TW202329243A - 成膜方法，半導體裝置的製造方法，成膜裝置及程式 - Google Patents

成膜方法，半導體裝置的製造方法，成膜裝置及程式 Download PDF

Info

Publication number
TW202329243A
TW202329243A TW111138553A TW111138553A TW202329243A TW 202329243 A TW202329243 A TW 202329243A TW 111138553 A TW111138553 A TW 111138553A TW 111138553 A TW111138553 A TW 111138553A TW 202329243 A TW202329243 A TW 202329243A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
stress
film
substrate
aforementioned
nitride film
Prior art date
Application number
TW111138553A
Other languages
English (en)
Inventor
平祐樹
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 TW202329243A publication Critical patent/TW202329243A/zh

Links

Images

Classifications

    • 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
    • C23C16/42—Silicides
    • 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
    • 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)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)

Abstract

具有：藉由進行預定次數包含下列工序的循環，在前述基板上形成氮化膜之工序， (a)對於基板供給原料的工序； (b)對於前述基板供給氮化劑的工序；及 (c)對於前述基板供給藉由使惰性氣體電漿激發而產生的活性種X的工序， 藉由控制(c)的前述活性種X往前述基板的表面的曝露量，將前述氮化膜的應力控制在拉應力(tensile stress)與壓應力(compressive stress)之間，或控制為壓應力。

Description

成膜方法，半導體裝置的製造方法，成膜裝置及程式
本案是關於成膜方法，半導體裝置的製造方法，成膜裝置及程式。
作為半導體裝置的製造工序之一工序，有在基板的表面上形成氮化膜之工序被進行的情形(例如參照專利文獻1，2)。 先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本特開2013-093551號公報 專利文獻2：日本特開2017-168786號公報
(發明所欲解決的課題)
隨著半導體裝置的微細化或高集聚化，被要求持高的控制性來控制氮化膜的應力。
本案的目的是在於提供一種可提高氮化膜的應力的控制性之技術。 (用以解決課題的手段)
若根據本案之一形態，則提供一種技術，具有：藉由進行預定次數包含下列工序的循環，在前述基板上形成氮化膜之工序， (a)對於基板供給原料的工序； (b)對於前述基板供給氮化劑的工序；及 (c)對於前述基板供給藉由使惰性氣體電漿激發而產生的活性種X的工序， 藉由控制(c)的前述活性種X往前述基板的表面的曝露量，將前述氮化膜的應力控制在拉應力(tensile stress)與壓應力(compressive stress)之間，或控制為壓應力。 [發明的效果]
若根據本案，則可提高氮化膜的應力的控制性。
＜本案之一形態＞
以下，主要邊參照圖1~圖5邊說明本案之一形態。另外，在以下的說明中使用的圖面是皆為模式性者，被顯示於圖面的各要素的尺寸的關係、各要素的比率等是不一定與現實者一致。並且，在複數的圖面的相互間也各要素的尺寸的關係、各要素的比率等是不一定一致。
(1)成膜裝置的構成 如圖1所示般，作為基板處理裝置的成膜裝置的處理爐202是具有作為溫度調整器(加熱部)的加熱器207。加熱器207是圓筒形狀，藉由被支撐於保持板而垂直地安裝。加熱器207是亦作為以熱來使氣體活化(激發)的活化機構(熱激發部)機能。
在加熱器207的內側是與加熱器207同心圓狀地配設有反應管203。反應管203是例如藉由石英(SiO 2)或碳化矽(SiC)等的耐熱性材料所構成，被形成上端為閉塞下端為開口的圓筒形狀。在反應管203的下方是與反應管203同心圓狀地配設有集合管209。集合管(manifold)209是例如藉由不鏽鋼(SUS)等的金屬材料所構成，被形成上端及下端為開口的圓筒形狀。集合管209的上端部是與反應管203的下端部卡合，被構成為支撐反應管203。在集合管209與反應管203之間是設有作為密封構件的O型環220a。反應管203是與加熱器207同樣地垂直安裝。主要藉由反應管203及集合管209來構成處理容器(反應容器)。在處理容器的筒中空部是形成處理室201。處理室201是被構成為可收容作為基板的晶圓200。在此處理容器內進行對於晶圓200的處理。
在處理室201內，作為第1~第3供給部的噴嘴249a~249c會分別被設為貫通集合管209的側壁。亦將噴嘴249a~249c分別稱為第1~第3噴嘴。噴嘴249a~249c是例如藉由石英或SiC等的耐熱性材料所構成。噴嘴249a~249c是分別連接氣體供給管232a~232c。噴嘴249a~249c是分別為不同的噴嘴，噴嘴249a，249c的各者是與噴嘴249b鄰接設置。
在氣體供給管232a~232c從氣流的上游側依序分別設有流量控制器(流量控制部)的質量流控制器(MFC)241a~241c及開閉閥的閥243a~243c。在氣體供給管232a~232c的比閥243a~243c更下游側是分別連接氣體供給管232d~232f。在氣體供給管232d~232f是從氣流的上游側依序分別設有MFC241d~ 241f及閥243d~243f。氣體供給管232a~232f是例如藉由SUS等的金屬材料所構成。
如圖1、圖2所示般，噴嘴249a~249c是在反應管203的內壁與晶圓200之間的平面視圓環狀的空間，沿著反應管203的內壁的下部到上部，分別設為朝向晶圓200的配列方向上方而升起。亦即，噴嘴249a~249c是在配列晶圓200的晶圓配列區域的側方的水平包圍晶圓配列區域的區域分別被設為沿著晶圓配列區域。平面視，噴嘴249b是被配置為中間隔著被搬入至處理室201內的晶圓200來與後述的排氣口231a對向於一直線上。噴嘴249a，249c是被配置為沿著反應管203的內壁(晶圓200的外周部)來從兩側夾入通過噴嘴249b與排氣口231a的中心的直線L。直線L是亦為通過噴嘴249b與晶圓200的中心的直線。亦即，噴嘴249c是亦可說是隔著直線L設於與噴嘴249a反對側。噴嘴249a，249c是以直線L作為對稱軸，線對稱地亦即對稱(symmetry)地配置。在噴嘴249a~249c的側面是分別設有供給氣體的氣體供給孔250a~250c。氣體供給孔250a~250c是分別開口為平面視與排氣口231a對向(對面)，可朝向晶圓200供給氣體。氣體供給孔250a~250c是從反應管203的下部到上部設置複數。
從氣體供給管232a是原料(原料氣體)會經由MFC241a、閥243a、噴嘴249a來朝處理室201內供給。
從氣體供給管232b是氮化劑(氮化氣體、氮源)會作為反應體(反應氣體)經由MFC241b、閥243b、噴嘴249b來朝處理室201內供給。
從氣體供給管232c是氧化劑(氧化氣體、氧源)會作為反應體(反應氣體)經由MFC241c、閥243c、噴嘴249c來朝處理室201內供給。
從氣體供給管232d~232f是惰性氣體會分別經由MFC241d~241f、閥243d~243f、氣體供給管232a~ 232c、噴嘴249a~249c來朝處理室201內供給。惰性氣體是作為淨化氣體、載流氣體、稀釋氣體等作用。如後述般，亦可使惰性氣體在處理室201內電漿激發而供給，該情況，亦可使惰性氣體作為改質氣體作用。
主要藉由氣體供給管232a、MFC241a、閥243a來構成原料供給系(原料氣體供給系)。主要藉由氣體供給管232b、MFC241b、閥243b來構成氮化劑供給系(氮化源供給系、氮化氣體供給系)。主要藉由氣體供給管232c、MFC241c、閥243c來構成氧化劑供給系(氧化源供給系、氧化氣體供給系)。亦可將氮化劑供給系及氧化劑供給系之中至少任一個稱為反應體供給系。主要藉由氣體供給管232d~232f、MFC241d~241f、閥243d~243f來構成惰性氣體供給系。如上述般，使惰性氣體作為改質氣體作用時，是亦可將惰性氣體供給系稱為改質氣體供給系。
上述的各種氣體供給系之中，任一個或全部的氣體供給系是亦可被構成為閥243a~243f、MFC241a~ 241f等被集聚而成的集聚型供給系統248。集聚型供給系統248是被構成為對於氣體供給管232a~232f的各者連接，往氣體供給管232a~232f內的各種氣體的供給動作，亦即閥243a~243f的開閉動作或MFC241a~241f的調整流量動作等會藉由後述的控制器121來控制。集聚型供給系統248是被構成為一體型或分割型的集聚單元，可對於氣體供給管232a~232f等以集聚單元單位來進行裝卸，被構成為可以集聚單元單位來進行集聚型供給系統248的維修、更換、增設等。
在反應管203的側壁下方是設有將處理室201內的氣氛排氣的排氣口231a。如圖2所示般，排氣口231a是平面視，被設在隔著晶圓200來與噴嘴249a~249c(氣體供給孔250a~250c)對向(對面)的位置。排氣口231a是亦可沿著反應管203的側壁的下部到上部，亦即沿著晶圓配列區域而設。排氣口231a是連接排氣管231。排氣管231是例如藉由SUS等的金屬材料所構成。排氣管231是經由作為檢測出處理室201內的壓力的壓力檢測器(壓力檢測部)的壓力感測器245及作為壓力調整器(壓力調整部)的APC (Auto Pressure Controller)閥244來連接作為真空排氣裝置的真空泵246。APC閥244是被構成為在使真空泵246作動的狀態下開閉閥，藉此可進行處理室201內的真空排氣及真空排氣停止，進一步，在使真空泵246作動的狀態下，根據藉由壓力感測器245所檢測出的壓力資訊來調節閥開度，藉此可調節處理室201內的壓力。亦可將APC閥244稱為排氣閥。主要藉由排氣管231、APC閥244、壓力感測器245來構成排氣系。亦可將真空泵246含在排氣系中。
在集合管209的下方是設有可將集合管209的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是例如藉由SUS等的金屬材料所構成，被形成圓盤狀。在密封蓋219的上面是設有與集合管209的下端抵接之作為密封構件的O型環220b。在密封蓋219的下方是設置有使後述的晶舟217旋轉的旋轉機構267。旋轉機構267的旋轉軸255是例如藉由SUS等的金屬材料所構成，貫通密封蓋219來連接至晶舟217。旋轉機構267是被構成為藉由使晶舟217旋轉來使晶圓200旋轉。密封蓋219是被構成為藉由被設在反應管203的外部之作為昇降機構的晶舟升降機115來昇降於垂直方向。晶舟升降機115是被構成為藉由使密封蓋219昇降來將晶圓200搬入及搬出(搬送)於處理室201內外的搬送裝置(搬送機構)。
在集合管209的下方是設有：在使密封蓋219降下從處理室201內搬出晶舟217的狀態，可使集合管209的下端開口氣密地閉塞之作為爐口蓋體的擋板219s。擋板219s是例如藉由SUS等的金屬材料所構成，被形成圓盤狀。在擋板219s的上面是設有與集合管209的下端抵接之作為密封構件的O型環220c。擋板219s的開閉動作(昇降動作或轉動動作等)是藉由擋板開閉機構115s所控制。
作為基板支撐具的晶舟217是被構成為使複數片例如25~200片的晶圓200以水平姿勢且彼此中心一致的狀態下排列於鉛直方向而多段地支撐。亦即，晶舟217是被構成為使複數片的晶圓200以水平姿勢且於垂直方向空出間隔而配列。晶舟217是例如藉由石英或SiC等的耐熱性材料來構成。在晶舟217的下部是例如藉由石英或SiC等的耐熱性材料所構成的隔熱板218會被多段地支撐。晶舟217是被構成為可分別支撐複數片的晶圓200。
在反應管203內是設置有作為溫度檢測器的溫度感測器263。根據藉由溫度感測器263所檢測出的溫度資訊來調整往加熱器207的通電情況，藉此處理室201內的溫度成為所望的溫度分佈。溫度感測器263是沿著反應管203的內壁而設。
在反應管203的外部，亦即處理容器(處理室201)的外部是設有電漿產生用的電極300。藉由對電極300施加電力，可在反應管203的內部，亦即處理容器(處理室201)的內部使氣體電漿化而激發，亦即使氣體電漿激發。以下，亦將使氣體電漿激發的情形簡稱為電漿激發。電極300是被構成為藉由施加電力亦即高頻電力(RF電力)，在反應管203內，亦即處理容器(處理室201)內，使電容耦合電漿(Capacitivel y Coupled Plasma、簡稱：CCP)產生。
具體而言，如圖2所示般，在加熱器207與反應管203之間配設有電極300及固定電極300的電極固定具301。在加熱器207的內側配設電極固定具301，在電極固定具301的內側配設電極300，在電極300的內側配設反應管203。
又，如圖1、圖2所示般，電極300及電極固定具301是在加熱器207的內壁與反應管203的外壁之間的平面視圓環狀的空間，沿著反應管203的外壁的下部到上部，分別被設為延伸於晶圓200的配列方向。電極300是與噴嘴249a~249c平行設置。電極300及電極固定具301是平面視與反應管203及加熱器207同心圓弧狀地且與反應管203及加熱器207是成為非接觸配列、配置。電極固定具301是以絕緣性物質(絕緣體)所構成，由於被設為覆蓋電極300及反應管203的至少一部分，因此亦將電極固定具301稱為罩(絕緣罩、絕緣壁、絕緣板)或剖面圓弧罩(剖面圓弧體、剖面圓弧壁)。
如圖2所示般，電極300是被設置複數個，該等複數的電極300會被固定於電極固定具301的內壁而設置。更具體而言，如圖4所示般，在電極固定具301的內壁面是設有可勾住電極300的突起部(鉤部)301a，在電極300是設有可插通突起部301a的貫通孔即開口部300c。經由開口部300c來將電極300卡在電極固定具301的內壁面所設的突起部301a，藉此可將電極300固定於電極固定具301。另外，圖4是表示在1個的電極300設有2個的開口部300c，藉由將1個的電極300卡在2個的突起部301a來固定的例子，亦即在2處固定1個的電極300的例子。另外，圖2是表示將9個的電極300固定於1個的電極固定具301的例子，圖4是表示將12的電極300固定於1個的電極固定具301的例子。
電極300是以鎳(Ni)等的耐氧化材料所構成。雖亦可用SUS、鋁(Al)、銅(Cu)等的金屬材料來構成電極300，但藉由以Ni等的耐氧化材料構成，可抑制電氣傳導率的劣化，可抑制電漿產生效率的降低。進一步，亦可用添加了Al的Ni合金材料來構成電極300，此情況，亦可將耐熱性及耐腐蝕性高的氧化被膜即鋁氧化膜(AlO膜)形成於電極300的最表面。被形成於電極300的最表面的AlO膜是作為保護膜(阻斷(block)膜、屏障(barrier)膜)作用，可抑制電極300的內部的劣化的進展。藉此，更可抑制電極300的電氣傳導率的降低所致的電漿產生效率的降低。電極固定具301是藉由絕緣性物質(絕緣體)例如石英或SiC等的耐熱性材料所構成。電極固定具301的材質是與反應管203的材質同樣為理想。
如圖2所示般，電極300是包含第1電極300a及第2電極300b。第1電極300a是經由匹配器305來連接至高頻電源(RF電源)320。第2電極300b是被接地(earth)，成為基準電位(0V)。亦將第1電極300a稱為Hot電極或HOT電極，亦將第2電極300b稱為Ground電極或GND電極。第1電極300a及第2電極300b是分別正面視被構成為矩形形狀的板狀構件。第1電極300a是至少設置1個，第2電極300b是至少設置1個。圖1、圖2、圖4是表示第1電極300a及第2電極300b的各者設置複數個的例子。另外，圖2是表示在1個的電極固定具301設有6個的第1電極300a及3個的第2電極300b的例子，圖4是表示在1個的電極固定具301設有8個的第1電極300a及4個的第2電極300b的例子。經由匹配器305從RF電源320施加RF電力至第1電極300a與第2電極300b之間，藉此在第1電極300a與第2電極300b之間的區域產生電漿。亦將此區域稱為電漿產生區域。
另外，第1電極300a的表面積是第2電極300b的表面積的2倍以上3倍以下為理想。當第1電極300a的表面積未滿第2電極300b的表面積的2倍時，電位分佈的擴展會變窄，電漿產生效率會有降低的情形。當第1電極300a的表面積超過第2電極300b的表面積的3倍時，電位分佈會有擴展至晶圓200的邊緣部分的情形，晶圓200成為障礙，有電漿的產生效率飽和的情形。又，此情況，在晶圓200的邊緣部也產生放電，亦有對晶圓200產生電漿損傷的情形。藉由將第1電極300a的表面積設為第2電極300b的表面積的2倍以上3倍以下，可提高電漿產生效率，抑制對晶圓200的電漿損傷。另外，如圖2所示般，電極300(第1電極300a、第2電極300b)是平面視被配置成圓弧狀，又，以等間隔亦即鄰接的電極300(第1電極300a、第2電極300b)間的距離(間隙)相等的方式配置。又，如上述般，電極300(第1電極300a、第2電極300b)是與噴嘴249a~249c平行設置。
在此，亦可將電極固定具301及電極300(第1電極300a、第2電極300b)稱為電極單元。電極單元是如圖2所示般，被配置於避開噴嘴249a~249c、溫度感測器263、排氣口231a及排氣管231的位置為理想。圖2是表示2個的電極單元會避開噴嘴249a~249c、溫度感測器263、排氣口231a及排氣管231，而被配置為隔著晶圓200(反應管203)的中心來對向(對面)的例子。另外，圖2是表示2個的電極單元平面視以直線L作為對稱軸，線對稱地亦即對稱(symmetry)地配置的例子。藉由將電極單元如此地配置，可將噴嘴249a~249c、溫度感測器263、排氣口231a及排氣管231配置於處理室201內的電漿產生區域外，可抑制對該等的構件的電漿損傷，該等的構件的消耗、破損，和來自該等的構件的粒子的發生。
主要藉由電極300亦即第1電極300a及第2電極300b來構成使氣體電漿激發(活化)的激發部(電漿激發部、電漿活化機構)。亦可將電極固定具301、匹配器305、RF電源320含在電漿激發部中。
如圖3所示般，控制部(控制手段)即控制器121是被構成為具備CPU(Central Processing Unit)121a、RAM(Random Access Memory)121b、記憶裝置121c、I/O埠121d的電腦。RAM121b、記憶裝置121c、I/O埠121d是被構成為可經由內部匯流排121e來與CPU121a作資料交換。控制器121是連接例如構成為觸控面板等的輸出入裝置122。並且，控制器121是可連接外部記憶裝置123。
記憶裝置121c是例如以快閃記憶體、HDD (Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)等所構成。在記憶裝置121c內是可讀出地記錄儲存有控制成膜裝置的動作的控制程式，或記載後述的處理的程序或條件等的製程處方等。製程處方是被組合為可使後述的處理的各程序藉由控制器121來實行於成膜裝置，可取得預定的結果，作為程式機能。以下，亦將製程處方或控制程式等總簡稱為程式。又，亦將製程處方簡稱為處方。在本說明書中使用程式的用語時，是有只包含處方單體時，只包含控制程式單體時，或包含該等的雙方時。RAM121b是被構成為暫時性地保持藉由CPU121a所讀出的程式或資料等之記憶區域(工作區域)。
I/O埠121d是被連接至上述的MFC241a~ 241f、閥243a~243f、壓力感測器245、APC閥244、真空泵246、溫度感測器263、加熱器207、旋轉機構267、晶舟升降機115、擋板開閉機構115s、RF電源320、匹配器305等。
CPU121a是被構成為從記憶裝置121c讀出控制程式而實行，且可按照來自輸出入裝置122的操作指令的輸入等，從記憶裝置121c讀出處方。CPU121a是被構成為可按照讀出的處方的內容，控制MFC241a~241f的各種氣體的流量調整動作、閥243a~243f的開閉動作、APC閥244的開閉動作及根據壓力感測器245的APC閥244的壓力調整動作、真空泵246的啟動及停止、根據溫度感測器263的加熱器207的溫度調整動作、藉由旋轉機構267的晶舟217的旋轉及旋轉速度調節動作、藉由晶舟升降機115的晶舟217的昇降動作、藉由擋板開閉機構115s的擋板219s的開閉動作、藉由匹配器305的阻抗調整動作、往RF電源320的電力供給等。
控制器121是可藉由將被記錄儲存於外部記憶裝置123的上述的程式安裝於電腦來構成。外部記憶裝置123是例如包括HDD等的磁碟、CD等的光碟、MO等的光磁碟、USB記憶體、SSD等的半導體記憶體等。記憶裝置121c或外部記憶裝置123是被構成為電腦可讀取的記錄媒體。以下，亦可將該等總簡稱為記錄媒體。在本說明書中使用記錄媒體的用語時，是有只包含記憶裝置121c單體時，只包含外部記憶裝置123單體時，或包含該等雙方時。另外，對電腦的程式的提供是亦可不使用外部記憶裝置123，而利用網際網路或專用線路等的通訊手段來進行。
(2)成膜工序 說明有關使用上述的成膜裝置，在作為基板的晶圓200上形成氮化膜的處理順序，亦即成膜順序的例子，作為半導體裝置的製造工序之一工序。在以下的說明中，構成成膜裝置的各部的動作是藉由控制器121所控制。
圖5所示的本形態的處理順序是具有藉由進行預定次數(n次，n是1以上的整數)非同時進行下列工序的循環，在晶圓200上形成氮化膜之工序， (a)對於處理容器內的晶圓200供給原料之工序； (b)對於處理容器內的晶圓200供給氮化劑之工序；及 (c)對於處理容器內的晶圓200供給藉由使惰性氣體電漿激發而使產生的活性種X之工序， 藉由控制(c)的活性種X往晶圓200的表面的曝露量，將氮化膜的應力控制在拉應力(引張應力)與壓應力(壓縮應力)之間，或控制為壓應力。
另外，圖5所示的處理順序是表示在(b)中，對於晶圓200供給藉由使氮化劑電漿激發而使產生的活性種Y之例。
在本說明書中，基於方便起見，亦有將如此的處理順序(氣體供給順序)表示為以下般的情形。在以下的其他的形態或變形例等的說明中也使用同樣的表記。
(原料→電漿激發氮化劑→電漿激發惰性氣體)×n
圖5所示的處理順序是表示重複複數次(n次)依序進行(a)、(b)、(c)的循環之例。此情況，n是成為2以上的整數。圖5是進一步表示進行(a)之後，進行(b)之前，以惰性氣體淨化晶圓200所存在的空間(處理容器內)之例。另外，亦可在進行(b)之後，進行(c)之前，在無電漿的氣氛下，以惰性氣體淨化處理容器內。並且，在進行複數次循環時，亦可在進行(c)之後，進行(a)之前，在無電漿的氣氛下，以惰性氣體淨化處理容器內。藉由該等之中至少任一者，可抑制在處理容器內的各氣體的電漿狀態的混合、因此所致的非意圖的反應、粒子的發生等。可將該等的處理順序如以下般表示。另外，以下是以P表示在無電漿的氣氛下進行的淨化。
(原料→P→電漿激發氮化劑→電漿激發惰性氣體)×n (原料→P→電漿激發氮化劑→P→電漿激發惰性氣體)×n (原料→P→電漿激發氮化劑→電漿激發惰性氣體→P)×n (原料→P→電漿激發氮化劑→P→電漿激發惰性氣體→P)×n
本案的所謂氮化膜是除了矽氮化膜(SiN膜)以外，亦包括含碳(C)或氧(O)的氮化膜。亦即，氮化膜是包括矽氮化膜(SiN膜)、矽碳氮化膜(SiCN膜)、矽氧氮化膜(SiON膜)、矽氧碳氮化膜(SiOCN膜)等。在以下是說明有關形成SiN膜作為氮化膜的例子。
在本說明書中使用「晶圓」的用語時，是有意思晶圓本身時，或意思晶圓與被形成於其表面的預定的層或膜的層疊體時。在本說明書中使用「晶圓的表面」的用語時，是有意思晶圓本身的表面時，或被形成於晶圓上的預定的層等的表面時。在本說明書中記載為「在晶圓上形成預定的層」時，是有意思在晶圓本身的表面直接形成預定的層時，或在被形成於晶圓上的層等上形成預定的層時。在本說明書中使用「基板」的用語時，是與使用「晶圓」的用語時同義。
(晶圓充填) 複數片的晶圓200會被裝填(晶圓充填)於晶舟217。之後，藉由擋板開閉機構115s來使擋板219s移動，集合管209的下端開口會被開放(擋板開放)。晶圓200是包括製品晶圓或測試用晶圓(Dummywafer)。
(晶舟裝載) 之後，如圖1所示般，支撐複數片的晶圓200的晶舟217是藉由晶舟升降機115來舉起而被搬入(晶舟裝載)至處理室201內。在此狀態下，密封蓋219是成為經由O型環220b來密封集合管209的下端的狀態。
(壓力調整及溫度調整) 晶舟裝載終了後，藉由真空泵246來真空排氣(減壓排氣)，使得處理室201內、亦即存在晶圓200的空間會成為所望的壓力(真空度)。此時，處理室201內的壓力是以壓力感測器245來測定，根據被此測定的壓力資訊，反饋控制APC閥244(壓力調整)。又，藉由加熱器207來加熱，使得處理室201內的晶圓200會成為所望的處理溫度。此時，根據溫度感測器263所檢測出的溫度資訊，反饋控制往加熱器207的通電情況(溫度調整)，使得處理室201內會成為所望的溫度分佈。並且，開始旋轉機構267所致的晶圓200的旋轉。處理室201內的排氣、晶圓200的加熱及旋轉皆是至少至對於晶圓200的處理終了為止的期間繼續進行。
(成膜處理) 然後，依序實行其次的步驟1，2，3。
[步驟1] 在步驟1中，對於處理室201內的晶圓200供給原料。
具體而言，開啟閥243a，往氣體供給管232a內流動原料。原料是藉由MFC241a來調整流量，經由噴嘴249a來朝處理室201內供給，從排氣口231a排氣。此時，從晶圓200的側方，對於晶圓200供給原料(原料供給)。此時，亦可開啟閥243d~243f，經由噴嘴249a~249c的各者來朝處理室201內供給惰性氣體。
作為本步驟的處理條件是舉以下般為例。 處理溫度：250~550℃，理想是400~500℃ 處理壓力：100~4000Pa，理想是100~1000Pa 原料氣體供給流量：0.1~3slm 原料氣體供給時間：1~100秒，理想是1~30秒 惰性氣體供給流量(每氣體供給管)：0~10slm。
另外，本說明書的「250~550℃」般的數值範圍的表記是意思下限值及上限值含在其範圍中。因此，例如，所謂「250~550℃」是意思「250℃以上550℃以下」。有關其他的數值範圍也同樣。又，本說明書的所謂處理溫度是意思晶圓200的溫度或處理室201內的溫度，所謂處理壓力是意思處理室201內的壓力。又，氣體供給流量：0slm是意思不供給該氣體的事例。該等是在以下的說明中也同樣。
在上述的處理條件下對於晶圓200例如供給氯矽烷系氣體作為原料，藉此在作為底層的晶圓200的最表面上形成含有Cl的含Si層。含有Cl的含Si層是藉由朝晶圓200的最表面之氯矽烷系氣體的分子的物理吸附或化學吸附、氯矽烷系氣體的一部分分解後的物質的分子的物理吸附或化學吸附、氯矽烷系氣體的熱分解所致的Si的堆積等而形成。含有Cl的含Si層是亦可為氯矽烷系氣體的分子或氯矽烷系氣體的一部分分解後的物質的分子的吸附層(物理吸附層或化學吸附層)，或亦可為含有Cl的Si的堆層疊。在本說明書中，亦將含有Cl的含Si層簡稱為含Si層。另外，在上述的處理條件下，朝晶圓200的最表面上之氯矽烷系氣體的分子或氯矽烷系氣體的一部分分解後的物質的分子的物理吸附或化學吸附為支配性地(優先地)產生，氯矽烷系氣體的熱分解所致的Si的堆積是些微產生，或幾乎不產生。亦即，在上述的處理條件下，含Si層是壓倒性地多含氯矽烷系氣體的分子或氯矽烷系氣體的一部分分解後的物質的分子的吸附層(物理吸附層或化學吸附層)，而含有Cl的Si的堆層疊是些微或幾乎不含。
含Si層被形成之後，關閉閥243a，停止往處理室201內的原料的供給。然後，將處理室201內真空排氣，從處理室201內排除(淨化)殘留於處理室201內的氣體等。此時，開啟閥243d~243f，往處理室201內供給惰性氣體。惰性氣體是作為淨化氣體作用。處理室201內是在無電漿的氣氛下被淨化。藉此，可抑制殘留於處理室201內的原料與在步驟2往處理室201內供給的氮化劑的混合、因此所致的非意圖的反應(例如氣相反應或電漿氣相反應)、粒子的發生等。
作為淨化的處理條件是舉以下般為例。 處理溫度：250~550℃，理想是400~500℃ 處理壓力：1~20Pa 惰性氣體供給流量(每氣體供給管)：0.05~20slm 惰性氣體供給時間：1~200秒，理想是1~40秒。
例如，可使用含有作為構成被形成於晶圓200上的膜的主元素的矽(Si)的矽烷系氣體，作為原料。矽烷系氣體是例如可使用含有鹵素及Si的氣體，亦即鹵代矽烷系氣體。鹵素是包括氯(Cl)、氟(F)、溴(Br)、碘(I)等。鹵代矽烷系氣體是例如可使用含有Cl及Si的上述的氯矽烷系氣體。
原料是例如可使用一氯甲矽烷(SiH 3Cl，簡稱：MCS)氣體，二氯矽烷(SiH 2Cl 2，簡稱：DCS)氣體，三氯氫矽(SiHCl 3，簡稱：TCS)氣體，四氯矽烷(SiCl 4，簡稱：4CS)氣體，六氯矽乙烷氣體(Si 2Cl 6，簡稱：HCDS)氣體，八氯三矽烷(Si 3Cl 8，簡稱：OCTS)氣體等的氯矽烷系氣體。原料是可使用該等之中1個以上。
原料是除了氯矽烷系氣體以外，例如可使用四氟化矽(SiF 4)氣體，二氟矽烷(SiH 2F 2)氣體等的氟矽烷系氣體，或四溴化矽(SiBr 4)氣體，二溴矽烷(SiH 2Br 2)氣體等的溴矽烷系氣體，或四碘化矽(SiI 4)氣體、二碘甲矽烷(SiH 2I 2)氣體等的碘矽烷系氣體。原料是可使用該等之中1個以上。
原料是除了該等以外，例如亦可使用含有氨基及Si的氣體，亦即氨基矽烷系氣體。所謂氨基是從氨、第一級胺或第二級胺來除去氫(H)後的1價的官能基，可如-NH 2，-NHR，-NR 2般表示。另外，R是表示烷基，-NR 2的2個的R是亦可為相同，或亦可為相異。
原料是例如亦可使用四(二甲胺基)矽烷(Si[N(CH 3) 2] 4，簡稱：4DMAS)氣體，三(二甲氨基)矽烷(Si[N(CH 3) 2] 3H，簡稱：3DMAS)氣體，雙(二乙基氨基)矽烷(Si[N(C 2H 5) 2] 2H 2，簡稱：BDEAS)氣體，雙叔丁基氨基矽烷(SiH 2[NH(C 4H 9)] 2，簡稱：BTBAS)氣體，二異丙基氨基矽烷(SiH 3[N(C 3H 7) 2]，簡稱：DIPAS)氣體等的氨基矽烷系氣體。原料是可使用該等之中1個以上。
惰性氣體是例如可使用氮(N 2)氣體、或氬(Ar)氣體、氦(He)氣體、氖(Ne)氣體、氙(Xe)氣體、氪(Kr)氣體、氡(Rn)氣體等的稀有氣體。惰性氣體是可使用該等之中1個以上。此點是在後述的各步驟中也同樣。
[步驟2] 步驟1終了後，對於處理室201內的晶圓200亦即被形成於晶圓200上的含Si層，使氮化劑電漿激發而供給。
具體而言，開啟閥243b，往氣體供給管232b內流動氮化劑。氮化劑是藉由MFC241b來調整流量，經由噴嘴249b來朝處理室201內供給，從排氣口231a排氣。此時，從晶圓200的側方，對於晶圓200供給氮化劑(氮化劑供給)。此時，亦可開啟閥243d~243f，經由噴嘴249a~ 249c的各者來朝處理室201內供給惰性氣體。
又，此時，藉由在第1電極300a與第2電極300b之間施加RF電力，在第1電極300a與第2電極300b之間的區域產生電漿。藉此，可使氮化劑電漿激發，藉由使氮化劑電漿激發而使產生的活性種Y會對於晶圓200供給(電漿激發氮化劑供給)。此時，在晶圓200是被供給含有活性種Y的氮化劑。
例如使用含有氮(N)及氫(H)的氣體作為氮化劑時，含N及H氣體會被電漿激發，產生NHx *(x是1~3的整數)等的活性種Y，對於晶圓200供給(電漿激發含N及H氣體供給)。此情況，在晶圓200是被供給包含NH *、NH 2 *、NH 3 *等的活性種Y的含N及H氣體。另外，*是意思自由基。在以下的說明也同樣。
另外，對於晶圓200，亦可在使氮化劑電漿激發而供給之前，設置不使氮化劑電漿激發而供給的期間。亦即，對於晶圓200，亦可在供給電漿激發氮化劑之前，使供給非電漿激發氮化劑，亦即，使預流(preflow)非電漿激發氮化劑(非電漿激發氮化劑預流)。此情況，首先，不使氮化劑電漿激發而供給，在經過預定期間後，只要在繼續氮化劑的供給的狀態下，施加RF電力至第1電極300a與第2電極300b之間即可。藉此，可使更安定的電漿或活性種產生。
作為本步驟的處理條件是舉以下般為例。 處理溫度：250~550℃，理想是400~500℃ 處理壓力：2~100Pa，理想是20~70Pa 氮化劑供給流量：0.1~10slm 氮化劑供給時間：10~200秒，理想是1~50秒 惰性氣體供給流量(每氣體供給管)：0~10slm RF電力：100~1000W RF頻率：13.56MHz或27MHz。
在上述的處理條件下對於晶圓200使氮化劑電漿激發而供給，藉此被形成於晶圓200上的含Si層的至少一部分會被氮化(改質)。結果，在作為底層的晶圓200的最表面上形成矽氮化層(SiN層)，作為含Si及N的層。形成SiN層時，含Si層中所含的Cl等的雜質是在被電漿激發的氮化劑所致的含Si層的改質反應的過程中，構成至少含Cl的氣體狀物質，從處理室201內排出。藉此，SiN層是相較於在步驟1被形成的含Si層，成為Cl等的雜質少的層。
SiN層被形成之後，關閉閥243b，停止往處理室201內的氮化劑的供給。之後，進行步驟3，但亦可在之前，在無電漿的氣氛下淨化處理室201內。此情況，可藉由與步驟1的淨化同樣的處理程序，從處理室201內排除殘留於處理室201內的氣體等(淨化)。藉此，可抑制殘留於處理室201內的電漿激發氮化劑與在步驟3往處理室201內供給的電漿激發惰性氣體的混合、因此所致的非意圖的反應(例如電漿氣相反應)、粒子的發生等。
氮化劑是例如可使用含氮(N)及氫(H)氣體。含N及H氣體是含N氣體也是含H氣體。氮化劑是具有N-H結合為理想。
氮化劑是例如可使用氨(NH 3)氣體、二亞胺(N 2H 2)氣體、聯氨(N 2H 4)氣體、N 3H 8氣體等的氮化氫系氣體。氮化劑是可使用該等之中1個以上。
氮化劑是該等以外，例如亦可使用含氮(N)、碳(C)及氫(H)氣體。含N，C及H氣體是例如可使用胺系氣體或有機聯氨系氣體。含N，C及H氣體是含N氣體也是含C氣體也是含H氣體也是含N及C氣體。
氮化劑是例如可使用一乙胺(C 2H 5NH 2，簡稱：MEA)氣體，二乙胺((C 2H 5) 2NH，簡稱：DEA)氣體，三乙胺((C 2H 5) 3N，簡稱：TEA)氣體等的乙胺系氣體，或甲胺(CH 3NH 2，簡稱：MMA)氣體，二甲胺((CH 3) 2NH，簡稱：DMA)氣體，三甲胺((CH 3) 3N，簡稱：TMA)氣體等的甲胺系氣體，或甲基肼((CH 3)HN 2H 2，簡稱：MMH)氣體，二甲肼((CH 3) 2N 2H 2，簡稱：DMH)氣體，三甲肼((CH 3) 2N 2(CH 3)H，簡稱：TMH)氣體等的有機聯氨系氣體等。氮化劑是可使用該等之中1個以上。
[步驟3] 步驟2終了後，對於處理室201內的晶圓200亦即被形成於晶圓200上的SiN層，使惰性氣體電漿激發而供給。
具體而言，開啟閥243d~243f，朝氣體供給管232d~232f內分別流動惰性氣體。惰性氣體是藉由MFC241d~241f來分別調整流量，經由噴嘴249a~249c的各者來朝處理室201內供給，從排氣口231a排氣。此時，從晶圓200的側方，對於晶圓200供給惰性氣體(惰性氣體供給)。
此時，藉由在第1電極300a與第2電極300b之間施加RF電力，在第1電極300a與第2電極300b之間的區域產生電漿。藉此，可使惰性氣體電漿激發，藉由使惰性氣體電漿激發而使產生的活性種X會對於晶圓200供給(電漿激發惰性氣體供給)。此時，在晶圓200是被供給含有活性種X的惰性氣體。
例如使用N 2氣體作為惰性氣體時，N 2氣體會被電漿激發，產生N x *(x是1~2的整數)等的活性種X，對於晶圓200供給(電漿激發N 2氣體供給)。此情況，在晶圓200是被供給含有N *、N 2 *等的活性種X的N 2氣體。
例如使用Ar氣體作為惰性氣體時，Ar氣體會被電漿激發，產生Ar *等的活性種X，對於晶圓200供給(電漿激發Ar氣體供給)。此情況，在晶圓200是被供給含有Ar *等的活性種X的Ar氣體。
例如使用He氣體作為惰性氣體時，He氣體會被電漿激發，產生He *等的活性種X，對於晶圓200供給(電漿激發He氣體供給)。此時，在晶圓200是被供給含有He *等的活性種X的He氣體。
惰性氣體是亦可使該等在處理室201內混合，作為混合氣體使用。例如，惰性氣體亦可使用N 2氣體與Ar氣體的混合氣體，亦可使用N 2氣體與He氣體的混合氣體，亦可使用N 2氣體、Ar氣體及He氣體的混合氣體。
另外，對於晶圓200，亦可在使惰性氣體電漿激發而供給之前，設置不使惰性氣體電漿激發而供給的期間。亦即，對於晶圓200，亦可在供給電漿激發惰性氣體之前，使供給非電漿激發惰性氣體，亦即，使預流(Preflow)非電漿激發惰性氣體(非電漿激發惰性氣體預流)。此情況，首先，不使惰性氣體電漿激發而供給，在經過預定期間後，只要在繼續惰性氣體的供給的狀態下，施加RF電力至第1電極300a與第2電極300b之間即可。藉此，可使更安定的電漿或活性種產生。
作為本步驟的處理條件是舉以下般為例。 處理溫度：250~550℃，理想是400~500℃ 處理壓力：2~6Pa，理想是2.66~5.32Pa，更理想是3~4Pa 惰性氣體供給流量(每氣體供給管)：0.01~2slm 惰性氣體供給時間：1~300秒，理想是10~60秒 RF電力：100~1000W RF頻率：13.56MHz或27MHz。
藉由在上述的處理條件下使惰性氣體電漿激發而對於晶圓200供給，在晶圓200上形成的SiN層會被改質。此時，殘留於SiN層的Cl等的雜質是在活性種X所致的SiN層的改質反應的過程中，構成至少含Cl等的氣體狀物質，從處理室201內排出。藉此，在本步驟被改質之後的SiN層是相較於在步驟2被形成的SiN層，成為Cl等的雜質少的層。又，藉由此改質，在本步驟被改質之後的SiN層是相較於在步驟2被形成的SiN層，層中所含的Si與N的原子間距離會變短。該等的結果，SiN層被緻密化，在本步驟中改質後的SiN層是相較於在步驟2被形成的SiN層，成為密度高的層。
另外，若處理壓力成為未滿2Pa，則在使惰性氣體電漿激發時，與活性種X一起產生的N 2 +、Ar +、He +等的離子的發生量會急遽地增加，對晶圓200的離子侵蝕(ion attack)會過剩地產生，在晶圓200上最終被形成的氮化膜的濕式蝕刻耐性會有降低的情形。藉由將處理壓力設為2Pa以上，可使離子的發生量減低，抑制離子侵蝕，迴避在晶圓200上最終被形成的氮化膜的濕式蝕刻耐性的降低。藉由將處理壓力設為2.66Pa以上，可更充分地取得上述的效果。藉由將處理壓力設為3Pa以上，可更加充分地取得上述的效果。
若處理壓力超過6Pa，則在使惰性氣體電漿激發時產生的活性種X的壽命時間會變短，活性種X難到達晶圓200的中央部，在晶圓200上最終被形成的氮化膜的晶圓面內濕式蝕刻耐性均一性會有降低的情形。藉由將處理壓力設為6Pa以下，可使活性種X的壽命時間長期化，使活性種X到達至晶圓200的表面全域，迴避在晶圓200上最終被形成的氮化膜的晶圓面內濕式蝕刻耐性均一性的降低。藉由將處理壓力設為5.32Pa以下，可更充分地取得上述的效果。藉由將處理壓力設為4Pa以下，可更加充分地取得上述的效果。
因為以上的情形，在本步驟是最好使處理壓力低壓化為2Pa以上6Pa以下，理想是2.66Pa以上5.32Pa以下，更理想是3Pa以上4Pa以下。此情況，使本步驟的處理壓力比步驟1，2的處理壓力更低壓化為理想。另外，藉由使在本步驟中供給的惰性氣體的流量比在淨化中供給的惰性氣體的流量更降低，可助長如此的處理壓力的低壓化。圖5是表示藉由使在本步驟中供給的惰性氣體的流量比在淨化中供給的惰性氣體的流量更降低，助長處理壓力的低壓化的例子。
另外，藉由步驟2的氮化劑所致的改質反應，在步驟2被形成的SiN層的Cl等的雜質的含有量是比在步驟1被形成的含Si層的Cl等的雜質的含有量更被減低。可是，在步驟2被形成的SiN層是無法完全藉由氮化劑所致的改質反應來除去，例如有數原子%程度的Cl等的雜質殘留的情形。在本步驟中，可將無法完全藉由氮化劑所致的改質反應來除去而殘留於SiN層的Cl等的雜質予以藉由活性種X來除去。
SiN層的改質處理終了之後，停止往電極300的RF電力的施加，停止往晶圓200的電漿激發惰性氣體的供給。重複複數次上述的循環時，步驟3終了之後，再度進行步驟1，但亦可在之前，在無電漿的氣氛下淨化處理室201內。此情況，可藉由與步驟1的淨化同樣的處理程序，從處理室201內排除殘留於處理室201內的氣體等(淨化)。藉此，可抑制殘留於處理室201內的電漿激發惰性氣體與在步驟1往處理室201內供給的原料的混合、因此所致的非意圖的反應(例如氣相反應或電漿氣相反應)、粒子的發生等。
惰性氣體是例如可使用氮(N 2)氣體、氬(Ar)氣體、氦(He)氣體、氖(Ne)氣體、氙(Xe)氣體、氪(Kr)氣體、氡(Rn)氣體等的稀有氣體。惰性氣體是可使用該等之中1個以上。
[循環的預定次數實施] 藉由進行預定次數(n次，n是1以上的整數)使上述的步驟1，2，3非同時亦即不同步進行的循環，以晶圓200的表面作為底層，可在此底層上例如形成預定的厚度的矽氮化膜(SiN膜)作為氮化膜。上述的循環是重複複數次為理想。亦即，將每1循環形成的SiN層的厚度設為比所望的膜厚更薄，至藉由層疊SiN層而形成的SiN膜的厚度形成所望的厚度為止，重複複數次上述的循環為理想。另外，使用含N，C及H氣體作為氮化劑時，在步驟2中，例如亦可形成矽碳氮化層(SiCN層)，藉由進行預定次數上述的循環，在晶圓200的表面上，例如亦可形成矽碳氮化膜(SiCN膜)作為氮化膜。
(後淨化及大氣壓恢復) 朝晶圓200上形成所望的厚度的氮化膜的處理完了之後，從噴嘴249a~249c的各者供給惰性氣體作為淨化氣體至處理室201內，從排氣口231a排氣。藉此，處理室201內會被淨化，殘留於處理室201內的氣體或反應副生成物等會從處理室201內除去(後淨化)。之後，處理室201內的氣氛會被置換成惰性氣體(惰性氣體置換)，處理室201內的壓力會被恢復成常壓(大氣壓恢復)。
(晶舟卸載) 之後，密封蓋219會藉由晶舟升降機115而下降，集合管209的下端會被開口。然後，處理完了的晶圓200會在被支撐於晶舟217的狀態下從集合管209的下端搬出至反應管203的外部(晶舟卸載)。晶舟卸載後，擋板219s會被移動，集合管209的下端開口會隔著O型環220c而藉由擋板219s來密封(擋板關閉)。
(晶圓冷卻) 晶舟卸載後，亦即，擋板關閉後，處理完了的晶圓200是在被支撐於晶舟217的狀態下，被冷卻至成為可取出的預定的溫度(晶圓冷卻)。
(晶圓釋放) 晶圓冷卻後，被冷卻至成為可取出的預定的溫度的處理完了的晶圓200是從晶舟217取出(晶圓釋放)。
如此，在晶圓200上形成膜的一連串的處理終了。該等一連串的處理是成為進行預定次數。
另外，被形成於晶圓200上的氮化膜的應力是有成為拉應力的傾向。對於此，若根據本形態，則藉由控制步驟3的活性種X往晶圓200的表面的曝露量，可將被形成於晶圓200上的氮化膜的應力控制在拉應力與壓應力之間，或控制為壓應力。
步驟3的活性種X往晶圓200的表面的曝露量是如以下所舉例表示般，可藉由步驟3的活性種X往晶圓200的表面的曝露時間或步驟3的處理壓力來控制，藉由該等之中至少的任一個，可如上述般控制被形成於晶圓200上的氮化膜的應力。
例如，藉由將步驟3的活性種X往晶圓200的表面的曝露時間設為比步驟1的原料往晶圓200的表面的曝露時間更長，可使步驟3的活性種X往晶圓200的表面的曝露量適當地增加，可如上述般控制被形成於晶圓200上的氮化膜的應力。又，例如，藉由將步驟3的活性種X往晶圓200的表面的曝露時間設為比步驟2的氮化劑往晶圓200的表面的曝露時間更長，可使步驟3的活性種X往晶圓200的表面的曝露量適當地增加，可如上述般控制被形成於晶圓200上的氮化膜的應力。又，例如，藉由將步驟3的活性種X往晶圓200的表面的曝露時間設為比進行步驟1之後，進行步驟2之前實施的淨化時間更長，可使步驟3的活性種X往晶圓200的表面的曝露量適當地增加，可如上述般控制氮化膜的應力。
又，例如，在步驟2中，對於晶圓200供給藉由使氮化劑電漿激發而使產生的活性種Y時，藉由將步驟3的活性種X往晶圓200的表面的曝露量設為比步驟2的活性種Y往晶圓200的表面的曝露量更多，可使步驟3的活性種X往晶圓200的表面的曝露量適當地增加，可如上述般控制被形成於晶圓200上的氮化膜的應力。又，藉由將步驟3的活性種X往晶圓 200的表面的曝露時間設為比步驟2的活性種Y往晶圓200的表面的曝露時間更長，可使步驟3的活性種X往晶圓200的表面的曝露量適當地增加，可如上述般控制被形成於晶圓200上的氮化膜的應力。
又，例如，藉由將步驟3的處理壓力設為比步驟2的處理壓力更低，可使在步驟3中產生的活性種X的壽命時間長期化。藉此，可使步驟3的活性種X往晶圓200的表面的曝露量適當地增加，可如上述般控制被形成於晶圓200上的氮化膜的應力。
步驟3的活性種X往晶圓200的表面的曝露時間是可設定成被形成於晶圓200上的氮化膜的應力會成為拉應力與壓應力之間的時間，或成為壓應力的時間。又，步驟3的處理壓力是可設定成被形成於晶圓200上的氮化膜的應力會成為拉應力與壓應力之間的壓力，或成為壓應力的壓力。
(3)本形態所致的效果 若根據本形態，則可取得以下所示的1個或複數的效果。
(a)藉由控制步驟3的活性種X往晶圓200的表面的曝露量，可將有成為拉應力的傾向的氮化膜的應力予以自如地控制在拉應力與壓應力之間，或控制為壓應力。藉此，可在被要求半導體裝置的各種的膜應力的種種之處形成符合該要求的氮化膜，可使裝置特性或性能提升。又，藉由可自如地控制氮化膜的應力，可使氮化膜的可適用的用途擴大。又，藉由可自如地控制氮化膜的應力，可使氮化膜被形成之後的晶圓200的彎曲減低，可迴避之後進行的微影(photolithography)工序的加工精度的降低等。
(b)藉由將步驟3的活性種X往晶圓200的表面的曝露時間設為比步驟1的原料往晶圓200的表面的曝露時間更長，可使步驟3的活性種X往晶圓200的表面的曝露量適當地增加，可更控制性佳控制氮化膜的應力，例如，更有效地進行設為壓應力。
藉由將步驟3的活性種X往晶圓200的表面的曝露時間設為比步驟2的氮化劑往晶圓200的表面的曝露時間更長，可使步驟3的活性種X往晶圓200的表面的曝露量適當地增加，可取得與上述的效果同樣的效果。
藉由將步驟3的活性種X往晶圓200的表面的曝露時間設為比進行步驟1之後，進行步驟2之前實施的淨化的時間更長，可使步驟3的活性種X往晶圓200的表面的曝露量適當地增加，可取得與上述的效果同樣的效果。
在步驟2中，對於晶圓200供給藉由使氮化劑電漿激發而使產生的活性種Y時，藉由將步驟3的活性種X往晶圓200的表面的曝露量設為比步驟2的活性種Y往晶圓 200的表面的曝露量更多，可使步驟3的活性種X往晶圓200的表面的曝露量適當地增加，可取得與上述的效果同樣的效果。
在步驟2中，對於晶圓200供給藉由使氮化劑電漿激發而使產生的活性種Y時，藉由將步驟3的活性種X往晶圓200的表面的曝露時間設為比步驟2的活性種Y往晶圓200的表面的曝露時間更長，可使步驟3的活性種X往晶圓200的表面的曝露量適當地增加，可取得與上述的效果同樣的效果。
藉由將步驟3的晶圓200所存在的空間的壓力設為比步驟2的晶圓200所存在的空間的壓力更低，可使步驟3的活性種X往晶圓200的表面的曝露量適當地增加，可取得與上述的效果同樣的效果。
(c)上述的效果是在惰性氣體為N 2氣體及稀有氣體之中至少任一個的情況，特別可顯著取得。
又，上述的效果是在原料含有鹵素及Si，氮化劑含有N及H的情況，特別可顯著取得。
又，上述的效果是在原料為鹵代矽烷系氣體，氮化劑為氮化氫系氣體，惰性氣體為N 2氣體及稀有氣體之中至少任一個，氮化膜為SiN膜的情況，特別可顯著取得。
(4)變形例 本形態的處理順序是可變更為以下所示的變形例般。該等的變形例是可任意地組合。除非特別說明，否則各變形例的各步驟的處理程序、處理條件是可設為與上述的處理順序的各步驟的處理程序、處理條件同樣。
(變形例1) 亦可按每個預定循環，使步驟3的活性種X往晶圓200的表面的曝露量(曝露時間或處理壓力)不同，在氮化膜的厚度方向微調氮化膜的應力。亦即，亦可在成膜初期及後期之中至少任一個的循環及除此以外的循環，使步驟3的活性種X往晶圓200的表面的曝露量不同，因應氮化膜的底層膜的應力或在氮化膜上形成的其他的膜(以下亦簡稱其他的膜)的應力，部分地微調氮化膜的應力。
例如，在步驟3中，藉由將在成膜初期的循環的活性種X往晶圓200的表面的曝露時間設為比在除此以外(成膜中期、成膜後期)的循環的活性種X往晶圓200的表面的曝露時間更長，可將氮化膜之中至少與底層膜接觸的部分的應力控制為壓應力。又，例如，在步驟3中，藉由將在成膜初期的循環的處理壓力設為比在除此以外(成膜中期、成膜後期)的循環的處理壓力更低，可與上述同樣地控制氮化膜的應力。又，例如，藉由組合該等的手法，可與上述同樣地控制氮化膜的應力。
在本變形例中也可取得與上述的形態同樣的效果。
又，若根據本變形例，則如圖7(a)所示般，當氮化膜的底層膜的應力為拉應力時，藉由將氮化膜之中至少與底層膜接觸的部分的應力控制為壓應力，可使底層膜的應力緩和或相抵。又，亦可使氮化膜本身的應力減低。進一步，亦可使附著於處理容器內的累積膜的應力緩和，抑制累積膜的剝落，使成膜裝置的維修週期長期化。另外，當氮化膜的底層膜的應力為拉應力時，藉由將氮化膜本身(氮化膜全體)的應力控制為壓應力，亦可使底層膜的應力緩和或相抵。
(變形例2) 與變形例1同樣，亦可每預定循環使活性種X往晶圓200的表面的曝露量(曝露時間或處理壓力)不同，將氮化膜的應力微調於氮化膜的厚度方向。
例如，在步驟3中，藉由將在成膜後期的循環的活性種X往晶圓200的表面的曝露時間設為比在除此以外(成膜初期、成膜中期)的循環的活性種X往晶圓200的表面的曝露時間更長，可將氮化膜之中至少與在氮化膜上形成的其他的膜接觸的部分的應力控制為壓應力。又，例如，在步驟3中，藉由將在成膜後期的循環的處理壓力設為比在除此以外(成膜初期、成膜中期)的循環的處理壓力更低，可與上述同樣地控制氮化膜的應力。又，例如，藉由組合該等的手法，可與上述同樣地控制氮化膜的應力。
在本變形例中也可取得與上述的形態同樣的效果。
又，若根據本變形例，則如圖7(b)所示般，當在氮化膜上形成的其他的膜的應力為拉應力時，藉由將氮化膜之中至少與其他的膜接觸的部分的應力控制為壓應力，可使其他的膜的應力緩和或相抵。又，亦可使氮化膜本身的應力減低。進一步，亦可使附著於處理容器內的累積膜的應力緩和，抑制累積膜的剝落，使成膜裝置的維修週期長期化。另外，當在氮化膜上形成的其他的膜的應力為拉應力時，亦可藉由將氮化膜本身(氮化膜全體)的應力控制為壓應力，使其他的膜的應力緩和或相抵。
(變形例3) 與變形例1同樣，亦可每預定循環使活性種X往晶圓200的表面的曝露量(曝露時間或處理壓力)不同，將氮化膜的應力微調於氮化膜的厚度方向。
例如，在步驟3中，藉由將在成膜初期及成膜後期的循環的活性種X往晶圓200的表面的曝露時間設為比在除此以外(成膜中期)的循環的活性種X往晶圓200的表面的曝露時間更長，可將氮化膜之中至少與底層膜接觸的部分的應力及氮化膜之中至少與在氮化膜上形成的其他的膜接觸的部分的應力分別控制為壓應力。又，例如，在步驟3中，藉由將在成膜初期及成膜後期的循環的處理壓力設為比在除此以外(成膜中期)的循環的處理壓力更低，可與上述同樣地控制氮化膜的應力。又，例如，藉由組合該等的手法，可與上述同樣地控制氮化膜的應力。
在本變形例中也可取得與上述的形態同樣的效果。
又，若根據本變形例，則如圖7(c)所示般，當氮化膜的底層膜的應力為拉應力時，將氮化膜之中至少與底層膜接觸的部分的應力控制為壓應力，當在氮化膜上形成的其他的膜的應力為拉應力時，將氮化膜之中至少與其他的膜接觸的部分的應力控制為壓應力，藉此可使底層膜及其他的膜的各個的應力緩和或相抵。又，亦可使氮化膜本身的應力減低。進一步，亦可使附著於處理容器內的累積膜的應力緩和，抑制累積膜的剝落，使成膜裝置的維修週期長期化。另外，當氮化膜的底層膜及在氮化膜上形成的其他的膜的應力皆為拉應力時，亦可藉由將氮化膜本身(氮化膜全體)的應力控制為壓應力，使底層膜及其他的膜的應力緩和或相抵。
(變形例4) 與變形例1同樣，亦可使活性種X往晶圓200表面的曝露量(曝露時間或處理壓力)每預定循環不同，在氮化膜的厚度方向微調氮化膜的應力。
例如，在步驟3中，藉由將在成膜初期及成膜後期的循環的活性種X往晶圓200的表面的曝露時間設為比在除此以外(成膜中期)的循環的活性種X往晶圓200的表面的曝露時間更短，可將氮化膜之至少與底層膜接觸的部分的應力及氮化膜之至少與在氮化膜上形成的其他的膜接觸的部分的應力分別控制為拉應力。又，例如，在步驟3中，藉由將在成膜初期及成膜後期的循環的處理壓力設為比在除此以外(成膜中期)的循環的處理壓力更高，可與上述同樣地控制氮化膜的應力。又，例如，藉由組合該等的手法，可與上述同樣地控制氮化膜的應力。
在本變形例中也可取得與上述的形態同樣的效果。
又，若根據本變形例，則如圖7(d)所示般，當氮化膜的底層膜的應力為壓應力時，將氮化膜之中至少與底層膜接觸的部分的應力控制為拉應力，當在氮化膜上形成的其他的膜的應力為壓應力時，將氮化膜之中至少與其他的膜接觸的部分的應力設為拉應力，藉此可使底層膜及其他的膜的各個的應力緩和或相抵。又，亦可使氮化膜本身的應力減低。進一步，亦可使附著於處理容器內的累積膜的應力緩和，抑制累積膜的剝落，使成膜裝置的維修週期長期化。另外，當氮化膜的底層膜及在氮化膜上形成的其他的膜的應力皆為壓應力時，亦可藉由將氮化膜本身(氮化膜全體)的應力控制為拉應力，使底層膜及其他的膜的應力緩和或相抵。
(變形例5) 與變形例1同樣，亦可使活性種X往晶圓200表面的曝露量(步驟3的活性種X的曝露時間或步驟3的處理壓力)每預定循環不同，在氮化膜的厚度方向微調氮化膜的應力。
例如，在步驟3中，藉由將活性種X往晶圓200的表面的每預定循環的曝露時間設為從成膜初期到成膜後期慢慢地變長，可將氮化膜之中至少與底層膜接觸的部分(底面側)的應力控制為拉應力，將氮化膜之中至少與在氮化膜上形成的其他的膜接觸的部分(表面側)的應力設為壓應力，使氮化膜的應力隨著從底面側朝向表面側而從拉應力慢慢地變化至壓應力。又，例如，在步驟3中，藉由將每預定循環的處理壓力設為從成膜初期到成膜後期而慢慢地降低，可與上述同樣地控制氮化膜的應力。又，例如，藉由組合該等的手法，可與上述同樣地控制氮化膜的應力。
在本變形例中也可取得與上述的形態同樣的效果。
又，若根據本變形例，則如圖7(e)所示般，當氮化膜的底層膜的應力為壓應力時，將氮化膜之中至少與底層膜接觸的部分的應力控制為拉應力，當在氮化膜上形成的其他的膜的應力為拉應力時，將氮化膜之中至少與其他的膜接觸的部分的應力控制為壓應力，藉此可使底層膜及其他的膜的各個的應力緩和或相抵。又，亦可使氮化膜本身的應力減低。進一步，亦可使附著於處理容器內的累積膜的應力緩和，抑制累積膜的剝落，使成膜裝置的維修週期長期化。
另外，在本變形例中，亦可將氮化膜的應力控制為隨著從底面側朝向表面側而使從拉應力慢慢地變化至壓應力。只要將氮化膜之中至少與底層膜接觸的部分的應力設為拉應力，將氮化膜之中至少與在氮化膜上形成的其他的膜接觸的部分的應力設為壓應力，便可取得與上述同樣的效果。
(變形例6) 與變形例1同樣，亦可使活性種X往晶圓200表面的曝露量(步驟3的活性種X的曝露時間或步驟3的處理壓力)每預定循環不同，在氮化膜的厚度方向微調氮化膜的應力。
例如，在步驟3中，藉由將活性種X往晶圓200的表面的每預定循環的曝露時間設為從成膜初期到成膜後期而變短，可將氮化膜之中至少與底層膜接觸的部分(底面側)的應力控制為壓應力，將氮化膜之中至少與在氮化膜上形成的其他的膜接觸的部分(表面側)的應力控制為拉應力，使氮化膜的應力隨著從底面側朝向表面側而從壓應力慢慢地變化至拉應力。又，例如，在步驟3中，藉由將每預定循環的處理壓力設為從成膜初期到成膜後期慢慢地變高，可與上述同樣地控制氮化膜的應力。又，例如，藉由組合該等的手法，可與上述同樣地控制氮化膜的應力。
在本變形例中也可取得與上述的形態同樣的效果。
又，若根據本變形例，則如圖7(f)所示般，當氮化膜的底層膜的應力為拉應力時，將氮化膜之中至少與底層膜接觸的部分的應力控制為壓應力，當在氮化膜上形成的其他的膜的應力為壓應力時，將氮化膜之中至少與其他的膜接觸的部分的應力控制為拉應力，藉此可使底層膜及其他的膜的各個的應力緩和或相抵。又，亦可使氮化膜本身的應力減低。進一步，亦可使附著於處理容器內的累積膜的應力緩和，抑制累積膜的剝落，使成膜裝置的維修週期長期化。
另外，在本變形例中，亦可將氮化膜的應力控制為隨著從底面側朝向表面側而使從壓應力慢慢地變化至拉應力。只要將氮化膜之中至少與底層膜接觸的部分的應力設為壓應力，將氮化膜之中至少與在氮化膜上形成的其他的膜接觸的部分的應力設為拉應力，便可取得與上述同樣的效果。
(變形例7) 亦可使用上述的變形例所示的應力控制的手法，當氮化膜的底層膜的應力為拉應力時，將氮化膜之中至少與底層膜接觸的部分的應力控制為拉應力，當底層膜的應力為壓應力時，將氮化膜之中至少底層膜與接觸的部分的應力控制為壓應力。
又，亦可使用上述的變形例所示的應力控制的手法，在氮化膜上形成的其他的膜的應力為拉應力時，將氮化膜之中至少與其他的膜接觸的部分的應力控制為拉應力，其他的膜的應力為壓應力時，將氮化膜之中至少與其他的膜接觸的部分的應力控制為壓應力。
在本變形例中，亦可取得與上述的形態同樣的效果。又，若根據本變形例，則由於在氮化膜的應力與和氮化膜接觸的膜(底層膜或在氮化膜上形成的其他的膜)的應力之間該等的方向一致，因此在該等的膜的界面，可抑制起因於應力之膜剝落的發生。
(變形例8) 原料是藉由使用含有Si-N結合的原料，不僅使原料作為Si源作用，亦可使作為氮源作用，亦可省略氮化劑的供給。亦即，在成膜處理中，亦可藉由圖6及以下所示的處理順序，在晶圓200上形成SiN膜。
(原料→P→電漿激發惰性氣體→P)×n
此情況，可藉由進行預定次數包含下列工序的循環，在晶圓200上形成膜， (a)對於處理容器內的晶圓200供給原料的工序；及 (c)對於處理容器內的晶圓200供給藉由使惰性氣體電漿激發而使產生的活性種X的工序。 另外，上述的處理順序是表示將交替(非同時)進行(a)及(c)的循環予以在該等之間夾著淨化處理容器內的工序而進行預定次數的例子。與上述的形態同樣，亦可省略電漿激發惰性氣體的供給前後的淨化。又，圖6是表示藉由使在(c)中被供給的惰性氣體的流量比在淨化中被供給的惰性氣體的流量更降低，助長處理壓力的低壓化的例子。
在此情況中也是藉由控制(c)的活性種X往晶圓200的表面的曝露量，可將氮化膜的應力控制在拉應力與壓應力之間，或控制為壓應力。
本變形例的原料，亦即含有Si-N結合的原料是可使用單矽烷胺((SiH 3)NH 2，簡稱：MSA)氣體，二矽烷胺((SiH 3) 2NH，簡稱：DSA)氣體，三矽烷胺((SiH 3) 3N，簡稱：TSA)氣體等的矽烷胺(silylamine)氣體。原料是可使用該等之中1個以上。原料是該等之中又以使用含有3個Si-N結合的TSA為理想。該等的原料是可由上述的原料供給系來對晶圓200供給。另外，處理條件是可設為與上述的形態的處理順序的步驟1的處理條件同樣。
本變形例的惰性氣體是與上述的形態的處理順序的步驟3的惰性氣體同樣，可使用N 2氣體、Ar氣體、He氣體、Ne氣體、Xe氣體等的稀有氣體。惰性氣體是可使用該等之中1個以上。另外，在本變形例中，惰性氣體是該等之中又以使用N 2氣體為理想。該等的惰性氣體是可由上述的惰性氣體供給系來對晶圓200供給。另外，處理條件是可設為與上述的形態的處理順序的步驟3的處理條件同樣。
在本變形例中也可取得與上述的形態同樣的效果。又，若根據本變形例，則可省略氮化劑的供給，可使處理時間縮短。結果，可使處理能力亦即生產性提升。
(變形例9) 如以下所示的處理順序般，在(b)中，亦可不使氮化劑電漿激發而供給。
(原料→P→氮化劑→電漿激發惰性氣體)×n (原料→P→氮化劑→P→電漿激發惰性氣體)×n (原料→P→氮化劑→電漿激發惰性氣體→P)×n (原料→P→氮化劑→P→電漿激發惰性氣體→P)×n
在本變形例中也可取得與上述的形態同樣的效果。
(變形例10) 上述的循環是進一步亦可包含對於晶圓200供給氧化劑的工序。此情況，可在晶圓200上形成矽氧氮化膜(SiON膜)。該情況，對於晶圓200，亦可不使氧化劑電漿激發而供給，亦可使氧化劑電漿激發而供給。亦即，在成膜處理中，亦可藉由以下所示的處理順序，在晶圓200上形成SiON膜。另外，與上述的形態同樣，亦可省略電漿激發惰性氣體的供給前後的淨化。
(原料→P→氧化劑→P→電漿激發氮化劑→P→電漿激發惰性氣體→P)×n (原料→P→電漿激發氮化劑→P→氧化劑→P→電漿激發惰性氣體→P)×n (原料→P→電漿激發氮化劑→P→電漿激發惰性氣體→P→氧化劑→P)×n (原料→P→電漿激發氧化劑→P→電漿激發氮化劑→P→電漿激發惰性氣體→P)×n (原料→P→電漿激發氮化劑→P→電漿激發氧化劑→P→電漿激發惰性氣體→P)×n (原料→P→電漿激發氮化劑→P→電漿激發惰性氣體→P→電漿激發氧化劑→P)×n
該等的情況，可從上述的氧化劑供給系對於晶圓200供給氧化劑。另外，處理條件是可設為與上述的形態的處理順序的步驟2的處理條件同樣。另外，亦可與氧化劑一起供給含氫(H)氣體。含H氣體是例如可由原料供給系或氮化劑供給系供給。
氧化劑是例如可使用氧(O 2)氣體、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。氧化劑是可使用該等之中1個以上。
與氧化劑一起供給含H氣體時，含H氣體是例如可使用氫(H 2)氣體或重氫( 2H 2)氣體等。亦將 2H 2氣體稱為D 2氣體。含H氣體是可使用該等之中1個以上。
在本變形例中也可取得與上述的形態同樣的效果。亦即，循環更包含對於晶圓200供給氧化劑的工序，即使是在晶圓200上形成SiON膜的情況，也可取得與上述的形態同樣的效果。
另外，變形例8的上述的循環亦可進一步包含對於晶圓200供給氧化劑的工序。此情況也可在晶圓200上形成SiON膜。該情況，對於晶圓200，亦可不使氧化劑電漿激發而供給，亦可使氧化劑電漿激發而供給。亦即，在成膜處理中，亦可藉由以下所示的處理順序，在晶圓200上形成SiON膜。在此情況中也可與上述的形態同樣省略電漿激發惰性氣體的供給前後的淨化。
(原料→P→氧化劑→P→電漿激發惰性氣體→P)×n (原料→P→電漿激發惰性氣體→P→氧化劑→P)×n (原料→P→電漿激發氧化劑→P→電漿激發惰性氣體→P)×n (原料→P→電漿激發惰性氣體→P→電漿激發氧化劑→P)×n
在該等的情況中也可取得與上述的形態或變形例8同樣的效果。亦即，即使循環是進一步包含對於晶圓200供給氧化劑的工序，在晶圓200上形成SiON膜的情況，也可取得與上述的形態或變形例8同樣的效果。
＜本案的其他的形態＞ 以上，具體說明了本案的形態。但，本案是不被限定於上述的形態者，亦可在不脫離其主旨的範圍實施各種變更。
例如上述的形態的處理順序般，以步驟1，2，3作為1循環，依序進行預定次數(n次，n是1以上的整數)此循環以外，亦可如以下所示的處理順序般，變更進行各步驟的順序。在該等的情況中也可取得與上述的形態同樣的效果。
(步驟1→步驟2→步驟3)×n (步驟2→步驟3→步驟1)×n (步驟3→步驟1→步驟2)×n
但，當循環的最後的步驟為步驟1或步驟2時，最終被形成的膜的最表面的組成或改質效果會有與除此以外的部分不同的情形。因此，如以下所示的處理順序般，在最終循環終了後，進行步驟2或步驟3，以步驟2所致的氮化程度或步驟3所致的改質程度會成為與至此被形成的層同等之方式，進行最終被形成的膜的最表面的膜質的微調為理想。
(步驟2→步驟3→步驟1)×n→步驟2→步驟3 (步驟3→步驟1→步驟2)×n→步驟3
又，例如上述的形態的處理順序般，以步驟1，2，3作為1循環進行預定次數(n次，n是1以上的整數)此循環以外，亦可進行複數次(m次，m是2以上的整數)步驟1，2之後，進行步驟3，將此循環進行預定次數(n次，n是1以上的整數)。又，亦可在進行步驟1之後，進行複數次(m次，m是2以上的整數)步驟2，3，將此循環進行預定次數(n次，n是1以上的整數)。該等的處理順序是可如以下般表示。在該等的情況中，亦可取得與上述的形態同樣的效果。
(步驟1→步驟2→步驟3)×n [(步驟1→步驟2)×m→步驟3]×n [步驟1→(步驟2→步驟3)×m]×n
又，例如，電漿產生方式是電容耦合電漿(Capacitively Coupled Plasma，簡稱：CCP)以外，亦可使用感應耦合電漿(Inductively Coupled Plasma，簡稱：ICP) 。在此情況也可取得與上述的形態同樣的效果。
被用在各處理的處方是按照處理內容而個別地準備，經由電氣通訊線路或外部記憶裝置123來記錄儲存於記憶裝置121c內為理想。然後，開始各處理時，CPU121a會從被記錄儲存於記憶裝置121c內的複數的處方之中，按照處理內容來適當選擇適當的處方為理想。藉此，可在1台的基板處理裝置再現性佳形成各種的膜種、組成比、膜質、膜厚的膜。又，可減低操作員的負擔，邊迴避操作失敗，邊迅速開始各處理。
上述的處方是不限於新作成的情況，例如，亦可藉由變更已被安裝於成膜裝置的既存的處方來準備。變更處方的情況，是亦可將變更後的處方經由電氣通訊線路或記錄了該處方的記錄媒體來安裝於成膜裝置。又，亦可操作既存的成膜裝置所具備的輸出入裝置122，直接變更已經被安裝於成膜裝置的既存的處方。
在上述的各種形態或各種變形例中，說明了關於使用一次處理複數片的基板的分批式的成膜裝置來形成膜的例子。本案是不被限定於上述的各種形態或各種變形例，例如，在使用一次處理1片或數片的基板的單片式的成膜裝置來形成膜的情況，也可良好地適用。並且，在上述的各種形態或各種變形例中，說明了使用具有熱壁型的處理爐的成膜裝置來形成膜的例子。本案是不被限定於上述的各種形態或各種變形例，在使用具有冷壁型的處理爐的成膜裝置來形成膜的情況，也可良好地適用。
在使用該等的成膜裝置的情況，也可用與上述的各種形態或各種變形例的處理程序、處理條件同樣的處理程序、處理條件來進行各處理，可取得與上述的各種形態或各種變形例同樣的效果。
上述的各種形態或各種變形例是可適當組合而使用。此時的處理程序、處理條件是例如可設為與上述的各種形態或各種變形例的處理程序、處理條件同樣。 實施例
作為實施例1~3，是使用上述的形態的成膜裝置，藉由進行預定次數包含步驟1~3的循環之處理順序，在晶圓上形成SiN膜。原料是使用DCS氣體，氮化劑是使用NH 3氣體，惰性氣體是使用N 2氣體。步驟3的活性種X的供給時間是依序設定成5秒、20秒、60秒。其他的處理條件是設為上述的形態的處理條件範圍內的共通的條件。
作為比較例，是使用上述的形態的成膜裝置，藉由交替進行預定次數步驟1，2的處理順序，在晶圓上形成SiN膜。在比較例是不實施步驟3。原料是使用DCS氣體，氮化劑是使用NH 3氣體。處理條件是設為與實施例的處理條件同樣的條件。
然後，分別測定實施例1~3、比較例的SiN膜的應力。將其結果顯示於圖8。圖8的橫軸是表示步驟3的活性種X的供給時間(秒)，縱軸是表示SiN膜的應力[MPa]。另外，所謂橫軸的0秒是意思不實施步驟3(比較例)。又，縱軸的正的應力是意思拉應力，負的應力是意思壓應力。
如圖8所示般，比較例(活性種X的供給時間：0秒)的SiN膜的應力是可確認成為1500MPa程度的大小的拉應力。相對的，實施例1~3的SiN膜的應力是可確認依序成為500MPa程度的大小的拉應力、800MPa程度的大小的壓應力、1250MPa程度的大小的壓應力。亦即，藉由進行步驟3，且控制步驟3的活性種X往晶圓的表面的曝露量，可確認能將SiN膜的應力控制在拉應力與壓應力之間，或控制為壓應力。
＜本案的理想形態＞ 以下，附記有關本案的理想的其他的形態。
(附記1)若根據本案的其他的形態，則提供一種成膜方法或半導體裝置的製造方法，具有藉由進行預定次數包含下列工序的循環，在前述基板上形成氮化膜之工序， (a)對於基板供給原料的工序；及 (c)對於前述基板供給藉由使惰性氣體電漿激發而產生的活性種X的工序， 藉由控制(c)的前述活性種X往前述基板的表面的曝露量，將前述氮化膜的應力控制在拉應力與壓應力之間，或控制為壓應力。
(附記2)若根據本案的其他的形態，則提供一種成膜裝置，具有： 處理基板的處理室； 對於前述處理室內的基板供給原料的原料供給系； 對於前述處理室內的基板供給惰性氣體的惰性氣體供給系； 使氣體電漿激發的激發部；及 控制部，其係被構成為可控制前述原料供給系、前述惰性氣體供給系及前述激發部，使能在前述處理室內，進行附記1的各處理(各工序)。
(附記3)若根據本案的另外其他的形態，則提供一種藉由電腦來使附記1的各程序(各工序)實行於成膜裝置的程式，或記錄了該程式的電腦可讀取的記錄媒體。
200:晶圓 201:處理室
[圖1]是在本案之一形態所適用的成膜裝置的縱型處理爐的概略構成圖，以縱剖面圖表示處理爐202部分的圖。 [圖2]是在本案之一形態所適用的成膜裝置的縱型處理爐的概略構成圖，以圖1的A-A線剖面圖表示處理爐202部分的圖。 [圖3]是在本案之一形態所適用的成膜裝置的控制器121的概略構成圖，以方塊圖表示控制器121的控制系的圖。 [圖4]是在本案之一形態所適用的成膜裝置的電極單元的概略構成圖，以立體圖表示電極單元的圖。 [圖5]是表示本案之一形態的處理順序的例子的圖。 [圖6]是表示本案的變形例8的處理順序的例子的圖。 [圖7(a)]是變形例1的形成氮化膜的晶圓200的表面的部分剖面擴大圖，[圖7(b)]是變形例2的形成氮化膜的晶圓200的表面的部分剖面擴大圖，[圖7(c)]是變形例3的形成氮化膜的晶圓200的表面的部分剖面擴大圖，[圖7(d)]是變形例4的形成氮化膜的晶圓200的表面的部分剖面擴大圖，[圖7(e)]是變形例5的形成氮化膜的晶圓200的表面的部分剖面擴大圖，[圖7(f)]是變形例6的形成氮化膜的晶圓200的表面的部分剖面擴大圖。 [圖8]是表示實施例及比較例的氮化膜的應力的測定結果的圖。

Claims (20)

  1. 一種成膜方法，其特徵為： 具有：藉由進行預定次數包含下列工序的循環，在前述基板上形成氮化膜之工序， (a)對於基板供給原料的工序； (b)對於前述基板供給氮化劑的工序；及 (c)對於前述基板供給藉由使惰性氣體電漿激發而產生的活性種X的工序， 藉由控制(c)的前述活性種X往前述基板的表面的曝露量，將前述氮化膜的應力控制在拉應力與壓應力之間，或控制為壓應力。
  2. 如請求項1記載的成膜方法，其中，藉由控制(c)的前述活性種X往前述基板的表面的曝露時間，將前述氮化膜的應力控制為壓應力。
  3. 如請求項1記載的成膜方法，其中，將(c)的前述活性種X往前述基板的表面的曝露時間設為比(a)的前述原料往前述基板的表面的曝露時間更長。
  4. 如請求項1記載的成膜方法，其中，將(c)的前述活性種X往前述基板的表面的曝露時間設為比( b)的前述氮化劑往前述基板的表面的曝露時間更長。
  5. 如請求項1記載的成膜方法，其中，在進行(a)之後，進行(b)之前，具有淨化前述基板所存在的空間之工序， 將(c)的前述活性種X往前述基板的表面的曝露時間設為比前述淨化的時間更長。
  6. 如請求項1~5的任一項所記載的成膜方法，其中，在(b)中，對於前述基板供給藉由使前述氮化劑電漿激發而使產生的活性種Y。
  7. 如請求項6記載的成膜方法，其中，將(c)的前述活性種X往前述基板的表面的曝露量設為比(b)的前述活性種Y往前述基板的表面的曝露量更多。
  8. 如請求項1~5的任一項所記載的成膜方法，其中，將(c)的前述活性種X往前述基板的表面的曝露時間設為前述氮化膜的應力成為壓應力的時間。
  9. 如請求項1~5的任一項所記載的成膜方法，其中，將(c)的前述基板所存在的空間的壓力設為比(b)的前述基板所存在的空間的壓力更低。
  10. 如請求項1~5的任一項所記載的成膜方法，其中，將(c)的前述基板所存在的空間的壓力設為2Pa以上6Pa以下。
  11. 如請求項1~5的任一項所記載的成膜方法，其中，按每個預定循環，使(c)的前述活性種X往前述基板的表面的曝露時間不同。
  12. 如請求項1~5的任一項所記載的成膜方法，其中，在成膜初期及後期之中至少任一個的循環及除此除此以外的循環，使(c)的前述活性種X往前述基板的表面的曝露時間不同。
  13. 如請求項1~5的任一項所記載的成膜方法，其中， 當前述氮化膜的底層膜的應力為拉應力時，將前述氮化膜之中至少與前述底層膜接觸的部分的應力控制為壓應力， 當前述底層膜的應力為壓應力時，將前述氮化膜之中至少與前述底層膜接觸的部分的應力控制為拉應力。
  14. 如請求項1~5的任一項所記載的成膜方法，其中， 當在前述氮化膜上形成的其他的膜的應力為拉應力時，將前述氮化膜之中至少與前述其他的膜接觸的部分的應力控制為壓應力， 當前述其他的膜的應力為壓應力時，將前述氮化膜之中至少與前述其他的膜接觸的部分的應力控制為拉應力。
  15. 如請求項1~5的任一項所記載的成膜方法，其中，前述惰性氣體為N 2氣體及稀有氣體之中至少任一個。
  16. 如請求項1~5的任一項所記載的成膜方法，其中，前述原料係含有鹵素及矽，前述氮化劑係含有氮及氫。
  17. 如請求項1~5的任一項所記載的成膜方法，其中，前述原料為鹵代矽烷系氣體，前述氮化劑為氮化氫系氣體，前述惰性氣體為N 2氣體及稀有氣體之中至少任一個，前述氮化膜為矽氮化膜。
  18. 一種半導體裝置的製造方法，其特徵為： 具有：藉由進行預定次數包含下列工序的循環，在前述基板上形成氮化膜之工序， (a)對於基板供給原料的工序； (b)對於前述基板供給氮化劑的工序；及 (c)對於前述基板供給藉由使惰性氣體電漿激發而產生的活性種X的工序， 藉由控制(c)的前述活性種X往前述基板的表面的曝露量，將前述氮化膜的應力控制在拉應力與壓應力之間，或控制為壓應力。
  19. 一種成膜裝置，其特徵為具有： 處理基板的處理室； 對於前述處理室內的基板供給原料的原料供給系； 對於前述處理室內的基板供給氮化劑的氮化劑供給系； 對於前述處理室內的基板供給惰性氣體的惰性氣體供給系； 使氣體電漿激發的激發部；及 控制部，其係被構成為可控制前述原料供給系、前述氮化劑供給系、前述惰性氣體供給系及前述激發部，使能在前述處理室內進行，藉由進行預定次數包含下列處理的循環，在前述基板上形成氮化膜之處理， (a)對於基板供給原料的處理； (b)對於前述基板供給氮化劑的處理；及 (c)對於前述基板供給藉由使惰性氣體電漿激發而產生的活性種X的處理， 藉由控制(c)的前述活性種X往前述基板的表面的曝露量，將前述氮化膜的應力控制在拉應力與壓應力之間，或控制為壓應力。
  20. 一種程式，其特徵為：藉由電腦來使下列程序實行於成膜裝置， 藉由進行預定次數包含(a)對於基板供給原料的程序；(b)對於前述基板供給氮化劑的程序；及(c)對於前述基板供給藉由使惰性氣體電漿激發而產生的活性種X的程序之循環，在前述基板上形成氮化膜的程序；及 藉由控制(c)的前述活性種X往前述基板的表面的曝露量，將前述氮化膜的應力控制在拉應力與壓應力之間，或控制為壓應力的程序。
TW111138553A 2021-12-15 2022-10-12 成膜方法，半導體裝置的製造方法，成膜裝置及程式 TW202329243A (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021203542 2021-12-15
JP2021-203542 2021-12-15
PCT/JP2022/031010 WO2023112387A1 (ja) 2021-12-15 2022-08-17 成膜方法、半導体装置の製造方法、成膜装置、およびプログラム
WOPCT/JP2022/031010 2022-08-17

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW202329243A true TW202329243A (zh) 2023-07-16

Family

ID=86774235

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW111138553A TW202329243A (zh) 2021-12-15 2022-10-12 成膜方法，半導體裝置的製造方法，成膜裝置及程式

Country Status (4)

Country Link
KR (1) KR20240049346A (zh)
CN (1) CN118103960A (zh)
TW (1) TW202329243A (zh)
WO (1) WO2023112387A1 (zh)

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6088178B2 (ja) 2011-10-07 2017-03-01 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム
JP6146160B2 (ja) * 2013-06-26 2017-06-14 東京エレクトロン株式会社 成膜方法、記憶媒体及び成膜装置
JP6110420B2 (ja) * 2014-02-28 2017-04-05 ウォニク アイピーエス カンパニー リミテッド 窒化膜の製造方法及び窒化膜の圧縮応力の制御方法
KR102080114B1 (ko) * 2015-09-21 2020-02-24 주식회사 원익아이피에스 질화막의 제조방법
JP6478330B2 (ja) 2016-03-18 2019-03-06 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム
JP7018288B2 (ja) * 2017-10-10 2022-02-10 東京エレクトロン株式会社 成膜方法
JP7278123B2 (ja) * 2019-03-22 2023-05-19 東京エレクトロン株式会社 処理方法
CN114245832A (zh) * 2019-06-07 2022-03-25 朗姆研究公司 原子层沉积期间的膜特性的原位控制

Also Published As

Publication number Publication date
WO2023112387A1 (ja) 2023-06-22
KR20240049346A (ko) 2024-04-16
CN118103960A (zh) 2024-05-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9895727B2 (en) Method of manufacturing semiconductor device, method of cleaning interior of process chamber, substrate processing apparatus, and recording medium
TWI496232B (zh) 半導體裝置之製造方法、基板處理方法、基板處理裝置及記錄媒體
JP6342670B2 (ja) クリーニング方法、半導体装置の製造方法、基板処理装置及びプログラム
TWI777069B (zh) 基板處理裝置、基板處理裝置之電極及半導體裝置之製造方法
WO2013054655A1 (ja) 半導体装置の製造方法、基板処理方法、基板処理装置および記録媒体
JP2020074409A (ja) プラズマ生成装置、基板処理装置、半導体装置の製造方法、基板処理装置が実行するプログラム、プラズマ生成方法、プラズマ生成装置が実行するプログラム、電極および反応管
JP5945430B2 (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
KR20150013039A (ko) 클리닝 방법, 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램
US20230335398A1 (en) Substrate processing method, method of manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus and non-transitory computer-readable recording medium
TW202329243A (zh) 成膜方法，半導體裝置的製造方法，成膜裝置及程式
WO2023162072A1 (ja) 成膜方法、半導体装置の製造方法、成膜装置、およびプログラム
WO2022201242A1 (ja) 電極、基板処理装置、半導体装置の製造方法およびプログラム
TWI804058B (zh) 基板處理裝置，電漿生成裝置，半導體裝置的製造方法，基板處理方法，及程式
TWI785510B (zh) 基板處理裝置、半導體裝置之製造方法及記錄媒體
JP7431210B2 (ja) 基板処理装置、プラズマ生成装置、半導体装置の製造方法、プラズマ生成方法及びプログラム
TWI803888B (zh) 清潔方法、半導體裝置之製造方法、基板處理裝置及程式
TWI798819B (zh) 基板處理裝置、半導體裝置的製造方法及程式
JP7496884B2 (ja) 基板処理方法、半導体装置の製造方法、基板処理装置、およびプログラム
TWI837505B (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
TW202217986A (zh) 半導體裝置的製造方法、基板處理方法、基板處理裝置及程式
JP2023140468A (ja) 電極、基板処理装置および半導体装置の製造方法
TW202229616A (zh) 半導體裝置的製造方法，基板處理裝置，及程式
CN114342047A (zh) 基板处理装置、等离子体生成装置、半导体装置的制造方法以及程序
JP2024047020A (ja) 基板処理装置、ガスノズル、半導体装置の製造方法、およびプログラム
JP2022118471A (ja) 基板処理装置、電極及び半導体装置の製造方法