TW202215622A - 半導體裝置之製造方法、基板處理方法、基板處理裝置及程式 - Google Patents

半導體裝置之製造方法、基板處理方法、基板處理裝置及程式 Download PDF

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Abstract

本發明之課題在於適當抑制以形成於處理容器內之膜為起因之顆粒產生，藉此延長清洗周期，提升成膜處理之生產性。 本發明之解決手段係提供一種技術，其重複包含下述步驟之組合(set)複數次：(a)將基板搬入處理容器內的步驟；(b)對在處理容器內由支撐具所支撐的基板供給成膜氣體，藉此進行於基板上形成氮化膜之處理的步驟；(c)由處理容器內將處理後之基板搬出的步驟；與(d)藉由對已搬出處理後之基板後的處理容器內供給氧化氣體，使(b)中形成於處理容器內之氮化膜之一部分氧化而變化為氧化膜，並使與此氮化膜之一部分不同之其他部分不被氧化而維持為氮化膜的步驟。

Description

半導體裝置之製造方法、基板處理方法、基板處理裝置及程式
本發明係關於半導體裝置之製造方法、基板處理方法、基板處理裝置及程式。
作為半導體裝置之製造步驟的一步驟，有如進行於處理容器內之基板上形成氮化膜等之膜的成膜處理(例如參照專利文獻1)。於進行成膜處理時，於處理容器內亦形成膜，因重複成膜處理而於處理容器內累積性地堆積膜。形成於處理容器內之累積膜若超過臨界膜厚則發生龜裂或膜剝離，並產生顆粒，成為異物污染的原因。因此，雖會定期地對處理容器內實施清洗，並進行累積膜之去除，但於清洗實施中，由於無法進行成膜處理，故在清洗頻率較高時、亦即清洗周期較短時，將有成膜處理之生產性降低的情形。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2010-219308號公報
(發明所欲解決之問題)
本發明之目的在於藉由適當抑制以形成於處理容器內之膜為起因的顆粒的產生，以延長清洗周期、提升成膜處理之生產性。 (解決問題之技術手段)
根據本發明之一態樣，提供一種技術，係重複包含下述步驟之組合(set)複數次： (a)將基板搬入處理容器內的步驟； (b)對在上述處理容器內由支撐具所支撐的上述基板供給成膜氣體，藉此進行於上述基板上形成氮化膜之處理的步驟； (c)由上述處理容器內將上述處理後之上述基板搬出的步驟；與 (d)藉由對已搬出上述處理後之上述基板後的上述處理容器內供給氧化氣體，使(b)中形成於上述處理容器內之氮化膜之一部分氧化而變化為氧化膜，並使上述氮化膜之與上述一部分不同之其他部分不被氧化而維持為上述氮化膜的步驟。 (對照先前技術之功效)
根據本發明，藉由適當抑制以形成於處理容器內之膜為起因的顆粒的產生，以延長清洗周期、提升成膜處理之生產性。
＜本發明之一態樣＞ 以下主要參照圖1~圖4說明本發明之一態樣。
(1) 基板處理裝置之構成 如圖1所示，處理爐202係具有作為溫度調整器(加熱部)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之內側，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(SiO 2)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呈同心圓狀地配設岐管209。岐管209由例如不鏽鋼(SUS)等金屬材料所構成，形成為上端及下端開口的圓筒形狀。於岐管209之上端部，卡合於反應管203之下端部，構成為支撐反應管203。於岐管209與反應管203之間，設有作為密封構件的O型環220a。反應管203係與加熱器207同樣地垂直豎立。主要由反應管203與岐管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構成為可收容作為基板之晶圓200。於此處理室201內對晶圓200進行處理。晶圓200包括作為製品基板之製品晶圓、與作為虛設基板之擋片晶圓。擋片晶圓係包括：配置於製品晶圓所配列之區域之端部的側擋片晶圓；與配置於未填裝製品晶圓之部分的填補虛設晶圓。
於處理室201內，作為第1~第3供給部之噴嘴249a~249c係分別設置成貫通岐管209之側壁。將噴嘴249a~249c分別亦稱為第1~第3噴嘴。噴嘴249a~249c分別由例如石英或SiC等耐熱性材料所構成。於噴嘴249a~249c分別連接著氣體供給管232a~232c。
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、232g。在氣體供給管232b之較閥243b更靠下游側，分別連接著氣體供給管232e、232h。在氣體供給管232c之較閥243c更靠下游側，分別連接著氣體供給管232f、232i。於氣體供給管232d~232i，由氣流之上游側起依序分別設置MFC 241d~241i及閥243d~243i。氣體供給管232a~232i係由例如SUS等金屬材料所構成。
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249a係配置於較噴嘴249b、249c更遠離後述排氣口231a側。亦即，噴嘴249b、249c係配置於較噴嘴249a更靠近排氣口231a側。又，噴嘴249b、249c係於配置成：於俯視下，以在處理室201內搬入了晶圓200之狀態下的晶圓200之中心、亦即通過反應管203之中心與排氣口231a之中心之直線為對稱軸，呈線對稱。又，噴嘴249a、249b係配置成挾持反應管203之中心而於一直線上呈相對向。
於噴嘴249a~249c之側面，分別設置供給氣體之氣體供給孔250a~250c。氣體供給孔250a~250c係分別朝反應管203之中心呈開口，可朝晶圓200供給氣體。氣體供給孔250a、250b係配置成挾持上述晶圓200之中心、亦即反應管203之中心而於一直線上呈相對向(相對面)。氣體供給孔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將作為原料(原料氣體)之例如含有構成形成於晶圓200上之膜之主元素的矽(Si)的矽烷系氣體，經由MFC 241a、閥243a、噴嘴249a供給至處理室201內。作為矽烷系氣體，可使用例如含有Si及鹵素之氣體、亦即鹵矽烷系氣體。鹵素係包括氯(Cl)、氟(F)、溴(Br)、碘(I)等。作為鹵矽烷系氣體，可使用例如含有Si及Cl之氯矽烷系氣體。
由氣體供給管232b、232c將作為氮化氣體(氮化劑)之例如含氮(N)及氫(H)氣體、亦即氮化氫系氣體，經由MFC 241b、241c、閥243b、243c、噴嘴249b、249c供給至處理室201內。含N及H氣體係含N氣體、亦為含H氣體。
由氣體供給管232d將作為清洗氣體之例如含氟(F)氣體，經由MFC 241d、閥243d、氣體供給管232a、噴嘴249a供給至處理室201內。
由氣體供給管232f將作為氧化氣體(氧化劑)之例如含氧(O)氣體，經由MFC 241f、閥243f、氣體供給管232c、噴嘴249c供給至處理室201內。
由氣體供給管232e將作為還原氣體(還原劑)之例如含氫(H)氣體，經由MFC 241e、閥243e、氣體供給管232b、噴嘴249b供給至處理室201內。含H氣體係於其單獨時無法獲得氧化作用，但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)等氧化種，則具有提升氧化處理效率的作用。
由氣體供給管232g~232i將惰性氣體分別經由MFC 241g~241i、閥243g~243i、氣體供給管232a~232c、噴嘴249a~249c供給至處理室201內。惰性氣體係作用為沖洗氣體、載體氣體、稀釋氣體等。
主要由氣體供給管232a、MFC 241a、閥243a構成原料氣體供給系統。主要由氣體供給管232b、232c、MFC 241b、241c、閥243b、243c構成氮化氣體供給系統(含N及H氣體供給系統)。主要由氣體供給管232f、MFC 241f、閥243f構成氧化氣體供給系統(含O氣體供給系統)。主要由氣體供給管232e、MFC 241e、閥243e構成還原氣體供給系統(含H氣體供給系統)。主要由氣體供給管232d、MFC 241d、閥243d構成清洗氣體供給系統(含F氣體供給系統)。主要由氣體供給管232g~232i、MFC 241g~241i、閥243g~243i構成惰性氣體供給系統。
尚且，原料氣體、含N及H氣體之各者或兩者亦稱為成膜氣體，原料氣體供給系統、含N及H氣體供給系統之各者或兩者亦稱為成膜氣體供給系統。又，含O氣體、含H氣體之各者或兩者有時亦稱為氧化氣體，含O氣體供給系統、含H氣體供給系統之各者或兩者有時亦為氧化氣體供給系統。
上述各種氣體供給系統中，任一者或所有之氣體供給系統亦可構成為使閥243a~243i或MFC 241a~241i等集積而成的集積型氣體供給系統248。集積型氣體供給系統248係對氣體供給管232a~232i分別連接，對氣體供給管232a~232i內之各種氣體的供給動作、亦即閥243a~243i之開關動作或MFC 241a~241i進行之流量調整動作等，係構成為由後述控制器121所控制。集積型氣體供給系統248係構成為一體型、或分割型之集積單元，可對氣體供給管232a~232i等依集積單元單位進行裝卸，構成為可依集積單元單位進行集積型氣體供給系統248之維修、交換、增設等。
於反應管203之側壁下方，設有對處理室201內之環境進行排氣的排氣口231a。排氣口231a係由反應管203之側壁下部起沿著上部、亦即沿著晶圓配列區域設置。於排氣口231a連接著排氣管231。於排氣管231係經由檢測處理室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內之真空排氣及真空排氣停止，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。
於岐管209下方，設有可將岐管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由例如SUS等金屬材料所構成，並形成為圓盤狀。於密封蓋219上面，設有與岐管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係構成為藉由使密封蓋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)。
於歧管209下方，設置在使密封蓋219下降並將晶舟217由處理室201內搬出的狀態下，可將歧管209之下端開口氣密地閉塞之作為爐口蓋體的擋門219s。圖5表示使密封蓋219下降並將晶舟217由處理室201內搬出之狀態下，藉由擋門219s將歧管209之下端開口閉塞的狀態。擋門219s由例如SUS等金屬材料所構成，並形成為圓盤狀。於擋門219s上面，設有與岐管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。
作為支撐基板之基板支撐具之晶舟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之下部係使例如以石英或SiC等耐熱性材料所構成之隔熱板218多段地支撐著。
於反應管203內，設置有作為溫度檢測器之溫度感應器263。根據藉由溫度感應器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。溫度感應器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出入裝置122。
記憶裝置121c係由例如快閃記憶體、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State 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，亦簡稱為程式。又，有時亦將製程配方簡稱為配方。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~241i、閥243a~243i、壓力感測器245、APC閥244、真空泵246、溫度感應器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讀取控制程式並執行，且配合來自輸出入裝置122之操作指令之輸入等由記憶裝置121c讀取配方。CPU 121a係構成為依照讀取之配方的內容，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進行之壓力調整動作、真空泵246的啟動及停止、基於溫度感應器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之旋轉及旋轉速度調節動作、利用晶舟升降機115之晶舟217的升降動作、利用擋門開關機構115s之擋門219s的開關動作等。
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係包含例如HDD等磁碟、CD等光碟、MO等磁光碟、USB記憶體或SSD等半導體記憶體等。記憶裝置121c或外部記憶裝置123係構成為可被電腦讀取之記錄媒體。以下，作為此等之總稱，簡稱為記錄媒體。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進行。
(2) 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，針對重複包含下述步驟之組合複數次的處理時序之例，主要使用圖4進行說明：進行於處理容器內之作為基板之晶圓200上形成氮化膜之處理的步驟；使處理後之處理容器內所形成之氮化膜之一部分氧化而變化為氧化膜，並使處理後之處理容器內所形成之氮化膜之其他部分不被氧化而維持為氮化膜的步驟。於以下說明中，構成基板處理裝置之各部的動作係藉由控制器121控制。
本態樣之處理時序中，係重複包含下述步驟之組合複數次： (a)將晶圓200搬入處理容器內的步驟； (b)對在處理容器內由作為支撐具之晶圓217所支撐的晶圓200供給成膜氣體，藉此進行於晶圓200上形成氮化膜之處理的步驟； (c)由處理容器內將處理後之晶圓200搬出的步驟；與 (d)藉由對已搬出處理後之晶圓200後的處理容器內供給氧化氣體，使(b)中形成於處理容器內之氮化膜之一部分氧化而變化為氧化膜，並使與此氮化膜之一部分不同之其他部分不被氧化而維持為氮化膜的步驟。
又，本態樣之處理時序中，係重複將(a)、(b)、(c)、(d)依此順序進行之組合複數次。亦即，本態樣之處理時序中，每次進行(a)、(b)、(c)時會進行(d)。亦即，本態樣之處理時序中，在每次進行藉由(a)、(b)、(c)而於晶圓200上形成氮化膜之處理時，每次亦進行(d)。
於此，氮化膜係除了矽氮化膜(SiN膜)之外，亦包括含有碳(C)或氧(O)或硼(B)等之氮化膜。亦即，氮化膜係包含矽氮化膜(SiN膜)、矽碳氮化膜(SiCN膜)、矽氧氮化膜(SiON膜)、矽氧碳氮化膜(SiOCN膜)、矽硼碳氮化膜(SiBCN膜)、矽硼氮化膜(SiBN膜)、矽硼氧碳氮化膜(SiBOCN膜)、矽硼氧氮化膜(SiBON膜)等。以下態樣中，針對形成SiN膜作為氮化膜的例子進行說明。
以下態樣中，針對於(b)中，將含有：對晶圓200供給氯矽烷系氣體之步驟；與對晶圓200供給含有N及H氣體之步驟；的周期進行既定次數(n次，n為1以上之整數)，藉此於晶圓200上形成SiN膜的例子進行說明。本說明書中，有時為了方便而將此種氣體供給時序表示如以下。以下其他態樣或變形例等之說明書亦使用相同表記。
(氯矽烷系氣體→含N及H氣體)
Figure 02_image001
n
Figure 02_image003
SiN
以下態樣中，針對於(d)中，藉由對搬出處理後之晶圓200後之減壓下的處理容器內，同時供給含O氣體與含H氣體作為氧化氣體，而使(b)中形成於處理容器內之SiN膜之一部分氧化而變化為SiO膜，並使與此SiN膜之一部分不同之其他部分不被氧化而維持為SiN膜的例子進行說明。
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) 將複數片之晶圓200裝填於晶舟217(晶圓充填)。其後，藉由擋門開關機構115s移動擋門219s，使岐管209之下端開口開放(擋門開啟)。如上述般，晶圓200包括製品晶圓與虛設晶圓。亦即，於晶舟217係裝填製品晶圓與虛設晶圓作為晶圓200。
(晶舟裝載) 其後，如圖1所示，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使岐管209之下端成為密封之狀態。
(壓力調整及溫度調整) 晶舟裝載結束後，以使處理室201內、亦即晶圓200存在之空間成為所需壓力(真空度)之方式，藉由真空泵246進行真空排氣(減壓排氣)。此時，處理室201內之壓力係藉由壓力感應器245所測定，根據所測定之壓力資訊回饋控制APC閥244(壓力調整)。又，以使處理室201內之晶圓200成為所需處理溫度之方式，藉由加熱器207加熱。此時，依處理室201內成為所需溫度分佈之方式，根據溫度感應器263所檢測出之溫度資訊，回饋控制對加熱器207的通電程度(溫度調整)。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。
(成膜處理) 其後，依序實行下述步驟1、2。
[步驟1] 於步驟1，係對處理室201內之晶圓200供給氯矽烷系氣體。
具體而言，打開閥243a，使氯矽烷系氣體流通至氣體供給管232a內。氯矽烷系氣體係藉由MFC 241a進行流量調整，經由噴嘴249a供給至處理室201內，並由排氣口231a排氣。此時，對晶圓200供給氯矽烷系氣體(氯矽烷系氣體供給)。此時，亦可打開閥243g~243i，分別經由噴嘴249a~249c對處理室201內供給惰性氣體。
作為本步驟之處理條件，可例示： 氯矽烷系氣體供給流量：0.01~2slm、較佳0.1~1slm 惰性氣體供給流量(每氣體供給管)：0~10slm 各氣體供給時間：1~120秒、較佳1~60秒 處理溫度(晶圓200之溫度)：400~700℃、較佳500~650℃ 處理壓力(處理室201內之壓力)：1~2666Pa、較佳67~1333Pa。
又，本說明書中之「1~2666Pa」般之數值範圍的表記，意指下限值及上限值涵括於其範圍內。因此，例如「1~2666Pa」意指「1Pa以上且2666Pa以下」。其他數值範圍亦相同。
藉由於上述處理條件下對晶圓200供給氯矽烷系氣體，可於作為基底之晶圓200之最表面上形成含有Cl之含Si層。含有Cl之含Si層係藉由於晶圓200之最表面，因氯矽烷系氣體之分子之物理吸附或化學吸附、氯矽烷系氣體之一部分經分解之物質分子的化學吸附、氯矽烷系氣體之熱分解所造成之Si堆積等而形成。含有Cl之含Si層可為氯矽烷系氣體之分子或氯矽烷系氣體之一部分經分解之物質分子的吸附層(物理吸附層或化學吸附層)，亦可為含有Cl之Si堆積層。本說明書中，含有Cl之含Si層亦簡稱為含Si層。
含Si層形成後，關閉閥243a，停止氯矽烷系氣體對處理室201內的供給。然後，對處理室201內進行真空排氣，將殘留於處理室201內之氣體等由處理室201內排除(沖洗)。此時，打開閥243g~243i，對處理室201內供給惰性氣體。惰性氣體作用為沖洗氣體。
作為氯矽烷系氣體，可使用單氯矽烷(SiH 3Cl，簡稱：MCS)氣體、二氯矽烷(SiH 2Cl 2，簡稱：DCS)氣體、三氯矽烷(SiHCl 3，簡稱：TCS)氣體、四氯矽烷(SiCl 4，簡稱：STC)氣體、六氯二矽烷(Si 2Cl 6，簡稱：HCDS)氣體、八氯三矽烷(Si 3Cl 8，簡稱：OCTS)氣體等。又，亦可取代氯矽烷系氣體，使用四氟矽烷(SiF 4)氣體等氟矽烷系氣體，或四溴矽烷(SiBr 4)氣體等溴矽烷系氣體、四碘矽烷(SiI 4)氣體等碘矽烷系氣體。
作為惰性氣體，可使用氮(N 2)氣體，或氬(Ar)氣體、氦(He)氣體、氖(Ne)氣體、氙(Xe)氣體等稀有氣體。此點於後述各步驟中亦相同。
[步驟2] 步驟1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層供給含N及H氣體。
具體而言，打開閥243b、243c，使含N及H氣體分別流通至氣體供給管232b、232c內。含N及H氣體係藉由MFC 241b、241c進行流量調整，經由噴嘴249b、249c分別供給至處理室201內，並由排氣口231a排氣。此時，對晶圓200供給含N及H氣體(含N及H氣體供給)。此時，亦可打開閥243g~243i，分別經由噴嘴249a~249c對處理室201內供給惰性氣體。又，此時亦可不由噴嘴249c供給含N及H氣體，而由噴嘴249b供給含N及H氣體；或者不由噴嘴249b供給含N及H氣體，而由噴嘴249c供給含N及H氣體。亦即，可由噴嘴249b、249c中任一者供給含N及H氣體。
作為本步驟之處理條件，可例示： 含N及H氣體供給流量：0.1~10slm 含N及H氣體供給時間：1~120秒、較佳1~60秒 處理壓力(處理室201內之壓力)：1~4000Pa、較佳1~3000Pa。 其他處理條件設為與步驟1之處理條件相同的處理條件。
藉由於上述條件下對晶圓200供給含N及H氣體，而使形成於晶圓200上之含Si層之至少一部分氮化(改質)。結果，於作為基底之晶圓200之最表面上，形成作為含Si及N之層的矽氮化層(SiN層)。形成SiN層時，含Si層中所含之Cl等雜質係於由含N及H氣體所進行之含Si層之改質反應過程中，構成至少含有Cl之氣體狀物質，並由處理室201內被排出。藉此，相較於步驟1中所形成之含Si層，SiN層成為Cl等雜質較少的層。
形成SiN層後，關閉閥243b、243c，停止對處理室201內供給含N及H氣體。然後，藉由與步驟1之沖洗相同的處理手續，將殘留於處理室201內之氣體等由處理室201內排除(沖洗)。
作為含N及H氣體，例如可使用氨(NH 3)氣、二亞胺(N 2H 2)氣體、聯氨(N 2H 4)氣體、N 3H 8氣體等之氮化氫系氣體。
[實施既定次數之周期] 藉由進行將上述步驟1、2非同時地、亦即非同期地實行之周期既定次數(n次、n為1以上之整數)，以晶圓200表面為基底，於此基底上，可形成既定厚度之SiN膜。上述周期較佳係重複複數次。亦即，較佳係使每1周期所形成之SiN層之厚度較所需膜厚薄，重複上述周期複數次直到藉由積層SiN層所形成的SiN膜厚度成為所需厚度為止。
尚且，進行成膜處理時，於處理容器內、例如處理容器之內壁、亦即反應管203之內壁或歧管209之內壁、噴嘴249a~249c之表面、晶舟217之表面等亦形成含有SiN膜之堆積物。
(後沖洗及大氣壓恢復) 完成於晶圓200上形成所需厚度之SiN膜的處理後，分別由噴嘴249a~249c之各者對處理室201內供給惰性氣體作為沖洗氣體，由排氣口231a進行排氣。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等由處理室201內去除(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) 其後，藉由晶舟升降機115使密封蓋219下降，使岐管209之下端開口。然後，將處理完畢之晶圓200依被晶舟217支持之狀態從岐管209之下端搬出至反應管203的外部(晶舟卸載)。晶舟卸載後，如圖5所示，使擋門219s移動，將岐管209之下端開口經由O型環220c藉由擋門219s密封(擋門關閉)。
(晶圓冷卻) 晶舟卸載後、亦即擋門關閉後，使處理完畢之晶圓200依被晶舟217支持之狀態冷卻至可取出之既定溫度(晶圓冷卻)。
(晶圓卸除) 晶圓冷卻後，將經冷卻至可取出之既定溫度的處理完畢之晶圓200由晶舟217取出(晶圓卸除)。
(爐內附著膜氧化處理) 與此等之晶圓冷卻及晶圓卸除並行地，對成膜處理中附著於爐內之膜、亦即於成膜處理中形成於處理容器內之含有SiN膜的堆積物，進行氧化處理。對形成於處理容器內之SiN膜進行的氧化處理，係依SiN膜之氧化不達飽和的方式、亦即不飽和氧化的方式進行。
亦即，於晶舟卸載後、已進行擋門關閉後，依圖5之狀態，與晶圓冷卻及晶圓卸除並行地，對已搬出處理完畢晶圓200後之減壓狀態(未滿大氣壓之狀態)的處理容器內，同時供給含O氣體與含H氣體作為氧化氣體。藉此，使成膜處理中形成於處理容器內之SiN膜之一部分氧化而變化為SiO膜，此SiN膜中，不使與該一部分不同之其他部分氧化而維持為SiN膜。
具體而言，於擋門關閉後，打開閥243f、243e，於氣體供給管232f、232e內分別流通含O氣體、含H氣體。於氣體供給管232f、232e內流通之含O氣體、含H氣體係分別藉由MFC 241f、241e進行流量調整，經由噴嘴249c、249b供給至處理室201內。含O氣體與含H氣體係於處理室201內混合並反應，其後由排氣口231a排氣。此時，對形成於處理容器內之SiN膜，供給含有因含O氣體與含H氣體之反應所生成的原子狀氧等之氧的不含水分(H 2O)之氧化種(供給含O氣體+含H氣體)。此時，亦可打開閥243g~243i，分別經由噴嘴249a~249c對處理室201內供給惰性氣體。
作為本步驟之處理條件，可例示： 含O氣體供給流量：0.1~10slm 含H氣體供給流量：0.1~10slm 惰性氣體供給流量(每氣體供給管)：0~10slm 各氣體供給時間：15~60分 處理溫度(處理室201內之溫度)：400~800℃、較佳600~700℃ 處理壓力(處理室201內之壓力)：1~2000Pa、較佳1~1000Pa。
藉由對在上述條件下形成於處理容器內之SiN膜供給含O氣體、含H氣體，利用原子狀氧等之氧化種所具有的強氧化力，使形成於處理容器內之SiN膜之一部分氧化而變化為SiO膜，於此SiN膜中，使與該一部分不同之其他部分不被氧化而可維持為SiN膜。例如，可使形成於處理容器內之SiN膜之表面側之一部分氧化而變化為SiO膜，於此SiN膜中，使與該表面側一部分不同之其他部分(與表面側相反側的部分)不被氧化而維持為SiN膜。
尚且，形成於處理容器內之SiN膜之一部分係在藉氧化變換為SiO膜時，因攝取O而膨脹。因此，使形成於處理容器內之SiN膜之一部分氧化所得的SiO膜，其厚度較形成於處理容器內之氧化前之SiN膜之一部分(SiN膜中被氧化之部分)厚。使形成於處理容器內之SiN膜之一部分氧化所得的SiO膜之厚度，有增加為形成於處理容器內之氧化前之SiN膜之一部分之厚度之1.4~1.5倍左右的情形。
由於此等情形，使形成於處理容器內之SiN膜之一部分氧化而得的SiO膜、與形成於處理容器內之SiN膜中未被氧化並維持之SiN膜的積層構造、亦即積層膜(以下亦稱為SiO/SiN積層膜)的合計厚度，係較形成於處理容器內之氧化前之SiN膜的厚度變厚。
又，形成於處理容器內之SiN膜所具有之應力(膜應力、內部應力、殘留應力)係成為拉張應力，相對地，使形成於處理容器內之SiN膜之一部分氧化而得的SiO膜所具有的應力，係成為壓縮應力。若以「+」表示拉張應力、以「-」表示壓縮應力，則形成於處理容器內之SiN膜所具有之應力成為例如+1.0~1.5GPa左右，使形成於處理容器內之SiN膜之一部分氧化所得的SiO膜具有之應力，成為例如-0.3~0.5GPa左右。
由於此等情形，使形成於處理容器內之SiN膜之一部分氧化而得的SiO膜、與形成於處理容器內之SiN膜中未被氧化並維持之SiN膜的積層膜、亦即SiO/SiN積層膜的合計應力，係較形成於處理容器內之氧化前之SiN膜的應力小。此係由於SiO/SiN積層膜中之SiN膜之拉張應力、與SiO膜之壓縮應力彼此抵消之作用所致。藉由調整SiO/SiN積層膜中之SiN膜或SiO膜之厚度，可調整SiO/SiN積層膜中之SiN膜之拉張應力、與SiO膜之壓縮應力的應力平衡，亦可使各應力抵消。亦即，藉由此應力平衡的調整，亦可使SiO/SiN積層膜之合計應力接近零，進而亦可使其應力成為零。如此，藉由使形成於處理容器內之膜的應力降低，可抑制以形成於處理容器內之膜為起因的顆粒產生。
尚且，由以形成於處理容器內之膜為起因的顆粒產生的抑制效果之方面而言，較佳係使SiO/SiN積層膜之合計應力接近零，此時，形成於處理容器內之SiN膜的氧化處理將耗費時間，如圖4所示之處理時序B般，有氧化處理時間、亦即爐內附著膜氧化處理時間超過晶圓冷卻時間與晶圓卸除時間之合計時間的情形。於圖4所示之處理時序B中，發生僅進行爐內附著膜氧化處理的時間，亦即不進行晶圓冷卻或晶圓卸除的待機時間。此時，無法進行成膜處理之時間、亦即基板處理裝置之停機時間變長，對成膜處理之生產性造成影響。
又，亦有藉由使形成於處理容器內之SiN膜全部氧化、亦即使形成於處理容器內之SiN膜被飽和氧化，使SiN膜全部變換為SiO膜的方法，此時，形成於處理容器內之SiN膜的氧化處理更加耗費時間，有氧化處理時間、亦即爐內附著膜氧化處理時間大幅超過晶圓冷卻時間與晶圓卸除時間之合計時間的情形。此時，無法進行成膜處理之時間、亦即基板處理裝置之停機時間更加延長，對成膜處理之生產性造成較大影響。尚且，在藉由使形成於處理容器內之SiN膜被飽和氧化，使其SiN膜全部變換為SiO膜的情形，變換後之SiO膜之應力成為壓縮壓力。
相對於此等，若使SiO/SiN積層膜之合計應力不成為零或壓縮應力，而成為較形成於處理容器內之氧化前之SiN膜之應力(拉張應力)小的拉張應力，則可使形成於處理容器內之SiN膜之氧化處理時間縮短，如圖4所示之處理時序A般，可使形成於處理容器內之SiN膜之氧化處理時間、亦即爐內附著膜氧化處理時間成為晶圓冷卻時間與晶圓卸除時間之合計時間以下。此時，無法進行成膜處理的時間係與不進行爐內附著膜氧化處理時間的情況無異，對成膜處理之生產性不造成影響。尚且，本案發明人等發現，即使在不使SiO/SiN積層膜之合計應力成為零、而成為較形成於處理容器內之氧化前之SiN膜之應力(拉張應力)小的拉張應力的情形，仍可獲得顆粒產生抑制效果。亦即，藉由使SiO/SiN積層膜之合計應力成為較形成於處理容器內之氧化前之SiN膜之應力小的拉張應力，可產生顆粒產生抑制效果，並可維持成膜處理之生產性。尚且，若可使爐內附著膜氧化處理時間更加縮短，隨此使晶圓冷卻時間與晶圓卸除時間之合計時間亦縮短，則亦可提升成膜處理之生產性。
尚且，本案發明人等發現，藉由將SiO/SiN積層膜之SiO膜之比率設為75%以下、較佳70%以下，亦即藉由將SiO/SiN積層膜中之SiN膜之比率設為25%以上、較佳30%以上，可使SiO/SiN積層膜之合計應力成為較形成於處理容器內之氧化前之SiN膜之應力(拉張應力)小的拉張應力，可獲得與上述效果相同的效果。又，本案發明人等發現，在爐內附著膜氧化處理中使所形成之SiO/SiN積層膜中之SiO膜之比率超過75%時，SiO/SiN積層膜之合計應力成為壓縮壓力。
又，本案發明人等發現，藉由使形成於處理容器內之SiN膜中被氧化之部分之厚度，成為形成於處理容器內之氧化前之SiN膜之厚度之65%以下、較佳60%以下，亦即藉由使形成於處理容器內之SiN膜中不被氧化而維持SiN膜之部分的厚度，成為形成於處理容器內之氧化前之SiN膜之厚度的35%以上、較佳40%以上，可使SiO/SiN積層膜之合計應力成為較形成於處理容器內之氧化前之SiN膜之應力(拉張應力)小的拉張應力，可獲得與上述效果相同的效果。
又，本案發明人等發現，藉由使形成於處理容器內之SiN膜中被氧化之部分的厚度，較形成於處理容器內之SiN膜中不被氧化而維持SiN膜之部分的厚度薄，則容易使SiO/SiN積層膜之合計應力成為較形成於處理容器內之氧化前之SiN膜之應力(拉張應力)小的拉張應力，可確實獲得與上述效果相同的效果。
尚且，在進行使形成於處理容器內之SiN膜之一部分變化為SiO膜，於此SiN膜中，使與該一部分不同之其他部分維持為SiN膜的處理時，亦可依對處理容器內、亦即處理室201內連續供給含O氣體與含H氣體之狀態，對處理室201內進行脈衝排氣(間歇排氣)。亦即，亦可依對處理室201內連續供給含O氣體與含H氣體的狀態，重複屬於排氣閥之APC閥244之開閉複數次。此時，重複下述步驟複數次：依APC閥244打開之狀態、亦即將處理室201內進行了排氣的狀態，對處理室201內供給含O氣體與含H氣體的步驟；與依關閉APC閥244之狀態、亦即停止處理室201內之排氣的狀態，對處理室201內供給含O氣體與含H氣體的步驟。又，於打開APC閥244之狀態下，排氣管231呈開放；於關閉APC閥244之狀態下，排氣管231呈閉塞。在對處理室201內連續供給含O氣體與含H氣體的狀態下，對處理室201內進行脈衝排氣的情況，亦較佳係將處理室201內維持為減壓狀態。又，不僅可對處理室201內連續供給含O氣體與含H氣體，亦可間歇地供給。在對處理室201內間歇供給含O氣體與含H氣體的情況下，較佳係使關閉APC閥244之期間、亦即停止處理室201內之排氣之期間的至少一部分，與對處理室201內供給含O氣體與含H氣體之期間之至少一部分重疊。
如圖2所示，噴嘴249c、249b均配置於排氣口231a附近，由噴嘴249c、249b分別供給之含O氣體、含H氣體，係有在遍及處理室201內之例如與排氣口231a相反側之部分前即由排氣口231a被排氣的情形。藉由依對處理室201內連續供給含O氣體與含H氣體的狀態，重複APC閥244之開關複數次，可使APC閥244被關閉之時機增多，可使含O氣體與含H氣體充分遍及處理室201內之例如與排氣口231a相反側之部分。藉此，可對形成於處理容器內之例如與排氣口231a相反側之部分的SiN膜充分進行氧化處理。亦即，可對形成於處理容器內之SiN膜均勻地進行氧化處理。又，噴嘴249c、249b與排氣口231a之位置關係並不限定於圖2所示者，即使是與圖2不同的位置關係仍可獲得相同效果。
作為含O氣體，可使用氧(O 2)氣、臭氧(O 3)氣體、水蒸氣(H 2O氣體)、過氧化氫(H 2O 2)氣體、一氧化二氮(N 2O)氣體、一氧化氮(NO)氣體、二氧化氮(NO 2)氣體、一氧化碳(CO)氣體、二氧化碳(CO 2)氣體等中之1種以上。
作為含H氣體，可使用氫(H 2)氣或氘( 2H 2)氣。 2H 2氣亦稱為D 2氣。本步驟中，亦可設為不實施含H氣體之供給，單獨供給含O氣體作為氧化氣體。
又，本步驟中，亦可使含O氣體及含H氣體中之至少一者電漿激發再供給。例如，可供給經電漿激發之O 2氣體與未經電漿激發之H 2氣體，亦可供給未經電漿激發之O 2氣體與經電漿激發之H 2氣體，或可供給經電漿激發之O 2氣體與經電漿激發之H 2氣體。又，亦可設為不實施含H氣體之供給，單獨供給經電漿激發之O 2氣體。藉由此等，可更加縮短氧化處理時間。
在使形成於處理容器內之SiN膜之一部分變化為SiO膜，於此SiN膜中，使與該一部分不同之其他部分維持為SiN膜的處理結束後，關閉閥243f、243e，停止對處理室201內供給含O氣體與含H氣體。其後，分別由噴嘴249a~249c之各者將作為沖洗氣體之惰性氣體供給至處理室201內，由排氣口231a進行排氣。藉此，沖洗處理室201內，將殘留於處理室201內之氣體或反應副生成物等由處理室201去除(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)，使處理室201內之壓力恢復至常壓(大氣壓恢復)。
藉由此等一連串處理，結束在將依序進行上述(a)、(b)、(c)、(d)之組合重複複數次時之第1組合(第1批次處理)、亦即圖4中之1 stRUN。然後，進行此組合(批次處理)複數次，於此期間，可適當抑制以形成於處理容器內之膜為起因的顆粒產生。
尚且，如上述，爐內附著膜氧化處理時間係依擋門關閉狀態進行。亦即，爐內附著膜氧化處理時間係在處理容器內未搬入(收容)處理後之晶舟217及晶圓200(製品晶圓、虛設晶圓)之下進行。藉此，對於處理後之晶舟217及晶圓200(製品晶圓、虛設晶圓)之表面所形成的SiN膜，不致進行上述氧化處理，於晶舟217及晶圓200(製品晶圓、虛設晶圓)之表面所形成的SiN膜不被氧化而維持其原狀態、亦即維持原有之SiN膜狀態。
藉此，於第2組合(第2批次處理)以後、亦即圖4中之2 ndRUN以後，可依藉由於表面形成了SiN膜之晶舟217支撐著晶圓200、亦即接著進行處理之製品晶圓、與於表面形成了SiN膜之虛設晶圓的狀態進行成膜處理。
亦即，於第2組合(第2批次處理)以後，晶圓200係間隔形成於晶舟217表面之SiN膜而與晶舟217接觸。具體而言，晶舟217、與接著進行處理之製品晶圓係間隔形成於晶舟217表面之SiN膜而接觸。又，晶舟217、與虛設晶圓係間隔於各別之表面所形成之SiN膜而接觸。由於形成於晶舟217表面之SiN膜、與製品晶圓之表面(背面)彼此為熱膨脹係數相近的材料，故即使於成膜處理中分別被加熱、發生熱膨脹的情況，由於各別之熱膨脹程度相近，故可抑制由此等之接觸處產生的顆粒。又，由於形成於晶舟217表面之SiN膜、與虛設晶圓表面所形成之SiN膜為相同材料而熱膨脹係數相等，故即使於成膜處理中分別被加熱、發生熱膨脹的情況，由於同樣地進行熱膨脹，故可抑制由此等之接觸處產生的顆粒。
(3)本態樣之效果 根據本態樣，可獲得以下所示之一種或複數種效果。
於爐內附著膜氧化處理中，由於使形成於處理容器內之SiN膜之一部分氧化而變化為SiO膜，並於此SiN膜中，使與該一部分不同之其他部分未被氧化並維持為SiN膜，故可調整形成於處理容器內之膜之應力平衡，可使形成於處理容器內之膜之應力小於形成於處理容器內之氧化前之SiN膜之應力。藉此，可適當抑制以形成於處理容器內之膜為起因的顆粒產生，延長清洗周期，可提升成膜處理之生產性。
於爐內附著膜氧化處理中，由於使形成於處理容器內之SiN膜之一部分氧化而變化為SiO膜，並於此SiN膜中，使與該一部分不同之其他部分未被氧化並維持為SiN膜，故可縮短氧化時間，可維持或提升生產性。
於爐內附著膜氧化處理中，由於使形成於處理容器內之SiN膜之一部分氧化而變化為SiO膜，並於此SiN膜中，使與該一部分不同之其他部分未被氧化並維持為SiN膜，故可將處理容器內之累積膜厚抑制為較在處理容器內所形成之SiN膜表面堆積SiO膜時薄，並可使形成於處理容器內之SiN膜本身厚度變薄。藉由此等，可減低處理容器內之累積膜厚的增加、或以SiN膜之厚度為起因的顆粒產生風險。又，在形成於處理容器內之SiN膜之表面堆積SiO膜的情況，無法使形成於處理容器內之SiN膜本身之厚度變薄，其厚度維持原樣。
於爐內附著膜氧化處理中，由於使形成於處理容器內之SiN膜之一部分氧化而變化為SiO膜，並於此SiN膜中，使與該一部分不同之其他部分未被氧化並維持為SiN膜，故相較於在處理容器內所形成之SiN膜之表面堆積SiO膜的情況，可減低SiO膜與SiN膜之界面的污染，可使其界面穩定化，可抑制此界面的膜剝離。又，在處理容器內所形成之SiN膜之表面堆積SiO膜的情況，可認為於SiO膜與SiN膜之界面發生污染，容易發生膜剝離，進而，亦認為因SiO膜堆積時之氣相反應而產生顆粒產生風險。
藉由調整使形成於處理容器內之SiN膜之一部分氧化而得的SiO膜、與形成於處理容器內之SiN膜中未被氧化並維持之SiN膜的積層膜、亦即SiO/SiN積層膜中之SiN膜或SiO膜的厚度，可調整SiO/SiN積層膜中之SiN膜之拉張應力、與SiO膜之壓縮壓力的應力平衡。藉此，亦可抵消各別之應力、亦可使SiO/SiN積層膜之合計應力接近零，進而亦可使此應力成為零。藉此，可適當抑制以形成於處理容器內之膜為起因的顆粒產生。
藉由將SiO/SiN積層膜之合計應力設為拉張應力、亦即成為較形成於處理容器內之氧化前之SiN膜之應力(拉張應力)小的拉張應力，可縮短氧化處理時間，產生顆粒產生抑制效果，同時可維持或提升成膜處理之生產性。
藉由將SiO/SiN積層膜中之SiO膜的比率設為75%以下、較佳70%以下，可使SiO/SiN積層膜之合計應力成為較形成於處理容器內之氧化前之SiN膜之應力(拉張應力)小的拉張應力，可產生顆粒產生抑制效果，同時可維持或提升成膜處理之生產性。
藉由使爐內附著膜氧化處理為在處理容器內未收容(搬入)處理後之晶舟217之下進行，可使形成於晶舟217表面之SiN膜不被氧化，維持SiN膜之原狀態。藉此，於第2組合(第2批次處理)以後，可藉由於表面形成了SiN膜之晶舟217支撐著接著進行處理之晶圓200的狀態，進行成膜處理。亦即，於第2組合(第2批次處理)以後，晶圓200係經由形成於晶舟217表面之SiN膜而與晶舟217接觸。藉此，相較於使形成於晶舟217表面之SiN膜氧化的情況，可抑制由晶圓200與晶舟217之接觸處的顆粒產生。
尚且，在使爐內附著膜氧化處理為在處理容器內收容(搬入)有處理後之晶舟217之下進行的情況，形成於晶舟217表面之SiN膜之至少表面被氧化，晶舟之最表面成為SiO膜。此時，於第2組合(第2批次處理)以後，晶圓200經由形成於晶舟217最表面之SiO膜而與晶舟217接觸。此時，形成於晶舟217最表面之SiO膜、與接著進行處理之晶圓200之表面(背面)成為彼此熱膨脹係數大幅相異的材料。因此，在成膜處理中分別被加熱、發生熱膨脹時，由於各別之材料之熱膨脹差，此等接觸處之摩擦變大，有由此等接觸處產生顆粒之情形。
藉由使爐內附著膜氧化處理為在處理容器內未收容(搬入)處理後晶舟217及晶圓200(製品晶圓、虛設晶圓)之下進行，可使形成於晶舟217及晶圓200(製品晶圓、虛設晶圓)表面之SiN膜不被氧化、維持SiN膜之狀態。藉此，於第2組合(第2批次處理)以後，可依藉由於表面形成了SiN膜之晶舟217支撐著接著進行處理之製品晶圓、與於表面形成了SiN膜之虛設晶圓的狀態進行成膜處理。亦即，於第2組合(第2批次處理)以後，晶舟217、與接著進行處理之製品晶圓係經由形成於晶舟217表面之SiN膜而接觸，晶舟217與虛設晶圓係經由形成於各別之表面的SiN膜而接觸。藉此，可抑制來自晶圓200與晶舟217之接觸處的顆粒產生。
尚且，在使爐內附著膜氧化處理為在處理容器內收容(搬入)有處理後之晶舟217之下進行的情況，形成於晶舟217表面之SiN膜之至少表面被氧化，晶舟之最表面成為SiO膜。此時，於第2組合(第2批次處理)以後，晶圓200(接著進行處理之製品晶圓、於表面形成了SiN膜之虛設晶圓)經由形成於晶舟217最表面之SiO膜而與晶舟217接觸。此時，形成於晶舟217最表面之SiO膜、與晶圓200(接著進行處理之製品晶圓、於表面形成了SiN膜之虛設晶圓)之表面(背面)成為彼此熱膨脹係數大幅相異的材料。因此，在成膜處理中分別被加熱、發生熱膨脹時，由於各別之材料之熱膨脹差，此等接觸處之摩擦變大，有由此等接觸處產生顆粒之情形。
又，藉由使爐內附著膜氧化處理時間為在處理容器內未收容(搬入)處理後之晶舟217之下進行，可消除用於爐內附著膜氧化處理之晶舟裝載時間及晶舟卸載時間，因此可縮短無法進行成膜處理的時間，可提升成膜處理之生產性。
藉由使爐內附著膜氧化處理與晶圓冷卻並行進行，則不需要在晶圓冷卻之外設置用於進行爐內附著膜氧化處理的時間，可提升或維持成膜處理之生產性。又，視爐內附著膜氧化處理之條件，亦可使爐內附著膜氧化處理與晶圓冷卻並行進行，在開始晶圓卸除前使其結束。
藉由使爐內附著膜氧化處理與晶圓冷卻及晶圓卸除並行進行，則不需要在晶圓冷卻及晶圓卸除之外設置用於進行爐內附著膜氧化處理的時間，可提升或維持成膜處理之生產性。又，視爐內附著膜氧化處理之條件，亦可使爐內附著膜氧化處理與晶圓冷卻及晶圓卸除並行進行，在晶圓卸除之途中使其結束。
於進行爐內附著膜氧化處理時，藉由依對處理容器內連續供給氧化氣體、亦即含O氣體與含H氣體的狀態，對處理容器內進行脈衝排氣、亦即重複排氣閥之開關複數次，則可使含O氣體與含H氣體充分遍及至處理容器內之例如與排氣口相反側的部分。藉此，可對形成於處理容器內之例如與排氣口相反側的部分的SiN膜充分進行氧化處理。亦即，可對形成於處理容器內之SiN膜均勻地進行氧化處理。
由於在每批次(每RUN)、亦即每一次批次處理中皆進行爐內附著膜氧化處理，故相較於進行複數次批次處理才進行一次爐內附著膜氧化處理的情況，可依形成於處理容器內之SiN膜較薄之狀態，使SiN膜之一部分氧化。藉此，可每次於可提高氧化速度之區域對處理容器內所形成之SiN膜進行氧化處理，可縮短氧化處理時間。另一方面，在每進行複數次批次處理才進行爐內附著膜氧化處理的情況，則依形成於處理容器內之SiN膜較厚之狀態，使SiN膜之一部分被氧化，此時，產生依氧化速度變低之區域進行氧化處理之必要，有氧化處理時間長時間化的情形。又，在每批次皆進行爐內附著膜氧化處理的情況，相較於每進行複數次批次處理才進行爐內附著膜氧化處理的情況，可提高形成於處理容器內之累積膜中的SiO膜比率，可使累積膜之應力更加降低。亦即，藉由於每批次皆進行爐內附著膜氧化處理，可產生顆粒產生抑制效果，進而提高其效果，並可維持或提升成膜處理之生產性。
(4)變形例 本態樣之處理時序可如以下所示變形例般進行變更。此等變形例可任意組合。在未特別說明之前提下，各變形例之各步驟中的處理手續、處理條件可設為與上述處理時序之各步驟中的處理手續、處理條件相同。
(變形例1) 成膜處理之步驟2中，亦可對處理室201內之晶圓200、亦即形成於晶圓200上之含Si層，使含N及H氣體經電漿激發、亦即活性化為電漿狀態而供給。亦即，於成膜處理中，亦可如以下所示氣體供給時序般供給各氣體，於晶圓200上形成SiN膜。
(氯矽烷系氣體→經電漿激發之含N及H氣體)
Figure 02_image001
n
Figure 02_image003
SiN
此時，於成膜處理之步驟2中，亦可例如圖6所示般，藉由在氣體供給管232b、232c之較閥243b、243c更下游側所分別設置的作為電漿激發部(電漿生成部)的遠端電漿單元300b、300c，使供給至氣體供給管232b、232c內之含N及H氣體分別被電漿激發，而供給至處理室201內。又，圖6中，對與圖1記載者相同之部分加註相同符號，並省略其構成之說明。
本變形例中，可得到與上述態樣相同的效果。又，根據本變形例，相較於如上述般在非電漿環境下進行成膜處理的情形，可更加達到成膜處理之低溫化。如此使用電漿，即使在依更低溫進行成膜處理的情況，仍可獲得與上述態樣相同的效果。
(變形例2) 在進行爐內附著膜氧化處理時，亦可對處理室201內，使含O氣體及含H氣體中至少任一氣體經電漿激發、亦即活性化為電漿狀態而供給。
此時，於爐內附著膜氧化處理中，亦可例如圖6所示般，藉由在氣體供給管232b、232c之較閥243b、243c更下游側所分別設置的遠端電漿單元300b、300c，使分別由氣體供給管232e、232f供給至氣體供給管232b、232c內之含H氣體及含O氣體中至少任一氣體被電漿激發，而供給至處理室201內。又，圖6中，對與圖1記載者相同之部分加註相同符號，省略其構成之說明。
尚且，於爐內附著膜氧化處理中，亦可不使含H氣體電漿激發，而使含O氣體電漿激發。又，亦可不使含O氣體電漿激發，而使含H氣體電漿激發。又，亦可使含O氣體及含H氣體之兩者電漿激發。
本變形例中，可獲得與上述態樣相同的效果。又，根據本變形例，相較於如上述態樣般在非電漿環境下進行爐內附著膜氧化處理的情況，可更加達到爐內附著膜氧化處理之低溫化。如此使用電漿，即使在於更低溫下進行爐內附著膜氧化處理的情況，仍可獲得與上述態樣相同的效果。又，由於可使爐內附著膜氧化處理低溫化，故亦可將成膜處理與爐內附著膜氧化處理之處理溫度設為相同溫度，可消除處理容器內之溫度變更時間。藉此，可更加提升成膜處理之生產性。又，尤其在使含H氣體經電漿激發而供給的情況，可使附著於處理容器內之SiN膜所含之Cl脫離而去除，亦可使附著於處理容器內之膜之應力更加降低。
(變形例3) 爐內附著膜氧化處理不僅可與晶圓冷卻及晶圓卸除並行進行，亦可進一步與接著進行處理之晶圓200的晶圓充填並行進行。亦即，亦可將爐內附著膜氧化處理與晶圓冷卻、晶圓卸除、及接著進行處理之晶圓200的晶圓充填並行進行。
本變形例中，可得到與上述態樣相同的效果。又，根據本變形例，可進一步使形成於處理容器內之含有SiN膜的堆積物之氧化量增加，可使形成於處理容器內之膜之應力更加降低，可更加抑制以形成於處理容器內之膜為起因的顆粒產生。
(變形例4) 成膜處理中，作為氮化膜係除了SiN膜之外，亦可形成含有C、O、B中至少任一者的SiN膜。亦即，成膜處理中，作為氮化膜，可形成SiN膜、SiCN膜、SiON膜、SiOCN膜、SiBN膜、SiBCN膜、SiBOCN膜、SiBON膜等。於形成此等膜的情況，於成膜處理中，亦可藉由成膜氣體供給系統供給含C氣體、含O氣體、含B氣體中至少任一者。
又，成膜處理中，作為氮化膜係除了矽系氮化膜(含矽氮化膜、矽氮化膜)之外，亦可形成鍺系氮化膜(含鍺氮化膜、鍺氮化膜)。作為鍺氮化膜(GeN膜)，除了GeN膜之外，亦可形成含有C、O、B中至少任一者的GeN膜。於形成此等膜的情況，於成膜處理中，可取代含Si氣體而使用含Ge氣體，進而藉由成膜氣體供給系統供給含C氣體、含O氣體、含B氣體中之至少任一者。
又，成膜處理中，作為氮化膜係除了矽系氮化膜(含矽氮化膜、矽氮化膜)之外，亦可形成金屬系氮化膜(含金屬氮化膜、金屬氮化膜)。作為金屬氮化膜，例如亦可形成鋁氮化膜(AlN膜)、鈦氮化膜(TiN膜)、鋯氮化膜(ZrN膜)、鉿氮化膜(HfN膜)、鉭氮化膜(TaN膜)、鎢氮化膜(WN膜)、鉬氮化膜(MoN膜)等。於形成此等膜的情況，於成膜處理中，可取代含Si氣體，藉由成膜氣體供給系統供給含Al氣體、含Ti氣體、含Zr氣體、含Hf氣體、含Ta氣體、含W氣體、含Mo氣體中至少任一者。
如此等般，於成膜處理中，作為氮化膜亦可形成含有半導體元素及金屬元素中之至少任一者、與氮的膜。
於此等情況，可使用圖1所示之基板處理裝置於非電漿環境下進行成膜處理，亦可使用圖6所示之基板處理裝置並使用電漿進行成膜處理。
本變形例中，可獲得與上述態樣相同之效果。
＜本發明之其他態樣＞ 以上具體說明了本發明之態樣。然而，本發明並不限定於上述態樣，在不脫離其要旨之範圍內可進行各種變更。
例如，亦可在將上述依序進行(a)、(b)、(c)、(d)之組合重複複數次後，對處理容器內進行清洗處理。
亦即，由於將上述依序進行(a)、(b)、(c)、(d)之組合重複複數次，而於處理容器內累積SiO/SiN積層膜。此時，亦可在累積於處理容器內之SiO/SiN積層膜超過臨界膜厚、發生龜裂或膜剝離前，對處理容器內進行清洗處理。
在對處理容器內進行清洗處理時，係依於處理容器內未收容晶圓200的狀態，藉由清洗氣體供給系統(含F氣體供給系統)，對處理容器內供給含F氣體作為清洗氣體，並由排氣管231進行排氣。此時，亦可依於處理容器內收容有於表面已形成SiN膜之晶舟217的狀態，對處理容器內供給含F氣體。又，此時，亦可依於處理容器內收容了於表面形成了SiN膜之虛設晶圓的狀態，對處理容器內供給含F氣體。
作為清洗處理中之處理條件，可例示： 處理溫度(處理室201內溫度)：200~500℃ 處理壓力(處理室201內壓力)：1330~26600Pa F 2氣體供給流量：0.5~5slm N 2氣體供給流量：1~20slm。
藉由清洗處理，可在上述態樣所造成的效果消失前，重整膜對處理容器內之附著狀態，其後，可再次持續地獲得上述態樣所造成的效果。又，根據上述態樣，可使累積於處理容器內之膜成為超過臨界膜厚、發生龜裂或膜剝離之狀態為止的累積厚度大幅增厚，可使於此說明之進行清洗處理的周期大幅延長，可使合計之成膜處理之生產性大幅提升。
各處理所使用之配方，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，較佳係於開始基板處理時，CPU 121a由儲存於記憶裝置121c內之複數配方中，配合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，藉由該等處理，對形成於處理容器內之各種膜種類、組成比、膜質、膜厚的膜適當地進行爐內附著膜氧化處理。又，可減低操作員的負擔、避免操作錯誤，並可迅速地開始各處理。
上述配方並不限定於新作成的情況，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。
上述態樣中，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態樣，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。又，上述態樣中，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態樣，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，亦可依與上述態樣或上述變形例之處理手續、處理條件相同的處理手續、處理條件進行各處理，可獲得與上述態樣或上述變形例相同之效果。
又，上述態樣或上述變形例可適當組合使用。此時之處理手續、處理條件可設為例如與上述態樣或上述變形例中之處理手續、處理條件相同。
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:岐管 217:晶舟 218:隔熱板 219:密封蓋 219s:擋門 220a,220b:O型環 231:排氣管 231a:排氣口 232a,232b,232c,232d,232e,232f,232g,232h,232i:氣體供給管 241a,241b,241c,241d,241e,241f,241g,241h,241i:質量流量控制器(MFC) 243a,243b,243c,243d,243e,243f,243g,243h,243i:閥 244:APC閥 245:壓力感應器 246:真空泵 248:集積型氣體供給系統 249a,249b,249c:噴嘴 250a,250b,250c:氣體供給孔 255:旋轉軸 263:溫度感應器 267:旋轉機構
圖1係本發明之一態樣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202部分的圖。 圖2係本發明之一態樣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202部分的圖。 圖3係本發明之一態樣中適合使用之基板處理裝置之控制器121的概略構成圖，以方塊圖顯示控制器121之控制系統的圖。 圖4係表示本發明之一態樣之處理時序(處理時序A)、與比較例之處理時序(處理時序B)的比較圖。 圖5係本發明之一態樣中適合使用之基板處理裝置之縱型處理爐的概略構成圖，以縱剖面圖顯示經搬出支撐具之狀態之處理爐202部分的圖。 圖6係本發明變形例1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202部分的圖。

Claims (21)

  1. 一種半導體裝置之製造方法，係具有重複包含下述步驟之組合(set)複數次的步驟： (a)將基板搬入處理容器內的步驟； (b)對在上述處理容器內由支撐具所支撐的上述基板供給成膜氣體，藉此進行於上述基板上形成氮化膜之處理的步驟； (c)由上述處理容器內將上述處理後之上述基板搬出的步驟；與 (d)藉由對已搬出上述處理後之上述基板後的上述處理容器內供給氧化氣體，使(b)中形成於上述處理容器內之氮化膜之一部分氧化而變化為氧化膜，並使上述氮化膜之與上述一部分不同之其他部分不被氧化而維持為上述氮化膜的步驟。
  2. 如請求項1之半導體裝置之製造方法，其中，於每次進行(a)、(b)及(c)時皆進行(d)。
  3. 如請求項1之半導體裝置之製造方法，其中，於(d)中，使形成於上述處理容器內之上述氮化膜之上述一部分氧化而成的上述氧化膜、與形成於上述處理容器內之上述氮化膜中未被氧化並維持為上述氮化膜而成之氮化膜的積層膜的合計應力，成為拉張應力。
  4. 如請求項1之半導體裝置之製造方法，其中，於(d)中，使形成於上述處理容器內之上述氮化膜之上述一部分氧化而成的上述氧化膜、與形成於上述處理容器內之上述氮化膜中未被氧化並維持為上述氮化膜而成之氮化膜的積層膜中之上述氧化膜的比率為75%以下。
  5. 如請求項1之半導體裝置之製造方法，其中，在上述處理容器內未收容上述支撐具之情況下進行(d)。
  6. 如請求項5之半導體裝置之製造方法，其中，於(d)中，使(b)中形成於上述支撐具之表面的氮化膜不被氧化而維持為上述氮化膜。
  7. 如請求項6之半導體裝置之製造方法，其中，於上述處理容器內，依藉由於表面形成了上述氮化膜之上述支撐具支撐著接著進行處理之基板的狀態，進行第2組合以後的(b)。
  8. 如請求項1之半導體裝置之製造方法，其中，上述基板係包含製品基板與虛設基板； 在上述處理容器內未收容上述支撐具、上述製品基板及上述虛設基板之情況下進行(d)。
  9. 如請求項8之半導體裝置之製造方法，其中，於(d)中，係使(b)中形成於上述支撐具、上述製品基板及上述虛設基板之各表面的氮化膜不被氧化而維持為上述氮化膜。
  10. 如請求項9之半導體裝置之製造方法，其中，於上述處理容器內，依藉由於表面形成了上述氮化膜之上述支撐具支撐著於表面形成了上述氮化膜之上述虛設基板、與接著進行處理之製品基板的狀態，進行第2組合以後的(b)。
  11. 如請求項1之半導體裝置之製造方法，其中，進一步具有(e)將由上述處理容器內搬出之上述處理後之上述基板進行冷卻的步驟； 將(d)與(e)並行進行。
  12. 如請求項1之半導體裝置之製造方法，其中，於(c)中，係由上述處理容器內將上述處理後之上述基板依藉由上述支撐具所支撐的狀態搬出，進而具有： (e)將由上述處理容器內搬出之上述處理後之上述基板進行冷卻的步驟；與 (f)將進行了上述冷卻後之上述處理後之上述基板由上述支撐具取出的步驟； 將(d)與(e)及(f)並行進行。
  13. 如請求項12之半導體裝置之製造方法，其中，進一步具有(g)將接著進行處理之基板裝填至上述支撐具的步驟； 將(d)與(e)、(f)及(g)並行進行。
  14. 如請求項1之半導體裝置之製造方法，其中，於(d)中，係依對上述處理容器內連續或間歇地供給上述氧化氣體的狀態，重複於對上述處理容器內進行排氣之排氣管所設置的排氣閥之開關。
  15. 如請求項1之半導體裝置之製造方法，其中，於(d)中，係依對上述處理容器內連續或間歇地供給上述氧化氣體的狀態，對上述處理容器內進行脈衝排氣。
  16. 如請求項1之半導體裝置之製造方法，其中，於(d)中，交替進行下述步驟既定次數： 依對上述處理容器內進行了排氣之狀態，對上述處理容器內供給上述氧化氣體的步驟；與 依停止上述處理容器內之排氣之狀態，對上述處理容器內供給上述氧化氣體的步驟。
  17. 如請求項1之半導體裝置之製造方法，其中，上述氧化氣體係包含含氧氣體及含氫氣體。
  18. 如請求項1之半導體裝置之製造方法，其中，上述氮化膜係至少含有半導體元素及金屬元素中之至少任一者、與氮的膜。
  19. 一種基板處理方法，係具有重複包含下述步驟之組合(set)複數次的步驟： (a)將基板搬入處理容器內的步驟； (b)對在上述處理容器內由支撐具所支撐的上述基板供給成膜氣體，藉此進行於上述基板上形成氮化膜之處理的步驟； (c)由上述處理容器內將上述處理後之上述基板搬出的步驟；與 (d)藉由對已搬出上述處理後之上述基板後的上述處理容器內供給氧化氣體，使(b)中形成於上述處理容器內之氮化膜之一部分氧化而變化為氧化膜，並使上述氮化膜之與上述一部分不同之其他部分不被氧化而維持為上述氮化膜的步驟。
  20. 一種基板處理裝置，係具有： 處理基板之處理容器； 於上述處理容器內支撐基板的支撐具； 對上述處理容器內之基板供給成膜氣體的成膜氣體供給系統； 對上述處理容器內供給氧化氣體的氧化氣體供給系統； 在處理容器內外搬送基板的搬送裝置；及 控制部，係構成為可控制上述成膜氣體供給系統、上述氧化氣體供給系統、及上述搬送機構，俾進行重複包含下述處理之組合(set)複數次的處理：(a)將基板搬入上述處理容器內的處理；(b)對在上述處理容器內由上述支撐具所支撐的上述基板供給上述成膜氣體，藉此進行於上述基板上形成氮化膜之處理；(c)由上述處理容器內將上述處理後之上述基板搬出的處理；與(d)藉由對已搬出上述處理後之上述基板後的上述處理容器內供給上述氧化氣體，使(b)中形成於上述處理容器內之氮化膜之一部分氧化而變化為氧化膜，並使上述氮化膜之與上述一部分不同之其他部分不被氧化而維持為上述氮化膜的處理。
  21. 一種程式，係藉由電腦使基板處理裝置實行重複包含下述手續之組合(set)複數次的手續： (a)將基板搬入上述基板處理裝置之處理容器內的手續； (b)對在上述處理容器內由支撐具所支撐的上述基板供給成膜氣體，藉此進行於上述基板上形成氮化膜之處理的手續； (c)由上述處理容器內將上述處理後之上述基板搬出的手續；與 (d)藉由對已搬出上述處理後之上述基板後的上述處理容器內供給氧化氣體，使(b)中形成於上述處理容器內之氮化膜之一部分氧化而變化為氧化膜，並使上述氮化膜之與上述一部分不同之其他部分不被氧化而維持為上述氮化膜的手續。
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