓力。主要由排氣管231、APC閥244、壓力感應器245構成排氣系統。真空泵246亦可認為涵括於排氣系統中。
於分歧管209下方，設有可將分歧管209下端開口氣密地閉塞之作為爐口蓋體的密封蓋219。密封蓋219係例如由SUS等金屬材料所構成，形成為圓盤狀。於密封蓋219上面，設有與分歧管209下端抵接之作為密封構件的O型環220b。於密封蓋219下方，設置使後述晶舟217旋轉的旋轉機構267。旋轉機構267之旋轉軸255係貫通密封蓋219而連接至晶舟217。旋轉機構267係構成為藉由使晶舟217旋轉而使晶圓200旋轉。密封蓋219係構成為藉由設置於反應管203外部之作為升降機構的晶舟升降器115而於垂直方向升降。晶舟升降器115係構成藉由使密封蓋219升降，而將晶圓200於處理室201內外進行搬入及搬出(搬送)的搬送裝置(搬送機構)。於分歧管209下方，設置在使密封蓋219下降而將晶舟217由處理室201內搬出之狀態，可將分歧管209之下端開口氣密地閉塞之作為爐口蓋體的擋門219s。擋門219s係由例如SUS等金屬材料所構成，形成為圓盤狀。於擋門219s上面，設置與分歧管209下端抵接之作為密封構件的O型環220c。擋門219s之開關動作(升降動作或旋動動作等)係由擋門開關機構115s所控制。
作為基板支撐具之晶舟217係構成為使複數片、例如25~200片晶圓200以水平姿勢、且以彼此的中心對齊之狀態，於垂 直方向上整齊排列而多段地支撐，亦即，隔著間隔而配列。晶舟217係由例如石英或SiC等耐熱性材料所構成。於晶舟217之下部係由例如以石英或SiC等耐熱性材料所構成之隔熱板218依水平姿勢多段地支撐。
於反應管203內，設置有作為溫度檢測器之溫度感測器263。根據藉由溫度感測器263檢測出之溫度資訊而調整對加熱器207之通電狀況，使處理室201內之溫度成為所需之溫度分布。溫度感測器263係沿著反應管203的內壁設置。
如圖3所示般，屬於控制部(控制手段)之控制器121係構成為具備CPU(Central Processing Unit)121a、RAM(Random Access Memory)121b、記憶裝置121c、I/O埠121d的電腦。RAM 121b、記憶裝置121c、I/O埠121d係構成為經由內部匯流排121e而可與CPU 121a進行資料交換。控制器121係連接有例如構成為觸控面板等之輸入輸出裝置122。
記憶裝置121c係由例如快閃記憶體、HDD(Hard Disk Drive)等所構成。於記憶裝置121c內可讀取地儲存有控制基板處理裝置之動作的控制程式，或記載有後述基板處理之手續或條件等的製程配方(recipe)等。製程配方係以將後述基板處理中各手續藉控制器121執行，而可獲得既定之結果之方式組合者，作為程式而執行。以下，作為製程配方或控制程式等的總稱，亦僅稱為程式。又，製程配方亦僅稱為配方。本說明書中於使用程式一詞的情況，係指僅含配方單體的情況、僅含控制程式單體的情況、或含有此二者之情況。RAM 121b係構成為使藉由CPU 121a讀出之程式或數據等暫時地保存之記憶區域(工作區域)。
I/O埠121d係連接於上述MFC 241a~241h、閥243a~243h、壓力感測器245、APC閥244、真空幫浦246、溫度感測器263、加熱器207、旋轉機構267、晶舟升降器115、擋門開關機構115s等。
CPU 121a係構成為自記憶裝置121c讀出控制程式並執行，且配合自輸入輸出裝置122之操作指令之輸入等由記憶裝置121c讀出配方。CPU 121a係構成為依照讀出之配方的內容，控制利用MFC 241a~241h之各種氣體之流量調整動作、閥243a~243h的開關動作、APC閥244之開關動作及基於壓力感測器245而利用APC閥244之壓力調整動作、真空幫浦246的啟動及停止、基於溫度感測器263之加熱器207的溫度調整動作、由旋轉機構267進行之晶舟217旋轉及調節旋轉速度之動作、利用晶舟升降機115之晶舟217的升降動作、擋門開關機構115s進行之擋門219s之開關動作等。
控制器121係可藉由將由外部記憶裝置123所儲存之上述程式安裝到電腦中而構成。外部記憶裝置123係包括例如HDD等磁碟、CD等光碟、MO等磁光碟、USB記憶體等半導體記憶體等。記憶裝置121c或外部記憶裝置123係由可被電腦讀取之記錄媒體所構成。以下，作為此等之總稱，僅稱為記錄媒體。本說明書中於使用記錄媒體一詞的情況，係指僅含記憶裝置121c單體的情況、僅含外部記憶裝置123單體的情況、或含有此二者之情況。尚且，對電腦之程式提供，亦可不使用外部記憶裝置123，而使用網路或專用線路等通訊手段來進行。
(2)基板處理步驟
作為使用上述基板處理裝置、半導體裝置的製造步驟之一步驟，針對於作為基板之晶圓200上形成膜的基板處理時序例、亦即成膜時序例進行說明。使用圖4進行說明。以下的說明中，構成基板處理裝置之各部的動作係藉由控制器121所控制。
圖4所示成膜時序中，係進行：將非同時進行下述步驟A、B之組合進行m次(m為1以上之整數)，而於晶圓200之表面形成初期氧化層的步驟(前處理步驟)；藉由對晶圓200供給作為含O氣體之O2氣體與含H氣體之H2氣體，在上述晶圓200之氧化量由氣流上游側起朝下游側變大的條件下，使晶圓200之表面氧化的步驟A；對晶圓200供給作為含O氣體之O2氣體與作為含H氣體之H2氣體，在晶圓200之氧化量由氣流上游側起朝下游側變小的條件下，使晶圓200之表面氧化的步驟B；並進行：對晶圓200供給作為原料氣體之HCDS氣體，於初期氧化層上形成膜的步驟C(成膜步驟)。
尚且，成膜步驟中，係藉由將非同時進行：對晶圓200供給作為原料氣體之HCDS氣體的步驟C1、與對晶圓200供給作為含O氣體之O2氣體與作為含H氣體之H2氣體的步驟C2；的周期進行n次(n為1以上之整數)，而於初期氧化層上形成含有Si及O之膜、亦即氧化矽膜(SiO膜)作為膜。
本說明書中，為了方便有時如以下般表示圖4所示成膜時序。對於後述變形例或其他實施形態之成膜時序亦使用相同的記載。
O2+H2(A)→O2+H2(B)→(HCDS→O2+H2)×n=>SiO
本說明書中於使用「晶圓」一詞的情況，係有意指「晶圓本身」的情況、或意指晶圓與其表面所形成之既定之層或膜等之積層體的情況。本說明書中於使用「晶圓表面」一詞的情況，係有意指晶圓本身之表面的情況、或指晶圓上所形成之既定之層等之表面的情況。本說明書中於記載了「於晶圓上形成既定之層」的情況，係代表於晶圓本身之表面上直接形成既定之層的情況、或代表對晶圓上所形成之層等之上形成既定之層的情況。本說明書中使用「基板」一詞的情況，亦與使用「晶圓」一詞的情況具有相同意義。
(晶圓充填及晶舟裝載)
將複數片之晶圓200裝填(晶圓充填)於晶舟217。其後，如圖1所示般，支持著複數片之晶圓200的晶舟217，係藉由晶舟升降機115被上舉並搬入至處理室201內(晶舟裝載)。於此狀態下，密封蓋219係經由O型環220b使分岐管209之下端成為密封之狀態。
(壓力調整及溫度調整)
以使處理室201內、亦即晶圓200存在之空間成為所需之處理壓力(真空度)之方式，藉由真空幫浦246對進行真空排氣(減壓排氣)。此時，處理室201內之壓力係由壓力感測器245測定，根據此測定出之壓力資訊對APC閥244進行回饋控制。又，以使處理室201內之晶圓200成為所需之處理溫度(成膜溫度)之方式，藉由加熱器207加熱。此時，以使處理室201內成為所需之溫度分布之 方式，根據由溫度感測器263檢測出之溫度資訊對加熱器207之通電狀態進行回饋控制。又，藉由旋轉機構267開始晶圓200之旋轉。處理室201內之排氣、晶圓200之加熱及旋轉之任一者，係至少在對晶圓200之處理結束前之期間持續進行。
(前處理步驟)
其後，依序實行以下之步驟A、B。
[步驟A]
於此步驟，對收容晶圓200之處理室201內，經由屬於各別之供給部的噴嘴249a、249b同時供給O2氣體與H2氣體，將此等氣體於處理室201內混合(由後混合(Post-mix)所進行之O2氣體+H2氣體供給)。
具體而言，打開閥243a、243e，使O2氣體、H2氣體分別流入氣體供給管232a、232e內。O2氣體、H2氣體係分別藉由MFC 241a、241e調整流量，並分別經由氣體供給管232a、232b、噴嘴249a、249b同時供給至處理室201內。供給至處理室201內之O2氣體及H2氣體係擴散至晶圓配列區域內，於此過程中彼此混合，其後，經由排氣口231a而由排氣管231排氣。此時，對晶圓200同時且一起供給O2氣體與H2氣體。此時，亦可開啟閥243h，使N2氣體流入至氣體供給管232h內。N2氣體係藉由MFC241h調整流量，經由氣體供給管232c、噴嘴249c供給至處理室201內，經由排氣口231a而由排氣管231排氣。亦可將由噴嘴249c之N2氣體之供給設為不實施。
經由噴嘴249a、249b供給至處理室201內並彼此混合的O2氣體與H2氣體，係於經加熱之減壓環境下藉非電漿被熱性活化(激發)並進行反應，藉此，生成含有原子狀氧(O)等之氧的非含水(H2O)之氧化種。然後，主要藉由此氧化種，對晶圓200表面進行氧化處理。藉此，於晶圓200表面，形成O之擴散層、亦即氧化矽層(SiO層)。根據此氧化處理，相較於單獨供給O2氣體之情況或單獨供給H2O氣體(水蒸氣)之情況，可大幅提升氧化力。亦即，藉由於減壓環境下於O2氣體添加H2氣體，相較於單獨供給O2氣體之情況或單獨供給H2O氣體之情況，可得到大幅之氧化力提升效果。此點係於後述步驟B、或成膜步驟中之步驟C2中亦相同。
如上述，本步驟係藉由後混合(Post-mix)進行對處理室201內之O2氣體與H2氣體之供給。此時，由O2氣體與H2氣體之反應所造成的氧化種之生成，係使此等氣體於處理室201內混合後、亦即使此等氣體供給至處理室201內後，經由既定時間後才開始。步驟A中，有相較於包含晶圓配列區域之上部的氣流上游側，在包含晶圓配列區域之下部的氣流下游側係由O2氣體與H2氣體之反應所造成之氧化種之生成變得活潑的傾向。因此，步驟A中，氣流下游側之氧化種之濃度(生成量)高於(多於)氣流上游側之氧化種之濃度(生成量)。因此，步驟A中，晶圓200表面之氧化量係由氣流上游側起朝氣流下游側、亦即由晶圓配列區域之上部起朝下部而逐漸變大。
經過既定時間後，關閉閥243e，停止經由噴嘴249b對處理室201內的H2氣體供給，並開始後述步驟B。此時，維持打開閥243a，經由噴嘴249a不停止而持續對處理室201內供給O2 氣體。亦即，步驟A與後述步驟B係連續地進行，而於此等之間並未進行處理室201內的沖洗。
[步驟B]
於此步驟，對收容晶圓200之處理室201內，經由屬於同一供給部的噴嘴249a同時供給O2氣體與H2氣體，亦即將O2氣體與H2氣體於同一供給部內事先混合而供給(由預混合(Pre-mix)所進行之O2氣體+H2氣體供給)。
具體而言，維持打開閥243a，並打開閥243d，依維持O2氣體流入至氣體供給管232a內之狀態，對氣體供給管232d內流通H2氣體。O2氣體、H2氣體係分別藉由MFC 241a、241d調整流量，並於氣體供給管232a內及噴嘴249a內彼此混合，經由噴嘴249a同時供給至處理室201內。供給至處理室201內之O2氣體及H2氣體係依經混合之狀態擴散至晶圓配列區域內，其後，經由排氣口231a而由排氣管231排氣。此時，對晶圓200同時且一起供給O2氣體與H2氣體。此時，亦可開啟閥243g、243h，使N2氣體分別流入至氣體供給管232g、232h內。N2氣體係藉由MFC241g、241h調整流量，經由氣體供給管232b、232c、噴嘴249b、249c供給至處理室201內，經由排氣口231a而由排氣管231排氣。亦可將由噴嘴249b、249c之N2氣體之供給設為不實施。
於氣體供給管232a、噴嘴249a內事先混合的O2氣體、H2氣體，係於經加熱之減壓環境下藉非電漿被熱性活化(激發)並進行反應，藉此，生成含有原子狀氧(O)等之氧的上述氧化種。然後，主要藉由此氧化種，對在步驟A中經氧化之晶圓200之表面 進行氧化處理。藉此，形成於晶圓200表面之SiO層進一步成長。
如上述，本步驟係藉由預混合(Pre-mix)進行對處理室201內之O2氣體與H2氣體之供給。此時，由O2氣體與H2氣體之反應所造成的氧化種之生成，係使此等氣體於氣體供給管232a內混合後、亦即使此等氣體通過氣體供給管232a內後，經由既定時間後才可開始。亦即，由O2氣體及H2氣體之反應所造成的氧化種之生成，亦有在此等氣體被供給至處理室201內前，例如在此等氣體於經加熱之噴嘴249a內流通的過程中即開始的情形。又，由O2氣體及H2氣體之反應所造成的氧化種之生成，亦有在此等氣體被供給至處理室201後即迅速開始的情形。又，亦可此等氣體在供給至處理室201內後於較短時間內即開始的情形。不論何種情況，步驟B中，有相較於包含晶圓配列區域之下部的氣流下游側，在包含晶圓配列區域之上部的氣流上游側係由O2氣體與H2氣體之反應所造成之氧化種之生成變得活潑的傾向。因此，步驟B中，氣流上游側之氧化種之濃度(生成量)高於(多於)氣流下游側之氧化種之濃度(生成量)。因此，步驟B中，晶圓200表面之氧化量係由氣流上游側起朝氣流下游側、亦即由晶圓配列區域之上部起朝下部而逐漸變小。
經過既定時間後，關閉閥243a、243d，分別停止經由噴嘴249a對處理室201內的O2氣體與H2氣體供給。尚且，在進行複數次、亦即2次以上後述組合的情況，係維持打開閥243a，關閉閥243d，依持續經由噴嘴249a對處理室201內供給O2氣體的狀態停止H2氣體之供給。
[實施既定次數]
藉由將非同時地進行步驟A、B、亦即使步驟A、B非同期進行的組合進行1次以上(m次)，可於晶圓200表面上形成既定厚度之SiO膜作為初期氧化層。圖4係表示進行上述組合1次的情況。
如上述，步驟A中之晶圓200之表面的氧化量係由氣流上游側起朝氣流下游側而逐漸變大。假設在前處理步驟中，僅實施步驟A、而不實施步驟B的情況，則形成於晶圓200表面之SiO層之厚度(深度)由氣流上游側起朝氣流下游側、亦即由晶圓配列區域之上部起朝下部逐漸變厚(深)的傾向變強。
又，如上述般，步驟B中之晶圓200之表面的氧化量係由氣流上游側起朝氣流下游側而逐漸變小。假設在前處理步驟中，不實施步驟A、而僅實施步驟B的情況，則形成於晶圓200表面之SiO層之厚度(深度)由氣流上游側起朝氣流下游側、亦即由晶圓配列區域之上部起朝下部逐漸變薄(淺)的傾向變強。
相對於此，本實施形態之前處理步驟中，由於依組合進行步驟A、B之兩者，故可使藉由因進行步驟A所形成之SiO層之晶圓間厚度分佈之傾向、藉由因進行步驟B所形成之SiO層之晶圓間厚度分佈之傾向彼此抵銷。根據本實施形態，可使晶圓200之氧化量於氣流上游側起至氣流下游側、亦即於晶圓配列區域之上部至下部呈均勻化。亦即，可提升形成於晶圓200表面之初期氧化層的晶圓間厚度均勻性。
在晶圓200之表面形成所需厚度之初期氧化層後，對處理室201內進行真空排氣，自處理室201內排除殘留於處理室201內之氣體等。此時，將閥243f~243h開啟，將N2氣體供給至處理 室201內。N2氣體係作為沖洗氣體而作用。藉此進行處理室201內之沖洗。
步驟A中之處理條件，可例示 O2氣體供給流量：100~10000sccm
H2氣體供給流量：200~20000sccm
N2氣體供給流量(每氣體供給管)：0~10000sccm
O2氣體及H2氣體供給時間：2~240秒、較佳4~120秒
處理溫度：350~800℃、較佳400~700℃
處理壓力：13.3~1333Pa、較佳13.3~399Pa。
作為步驟B之處理條件，可例示 O2氣體及H2氣體供給時間：1~120秒、較佳2~60秒。
其他處理條件係設為與步驟A之處理條件相同。
又，本說明書中「350~800℃」般之數值範圍的表記，係意指其範圍包括下限值及上限值。因此，例如「350~800℃」意指「350℃以上且800℃以下」。關於其他數值範圍亦相同。
作為含O氣體，除了O2氣體之外，可使用一氧化二氮(N2O)氣體、一氧化氮(NO)氣體、二氧化氮(NO2)氣體、臭氧(O3)氣體、H2O氣體、一氧化碳(CO)氣體、二氧化碳(CO2)氣體等含O氣體。步驟A中所使用之含O氣體、與步驟B中所使用之含O氣體可為相同或相異。
作為含H氣體，除了H2氣體之外，可使用氚(D2)氣體等含H氣體。步驟A中所使用之含H氣體、與步驟B中所使用之含H氣體可為相同或相異。
作為惰性氣體，除了N2氣體之外，可使用例如Ar氣 體、He氣體、Ne氣體、Xe氣體等稀有氣體。此點係於後述成膜步驟中亦相同。
(成膜步驟)
完成處理室201內之沖洗後，依序實行下述步驟C1、C2。
[步驟C1]
於此步驟，對處理室201內之晶圓200、亦即在表面上形成了初期氧化層之晶圓200供給HCDS氣體。
具體而言，打開閥243c，使HCDS氣體流入氣體供給管232c內。HCDS氣體係藉由MFC 241c調整流量，經由噴嘴249c供給至處理室201內，擴散至晶圓配列區域內，其後，經由排氣口231a並由排氣管231排氣。此時，對晶圓200供給HCDS氣體。此時，亦可開啟閥243f、243g，分別於氣體供給管232f、232g內流通N2氣體。N2氣體係藉由MFC241f、241g調整流量，經由氣體供給管232a、232b、噴嘴249a、249b供給至處理室201內，經由排氣口231a而由排氣管231排氣。亦可將由噴嘴249a、249b之N2氣體之供給設為不實施。
藉由對晶圓200供給HCDS氣體，於晶圓200之表面上、亦即初期氧化層上形成含有Cl之含Si層(第1層)。含有Cl之含Si層係藉由於晶圓200之表面，HCDS氣體物理吸附，或HCDS之一部分經分解之物質化學吸附，或HCDS熱分解而Si堆積等所形成。亦即，含有Cl之含Si層可為HCDS或HCDS之一部分經分解之物質的吸附層(物理吸附層或化學吸附層)，亦可為含有Cl之 Si堆積層(Si層)。以下亦將含有Cl之含Si層簡稱為含Si層。
在晶圓200上形成含Si層後，關閉閥243c，停止HCDS氣體對處理室201內的供給。然後，藉由與前處理步驟之沖洗步驟相同的處理手續、處理條件，將殘留於處理室201內之氣體等由處理室201內排除。
[步驟C2]
步驟C1結束後，對處理室201內之晶圓200、亦即形成於晶圓200上之含Si層，同時且一起供給O2氣體及H2氣體。此等之處理手續係與例如前處理步驟之步驟A的處理手續相同。亦即，此步驟中，係打開閥243a、243e，將O2氣體及H2氣體分別經由噴嘴249a、249b同時供給至處理室201內。
藉由對晶圓200同時且一起供給O2氣體及H2氣體，而藉由因此此等氣體之反應所生成之含有原子狀氧等氧之上述氧化種，對步驟C1中形成於晶圓200上之含Si層進行氧化處理。此氧化種所具有之能量由於較含Si層中所含之Si-Cl鍵結等之鍵結能量高，故藉由將此氧化種之能量賦予至含Si層，則含Si層中所含之Si-C1鍵結等被切斷。與Si間之鍵結被切斷的Cl等係由層中被去除，成為Cl2、HCl等而排出。又，因與Cl等間之鍵結被切斷而剩餘的Si之鍵結鍵，係與氧化種所含之O結合，形成Si-O鍵結。如此，含Si層係轉變(改質)成含有Si及O、且Cl等雜質含量少的層，亦即高純度之SiO層(第2層)。
使含Si層變化為SiO層後，關閉閥243a、243e，停止O2氣體及H2氣體對處理室201內的供給。然後，藉由與前處理 步驟之沖洗步驟相同的處理手續、處理條件，將殘留於處理室201內之氣體等由處理室201內排除。
[實施既定次數]
藉由將非同時、亦即不同期地進行步驟C1、C2之周期進行1次以上(n次)，可於形成於晶圓200表面之初期氧化層上，形成(堆積)所需膜厚之SiO膜。上述周期較佳為重複複數次。亦即，較佳為進行上述周期每1次時所形成之SiO層的厚度較所需之膜厚薄，且重複上述周期複數次，直到藉積層SiO層而形成之SiO膜之膜厚成為所需膜厚為止。
作為步驟C1之處理條件，可例示：HCDS氣體供給流量：5~2000sccm、較佳50~1000sccm
HCDS氣體供給時間：1~120秒、較佳1~60秒
N2氣體供給流量(每氣體供給管)：0~10000sccm
處理溫度：350~800℃、較佳400~700℃
處理壓力：1~2666Pa、較佳67~1333Pa。
作為步驟C2之處理條件，可例示：O2氣體供給流量：100~10000sccm
H2氣體供給流量：100~10000sccm
O2氣體及H2氣體供給時間：1~100秒、較佳1~50秒
處理溫度：350~800℃、較佳400~700℃
處理壓力：13.3~1333Pa、較佳13.3~399Pa。
其他處理條件設為與步驟C1中之處理條件相同。
作為原料，除了HCDS氣體之外，可使用例如單氯矽 烷(SiH3Cl，簡稱：MCS)氣體、二氯矽烷(SiH2Cl2，簡稱：DCS)氣體、三氯矽烷(SiHCl3，簡稱：TCS)氣體、四氯矽烷(SiCl4，簡稱：STC)氣體、八氯三矽烷(Si3Cl8，簡稱：OCTS)氣體等氯矽烷原料氣體。
作為含O氣體，除了O2氣體之外，亦可使用上述各種含O氣體。步驟C2所使用之含O氣體、與上述步驟A、B所使用之含O氣體可為相同氣體或相異氣體。
作為含H氣體，除了H2氣體之外，亦可使用D2氣體。步驟C2所使用之含H氣體、與上述步驟A、B所使用之含H氣體可為相同氣體或相異氣體。
(後沖洗~大氣壓恢復)
結束成膜處理後，分別由氣體供給管232f~232h將N2氣體供給至處理室201內，並經由排氣口231a由排氣管231排氣。N2氣體作用為沖洗氣體。藉此，沖洗處理室201內，將殘留於處理室201內之氣體或反應副產物由處理室201去除(後沖洗)。其後，將處理室201內之環境置換為惰性氣體(惰性氣體置換)，處理室201內之壓力恢復為常壓(大氣壓恢復)。
(晶舟卸載及晶圓卸除)
藉由晶舟升降機115使密封蓋219下降，使分岐管209之下端開口。然後，將處理完畢之晶圓200依被晶舟217支持之狀態從分岐管209之下端搬出至反應管210的外部(晶舟卸載)。處理完畢之晶圓200係在搬出反應管210的外部後，由晶舟217取出(晶圓卸 除)。
(3)本實施形態之效果
根據本實施形態，可得到以下所示之1種或複數種效果。
(a)於前處理步驟中，藉由將非同時地進行：在晶圓200之氧化量由氣流上游側起朝下游側變大的條件下，使晶圓200之表面氧化的步驟A；與在晶圓200之氧化量由氣流上游側起朝下游側變小的條件下，使晶圓200之表面氧化的步驟B；之組合進行既定次數，可提升形成於晶圓200表面之初期氧化層的晶圓間厚度均勻性。若可於前處理步驟中使形成於晶圓200表面之初期氧化層之厚度分佈於晶圓間呈均勻，其後，亦可使藉由進行成膜步驟而於晶圓200上、亦即初期氧化層上所形成之SiO膜的膜厚亦於晶圓200間呈均勻。亦即，根據本實施形態，可使形成於晶圓200上之SiO膜之晶圓間膜厚均勻性提升。
(b)於前處理步驟中，藉由依序進行步驟A、B，於步驟B中，依不停止而持續步驟A所進行之由噴嘴249a供給O2氣體的狀態，將供給H2氣體之噴嘴由噴嘴249b切換為噴嘴249a，藉此可提高前處理步驟之效率。亦即，藉由連續進行步驟A、B而於此等之間不進行處理室201之沖洗，可縮短前處理步驟之總合所需時間，並可提升基板處理步驟之總合之生產性。
(c)藉由於前處理步驟之步驟A、B中至少任一步驟中，於H2氣體之供給流量大於O2氣體之供給流量的條件下，使晶圓200之表面氧化，可適當抑制氧化速率。藉此，可提升氧化處理之控制性，並提升形成於晶圓200表面之初期氧化層的晶圓面內厚 度均勻性；又，可抑制晶圓200表面之過剩氧化。尚且，藉由於前處理步驟之步驟A、B之兩步驟中，依H2氣體之供給流量大於O2氣體之供給流量的條件下，使晶圓200表面氧化，可更確實地獲得上述效果。
(d)藉由將步驟A中O2氣體與H2氣體之供給時間Ta設為較步驟B中O2氣體與H2氣體之供給時間Tb長(Ta>Tb)，可提高前處理步驟中氧化處理的控制性，並進一步提升形成於晶圓200表面之初期氧化層之晶圓間厚度均勻性。
又，藉由將上述供給時間Tb設為較步驟C2中O2氣體與H2氣體之供給時間Tc長(Ta>Tb>Tc)，可提高前處理步驟中氧化處理的控制性，並進一步提升形成於晶圓200表面之初期氧化層之晶圓間厚度均勻性。
(e)根據本實施形態，由於可藉由前處理步驟更加提升形成於晶圓200上之SiO膜的晶圓間膜厚均勻性，故無需為了提升SiO膜之晶圓膜厚均勻性而變更(微調整)成膜步驟中之處理手續或處理條件。亦即，藉由進行成膜步驟所形成之SiO膜之電氣特性等的良好膜質，不致因處理條件等之變更而受損，可於維持膜質之下提升形成於晶圓200上之SiO膜的晶圓間膜厚均勻性。
(f)藉由於前處理步驟中，將非同時地進行步驟A、B的組合進行既定次數後，進行沖洗步驟，則於其後進行之成膜步驟中，可避免處理室201內發生不需要的氣相反應，可提升成膜處理之品質。
(g)上述效果係在使用O2氣體以外之上述含O氣體的情況、使用H2氣體以外之上述含H氣體的情況、使用HCDS氣體 以外之上述原料氣體的情況、或使用N2氣體以外之上述惰性氣體的情況，亦同樣可獲得。
(4)變形例
本實施形態可如以下所示變形例般進行變更。此等變形例可任意組合。在未特別說明之下，各變形例之各步驟中之處理手續、處理條件可設為與圖4所示成膜時序之各步驟中之處理手續、處理條件相同。
(變形例1)
於前處理步驟之各組合中，依序進行步驟B、A，於步驟A，亦可依不停止而持續步驟B所進行之由噴嘴249a供給O2氣體的狀態，將供給H2氣體之噴嘴由噴嘴249a切換為噴嘴249b。亦即，於前處理步驟中，亦可將依序且非同時進行：經由噴嘴249a由預混合所進行之O2氣體+H2氣體之供給，與經由噴嘴249a、249b由後混合所進行之O2氣體+H2氣體之供給；的組合進行既定次數(m次)。本變形例中。可得到與圖4所示成膜時序相同的效果。
(變形例2)
亦可於步驟A中由噴嘴249a供給O2氣體，由噴嘴249b供給H2氣體，並於步驟B中由噴嘴249b供給O2氣體與H2氣體。亦即，可不經由噴嘴249a，而是經由噴嘴249b進行由預混合之O2氣體+H2氣體的供給。
本變形例之前處理步驟之各組合，亦可依序進行步驟 A、B，步驟B中係依不停止而維持步驟A所進行之由噴嘴249b供給H2氣體的狀態，而將供給O2氣體之噴嘴由噴嘴249a切換為噴嘴249b。亦即，於前處理步驟中，亦可將依序且非同時進行：經由噴嘴249a、249b由後混合所進行之O2氣體+H2氣體之供給，與經由噴嘴249b由預混合所進行之O2氣體+H2氣體之供給；的組合進行既定次數(m次)。
又，本變形例之前處理步驟之各組合，亦可依序進行步驟B、A，步驟A中係依不停止而維持步驟B所進行之由噴嘴249b供給H2氣體的狀態，而將供給O2氣體之噴嘴由噴嘴249b切換為噴嘴249a。亦即，於前處理步驟中，亦可將依序且非同時進行：經由噴嘴249b由預混合所進行之O2氣體+H2氣體之供給，與經由噴嘴249a、249b由後混合所進行之O2氣體+H2氣體之供給；的組合進行既定次數(m次)。
本變形例中。可得到與圖4所示成膜時序相同的效果。
(變形例3)
亦可使步驟A中處理室201內之壓力(處理壓力)、及O2氣體之供給流量相對於H2氣體之供給流量的比(O2/H2流量比)中之至少任一者，不同於步驟B中之該條件或該等條件。
其理由在於，藉由O2氣體與H2氣體之反應所生成之氧化種的壽命，有受到步驟A、B中之處理壓力之影響的傾向。因此，藉由使步驟A、B中之處理壓力彼此相異，可使藉由進行步驟A、B而形成於晶圓200表面之初期氧化層之晶圓間厚度分佈彼此 相異。例如，可於步驟A、B中任一步驟中，在晶圓200之氧化量由氣流上游側起朝下游側變大的條件下使晶圓200之表面氧化，並於另一步驟中，在晶圓200之氧化量由氣流上游側起朝下游側變小的條件下使晶圓200之表面氧化。
又，藉由O2氣體與H2氣體之反應所生成之氧化種的壽命，有受到O2/H2流量比之影響的傾向。因此，藉由使步驟A、B中之O2/H2流量比彼此相異，可使藉由進行步驟A、B而形成於晶圓200表面之初期氧化層之晶圓間厚度分佈彼此相異。例如，可於步驟A、B中任一步驟中，在晶圓200之氧化量由氣流上游側起朝下游側變大的條件下使晶圓200之表面氧化，並於另一步驟中，在晶圓200之氧化量由氣流上游側起朝下游側變小的條件下使晶圓200之表面氧化。
本變形例中，藉由依組合進行步驟A、B之兩者，可使藉由因進行步驟A所形成之初期氧化層之晶圓間厚度分佈之傾向、藉由因進行步驟B所形成之初期氧化層之晶圓間厚度分佈之傾向彼此抵銷。其結果，可提升形成於晶圓200表面之初期氧化層的晶圓間厚度均勻性，可得到與圖4所示成膜時序相同的效果。尚且，於本變形例的情況，即使於步驟A、B之兩者進行由後混合之O2氣體+H2氣體的供給亦可得到上述效果；又，即使於步驟A、B之兩者進行由預混合之O2氣體+H2氣體的供給亦可得到上述效果。
(變形例4)
於圖4所示成膜時序之前處理步驟，說明了藉由將非同時進行步驟A、B之組合進行1次而於晶圓200表面形成初期氧化層的情 況，但亦可藉由進行此組合複數次而於晶圓200表面形成初期氧化層。本變形例中。可得到與圖4所示成膜時序相同的效果。
<其他實施形態>
以上具體說明了本發明之實施形態。然而，本發明並不限定於上述實施形態，在不脫離其要旨之範圍內可進行各種變更。
例如，本發明亦可應用於：使用銨(NH3)氣體等之含氮(N)氣體、丙烯(C3H6)氣體等含碳(C)氣體、三乙基胺((C2H5)3N，簡稱：TEA)氣體等之含N及C之氣體、三氯硼烷(BCl3)氣體等之含硼(B)氣體等作為反應體，藉由以下所示成膜時序，於基板上形成氧氮化矽膜(SiON膜)、氮化矽膜(SiN膜)、碳氮化矽膜(SiCN膜)、氧碳氮化矽膜(SiOCN膜)、硼碳氮化矽膜(SiBCN膜)、硼氮化矽膜(SiBN膜)等之含Si膜的情形。於此等情況，可得到與上述實施形態相同的效果。供給此等反應體時之處理手續、處理條件，可設為與例如上述實施形態之步驟C2中之處理手續、處理條件相同。
O2+H2(A)→O2+H2(B)→(HCDS→NH3→O2)×n=>SiON
O2+H2(A)→O2+H2(B)→(HCDS→NH3)×n=>SiN
O2+H2(A)→O2+H2(B)→(HCDS→TEA)×n=>SiCN
O2+H2(A)→O2+H2(B)→(HCDS→C3H6→NH3)×n=>SiCN
O2+H2(A)→O2+H2(B)→(HCDS→TEA→O2)×n=>SiOCN
O2+H2(A)→O2+H2(B)→(HCDS→C3H6→NH3→O2)×n=>SiOCN
O2+H2(A)→O2+H2(B)→(HCDS→C3H6→BCl3→NH3)×n =>SiBCN
O2+H2(A)→O2+H2(B)→(HCDS→BCl3→NH3)×n=>SiBN
又，例如，本發明亦可應用於：使用四氯化鈦(TiCl4)氣體或三甲基鋁(Al(CH3)3，簡稱：TMA)氣體等作為原料，於基板上形成氮化鈦膜(TiN膜)、氧氮化鈦膜(TiON膜)、碳氮化鈦鋁膜(TiAlCN膜)、碳化鈦鋁膜(TiAlC膜)、碳氮化鈦膜(TiCN膜)、氧化鈦膜(TiO膜)等含金屬元素之膜的情形。於此等情況，可得到與上述實施形態相同的效果。
基板處理所使用之配方，較佳係配合處理內容而個別準備，經由電信通路或外部記憶裝置123事先儲存於記憶裝置121c內。然後，較佳係於開始處理時，CPU121a由儲存於記憶裝置121c內之複數配方中，配合基板處理內容，適當選擇適合的配方。藉此，可藉由1台基板處理裝置而再現性佳地形成各種膜種類、組成比、膜質、膜厚的膜。又，可減低操作員的負擔、避免操作錯誤，並可迅速地開始處理。
上述配方並不限定於新穎作成的情況，例如亦可藉由將已安裝於基板處理裝置之既存配方變更而準備。於變更配方的情況，可將變更後之配方經由電信通路或記錄有該配方之記錄媒體，安裝至基板處理裝置。又，亦可操作既存基板處理裝置所具備之輸出入裝置122，對基板處理裝置中已安裝之既存配方進行直接變更。
上述實施形態中，係針對使作為第1~第3供給部之第1~第3噴嘴(噴嘴249a~249c)沿著反應管之內壁而設於處理室內的例子進行了說明。然而，本發明並不限定於上述實施形態。例如圖5(a)表示縱型處理爐之剖面構造般，亦可於反應管之側壁設置緩 衝室，於此緩衝室內，將與上述實施形態同樣構成之第1~第3噴嘴，依與上述實施形態同樣配置進行設置。圖5(a)中，表示了於反應管之側壁設置供給用之緩衝室與排氣用之緩衝室，使各者配置在挾持著晶圓而相對向之位置的例子。尚且，供給用之緩衝室與排氣用之緩衝室之各者係由反應管之側壁下部起，沿著上部、亦即沿著晶圓配列區域而設置。又，圖5(a)中，表示了將供給用之緩衝室分隔為複數(3個)空間，於各空間中配置了各噴嘴的例子。緩衝室之3個空間的配置，係與第1~第3噴嘴之配置相同。亦可將第1~第3噴嘴所配置之各空間分別稱為第1~第3緩衝室。第1噴嘴及第1緩衝室、第2噴嘴及第2緩衝室、第3噴嘴及第3緩衝室亦可分別視為第1供給部、第2供給部、第3供給部。又，例如圖5(b)表示縱型處理爐之剖面構造般，亦可依與圖5(a)相同之配置設置緩衝室，於緩衝室內設置第3噴嘴，以由兩側挾持此緩衝室之與處理室間之連通部且沿著反應管內壁的方式，設置第1、第2噴嘴。第1噴嘴、第2噴嘴、第3噴嘴及緩衝室亦可分別視為第1供給部、第2供給部、第3供給部。圖5(a)、圖5(b)所說明之緩衝室或反應管以外之構成，係與圖1所示處理爐之各部構成相同。即使在使用此等處理爐的情況，均可進行與上述實施形態相同的基板處理，可得到與上述實施形態相同之效果。
上述實施形態中，係針對一次處理複數片基板之批次式基板處理裝置形成膜的例子進行了說明。本發明並不限定於上述實施形態，例如亦可適合應用於使用一次處理1片或數片基板之單片式基板處理裝置而形成膜的情況。在使用一次處理1片基板之單片式基板處理裝置時，可提升形成於基板表面之初期氧化層的基板 面內厚度均勻性，其結果，可提高形成於基板上之膜之基板面內膜厚均勻性。又，上述實施形態中，針對使用具有熱壁型處理爐之基板處理裝置形成膜的例子進行了說明。本發明並不限定於上述實施形態，亦適合應用於使用具有冷壁型處理爐之基板處理裝置形成膜的情況。
於使用此等基板處理裝置之情況，亦可依與上述實施形態或變形例相同之時序、處理條件進行成膜處理，可獲得與上述實施形態或變形例相同之效果。
又，上述實施形態或變形例等可適當組合使用。此等之處理手續、處理條件可設為例如與上述實施形態之處理手續、處理條件相同。
[實施例]
作為實施例，使用圖1所示基板處理裝置，藉由圖4所示成膜時序，於晶圓上形成SiO膜。前處理步驟、成膜步驟中之處理條件係分別設為上述實施形態中之前處理步驟、成膜步驟中之處理條件範圍內的既定條件。
作為比較例1，使用圖1所示基板處理裝置，依序進行使晶圓表面氧化之前處理步驟、與成膜步驟，藉此於晶圓上形成SiO膜。於前處理步驟，僅進行圖4所示成膜時序之步驟A、不實施步驟B。除了此點之外，比較例1之前處理步驟、成膜步驟中之處理手續、處理條件係分別設為與實施例之前處理步驟、成膜步驟中之處理手續、處理條件相同。
作為比較例2，使用圖1所示基板處理裝置，依序進 行使晶圓表面氧化之前處理步驟、與成膜步驟，藉此於晶圓上形成SiO膜。於前處理步驟，僅進行圖4所示成膜時序之步驟B、不實施步驟A。除了此點之外，比較例2之前處理步驟、成膜步驟中之處理手續、處理條件係分別設為與實施例之前處理步驟、成膜步驟中之處理手續、處理條件相同。
其後，分別評價實施例1及比較例1、2所形成之SiO膜之晶圓間膜厚均勻性。於圖6(a)~圖6(c)依序表示實施例、比較例1、2之評價結果。圖6(a)~圖6(c)之縱軸係表示前處理步驟所形成之初期氧化層、與成膜步驟所形成之SiO膜的合計膜厚(a.u.)。圖6(a)~圖6(c)之橫軸係分別表示晶圓配列區域內之晶圓位置，具體而言為上部(Top)、中央部(Center)、下部(Bottom)。
如圖6(a)所示，實施例之SiO膜係由上部(Top)起至下部(Bottom)、亦即氣流上游側起至氣流下游側，膜厚呈略均等，可知晶圓間膜厚均勻性良好。
相對於此，如圖6(b)所示，比較例1之SiO膜係由上部(Top)起至下部(Bottom)、亦即氣流上游側起至氣流下游側，膜厚呈變厚，可知晶圓間膜厚均勻性較實施例低。又，如圖6(c)所示，比較例2之SiO膜係由上部(Top)起至下部(Bottom)、亦即氣流上游側起至氣流下游側，膜厚呈變薄，可知晶圓間膜厚均勻性較實施例低。又，比較例1、2之SiO膜之晶圓間厚度分佈呈彼此相反的傾向。
如此，在前處理步驟中依組合進行步驟A、B兩者的實施例，係相較於在前處理步驟中僅進行步驟A、B中任一者的比較例1、2，可提高形成於晶圓上之SiO膜之晶圓間膜厚均勻性。

Claims (18)

  1. 一種半導體裝置之製造方法，係具有將非同時進行下述(a)與(b)之組合(set)進行m次(m為1以上之整數)，藉此於基板之表面形成初期氧化層的步驟；(a)對上述基板供給含氧氣體與含氫氣體，在上述基板之氧化量由氣流上游側起朝下游側變大的條件下，使上述基板之表面氧化的步驟；(b)對上述基板供給含氧氣體與含氫氣體，在上述基板之氧化量由氣流上游側起朝下游側變小的條件下，使上述基板之表面氧化的步驟；該半導體裝置之製造方法並具有：(c)對上述基板供給原料氣體，於上述初期氧化層上形成膜的步驟。
  2. 如請求項1之半導體裝置之製造方法，其中，在形成於上述基板之表面之氧化層的厚度由氣流上游側起朝下游側變厚的條件下進行(a)，在形成於上述基板之表面之氧化層的厚度由氣流上游側起朝下游側變薄的條件下進行(b)。
  3. 如請求項1之半導體裝置之製造方法，其中，於(a)係藉由不同之供給部對上述基板供給上述含氧氣體與上述含氫氣體，於(b)係藉由相同之供給部對上述基板供給上述含氧氣體與上述含氫氣體。
  4. 如請求項3之半導體裝置之製造方法，其中，於(a)係在上述基板所存在之空間中使上述含氧氣體與上述含氫氣體混合，於(b)係在上述相同之供給部內使上述含氧氣體與上述含氫氣體混合。
  5. 如請求項1之半導體裝置之製造方法，其中，於(a)係藉由第1 供給部供給上述含氧氣體，並藉由第2供給部供給上述含氫氣體；於(b)係藉由上述第1供給部供給上述含氧氣體與上述含氫氣體。
  6. 如請求項5之半導體裝置之製造方法，其中，於上述形成初期氧化層之步驟，係依序進行(a)、(b)；於(b)係依不停止而持續(a)所進行之由上述第1供給部供給上述含氧氣體的狀態，將上述含氫氣體之供給部由上述第2供給部切換為上述第1供給部。
  7. 如請求項5之半導體裝置之製造方法，其中，於上述形成初期氧化層之步驟，係依序進行(b)、(a)；於(a)係依不停止而持續(b)所進行之由上述第1供給部供給上述含氧氣體的狀態，將上述含氫氣體之供給部由上述第1供給部切換為上述第2供給部。
  8. 如請求項1之半導體裝置之製造方法，其中，於(a)係藉由第1供給部供給上述含氧氣體，並藉由第2供給部供給上述含氫氣體；於(b)係藉由上述第2供給部供給上述含氧氣體與上述含氫氣體。
  9. 如請求項8之半導體裝置之製造方法，其中，於上述形成初期氧化層之步驟，係依序進行(a)、(b)；於(b)係依不停止而持續(a)所進行之由上述第2供給部供給上述含氫氣體的狀態，將上述含氧氣體之供給部由上述第1供給部切換為上述第2供給部。
  10. 如請求項8之半導體裝置之製造方法，其中，於上述形成初期氧化層之步驟，係依序進行(b)、(a)；於(a)係依不停止而持續(b)所進行之由上述第2供給部供給上述含氫氣體的狀態，將上述含氧氣體之供給部由上述第2供給部切換為上述第1供給部。
  11. 如請求項1至4中任一項之半導體裝置之製造方法，其中，於上述形成初期氧化層之步驟，係於(a)、(b)之間不進行上述基板所存在之空間的沖洗，而連續進行(a)、(b)。
  12. 如請求項1至4中任一項之半導體裝置之製造方法，其中，於(a)及(b)，係在上述含氫氣體之供給流量大於上述含氧氣體之供給流量的條件下，使上述基板之表面氧化。
  13. 如請求項1至4中任一項之半導體裝置之製造方法，其中，將(a)中之上述含氧氣體與上述含氫氣體之供給時間設為較(b)中之上述含氧氣體與上述含氫氣體之供給時間長。
  14. 如請求項13之半導體裝置之製造方法，其中，(c)係進一步包含：對上述基板供給含氧氣體與含氫氣體的步驟；將(b)中之上述含氧氣體與上述含氫氣體之供給時間設為較(c)中之上述含氧氣體與上述含氫氣體之供給時間長。
  15. 如請求項1之半導體裝置之製造方法，其中，使(a)中上述基板所存在之空間的壓力、及上述含氧氣體之供給流量相對於上述含氫氣體之供給流量的比中之至少任一者，不同於(b)中之該者或該等。
  16. 如請求項1之半導體裝置之製造方法，其中，藉由於(c)中將非同時進行下述(c-1)與(c-2)之周期進行n次(n為1以上之整數)，而於上述初期氧化層上形成氧化膜作為上述膜；(c-1)對上述基板供給上述原料氣體的步驟；(c-2)對上述基板供給上述含氧氣體與上述含氫氣體的步驟。
  17. 一種基板處理裝置，其具有：處理室，係對基板進行處理；含氧氣體供給系統，係對上述處理室內之基板供給含氧氣體；含氫氣體供給系統，係對上述處理室內之基板供給含氫氣體；原料氣體供給系統，係對上述處理室內之基板供給原料氣體；與 控制部，係構成為控制上述含氧氣體供給系統、上述含氫氣體供給系統及上述原料氣體供給系統，而於上述處理室內將非同時進行下述(a)與(b)之組合(set)進行m次(m為1以上之整數)，藉此於上述基板之表面形成初期氧化層的處理，並進行下述(c)；(a)對基板供給含氧氣體與含氫氣體，在上述基板之氧化量由氣流上游側起朝下游側變大的條件下，使上述基板之表面氧化的處理；(b)對上述基板供給含氧氣體與含氫氣體，在上述基板之氧化量由氣流上游側起朝下游側變小的條件下，使上述基板之表面氧化的處理；(c)對上述基板供給原料氣體，於上述初期氧化層上形成膜的處理。
  18. 一種記錄媒體，係電腦可讀取者，其記錄了可藉由電腦使基板處理裝置於基板處理裝置之處理室內，將非同時進行下述(a)與(b)之組合(set)進行m次(m為1以上之整數)，藉此於基板之表面形成初期氧化層的手續，並進行下述(c)；(a)對基板供給含氧氣體與含氫氣體，在上述基板之氧化量由氣流上游側起朝下游側變大的條件下，使上述基板之表面氧化的手續；(b)對上述基板供給含氧氣體與含氫氣體，在上述基板之氧化量由氣流上游側起朝下游側變小的條件下，使上述基板之表面氧化的手續；(c)對上述基板供給原料氣體，於上述初期氧化層上形成膜的手續。
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