TW202246571A - 半導體裝置之製造方法、基板處理裝置及程式 - Google Patents

半導體裝置之製造方法、基板處理裝置及程式 Download PDF

Info

Publication number
TW202246571A
TW202246571A TW111105578A TW111105578A TW202246571A TW 202246571 A TW202246571 A TW 202246571A TW 111105578 A TW111105578 A TW 111105578A TW 111105578 A TW111105578 A TW 111105578A TW 202246571 A TW202246571 A TW 202246571A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
gas
substrate
mentioned
wall
raw material
Prior art date
Application number
TW111105578A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI838697B (zh
Inventor
岡嶋優作
八田啓希
今井義則
Original Assignee
日商國際電氣股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商國際電氣股份有限公司 filed Critical 日商國際電氣股份有限公司
Publication of TW202246571A publication Critical patent/TW202246571A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI838697B publication Critical patent/TWI838697B/zh

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • H01L21/0228—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition deposition by cyclic CVD, e.g. ALD, ALE, pulsed CVD
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/04—Coating on selected surface areas, e.g. using masks
    • C23C16/045—Coating cavities or hollow spaces, e.g. interior of tubes; Infiltration of porous substrates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/34—Nitrides
    • C23C16/345—Silicon nitride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
    • C23C16/45527—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the ALD cycle, e.g. different flows or temperatures during half-reactions, unusual pulsing sequence, use of precursor mixtures or auxiliary reactants or activations
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
    • C23C16/45544—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
    • C23C16/45544—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus
    • C23C16/45546—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus specially adapted for a substrate stack in the ALD reactor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
    • C23C16/45553—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the use of precursors specially adapted for ALD
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
    • H01L21/0217—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material being a silicon nitride not containing oxygen, e.g. SixNy or SixByNz
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02205—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition
    • H01L21/02208—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition the precursor containing a compound comprising Si
    • H01L21/02211—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition the precursor containing a compound comprising Si the compound being a silane, e.g. disilane, methylsilane or chlorosilane
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)

Abstract

[課題]可以改善被形成在具有溝部之基板上之膜之階梯覆蓋性能。 [解決手段](a)從在表面具有凹部之基板之側方，對基板供給原料氣體的工程；(b)對基板供給反應氣體的工程；及藉由執行非同時地進行(a)和(b)的循環特定次數，在基板上形成膜之工程，在(a)中，藉由使原料氣體衝突至凹部內壁，使原料氣體分解而產生中間體，使中間體附著於凹部內壁，在(b)中，使附著於凹部內之中間體和反應氣體反應。

Description

半導體裝置之製造方法、基板處理裝置及程式
本揭示係關於半導體裝置之製造方法、基板處理裝置及程式。
在專利文獻1中，作為半導體裝置之製造工程之一工程，揭示藉由惰性氣體或含氫氣體與原料氣體一起朝向基板供給，使在與基板之表面平行方向流動的原料氣體之流速，大於在淨化處理容器內之工程中在與基板之表面平行方向流動的惰性氣體之流速的技術。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2011-129879
[發明所欲解決之課題]
近年來，藉由裝置之微細化所致之單元面積之縮小，形成在基板上之溝部等的凹部之深寬比增大，而需要改善朝具有更深之凹部之基板進行成膜等的階梯覆蓋性能。為了改善階梯覆蓋性能，必須將氣體充分地供給至凹部之下部。但是，由於深寬比之增大，當將氣體充分地供給至凹部之下部時，裝置上部則供給過多處理氣體，無改善階梯覆蓋性能。為了改善階梯覆蓋性能，必須邊將氣體充分地供給至凹部之下部，邊抑制朝向裝置上部的處理氣體之供給量。
本揭示之目的係以提供能夠改善被形成在具有凹部的基板上之膜的階梯覆蓋性能的技術。 [用以解決課題之手段]
若藉由本揭示之一態樣時，提供一種具有下述工程的技術： (a)從在表面具有凹部之基板之側方，對上述基板供給原料氣體的工程； (b)對上述基板供給反應氣體的工程；及 藉由執行非同時地進行上述(a)和(b)之循環特定次數，在上述基板上形成膜之工程， 在上述(a)中，藉由使上述原料氣體衝突至上述凹部內壁，使上述原料氣體分解而產生中間體，使上述中間體附著於上述凹部內壁， 在上述(b)中，使附著於上述凹部內之上述中間體和上述反應氣體反應。 [發明之效果]
若藉由本揭示時，可以改善被形成在具有凹部之基板上之膜之階梯覆蓋性能。
以下，一面參照圖1～7一面予以說明。另外，在以下之說明中所使用的圖面，皆為示意性者，圖面所示的各要素之尺寸關係、各要素之比率等不一定和現實者一致。再者，即使在複數圖面之彼此間，各要素之尺寸的關係、各要素之比率等不一定一致。
(1)基板處理裝置之構成 針對基板處理裝置10之構成使用圖1予以說明。
基板處理裝置10具備反應管儲存室206b，在反應管儲存室206b內，具備在垂直方向延伸的圓筒形狀之反應管210、被設置在反應管210之外周的作為加熱部(爐體)之加熱器211，和作為氣體供給部之氣體供給構造212，和作為氣體排氣部之氣體排氣構造213。即使氣體供給部包含後述上游側整流部214或噴嘴223、224。再者，即使氣體排氣部包含後述下游側整流部215。
氣體供給構造212係被設置在反應管210之氣流方向上游，氣體從氣體供給構造212被供給至反應管210內，從水平方向對基板S供給氣體。氣體排氣構造213係被設置在反應管210之氣流方向下游，反應管210內之氣體從氣體排氣構造213被排出。氣體供給構造212和反應管210內和氣體排氣構造213在水平方向連通。
在反應管210和氣體供給構造212之間之反應管210之上游側，設置整理從氣體供給構造212被供給的氣流的上游側整流部214。在反應管210和氣體排氣構造213之間之反應管210之下游側，設置整理從反應管210被排出的氣流的下游側整流部215。反應管210之下端在分歧管216被支持。
反應管210、上游側整流部214、下游側整流部215為連續的構造，例如由石英或SiC等的材料形成。該些係由穿透從加熱器211被放射之熱的熱穿透性構件構成。加熱器211之熱係加熱基板S或氣體。
氣體供給構造212具有氣體供給管251、連接氣體供給管261，並且分配從各氣體供給管被供給之氣體的分配部225。在分配部225之下游側，設置複數噴嘴223、噴嘴224。氣體供給管251和氣體供給管261係如後述般供給不同種類的氣體。噴嘴223、噴嘴224係以上下之關係或橫向排列之關係被配置。在本態樣中，將氣體供給管251和氣體供給管261總稱為氣體供給管221。各噴嘴也稱為氣體吐出部。
分配部225係被構成各者的氣體從氣體供給管251被供給至噴嘴223，從氣體供給管261被供給至噴嘴224。例如，各者的氣體供給管和噴嘴之每個組合構成氣體流動的路徑。依此，從各氣體供給管被供給之氣體不混合，因此，可以抑制可能發生由於氣體在分配部225混合而產生的微粒。
上游側整流部214具有框體227和區隔板226。區隔板226係在水平方向延伸。在此所指的水平方向係表示框體227之側壁方向。區隔板226係在垂直方向被配置複數個。區隔板226係被固定在框體227之側壁，被構成氣體超過區隔板226而不朝下方或上方的鄰接區域移動。藉由設為不超過，可以確實地形成後述的氣流。
區隔板226係在水平方向延伸，並且為無孔的連續構造。各者的區隔板226被設置在與各者之基板S對應的位置。在區隔板226之間或區隔板226和框體227之間，設置噴嘴223、噴嘴224。
從噴嘴223、噴嘴224被吐出之氣體係藉由區隔板226整理氣流，被供給至基板S之表面。即是，若從基板S觀看時，氣體從基板S之橫向被供給。因區隔板226係在水平方向延伸，且為無孔的連續構造，故抑制氣體之主流朝垂直方向移動，而朝水平方向移動。因此，可以使到達至各者基板S之氣體的壓力損失在垂直方向上均勻。
下游側整流部215係在後述基板支持具300支持基板S之狀態下，被構成頂棚較被配置在最上位之基板S更高，被構成底部較被配置在基板支持具300之最下位的基板S更低。
下游側整流部215具有框體231和區隔板232。區隔板232係在水平方向延伸。在此所指的水平方向係表示框體231之側壁方向。並且，區隔板232係在垂直方向被配置複數個。區隔板232係被固定在框體231之側壁，被構成氣體超過區隔板232而不朝下方或上方的鄰接區域移動。藉由設為不超過，可以確實地形成後述的氣流。在框體231之中，與氣體排氣構造213接觸之側，設置凸緣233。
區隔板232係在水平方向延伸，並且為無孔的連續構造。區隔板232係被設置在各對應於基板S之位置，且各對應於區隔板226之位置。以對應的區隔板226和區隔板232設為同等的高度為佳。並且，於處理基板S之時，以使基板S之高度和區隔板226、區隔板232之高度一致為佳。藉由設為如此的構造，從各噴嘴被供給之氣體形成圖中之箭號般之通過區隔板226上、基板S、區隔板232上之水平方向的流動。藉由將區隔板232設為如此的構造，可以使從各者的基板S上被排出的氣體之壓力損失成為均勻。因此，通過各基板S之氣體的氣流係朝向垂直方向的流動被抑制，且朝向氣體排氣構造213而被形成在水平方向。
藉由設置區隔板226和區隔板232，因可以在各者之基板S之上游、下游之各者，使壓力損失在垂直方向均勻，故可以確實地在區隔板226、基板S上、區隔板232，形成抑制朝向垂直方向之流動的水平氣流。
氣體排氣構造213係被設置在下游側整流部215之下游。氣體排氣構造213主要係由框體241和氣體排氣管連接部242構成。在框體241之中，在下游側整流部215側，設置凸緣243。因氣體排氣構造213係由金屬構成，下游側整流部215係由石英構成，故隔著O型環等之緩衝材而以螺桿等固定凸緣233和凸緣243。如能夠抑制加熱器211對O型環之影響般，凸緣243係被配置在加熱器211之外側為佳。
氣體排氣構造213係與下游側整流部215之空間連通。框體231和框體241係高度連續的構造。框體231之頂棚部係被構成與框體241之頂棚部相等的高度，框體231之底部係被構成與框體241之底部同等的高度。在框體241之下游側且下側或水平方向，形成排氣孔244。氣體排氣構造213係被設置在反應管210之橫向，為從基板S之橫向排氣氣體的橫排氣構造。
通過下游側整流部215之氣體從排氣孔244被排氣。此時，因氣體排氣構造213無區隔板般的構成，故包含垂直方向之氣流朝向排氣孔244被形成。
移載室217經由分歧管216被設置在反應管210之下部。在移載室217，經由基板搬入口，藉由真空搬運機器人，進行將基板S載置(搭載)於基板支持具(以下，也有僅記載為晶舟之情況)300，或藉由真空搬運機器人將基板S從基板支持具300取出。
在移載室217之內部，能夠儲存基板支持具300、區隔板支持部310，及構成使基板支持具300，和區隔板支持部310(將該些總稱為基板保持具)在上下方向和旋轉方向驅動之第1驅動部的上下方向驅動機構部400。在圖1中，表示基板支持具300藉由上下方向驅動機構部400而上升，被儲存在反應管210內之狀態。
構成第1驅動部的上下方向驅動機構部400，係作為驅動源，具備上下驅動用馬達410、旋轉驅動用馬達430、和具備使基板支持具300在上下方向驅動的作為基板支持具升降機構的線性致動器的晶舟上下機構420。
作為區隔板支持部升降機構的上下驅動用馬達410係藉由使滾珠螺桿411旋轉驅動，使與滾珠螺桿411螺合的螺帽412沿著滾珠螺桿411而上下移動。依此，區隔板支持部310和基板支持具300與固定螺帽412的底板402同時在反應管210和移載室217之間於上下方向上被驅動。底板402也被固定在與導軸414卡合的滾珠導件415，成為沿著導軸414而可以在上下方向順暢地移動的構成。滾珠螺桿411和導軸414之上端部和下端部分別被固定於固定板413和416。
旋轉驅動用馬達430和具備線性致動器的晶舟上下機構420構成第2驅動部，被固定在以側板403被支持於底板402的作為蓋體的基座凸緣401。
旋轉驅動用馬達430係驅動與安裝於前端部之齒部431卡合的旋轉傳達輸送帶432，使與旋轉傳達輸送帶432卡合的支持具440旋轉驅動。支持具440係以基部311支持區隔板支持部310，經由旋轉傳達輸送帶432而被旋轉驅動用馬達430驅動，依此使區隔板支持部310和基板支持具300旋轉。
具備線性致動器的晶舟上下機構420係在上下方向驅動軸421。在軸421之前端部分安裝平板422。平板422係經由軸承423而與被固定於基板支持具300之基部301的支持部441連接。藉由支持部441經由軸承423而與平板422連接，當以旋轉驅動用馬達430使區隔板支持部310旋轉驅動之時，基板支持具300也可以與區隔板支持部310一起旋轉。
另一方面，支持部441係經由線性引導軸承442而被支持於支持具440。藉由設為如此的構成，在藉由具備線性致動器的晶舟上下機構420在上下方向驅動軸421之情況，相對於被固定於區隔板支持部310之支持具440，可以使被固定於基板支持具300之支持部441相對性地在上下方向驅動。
被固定於區隔板支持部310之支持具440和被固定於基板支持具300之支持部441之間，係由真空波紋管443被連接。
在作為蓋體之基座凸緣401之上面，設置真空密封用的O型環446，如圖1所示般，以上下驅動用馬達410被驅動而上升至基座凸緣401之上面被推壓至移載室217的位置為止，可以將反應管210之內部保持氣密。
接著，使用圖1、圖2說明基板支持部之詳細。 基板支持部係至少由支持基板S之基板支持具300構成，被儲存於反應管210內。在反應管210之頂棚內壁正下方配置基板S。再者，基板支持部係在移載室217之內部，經由無圖示之基板搬入口而藉由真空搬運機器人，進行基板S之移轉，或進行將移轉後的基板S搬運至反應管210之內部而在基板S之表面形成薄膜的處理。基板搬入口係被設置在例如移載室217之側壁。另外，即使想像成在基板支持部包含區隔板支持部310亦可。
區隔板支持部310係被支持於基部311和頂棚312之間的支柱313，以特定間距固定複數片之圓板狀的區隔板314。基板支持具300係在基部311支持複數支持桿315，具有藉由該複數支持桿315，以特定間隔支持複數基板S的構成。
在基板支持具300係藉由被支持於基部311之複數支持桿315以特定間隔載置複數基板S。藉由該支持桿315被支持的複數基板S之間，係藉由以特定間隔固定(支持)在被支持於區隔板支持部310的支柱313的圓板狀之區隔板314而被區隔。在此，區隔板314係被配置在基板S之正下方，被配置在基板S之上部和下部中之任一者或雙方。區隔板314係截斷各基板S之空間。
被載置於基板支持具300之複數基板S之特定間隔與被固定於區隔板支持部310之區隔板314之上下間隔相同。再者，區隔板314之直徑被形成大於基板S之直徑。
基板支持具300係以複數支持桿315，在鉛直方向(垂直方向)多層地支持複數片，例如5片的基板S。基部311、區隔板314及複數支持桿315係由例如石英或SiC等的材料形成。另外，在此，雖然表示在基板支持具300支持5片的基板S之例，但是不限定於此。例如，即使以能夠支持5～50片程度基板S之方式構成基板支持具300亦可。另外，區隔板支持部310之區隔板314也稱為分離器。
區隔板支持部310和基板支持具300係藉由上下方向驅動機構部400，在反應管210和移載室217之間之上下方向，及繞著被基板支持具300支持的基板S之中心的旋轉方向上被驅動。
接著，使用圖3(A)～圖3(C)說明氣體供給系統之詳細。 如圖3(A)記載般，氣體供給管251，從上游方向依序設置第一氣體源252、作為流量控制器(流量控制部)的質量流量控制器(MFC)253，及作為開關閥的閥體254。
第一氣體源252係含有第一元素的第一氣體(也稱為「含第一元素氣體」)源。第一氣體係原料氣體，即是處理氣體之一個。在此，第一氣體係至少兩個矽原子(Si)結合的氣體，例如包含Si及氯(Cl)的氣體，為圖4(A)所載之六氯化二矽(Si 2Cl 6，hexachlorodisilane，略稱：HCDS)氣體等的Si-Si鍵結的原料氣體。如圖4(A)所示般，HCDS氣體係在其化學構造式中(1分子中)包含Si及氯基(氯化物)。
該Si-Si鍵結係在反應管210內，具有藉由衝突至後述構成基板S之凹部的壁部而分解之程度的能量。在此，分解係指Si-Si鍵結被切斷。即是，Si-Si鍵結係藉由朝壁部的衝突而切斷鍵結。
主要藉由氣體供給管251、MFC253、閥體254構成第一氣體供給系統250(也指含矽氣體供給系統)。
在氣體供給管251之中，閥體254的下游側，連接氣體供給管255。在氣體供給管255，從上游方向依序設置惰性氣體源256、MFC257及作為開關閥之閥體258。從惰性氣體源256供給惰性氣體，例如氮(N 2)氣體。
主要藉由氣體供給管255、MFC257、閥體258構成第一惰性氣體供給系統。從惰性氣體源256被供給的惰性氣體，係在基板處理工程中，作為淨化蓄積於反應管210內之氣體的淨化氣體而發揮作用。即使在第一氣體供給系統250追加第一惰性氣體供給系統亦可。
在此，雖然作為第一氣體，以HCDS氣體為例予以說明，但是若為含矽，並且具有Si-Si鍵結時，則不限於此，例如，即使為1,1,2,2-四氯-1,2-二甲基二矽烷((CH 3) 2Si 2Cl 4，略稱：TCDMDS)或1,2-二氯-1,1,2,2-四甲基二矽烷((CH 3) 4Si 2Cl 2)，略稱：DCTMDS)亦可。TCDMDS係如圖4(B)所載般，具有Si-Si鍵結，進一步包含氯基、烷基。再者，DCTMDS係如圖4(C)所載般，具有Si-Si鍵結，進一步包含氯基、烷基。
如圖3(B)記載般，氣體供給管261，從上游方向依序設置第二氣體源262、作為流量控制器(流量控制部)的質量流量控制器(MFC)263，及作為開關閥的閥體264。
第二氣體源262係含有第二元素的第二氣體(以下，也稱為「含第二元素氣體」)源。第二氣體為與第一氣體不同的氣體，為處理氣體之一個。另外，第二氣體即使想成反應氣體或改質氣體亦可。
在此，第二氣體含有與第一氣體不同的第二元素。作為第二元素，例如氧(O)、氮(N)、碳(C)中之任一者。在本態樣中，第二氣體為例如含氮氣體，為氨(NH 3)、二亞胺(N 2H 2)氣體、肼(N 2H 4)氣體、N 3H 8氣體等含有N-H鍵結的氮化氫系氣體。
主要藉由氣體供給管261、MFC263、閥體264構成第二氣體供給系統260。
在氣體供給管261之中，閥體264的下游側，連接氣體供給管265。在氣體供給管265，從上游方向依序設置惰性氣體源266、MFC267及作為開關閥之閥體268。從惰性氣體源266供給惰性氣體，例如氮(N 2)氣體。
主要藉由氣體供給管265、MFC267、閥體268構成第二惰性氣體供給系統。從惰性氣體源266被供給的惰性氣體，係在基板處理工程中，作為淨化蓄積於反應管210內之氣體的淨化氣體而發揮作用。即使在第二氣體供給系統260追加第二惰性氣體供給系統亦可。
如圖3(C)記載般，氣體供給管271，從上游方向依序設置第三氣體源272、作為流量控制器(流量控制部)的質量流量控制器(MFC)273，及作為開關閥的閥體274。氣體供給管271被連接於移載室217。在將移載室217設為惰性氣體氛圍，將移載室217設為真空狀態之時，供給惰性氣體。
第三氣體源272為惰性氣體源。主要藉由氣體供給管271、MFC273、閥體274構成第三氣體供給系統270。第三氣體供給系統也稱為移載室供給系統。
接著，使用圖5(A)及圖5(B)說明排氣系統。 排氣反應管210之氛圍的排氣系統280具有與反應管210連通的排氣管281，經由排氣管連接部242而被連接於框體241。
如圖5(A)記載般，在排氣管281，經由作為開關閥之閥體282、作為壓力調整器(壓力調整部)之APC(Auto Pressure Controller)閥283，連接作為真空排氣裝置之真空泵284，被構成能夠真空排氣以使反應管210內之壓力成為特定壓力(真空度)。將排氣管281、閥體282、APC閥283整體稱為排氣系統280。排氣系統280也稱為處理室排氣系統。另外，即使排氣系統280包含泵浦284亦可。
排氣移載室217之氛圍的排氣系統290具有被連接於移載室217，並且與其內部連通的排氣管291。
在排氣管291，經由作為開關閥之閥體292、APC閥293，連接作為真空排氣裝置之真空泵294，被構成能夠真空排氣以使移載室217內之壓力成為特定壓力(真空度)。將排氣管291、閥體292、APC閥293整體稱為排氣系統290。排氣系統290也稱為移載室排氣系統。另外，即使排氣系統290包含泵浦294亦可。
接著，使用圖6，說明作為控制部(控制手段)的控制器。基板處理裝置10具有控制基板處理裝置10之各部動作的控制器600。
圖6表示控制器600之概略。控制器600係以具備有CPU(Central Processing Unit)601、RAM(Random Access Memory)602、作為記憶部的記憶裝置603、I/O埠604之電腦而構成。RAM602、記憶裝置603、I/O埠604係被構成能經內部匯流排605而與CPU601進行資料交換。基板處理裝置10內之資料的收發訊係也作為藉由CPU601之一個功能的收發訊指示部606之指示而進行。
在控制器600設置經由網路而被連接於上位裝置670的網路收發訊部683。網路收發訊部683係能夠從上位裝置670接收與被儲存於晶舟之基板S的處理履歷或處理預定有關的資訊等。
記憶裝置603係由例如快閃記憶體、HDD (Hard Disk Drive)等所構成。在記憶裝置603內，以能夠讀出之方式儲存有控制基板處理裝置10之動作的控制程式、記載基板處理之程序或條件等之製程配方等。
另外，製程配方係使控制器600實行後述之基板處理工程中之各程序，組合成可以取得特定之結果，當作程式而發揮功能。以下，總稱該製程配方或控制程式等，也單稱程式。另外，在本說明書中使用稱為程式之語句的情況，有僅包含製程配方單體之情形、包含控制程式單體之情形或包含其雙方之情形。再者，RAM602作為暫時性保持藉由CPU601被讀出之程式或資料等的記憶體區域(工作區域)而被構成。
I/O埠604係被連接於基板處理裝置10之各構成。
CPU601被構成讀出來自記憶裝置603之控制程式而實行，同時因應來自輸入輸出裝置681之操作指令之輸入等而從記憶裝置603讀出製程配方。而且，CPU601係被構成以沿著被讀出的製程配方之內容之方式，能夠控制基板處理裝置10。
CPU601具有收發訊指示部606。控制器600可以藉由使用儲存上述程式之外部記憶裝置(例如，硬碟等的磁碟、DVD等之光碟、MO等的磁光碟、USB記憶體等的半導體記憶體)682而在電腦安裝程式等，可以構成本態樣所涉及的控制器600。另外，用以對電腦供給程式之手段，並不限定於經外部記憶裝置682而供給之情況。例如，即使使用網路或專用迴線等之通訊手段，不經由外部記憶裝置682而供給程式亦可。另外，記憶裝置603或外部記憶裝置682係以電腦能讀取之記錄媒體來構成。以下，將該些總稱為記錄媒體。另外，使用在本說明書中稱為記錄媒體之語句時，有僅包含記憶裝置603單體之情況、僅包含外部記憶裝置682單體之情形，或包含其雙方之情況。
接著，作為半導體製造工程之一工程，針對使用上述構成之基板處理裝置10，而在基板S上形成薄膜的工程予以說明。另外，在以下之說明中，構成基板處理裝置10之各部的動作藉由控制器600被控制。
在此，使用第一氣體和第二氣體，針對藉由交替供給該些，在表面具有作為凹部之溝部的基板S上形成膜之成膜處理，使用圖7予以說明。
(S102) 說明移載室壓力調整工程S102。在此，將移載室217內之壓力設為與鄰接於移載室217之無圖示的真空搬運室相同位準的壓力。具體而言，使排氣系統290動作，以成為移載室217之氛圍成為真空位準之方式，排氣移載室217之氛圍。
(S104) 接著，說明基板搬入工程S104。 當移載室217成為真空位準時，開始基板S之搬運。當基板S到達至真空搬運室，解放閘閥，真空搬運機器人係將基板S搬入至移載室217。
此時，基板支持具300在移載室217中待機，基板S被移載至基板支持具300。當特定片數之基板S被移載至基板支持具300時，使真空搬運機器人退避，同時藉由上下方向驅動機構部400，使基板支持具300上升，使基板S移動至作為反應管210內的處理室內。
在朝反應管210的移動中，被定位成基板S之表面與區隔板226、區隔板232之高度一致。
(S106) 接著，說明加熱工程S106。當將基板S搬入至作為反應管210內之處理室時，控制成以使反應管210內成為特定壓力，並且控制成以使基板S之表面溫度成為特定溫度。加熱器211之溫度係控制成基板S之溫度成為例如100℃以上1500℃以下，以200℃以上1000℃以下為佳，以400℃以上800℃以下為更佳。再者，反應管210內之壓力可考慮設為例如5Pa至100kPa。
(S108) 接著，說明膜處理工程S108。於加熱工程S106之後，進行S108之膜處理工程。在膜處理工程S108中，因應製程配方，對在表面具有作為凹部的溝部之基板S，進行複數次以下的第1步驟～第4步驟，形成特定膜。
即是，在第1步驟，對反應管210供給第一氣體，在第2步驟供給惰性氣體並且排氣反應管210之氛圍以作為淨化工程，在第3步驟對反應管210供給第二氣體，在第4步驟供給惰性氣體並且排氣反應管210之氛圍以作為淨化工程。進行非同時重複複數次該些第1步驟～第4步驟的交互供給處理，在表面具有溝部之基板S上形成特定膜。
被供給的氣體係在每個基板S，在上游側整流部214、基板S上之空間、下游側整流部215形成氣流。此時，因在各基板S上無壓力損失之狀態下基板S被供給氣體，故能夠在各基板S間進行均勻的處理。
另外，即使構成使各上游側整流部214、下游側整流部215和複數基板S對應亦可。如此一來，在可以刪減零件數量之點具有優勢。但是，由於在複數基板S間的壓力，或氣體碰撞到基板側面引起亂流，被配置在上下的基板與另外一基板之間，氣體之供給狀況變化等，而使得在基板S間引起處理的偏差。尤其在產生亂流之情況，因有在基板S之前方側發生氣體之滯留之虞，故在基板S之前方側，進行氣體的分解，其結果，在基板S之邊緣側堆積。因此，在基板面內處理中之均勻性變低。
其結果，有在膜處理發生偏差的可能性。因此，如本實施型態般，對應於一片基板S，設置上游側整流部214、下游側整流部215之點，係在減少基板S間之處理偏差的點具有優勢。
[第一氣體供給，第1步驟] 開啟閥體254，使第一氣體流入至氣體供給管251內。第一氣體係藉由MFC253而被流量調整，從氣體供給構造212，經由上游側整流部214而被供給至反應管210內。而且，經由基板S上之空間、下游側整流部215、氣體排氣構造213、排氣管281而被排氣。此時，同時開啟閥體258，使N 2氣體等之惰性氣體流至氣體供給管255內。此時，即使為了防止第一氣體侵入至氣體供給管261內，開啟閥體268，使惰性氣體流至氣體供給管265內亦可。
此時調整APC閥283，將反應管210內之壓力設為例如1～3990Pa之範圍內的壓力。以MFC253控制之第一氣體之供給流量設為例如0.1～20slm之範圍內之流量。在以下中，加熱器211之溫度係設定成基板S之溫度成為例如100～1500℃之範圍內之溫度，且在400℃至800℃之間被加熱的溫度來進行。對基板S供給第一氣體之時間，設為例如0.1～1000秒之範圍內的時間。第一氣體之流速設為例如0.1～100m/秒，較佳為0.5～50m/秒，更佳為1～20m/秒之範圍內的流速。第一氣體到達至基板S的時間係從噴嘴噴出口起算0.00001秒，較佳為從噴嘴噴出口起算0.0001秒，更佳為從噴嘴噴出口起算0.001秒的時間。
此時，經由與處理室連通的氣體供給構造212，從基板S之側方，對基板S在水平方向供給第一氣體。作為第一氣體，係至少結合兩個Si原子的氣體，例如可以使用作為包含Si及Cl之氣體的Si 2Cl 6氣體(以下，表示為HCDS氣體)。即是，從基板S之側方，未分解狀態之第一氣體朝水平方向被供給至基板S表面。依此，第一氣體被供給至溝內，藉由衝突至構成溝部之壁部700，第一氣體被分解成前軀物。而且，被分解的前驅物附著於構成溝部之壁部的內壁。
在此，從氣體供給構造212至基板S為止的距離係因應能夠維持第一氣體之未分解狀態的時間而被設定。即是，從氣體供給構造212至基板S為止的距離係被設定為至少對應於第一氣體之未分解時間的距離。換言之，第一氣體到達至基板S為止的距離，為使前驅物附著於構成溝部之壁部之內壁的距離。另外，未分解係表示被供給之氣體之中，多數的氣體未被分解之狀態。不僅被供給的所有氣體未被分解的狀態，也包含被供給的氣體之特定量被分解，其餘未被分解之狀態。特定量係表示例如被供給的氣體之1%程度。
在此，從氣體供給構造212至基板S為止的距離，係至少從氣體供給構造212之前端例如噴嘴223之前端至基板S為止的距離，例如即使為從噴嘴223之前端至基板S之上游側邊緣為止之距離，或從噴嘴223之前端至基板S之中心為止的距離，或從噴嘴223之前端至基板S之下游側邊緣為止的距離亦可。
例如，使用HCDS氣體作為第一氣體之情況，被供給至反應管210內的HCDS氣體之中，藉由未分解狀態之HCDS氣體從基板S側方被供給，如圖8所示般，HCDS氣體被供給至溝內，衝突至構成溝部之壁部700。藉由該衝突，作為HCDS氣體的Si 2Cl 6係Si-Si鍵結被切斷，被分解成作為前驅物的SiCl 2。由於SiCl 2在形成膜之途中之狀態也有，故也稱為中間體。被分解的SiCl 2係分子尺寸小於HCDS，容易附著於構成溝部之壁部700。即是，藉由從基板S之側方供給未分解狀態的HCDS氣體，在HCDS氣體未分解之狀態下，被供給至基板S表面上，衝突至構成溝部的壁部700。依此，在基板S表面上，HCDS氣體在未分解之狀態下被供給，在溝內，HCDS氣體被分解成SiCl 2，被分解的SiCl 2附著於溝內。
即是，在作為第一氣體，使用例如HCDS氣體之情況，因Si鍵結間具有藉由朝壁部的衝突而被切斷之程度的鍵結能，故由於衝突至溝部之壁部的衝擊，Si鍵結間的鍵結部被切斷，被分解成作為前驅物的SiCl 2。另一方面，當第一氣體在較溝部更上游側被分解時，有溝部之上游側生成前軀物(SiCl 2)，在溝部之周圍被成膜，在溝內形成氣孔，階梯覆蓋率惡化之情況。此係被分解的前驅物之沉積率(成膜速度)高，容易附著於構成溝部之壁部700之故。
即是，在本態樣中，被構成藉由HCDS氣體以未分解之狀態被供給至基板S之表面，藉由衝突至溝內之壁部700，生成沉積率高的SiCl 2。依此，也容易到達至溝部之底部，形成階梯覆蓋性能被改善的含有Si膜。
再者，作為第一氣體，使用在處理溫度、處理壓力略一定之情況，分解量隨著時間經過增加之性質的氣體。而且，如圖9所示般，例如將第一氣體之分解量為特定範圍內，且直至第一氣體的分解量為特定量A以下的時間T為止的範圍內的區域，設定從開始供給第一氣體起到達至基板S為止的時間，作為屬於第一氣體未分解的未分解狀態的區域。該時間為能夠在溝內壁附著SiCl 2的時間。再者，處理溫度係被設定為使SiCl 2附著於溝內壁的溫度。
再者，為了抑制第一氣體的分解率，即使將供給第一氣體之時的反應管210內之全壓設為例如100Pa以下的低全壓，加快反應管210內之流速，抑制在氣體的反應管210內的滯留亦可。例如供給HCDS氣體之時，以HCDS氣體之分解率成為1%以內之方式，設定全壓。或者，設定為從HCDS氣體分解的SiCl 2之分壓成為0.1Pa以下。依此，階梯覆蓋性能被改善。
再者，第一氣體係能夠以使SiCl 2吸附(附著)於溝部之內壁的流速被供給。依此，因可以使SiCl 2確實地吸附於溝內壁，故階梯覆蓋性能被改善。
在此，在使用相對於基板S在垂直方向延伸的L型噴嘴作為氣體供給部之情況，有在噴嘴內壓力變高，直至被供給至基板S為止，進行著氣體之分解的情況。再者，在反應管之下側具備排氣反應管內之氣體的排氣口之構成的情況，因在反應管內氣體於垂直方向流動，故有氣流之壓力損失變大，反應管內之壓力變高，進行著氣體之分解的情況。再者，在反應管之頂棚內壁和基板支持部之頂棚之間滯留氣體之構成的情況，有進行著氣體之分解的情況。
再者，為了改善階梯覆蓋性能，必須對具有溝部之基板S，供給充分的曝露量(供給分壓×供給時間)之原料氣體。再者，在使用具有爐內之氣體滯留時間長之構成的裝置之情況，當以高分壓供給原料氣體時，與以低分壓供給原料氣體之情況相比，進行著原料氣體之分解。因此，雖然以低分壓供給原料氣體而改善階梯覆蓋性能，但是在以低分壓供給原料氣體之情況，為了確保充分的曝露量，必須增長原料氣體的供給時間。即是，生產性和階梯覆蓋性能為互抵的關係。
如本態樣般，在使用例如HCDS氣體作為第一氣體之情況，藉由將基板S之溫度成為高溫化，可以使Cl或HCl等之反應副生成物脫離，能夠改善階梯覆蓋性能。但是，在使基板S之溫度高溫化之情況，進行著HCDS氣體的分解。
若藉由本態樣時，能夠縮短第一氣體到達至基板S的時間，即使使基板S之溫度高溫化之情況，亦能邊抑制基板S表面之原料氣體的分解，邊提升階梯覆蓋性能。
即是，若藉由本態樣之基板處理裝置10時，即使在以高分壓供給原料氣體之情況，亦能縮短第一氣體到達至基板S之時間，能夠邊抑制基板S表面之原料氣體的分解，邊提升生產性和階梯覆蓋性能。
再者，在本態樣中，藉由將氣體排氣構造213設為從基板S之橫向排氣氣體的橫排氣構造，可以縮小反應管210內之壓力損失，提升基板S之面間均勻性。
再者，在本態樣中，藉由構成增寬被連接於反應管210之排氣側之開口部的寬度，抑制氣體的滯留，縮小氣流的漩渦，抑制在基板S表面的氣體之分解。
再者，即使去除基板支持部之頂棚而在反應管210之頂棚內壁正下方配置基板S亦可。依此，能抑制氣體在基板保持部之頂棚和反應管之內側的滯留，而將第一氣體之分解率抑制在特定範圍內，且能抑制在基板S表面中之第一氣體的分解。
[淨化，第2步驟] 從開始供給第一氣體起經過特定時間後，關閉閥體254，停止第一氣體之供給。此時，開啟閥體258、268，對氣體供給管255、265內，供給作為淨化氣體的惰性氣體，並且使排氣管281之閥體282、APC閥283維持開啟之原樣，藉由真空泵284使反應管210內真空排氣。依此，可以抑制存在於反應管210內的氣相中之第一氣體和第二氣體之反應。
[第二氣體供給，第3步驟] 開始淨化起經過特定時間後。關閉閥體258、268，在氣體供給管261內流通第二氣體。第二氣體係藉由MFC263而被流量調整，從氣體供給構造212，經由上游側整流部214而被供給至反應管210內。而且，經由基板S上之空間、下游側整流部215、氣體排氣構造213、排氣管281而被排氣。此時，同時開啟閥體268，使N 2氣體等之惰性氣體流至氣體供給管265內。此時，為了防止第二氣體侵入至氣體供給管251內，即使開啟閥體258，使惰性氣體流至氣體供給管255內亦可。
此時調整APC閥283，將反應管210內之壓力設為例如1～3990Pa之範圍內的壓力。以MFC263控制之第二氣體之供給流量設為例如0.1～100slm之範圍內之流量。對基板S供給第二氣體之時間，設為例如0.1～1000秒之範圍內的時間。對基板S供給第二氣體之流速，設為例如0.1～100m/秒之範圍內的流速。
此時，經由氣體供給構造212，從基板S之側方，對基板S供給第二氣體。在此，作為第二氣體，係與第一氣體不同的氣體，可以使用與第一氣體反應的氣體，例如作為含N氣體的NH 3氣體。即是，第二氣體從基板S之側方被供給至基板S表面。而且，第二氣體被供給至溝內，與附著於構成溝部之壁部700的前驅物反應，期望的膜被形成在包含溝內的基板S上。具體而言，在基板S表面上，NH 3氣體與HCDS氣體反應，被供給至溝內的NH 3氣體，與附著於構成溝部之壁部700的SiCl 2反應，氣孔被抑制，形成階梯覆蓋性能被改善的氮化矽(SiN)膜。
在此，使用NH 3氣體作為第二氣體之情況，當HCDS氣體和NH 3氣體反應時，在膜上生成NH 2鍵結。假設接著供給的HCDS和NH 2反應之情況，生成Cl或氯化氫(HCl)。在該Cl和HCl在SiCl 2和溝內壁之間滯留之情況，Cl和HCl阻礙SiCl 2附著於溝內壁之情形。於是，設定為使生成在基板S之溝內之NH 2等的副生成物脫離的溫度，且不促進作為第一氣體的HCDS之分解的溫度。再者，以HCDS不分解的時間且不生成SiCl 2的時間，從基板S側方供給NH 3氣體。
[淨化，第4步驟] 從開始供給第二氣體起經過特定時間後，關閉閥體264，停止第二氣體之供給。此時，開啟閥體258、268，對氣體供給管255、265內，供給作為淨化氣體的惰性氣體，並且使排氣管281之閥體282、APC閥283維持開啟之原樣，藉由真空泵284使反應管210內真空排氣。依此，可以抑制存在於反應管210內的氣相中之第一氣體和第二氣體之反應。
(實施特定次數) 藉由實行依序非同時地進行上述第1步驟～第4步驟的循環特定次數(N次)，1次以上，在具有溝部之基板S上形成特定厚度的膜。在此，形成例如SiN膜。
(S110) 接著，說明基板搬出工程S110。在S110中，以與上述基板搬入工程S104相反的程序，將處理完的基板S朝移載室217之外搬出。
(S112) 接著，說明判定S112。在此，判定是否處理特定次數基板。當判斷為未處理特定次數時，則返回至基板搬入工程S104，處理下一個基板S。當判斷為已處理特定次數時，則結束處理。
另外，在上述中，雖然在氣流的形成中表現為水平，但是若整體在水平方向形成氣體之主流即可，若為不影響到複數基板之均勻處理的範圍時，即使為擴散至垂直方向的氣流亦可。
再者，在上述中，雖然有同程度、同等、相同等的表現，但當然該些包含實質上相同者。
(其他之實施型態) 以上，雖然具體性地說明本態樣之實施型態，但不限定於此，可以在不脫離該主旨之範圍下進行各種變更。
再者，例如，在上述各實施型態中，在基板處理裝置進行的成膜處理中，雖然舉出使用第一氣體和第二氣體在基板S上形成膜之情況，但是本態樣不限定於此。即是，即使使用其他種類之氣體作為用於成膜處理之處理氣體而形成其他種類之薄膜亦可。並且，即使在使用3種類以上之處理氣體之情況，若交互供給該些而進行成膜處理時，則能適用本態樣。
再者，例如，在上述各實施型態中，雖然舉成膜處理為例作為基板處理裝置進行的處理，但是本態樣不限定於此。即是，本態樣除了在各實施型態舉例的成膜處理之外，亦可以適用於在各實施型態中例示的薄膜之外的成膜處理。再者，在本實施型態中，雖然針對疊層複數基板而進行處理之裝置予以說明，但是不限定於此，亦能適用於逐片地處理基板之單片裝置。再者，可將某實施型態之構成之一部分置換成其他實施型態之構成，亦可在某實施型態之構成加入其他實施型態之構成。再者，針對各實施型態之構成之一部分，可進行其他構成的追加、刪除、置換。
＜本揭示之較佳態樣＞ 以下，針對本揭示之較佳態樣予以附記。
(附記1) 若藉由本揭示之一態樣時，提供一種半導體裝置之製造方法，具有： (a)從在表面具有凹部之基板之側方，對上述基板供給原料氣體的工程； (b)對上述基板供給反應氣體的工程；及 藉由執行非同時地進行上述(a)和(b)的循環特定次數，在上述基板上形成膜之工程， 在上述(a)中，藉由使上述原料氣體衝突至上述凹部內壁，使上述原料氣體分解而產生中間體，使上述中間體附著於上述凹部內壁， 在上述(b)中，使附著於上述凹部內之上述中間體和上述反應氣體反應。
(附記2) 如附記1所載之方法，其中 上述原料氣體係藉由衝突至構成上述凹部之壁部而被分解。
(附記3) 如附記1所載之方法，其中 上述原料氣體係具有藉由衝突至構成上述凹部之壁部而被分解的鍵結能。
(附記4) 如附記1所載之方法，其中 上述原料氣體具有Si-Si鍵結，藉由朝構成上述凹部之壁部的衝突，Si-Si鍵結被切斷。
(附記5) 如附記1所載之方法，其中 上述原料氣體之流速，係使上述中間體附著於上述凹部內壁的流速。
(附記6) 如附記1所載之方法，其中 上述原料氣體到達至上述基板為止的時間，係使上述中間體附著於上述凹部內壁的時間。
(附記7) 如附記1所載之方法，其中 上述原料氣體到達至上述基板為止的距離，係使上述中間體附著於上述凹部內壁的距離。
(附記8) 如附記1所載之方法，其中 上述原料氣體係從被連通於處理室之氣體供給構造被供給， 從上述氣體供給構造至上述基板為止之距離係因應能夠維持未分解狀態的時間而被設定。
(附記9) 如附記1所載之方法，其中 上述原料氣體係從被連通於處理室之氣體供給構造被供給， 從上述氣體供給構造至上述基板為止的距離，係使上述中間體附著於上述凹部內壁的距離。
(附記10) 如附記1所載之方法，其中 供給上述原料氣體之時之處理室之溫度，係使上述中間體附著於上述凹部內壁的溫度。
(附記11) 如附記1所載之方法，其中 上述原料氣體係至少兩個Si原子鍵結的氣體。
(附記12) 如附記11所載之方法，其中 上述分解係上述Si原子之鍵結被切斷的狀態。
(附記13) 如附記1所載之方法，其中 上述原料氣體係包含矽及氯的氣體。
(附記14) 如附記1所載之方法，其中 上述原料氣體為六氯化二矽。
(附記15) 如附記1所載之方法，其中 上述原料氣體和上述反應氣體交互地被供給至處理室， 上述基板係被設定為在交互供給之時使在上述基板之凹部內生成的NH終端脫離的溫度，且上述原料氣體之分解不被促進的溫度。
(附記16) 若藉由本揭示之其他態樣時，提供一種基板處理裝置，具有： 基板支持部，其係支持具有凹部之基板； 反應管，其係存儲上述基板支持部； 氣體供給部，其係從上述基板支持部之側方對上述基板供給原料氣體或反應氣體；及 控制部，其控制為以使進行下述處理： (a)對上述基板供給原料氣體的處理； (b)對上述基板供給反應氣體的處理；及 (c)藉由執行非同時地進行上述(a)和(b)之循環特定次數，在上述基板上形成膜之處理， (d)在上述(a)中，藉由使上述原料氣體衝突至上述凹部內壁，使上述原料氣體分解而產生中間體，使上述中間體附著於上述凹部內壁， (e)在上述(b)中，使附著於上述凹部內之上述中間體和上述反應氣體反應。
(附記17) 若藉由本揭示之另一其他的態樣時，提供一種程式，其係使用電腦使基板處理裝置實行具有下述程序： (a)從在表面具有凹部之基板之側方，對上述基板供給原料氣體的程序； (b)對上述基板供給反應氣體的程序；及 (c)藉由執行非同時地進行上述(a)和(b)的循環特定次數，在上述基板上形成膜之程序， (d)在上述(a)中，藉由使上述原料氣體衝突至上述凹部內壁，使上述原料氣體分解而產生中間體，使上述中間體附著於上述凹部內壁， (e)在上述(b)中，使附著於上述凹部內之上述中間體和上述反應氣體反應。
(附記18) 如附記1所載之方法，其中 上述原料氣體的流速設為0.1～100m/秒，較佳為0.5～50m/秒，更佳為1～20m/秒。
(附記19) 如附記1所載之方法，其中 上述原料氣體到達至上述基板的時間係從噴嘴噴出口起算0.00001秒，較佳為從噴嘴噴出口起算0.0001秒，更佳為從噴嘴噴出口起算0.001秒的時間。
(附記20) 如附記1所載之方法，其中 上述基板係在100℃以上1500℃以下，較佳為200℃以上1000℃以下，更佳為400℃以上800℃以下之間被加熱。
(附記21) 若藉由本揭示之另一其他的態樣時，提供一種基板處理裝置，其係能在垂直方向多層地設置基板，從水平方向對基板供給氣體，在下側或水平方向設置有排氣孔之反應管的內側支持基板，並且在各基板之正下方配置設置有用以截斷空間之區隔板的基板保持部。
(附記22) 如附記21所載之裝置，其中 在上述反應管之頂棚內壁正下方配置基板。
(附記23) 如附記1所載之方法，其中 以該原料氣體之分解率成為1%以內之方式，再者，前驅物之分壓成為0.1Pa以下之方式，設定供給上述原料氣體之時的全壓。
(附記24) 如附記1所載之方法，其中 於供給上述原料氣體之時，使多層地被設置在反應管之側面的噴嘴之氣體噴射角度從反應管中心偏移。
S:基板 10:基板處理裝置 210:反應管 600:控制器
[圖1]為表示在本揭示之一實施型態中之基板處理裝置之概略的縱剖面圖。 [圖2]為表示在圖1中之基板支持部之詳細的縱剖面圖。 [圖3]圖3(A)為表示在本揭示之一實施型態中之第一氣體供給系統的圖，圖3(B)為表示在本揭示之一實施型態中之第二氣體供給系統的圖，圖3(C)為表示在本揭示之一實施型態中之第三氣體供給系統的圖。 [圖4]圖4(A)～圖4(C)為表示在本揭示之一實施型態中之第一氣體之化學構造式之一例的圖。 [圖5]圖5(A)為表示在本揭示之一實施型態之處理室排氣系統的圖，圖5(B)為表示在本揭示之一實施型態之移載室排氣系統的圖。 [圖6]係以在本揭示之一實施型態中的基板處理裝置之控制器之概略構成圖，以區塊圖表示控制器之控制系統的圖。 [圖7]為表示在本揭示之一實施型態中之基板處理序列的圖。 [圖8]為用以說明在本揭示之一實施型態中之第一氣體供給時之基板表面之狀態的示意圖。 [圖9]為表示在本揭示之一實施型態中之第一氣體之供給時間和分解量之關係的圖。
S:基板
10:基板處理裝置
206b:反應管儲存室
210:反應管
211:加熱器
212:氣體供給構造
213:氣體排氣構造
214:上游側整流部
215:下游側整流部
216:分歧管
217:移載室
221:氣體供給管
223:噴嘴
224:噴嘴
225:分配部
226:區隔板
227:框體
231:框體
232:區隔板
233:凸緣
241:框體
242:氣體排氣管連接部
243:凸緣
244:排氣孔
251:氣體供給管
261:氣體供給管
271:氣體供給管
291:排氣管
300:基板支持具
310:區隔板支持部
400:上下方向驅動機構部
401:基座凸緣
402:底板
403:側板
410:上下驅動用馬達
411:滾珠螺桿
412:螺帽
413:固定板
414:導軸
415:滾珠導件
416:固定板
420:晶舟上下機構
421:上下方向驅動軸
422:平板
423:軸承
430:旋轉驅動用馬達
431:齒部
432:旋轉傳達輸送帶
440:支持具
441:支持部
442:線性引導軸承
443:真空波紋管
446:O型環

Claims (17)

  1. 一種半導體裝置之製造方法，具有： (a)從在表面具有凹部之基板之側方，對上述基板供給原料氣體的工程； (b)對上述基板供給反應氣體的工程；及 藉由執行非同時地進行上述(a)和(b)的循環特定次數，在上述基板上形成膜之工程， 在上述(a)中，藉由使上述原料氣體衝突至上述凹部內壁，使上述原料氣體分解而產生中間體，使上述中間體附著於上述凹部內壁， 在上述(b)中，使附著於上述凹部內之上述中間體和上述反應氣體反應。
  2. 如請求項1所載之半導體裝置之製造方法，其中 上述原料氣體係藉由衝突至構成上述凹部之壁部而被分解。
  3. 如請求項1所載之半導體裝置之製造方法，其中 上述原料氣體具有藉由衝突至構成上述凹部之壁部而分解的鍵結能。
  4. 如請求項1所載之半導體裝置之製造方法，其中 上述原料氣體具有Si-Si鍵結，藉由朝構成上述凹部之壁部的衝突，Si-Si鍵結被切斷。
  5. 如請求項1所載之半導體裝置之製造方法，其中 上述原料氣體的流速係使上述中間體附著於上述凹部內壁的流速。
  6. 如請求項1所載之半導體裝置之製造方法，其中 上述原料氣體到達至上述基板為止的時間係使上述中間體附著於上述凹部內壁的時間。
  7. 如請求項1所載之半導體裝置之製造方法，其中 上述原料氣體到達至上述基板為止的距離係使上述中間體附著於上述凹部內壁的距離。
  8. 如請求項1所載之半導體裝置之製造方法，其中 上述原料氣體係從被連通於處理室之氣體供給構造被供給， 從上述氣體供給構造至上述基板為止之距離係因應能夠維持未分解狀態的時間而被設定。
  9. 如請求項1所載之半導體裝置之製造方法，其中 上述原料氣體係從被連通於處理室之氣體供給構造被供給， 從上述氣體供給構造至上述基板為止的距離係使上述中間體附著於上述凹部內壁的距離。
  10. 如請求項1所載之半導體裝置之製造方法，其中 供給上述原料氣體之時之處理室之溫度，係使上述中間體附著於上述凹部內壁的溫度。
  11. 如請求項1所載之半導體裝置之製造方法，其中 上述原料氣體為至少兩個Si原子鍵結的氣體。
  12. 如請求項11所載之半導體裝置之製造方法，其中 上述分解係上述Si原子之鍵結被切斷的狀態。
  13. 如請求項1所載之半導體裝置之製造方法，其中 上述原料氣體為包含矽及氯的氣體。
  14. 如請求項1所載之半導體裝置之製造方法，其中 上述原料氣體為六氯化二矽。
  15. 如請求項1所載之半導體裝置之製造方法，其中 上述原料氣體和上述反應氣體交互地被供給至處理室， 上述基板係被設定為在交互供給之時使在上述基板之凹部內生成的NH終端脫離的溫度，且上述原料氣體之分解不被促進的溫度。
  16. 一種基板處理裝置，具有： 基板支持部，其係支持具有凹部之基板； 反應管，其係存儲上述基板支持部； 氣體供給部，其係從上述基板支持部之側方對上述基板供給原料氣體或反應氣體； 控制部，其控制為以使進行下述處理： (a)對上述基板供給原料氣體的處理；及 (b)對上述基板供給反應氣體的處理； (c)藉由執行非同時地進行上述(a)和(b)之循環特定次數，在上述基板上形成膜之處理， (d)在上述(a)中，藉由使上述原料氣體衝突至上述凹部內壁，使上述原料氣體分解而產生中間體，使上述中間體附著於上述凹部內壁， (e)在上述(b)中，使附著於上述凹部內之上述中間體和上述反應氣體反應。
  17. 一種程式，其係使用電腦使基板處理裝置實行具有下述程序： (a)從在表面具有凹部之基板之側方，對上述基板供給原料氣體的程序； (b)對上述基板供給反應氣體的程序；及 (c)藉由執行非同時地進行上述(a)和(b)的循環特定次數，在上述基板上形成膜之程序， (d)在上述(a)中，藉由使上述原料氣體衝突至上述凹部內壁，使上述原料氣體分解而產生中間體，使上述中間體附著於上述凹部內壁， (e)在上述(b)中，使附著於上述凹部內之上述中間體和上述反應氣體反應。
TW111105578A 2021-03-17 2022-02-16 半導體裝置之製造方法、基板處理裝置及程式 TWI838697B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021044119 2021-03-17
JP2021-044119 2021-03-17

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202246571A true TW202246571A (zh) 2022-12-01
TWI838697B TWI838697B (zh) 2024-04-11

Family

ID=

Also Published As

Publication number Publication date
US20230411145A1 (en) 2023-12-21
KR20230157318A (ko) 2023-11-16
WO2022196339A1 (ja) 2022-09-22
CN116762159A (zh) 2023-09-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7883581B2 (en) Substrate processing apparatus and method of manufacturing semiconductor device
US11335554B2 (en) Method of manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus, and recording medium
US9096928B2 (en) Method of manufacturing semiconductor device and substrate processing apparatus
TWI409897B (zh) A substrate processing apparatus, and a method of manufacturing the semiconductor device
US20220277955A1 (en) Method of processing substrate, method of manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus, and recording medium
JP2008507130A (ja) ケイ素−窒素−含有膜の低温プラズマ化学蒸着法
KR20100094408A (ko) 반도체 디바이스의 제조 방법 및 기판 처리 장치
US20220341041A1 (en) Substrate processing apparatus, method of manufacturing semiconductor device, and recording medium
US11923193B2 (en) Method of manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus, and recording medium
WO2020123987A1 (en) Atomic layer deposition on 3d nand structures
TW202219310A (zh) 基板處理裝置、半導體裝置的製造方法及程式
WO2022196339A1 (ja) 半導体装置の製造方法、基板処理装置及びプログラム
TWI578384B (zh) A semiconductor device manufacturing method, a substrate processing method, and a substrate processing apparatus
TWI838697B (zh) 半導體裝置之製造方法、基板處理裝置及程式
JP2017069330A (ja) 半導体装置の製造方法、ガス供給方法及び基板処理装置並びに基板保持具
WO2021193160A1 (ja) 炭化ケイ素含有膜を形成する方法及び装置
JP7420777B2 (ja) 半導体装置の製造方法、基板処理方法、基板処理装置及びプログラム
WO2023181242A1 (ja) 半導体装置の製造方法、基板処理方法、基板処理装置及びプログラム
TWI840805B (zh) 基板處理方法、半導體裝置的製造方法、基板處理裝置及程式
US20170352745A1 (en) Method of manufacturing semiconductor device
US20220415659A1 (en) Method of processing substrate, substrate processing apparatus, recording medium, and method of manufacturing semiconductor device
US20220301852A1 (en) Method of manufacturing semiconductor device, method of processing substrate, recording medium, and substrate processing apparatus
TWI840694B (zh) 基板處理方法、半導體裝置的製造方法、基板處理裝置及程式
US11728162B2 (en) Method of manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus, and recording medium
US11114297B2 (en) Method for forming semiconductor film and film forming device