TW202338991A - 基板處理方法、半導體裝置之製造方法、程式及基板處理裝置 - Google Patents

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

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Abstract

本發明之課題在於提供抑制附著於處理容器內之積層膜之膜剝離發生的技術。 本發明之解決手段係具備：(a)於處理容器內之基板上形成積層膜之步驟，該積層膜係由含有氮、氧及既定元素之第1膜與含有氮且組成與第1膜相異之第2膜積層而成；(b)進行改質處理之步驟，該改質處理係使(a)中附著於處理容器內之積層膜中之第2膜之組成接近第1膜之組成。

Description

基板處理方法、半導體裝置之製造方法、程式及基板處理裝置
本發明係關於基板處理方法、半導體裝置之製造方法、程式及基板處理裝置。
作為半導體裝置之製造步驟的一步驟，有於處理容器內之基板上形成由第1膜與第2膜積層而成之積層膜的步驟之情形(例如參照專利文獻1)。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2021-193748號公報
(發明所欲解決之問題)
然而，於基板上形成積層膜時，於處理容器內亦形成並附著積層膜，有因附著於處理容器內之積層膜中之第1膜與第2膜之膜應力差，而發生膜剝離之情形。
本發明之目的在於提供可抑制附著於處理容器內之積層膜之膜剝離發生的技術。 (解決問題之技術手段)
根據本發明之一態樣，提供一種技術，係具備： (a)於處理容器內之基板上形成積層膜之步驟，該積層膜係由含有氮、氧及既定元素之第1膜與含有氮且組成與上述第1膜相異之第2膜積層而成； (b)進行改質處理之步驟，該改質處理係使(a)中附著於上述處理容器內之上述積層膜中之上述第2膜之組成接近上述第1膜之組成。 (對照先前技術之功效)
根據本發明，可抑制附著於處理容器內之積層膜之膜剝離發生。
＜本發明之一態樣＞ 以下，主要參照圖1~圖8說明本發明之一態樣。又，以下說明中所使用之圖式均為概略圖，圖式中所示之各要件的尺寸關係、各要件的比率等並不一定與實際者一致。又，複數圖式彼此間之各要件的尺寸關係、各要件的比率等亦不一定一致。
(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安裝。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係例如由石英(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係例如由不鏽鋼(SUS)等金屬材料所構成，形成為上端及下端開口的圓筒形狀。岐管209之上端部係卡合於反應管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同樣地垂直安裝。主要係由反應管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係構成為可收容作為基板之晶圓200。亦即，於此處理室201內對晶圓200進行處理。
於處理室201內，作為第1供給部、第2供給部之噴嘴249a、249b係分別設置成貫通岐管209之側壁。將噴嘴249a、249b亦分別稱為第1噴嘴、第2噴嘴。噴嘴249a、249b係分別由石英或SiC等耐熱性材料所構成。於噴嘴249a、249b連接氣體供給管232a、232b。噴嘴249a、249b係分別不同之噴嘴，且鄰接設置。
於氣體供給管232a、232b，從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、241b及屬於開關閥之閥243a、243b。在氣體供給管232a之較閥243a更靠下游側，連接氣體供給管232f。在氣體供給管232b之較閥243b更靠下游側，連接氣體供給管232c~232e。在氣體供給管232c~232f，從氣流之上游側起依序分別設置MFC241c~241f及閥243c~243f。氣體供給管232a~232f係例如由SUS等金屬材料所構成。
如圖1、圖2所示，噴嘴249a、249b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，由反應管203之內壁下部沿著上部，分別設置成朝晶圓200之配列方向上方立起。亦即，噴嘴249a、249b係在晶圓200所配列之晶圓配列區域之側邊、水平地包圍晶圓配列區域之區域，以沿著晶圓配列區域之方式分別設置。氣體供給孔250a、250b係分別於俯視時朝晶圓200之中心開口，可朝晶圓200供給氣體。氣體供給孔250a、250b係從反應管203之下部至上部複數設置。
從氣體供給管232a，含有半導體元素或金屬元素之原料氣體係經由MFC241a、閥243a、噴嘴249a供給至處理室201內。
從氣體供給管232b，含氧(O)氣體係經由MFC241b、閥243b、噴嘴249b供給至處理室201內。
從氣體供給管232c，含有碳(C)及硼(B)之至少一者的含既定元素氣體係經由MFC241c、閥243c、噴嘴249a供給至處理室201內。
從氣體供給管232d，含氮(N)氣體係經由MFC241d、閥243d、氣體供給管232a、噴嘴249b供給至處理室201內。
從氣體供給管232e、232f，惰性氣體係分別經由MFC241e、241f、閥243e、243f、氣體供給管232a、232b、噴嘴249a、249b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。
主要係由氣體供給管232a~232d、MFC241a~241d、閥243a~243d構成處理氣體供給系統(原料氣體供給系統、含氮氣體供給系統、含氧氣體供給系統、含既定元素氣體供給系統)。主要係由氣體供給管232e、232f、MFC241e、241f、閥243e、243f構成惰性氣體供給系統。
上述各種供給系統中，任一者或所有之供給系統亦可構成為由閥243a~243f、MFC241a~241f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係連接於氣體供給管232a~232f之各者，對氣體供給管232a~232f內之各種氣體的供給動作、即閥243a~243f之開關動作或MFC241a~241f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~232f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，設有將處理室201內之環境進行排氣的排氣口231a。排氣口231a亦可由反應管203之側壁下部沿著上部、即沿著晶圓配列區域設置。於排氣口231a連接有排氣管231。於排氣管231係經由檢測處理室201內之壓力之作為壓力檢測器(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)之APC(Auto Pressure Controller，自動壓力控制器)閥244，連接有作為真空排氣裝置的真空泵246。APC閥244係構成為可藉由在使真空泵246作動之狀態下開關閥，而進行處理室201內之真空排氣及真空排氣停止，進而，可藉由在使真空泵246作動之狀態下，根據藉由壓力感測器245所檢測出之壓力資訊調節閥開度，而調整處理室201內之壓力。主要係由排氣管231、APC閥244、壓力感測器245構成排氣系統。亦可考慮將真空泵246涵括於排氣系統中。
於岐管209之下方，設有可將岐管209之下端開口氣密地閉塞之作為爐口蓋體的密封蓋219。密封蓋219係例如由SUS等金屬材料所構成，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係例如由SUS等金屬材料所構成，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之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之下方，設置有在使密封蓋219下降並將晶舟217從處理室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板219s。擋板219s係例如由SUS等金屬材料所構成，並形成為圓盤狀。於擋板219s之上面，設有與岐管209之下端抵接之作為密封構件的O型環220c。擋板219s之開關動作(升降動作或轉動動作等)係由擋板開關機構115s所控制。
作為基板支撐具之晶舟217係構成為使複數片、例如25~200片晶圓200以水平姿勢、且以中心相互對齊之狀態，於垂直方向上整齊排列而多段地支撐。亦即，晶舟217係構成為使複數片晶圓200以水平姿勢、且於垂直方向上隔著間隔而配列。晶舟217係例如由石英或SiC等耐熱性材料所構成。於晶舟217之下部係被例如由石英或SiC等耐熱性材料所構成之隔熱板218多段地支撐著。晶舟217係構成為可分別支撐複數片晶圓200。
於反應管203內，設置有作為溫度檢測器之溫度感測器263。根據藉由溫度感測器263檢測出之溫度資訊而調整對加熱器207之通電程度，藉此使處理室201內之溫度成為所需之溫度分布。溫度感測器263係沿著反應管203之內壁設置。
如圖3所示，屬於控制部(控制手段)之控制器121係構成為具備CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)121a、RAM(Random Access Memory，隨機存取記憶體)121b、記憶裝置121c、I/O(Input/Output， 輸入/輸出)埠121d的電腦。RAM 121b、記憶裝置121c、I/O埠121d係構成為可經由內部匯流排121e而與CPU 121a進行資料交換。控制器121係連接有例如構成為觸控面板等之輸入輸出裝置122。又，於控制器121亦可連接外部記憶裝置123。
記憶裝置121c係由例如快閃記憶體、HDD(Hard Disk Drive，硬碟驅動器)、SDD(Solid State Drive，固態驅動器)等所構成。於記憶裝置121c內，可讀取地儲存控制動作的控制程式，或者記載後述處理之程序或條件等的製程配方等。製程配方係以可利用控制器121使基板處理裝置執行後述處理中之各程序而獲得既定之結果之方式組合而成者，作為程式而發揮功能。以下，亦將製程配方或控制程式等統括地簡稱為程式。又，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、或含有此等二者的情況。RAM 121b係構成為暫時保存由CPU121a讀出之程式或數據等之記憶區域(工作區域)。
I/O埠121d係連接於上述MFC 241a~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、晶舟升降器115、擋板開關機構115s等。
CPU121a係構成為可自記憶裝置121c讀取控制程式並執行，且配合來自輸入輸出裝置122之操作指令之輸入等而自記憶裝置121c讀取配方。CPU121a係構成為可以依照讀取之配方內容的方式，控制：利用MFC 241a~241f進行之各種氣體的流量調整動作、閥243a~243f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、基於溫度感測器263之加熱器207的溫度調整動作、利用旋轉機構267進行之晶舟217的旋轉及旋轉速度調節動作、利用晶舟升降機115進行之晶舟217的升降動作、利用擋板開關機構115s進行之擋板219s的開關動作等。
控制器121係可藉由將外部記憶裝置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(Compact Disc)等光碟、MO(Magneto Optical)等磁光碟、USB(Universal Serial Bus，通用序列匯流排)記憶體、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，亦將此等統括地簡稱為記錄媒體。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、或含有此等二者的情況。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)基板處理步驟 作為使用上述基板處理裝置之半導體裝置的製造步驟之一步驟，針對以下處理時序之例進行說明，該處理時序係在處理容器內之作為基板之晶圓200上形成由第1膜與第2膜積層而成之積層膜，並進行使附著於處理容器內之積層膜中之第2膜之組成接近第1膜之組成的改質處理。以下的說明中，構成基板處理裝置之各部的動作係由控制器121所控制。
本態樣之處理時序係進行： 於處理容器內之晶圓200上形成積層膜之步驟A，該積層膜係由含有N、O及既定元素之第1膜、與含有N且組成與第1膜相異之第2膜積層而成；與 進行改質處理之步驟B，該改質處理係使步驟A中附著於處理容器內之積層膜中之第2膜之組成接近第1膜之組成。
本態樣中，係於步驟A中，於晶圓200上例如供給原料氣體、含N氣體、含O氣體及含既定元素氣體而形成第1膜(第1膜成膜處理)，供給原料氣體及含N氣體而形成第2膜(第2膜形成處理)，並形成第1膜與第2膜之積層膜。進而，於步驟B中，例如供給含O氣體，進行使附著於處理容器內之積層膜中之第2膜之組成接近第1膜之組成的改質處理。
本態樣之步驟A之第1膜成膜處理中，係如圖5所示處理時序般，藉由將非同時進行下述步驟的循環進行既定次數(n次，n為1以上之整數)，而於晶圓200上形成第1膜： 對處理容器內之晶圓200供給原料氣體的步驟A1； 對處理容器內之晶圓200供給含既定元素氣體的步驟A2； 對處理容器內之晶圓200供給含O氣體的步驟A3；與 對處理容器內之晶圓200供給含N氣體的步驟A4。
本態樣之步驟A之第2膜成膜處理中，係如圖6所示處理時序般，藉由將非同時進行下述步驟的循環進行既定次數(m次，m為1以上之整數)，而於第1膜上形成第2膜： 對處理容器內之晶圓200供給原料氣體的步驟a1；與 對處理容器內之晶圓200供給含N氣體的步驟a2。
本說明書中，為了方便，有時亦將上述處理時序依以下方式表示。以下之其他態樣或變形例等之說明中亦使用相同之表記。
第1膜成膜處理：(原料氣體→含既定元素氣體→含O氣體→含N氣體) n 第2膜成膜處理：(原料氣體→含N氣體) m
本說明書中所使用之「晶圓」一詞，係有意指晶圓本身的情況、或意指晶圓與其表面所形成既定之層或膜之積層體的情況。本說明書中所使用之「晶圓表面」一詞，係有意指晶圓本身之表面的情況、或意指晶圓上所形成既定之層等之表面的情況。本說明書中於記載為「於晶圓上形成既定之層」的情況，係有意指於晶圓本身之表面上直接形成既定之層的情況、或意指於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。
(2-1)成膜處理 首先，針對於晶圓200上形成第1膜之第1膜成膜處理的時序例進行說明，接著，針對於第1膜上形成第2膜之第2膜成膜處理的時序例進行說明。
(晶圓充填) 將複數片之晶圓200裝填於晶舟217(晶圓充填)。其後，藉由擋板開關機構115s移動擋板219s，使岐管209之下端開口開放(擋板打開)。
(晶舟裝載) 其後，如圖1所示，支持複數片之晶圓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、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測器245測定，根據該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，根據溫度感測器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。真空泵246之作動、晶圓200之加熱及旋轉均係至少在對晶圓200之處理結束為止之期間持續進行。
(第1膜成膜處理) 其後，依序進行以下步驟A1~A4。
[步驟A1] 步驟A1係對處理室201內之晶圓200供給原料氣體。
具體而言，係打開閥243a，使原料氣體流通於氣體供給管232a內。原料氣體係藉由MFC241a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，從晶圓200之側邊對晶圓200供給原料氣體(原料氣體供給)。此時，打開閥243e、243f，分別經由噴嘴249a、249b對處理室201內供給惰性氣體。尚且，以下所示數個方法中，亦可不實施對處理室201內的惰性氣體供給。
作為本步驟中的處理條件，可例示： 處理溫度：250~800℃、較佳為400~700℃ 處理壓力：1~2666Pa、較佳為67~1333Pa 原料氣體供給流量：0.01~2slm、較佳為0.1~1slm 原料氣體供給時間：1~120秒、較佳為1~60秒 惰性氣體供給流量(每氣體供給管)：0~10slm。
尚且，本說明書中如「250~800℃」般之數值範圍的表記，係意指其範圍包含下限值及上限值。因此，例如「250~800℃」係意指「250℃以上且800℃以下」。有關其他數值範圍亦相同。又，本說明書中之處理溫度係意指晶圓200之溫度或處理室201內之溫度，處理壓力係意指處理室201內之壓力。又，氣體供給流量：0slm係意指不供給該氣體的情況。此等係於以下說明中亦相同。
藉由於上述處理條件下對晶圓200供給例如氯矽烷系氣體作為原料氣體，在作為基底之晶圓200之最表面上形成含有Cl之含Si層。含有Cl之含Si層係對晶圓200之最表面，藉由氯矽烷系氣體之分子的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之分子的物理吸附或化學吸附、氯矽烷系氣體之熱分解造成的Si之堆積等而形成。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之分子的吸附層(物理吸附屬或化學吸附層)，亦可為含有Cl之Si堆積層。本說明書中，亦將含有Cl之含Si層簡稱為含Si層。尚且，於上述處理條件下，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之分子對晶圓200之最表面上的物理吸附或化學吸附，係支配性地(優先地)發生，氯矽烷系氣體之熱分解造成的Si之堆積僅些微發生、或幾乎不發生。亦即，於上述處理條件下，含Si層係壓倒性地大量含有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之分子的吸附層(物理吸附層或化學吸附層)，僅些微含有、或幾乎不含有含Cl之Si堆積層。
在形成含Si層後，關閉閥243a，停止對處理室201內原料氣體的供給。然後，對處理室201內進行真空排氣，將殘留於處理室201內之氣體等從處理室201內排除。此時，維持打開閥243e、243f之狀態，對處理室201內供給惰性氣體，並由排氣口231a進行排氣，藉由惰性氣體沖洗處理室201內(沖洗)。
作為沖洗的處理條件，可例示： 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、較佳為1~40秒。 其他處理條件係設為與供給原料氣體時之處理條件相同的處理條件。
作為原料氣體，可使用例如含有作為構成形成於晶圓200上之膜之主元素矽(Si)的矽烷系氣體。作為矽烷系氣體，可使用例如含有鹵素及Si的氣體、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，例如可使用含有Cl及Si的上述氯矽烷系氣體。
作為原料氣體，可使用例如：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：4CS)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)氣體等氯矽烷氣體。作為原料氣體，可使用此等中1種以上。
作為原料氣體，氯矽烷系氣體之外，亦可使用例如：四氟矽烷(SiF 4)氣體、二氟矽烷(SiH 2F 2)氣體等氟矽烷氣體，或四溴矽烷(SiBr 4)氣體、二溴矽烷(SiH 2Br 2)氣體等溴矽烷氣體，或四碘矽烷(SiI 4)氣體、二碘矽烷(SiH 2I 2)氣體等碘矽烷氣體。作為原料氣體，可使用此等中1種以上。
作為原料氣體，此等之外，亦可使用例如含有胺基及Si的氣體、即胺基矽烷系氣體。所謂胺基，係指從氨、一級胺或二級胺去除了氫(H)的1價官能基，可表示為-NH 2、-NHR、-NR 2。又，R表示烷基，-NR 2之2個R可為相同或相異。
作為原料氣體，亦可使用例如：肆(二甲胺基)矽烷(Si[N(CH 3) 2] 4，簡稱4DMAS)氣體、參(二甲胺基)矽烷(Si[N(CH 3) 2] 3H，簡稱3DMAS)氣體、雙(二乙胺基)矽烷(Si[N(C 2H 5) 2] 2H 2，簡稱BDEAS)氣體、雙(第三丁基胺基)矽烷(SiH 2[NH(C 4H 9)] 2，簡稱BTBAS)氣體、(二異丙胺基)矽烷(SiH 3[N(C 3H 7) 2]，簡稱DIPAS)氣體等胺基矽烷系氣體。作為原料氣體，可使用此等中1種以上。 此等要點於後述步驟a1中亦相同。
作為惰性氣體，可使用例如：氮(N 2)氣，或氬(Ar)氣、氦(He)氣、氖(Ne)氣、氙(Xe)氣、氪(Kr)氣、氡(Rn)氣等稀有氣體。作為惰性氣體，可使用此等中1種以上。此點於後述各步驟中亦相同。
[步驟A2] 結束步驟A1後，對處理室201內之晶圓200、即形成於晶圓200上之含Si層，供給含既定元素氣體。
具體而言，係打開閥243c，使含既定元素氣體流通於氣體供給管232c內。含既定元素氣體係藉由MFC241c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，從晶圓200之側邊對晶圓200供給含既定元素氣體(含既定元素氣體供給)。此時，亦可維持打開閥243e、243f之狀態，分別經由噴嘴249a、249b對處理室201內供給惰性氣體。
作為本步驟中的處理條件，可例示： 處理壓力：1~4000Pa、較佳為1~3000Pa 含既定元素氣體供給流量：0.1~10slm 含既定元素氣體供給時間：1~120秒、較佳為1~60秒。 其他處理條件係設為與步驟A1中供給原料氣體時之處理條件相同的處理條件。
藉由於上述條件下對晶圓200供給作為含既定元素氣體之例如含碳(C)氣體，於晶圓200上所形成之含Si層之至少一部分被碳化(改質)。其結果，於作為基底之晶圓200之最表面上，形成含Si層被碳化而成的層、即含Si及C之層的碳化矽層(SiC層)。於形成SiC層時，含Si層所含之Cl等雜質係在藉由含既定元素氣體進行之含Si層之改質反應過程中，構成至少含有Cl的氣體狀物質，並從處理室201內排出。藉此，相較於含Si層，SiC層成為Cl等雜質較少的層。
形成SiC層後，關閉閥243c，停止對處理室201內的含既定元素氣體供給，藉由與步驟A1中之沖洗相同的處理程序，將殘留於處理室201內之氣體等從處理室201內排除(沖洗)。
作為含既定元素氣體，可使用例如含C氣體。作為含C氣體，可使用例如：丙烯(C 3H 6)氣體、乙烯(C 2H 4)氣體、乙炔(C 2H 2)氣體等烴系氣體。作為含既定元素氣體，可使用此等中1種以上。
[步驟A3] 結束步驟A2後，對處理室201內之晶圓200、即形成於晶圓200上之SiC層，供給含O氣體。
具體而言，係打開閥243b，使含O氣體流通於氣體供給管232b內。含O氣體係藉由MFC241b進行流量調整，經由噴嘴249b供給至處理室201內，並由排氣口231a排氣。此時，從晶圓200之側邊、對晶圓200供給含O氣體(含O氣體供給)。此時，亦可維持打開閥243e、243f之狀態，分別經由噴嘴249a、249b對處理室201內供給惰性氣體。
作為本步驟中的處理條件，可例示： 處理壓力：1~4000Pa、較佳為1~3000Pa 含O氣體供給流量：0.1~10slm 含O氣體供給時間：1~120秒、較佳為1~60秒。 其他處理條件係設為與步驟A1中供給原料氣體時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O氣體，於晶圓200上所形成之SiC層之至少一部分被氧化(改質)。其結果，於作為基底之晶圓200之最表面上，形成SiC層被氧化而成的層、即含Si、O及C之層的氧碳化矽層(SiOC層)。於形成SiOC層時，SiC層所含之Cl等雜質係在藉由含O氣體進行之SiC層之改質反應過程中，構成至少含有Cl的氣體狀物質，餅從處理室201內排出。藉此，相較於SiC層，SiOC層成為Cl等雜質較少的層。
形成SiOC層後，關閉閥243b，停止對處理室201內的含O氣體供給，藉由與步驟A1中之沖洗相同的處理程序，將殘留於處理室201內之氣體等從處理室201內排除(沖洗)。
作為含O氣體，可使用例如：氧(O 2)氣、臭氧(O 3)氣、水蒸氣(H 2O)氣體、一氧化氮(NO)氣體、一氧化二氮(N 2O)氣體等。作為含O氣體，可使用此等中1種以上。此點於後述步驟b中亦相同。
[步驟A4] 結束步驟A3後，對處理室201內之晶圓200、即形成於晶圓200上之SiOC層，供給含N氣體。
具體而言，係打開閥243d，使含N氣體流通於氣體供給管232d內。含N氣體係藉由MFC241d進行流量調整，經由噴嘴249b供給至處理室201內，並由排氣口231a排氣。此時，從晶圓200之側邊、對晶圓200供給含N氣體(含N氣體供給)。此時，亦可維持打開閥243e、243f之狀態，分別經由噴嘴249a、249b對處理室201內供給惰性氣體。
作為本步驟中的處理條件，可例示： 處理壓力：1~4000Pa、較佳為1~3000Pa 含N氣體供給流量：0.1~10slm 含N氣體供給時間：1~120秒、較佳為1~60秒。 其他處理條件係設為與步驟A1中供給原料氣體時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氣體，於晶圓200上所形成之SiOC層之至少一部分被氮化(改質)。其結果，於作為基底之晶圓200之最表面上，形成SiOC層被氮化而成的層、即含Si、O、C及N之層的氧碳氮化矽層(SiOCN層)。於形成SiOCN層時，SiOC層所含之Cl等雜質係在藉由含N氣體進行之SiOC層之改質反應過程中，構成至少含有Cl的氣體狀物質，並從處理室201內排出。藉此，相較於SiOC層，SiOCN層成為Cl等雜質較少的層。
形成SiOCN層後，關閉閥243d，停止對處理室201內的含N氣體供給，藉由與步驟A1中之沖洗相同的處理程序，將殘留於處理室201內之氣體等從處理室201內排除(沖洗)。
作為含N氣體，可使用例如：氨(NH 3)氣、二氮烯(N 2H 2)氣體、聯氨(N 2H 4)氣體、N 3H 8氣體等氮化氫系氣體等。作為含N氣體，可使用此等中1種以上。此點於後述步驟a2中亦相同。
[循環之實施既定次數] 藉由將非同時、即非同期進行上述步驟A1~A4的循環進行既定次數(n次，n為1以上之整數)，以晶圓200之表面為基底，於此基底上，可形成含有O、N、作為既定元素之例如C及作為半導體元素之例如Si的既定厚度之例如氧碳氮化矽膜(SiOCN膜)作為第1膜(參照圖7(a)、圖7(b))。上述循環較佳係重複複數次。亦即，較佳係使每1循環所形成之SiOCN層之厚度較所需膜厚薄，並重複上述循環複數次，直到藉由積層SiOCN層所形成之SiOCN膜之厚度成為所需厚度為止。
(第2膜成膜處理) 其後，依序進行下述步驟a1、a2。
[步驟a1] 於步驟a1，係藉由與上述步驟A1中之處理程序、處理條件相同的處理程序、處理條件，對處理室201內之晶圓200、即形成於晶圓200上之第1膜，供給原料氣體(原料氣體供給)。藉此，於第1膜上形成含Si層。形成含Si層後，停止對處理室201內的原料氣體供給，藉由與步驟A1中之沖洗相同的處理程序，將殘留於處理室201內之氣體等從處理室201內排除(沖洗)。
[步驟a2] 於步驟a1結束後，藉由與上述步驟A1中之處理程序、處理條件相同的處理程序、處理條件，對處理室201內之晶圓200、即形成於晶圓200上之第1膜上的含Si層，供給含N氣體(含N氣體供給)。藉此，使第1膜上所形成之含Si層之至少一部分氮化(改質)。其結果，於作為基底之第1膜上，形成含Si層被氮化而成的層、即含Si及N之層的氮化矽層(SiN層)。於形成SiN層時，含Si層所含之Cl等雜質係在藉由含N氣體進行之SiN層之改質反應過程中，構成至少含有Cl的氣體狀物質，並從處理室201內排出。藉此，相較於含Si層，SiN層成為Cl等雜質較少的層。
形成SiN層後，停止對處理室201內的含N氣體供給，藉由與步驟A1中之沖洗相同的處理程序，將殘留於處理室201內之氣體等從處理室201內排除(沖洗)。
[循環之實施既定次數] 藉由將非同時、即非同期進行上述步驟a1、a2的循環進行既定次數(m次，m為1以上之整數)，以第1膜之表面為基底，於此基底上，可形成含有N及作為半導體元素之例如Si的既定厚度之例如氮化矽膜(SiN膜)作為第2膜(參照圖7(c))。第2膜係實質上不含有第1膜所含之O及既定元素的膜，其成分及組成係與第1膜相異。上述循環較佳係重複複數次。亦即，較佳係使每1循環所形成之SiN層之厚度較所需膜厚薄，並重複上述循環複數次，直到藉由積層SiN層所形成之SiN膜之厚度成為所需厚度為止。
由上述處理程序、處理條件所形成之第2膜的厚度，係依較成為第2膜之基底的第1膜之厚度薄的厚度使用。
(後沖洗及大氣壓恢復) 於晶圓200上形成所需厚度之由第1膜與第2膜積層而成之積層膜的處理結束後，從噴嘴249a、249b之各者將作為沖洗氣體之惰性氣體供給至處理室201內，並由排氣口231a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從處理室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之外部(晶舟卸載)。晶舟卸載後，使擋板219s移動，將岐管209之下端開口經由O型環220c藉由擋板219s密封(擋板關閉)。
(晶圓卸除) 晶圓冷卻後，冷卻至可取出之既定溫度的處理完畢之晶圓200係由晶舟217取出(晶圓卸除)。
如此，於晶圓200上形成由第1膜與第2膜積層而成之積層膜的處理結束。此處理係進行既定次數(1次以上)。
(2-2)積層膜之改質處理 若進行上述第1膜成膜處理與第2膜成膜處理，則第1膜與第2膜之積層膜亦附著於處理容器內之構件表面、例如反應管203之內壁面或晶舟217之表面等。圖8係概略性表示藉由交替重複進行第1膜成膜處理、第2膜成膜處理，由第1膜與第2膜交替積層而成之積層膜所附著的處理容器內壁、即反應管203之內壁之剖面部分放大圖。第1膜與第2膜由於膜所發生之應力(stress)不同，故藉由進行形成積層膜之處理，以第1膜與第2膜之膜應力差為起因而於積層膜發生裂痕，膜從構件表面剝離，有於爐內產生異物(顆粒)的情形。因此，形成積層膜後，於既定時機，對附著於處理容器內之積層膜進行改質，並進行減小(緩和)第1膜與第2膜之膜應力差的維護處理。
以下，針對附著於處理容器內之積層膜之改質處理進行說明。以下說明中，構成基板處理裝置之各部之動作係由控制器121所控制。
(空晶舟裝載) 藉由擋板開關機構115s移動擋板219s，使岐管209之下端開口開放(擋板打開)。其後，於表面附著有第2膜之空晶舟217、即未保持晶圓200之晶舟217，係藉由晶舟升降機115被上舉，並搬入至表面附著有第2膜之處理容器內、即處理室201內(空晶舟裝載)。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) 空晶舟裝載結束後，以使處理室201內成為所需壓力(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測器245測定，根據該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，根據溫度感測器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開始空晶舟217之旋轉。真空泵246之作動、處理室201內之加熱、晶舟217之旋轉均係在積層膜之改質處理結束為止之期間持續進行。又，亦可不使晶舟217旋轉。
(改質處理) 其後，進行以下步驟b。
[步驟b] 於步驟b中，藉由與上述步驟A3中之處理程序相同的處理程序，對處理容器內之積層膜，供給例如含O氣體(含O氣體供給)。藉此，對處理容器內之積層膜進行氧化處理。氧化處理結束後，停止對處理室201內的原料氣體供給，藉由與步驟A1中之沖洗相同的處理程序，將殘留於處理室201內之氣體等從處理室201內排除(沖洗)。
作為本步驟中的處理條件，可例示： 處理溫度：300~750℃、較佳為500~650℃ 處理壓力：30~1200Pa、較佳為1000~1200Pa 含O氣體供給流量：1~10slm、較佳為3~6slm 含O氣體供給時間：10~60分鐘、較佳為20~40分鐘。 其他處理條件係設為與步驟A1中供給原料氣體時之處理條件相同的處理條件。
藉由於上述條件下對處理容器內之積層膜供給含O氣體，積層膜中之第1膜(SiOCN膜)與第2膜(SiN膜)之任一膜之至少一部分被氧化(改質)。具體而言，藉由對處理容器內供給含O氣體，使第2膜氧化，改質為氧氮化矽膜(SiON膜)，同時使第1膜氧化，進而使O攝取至第1膜中而改質為O濃度高(富氧)之SiOCN膜。如此，藉由使第2膜之組成接近第1膜之組成，可減小第1膜與第2膜之膜應力差。
若處理溫度未滿300℃，則含O氣體之活性化不足，有改質(氧化)處理之進行困難的情形。藉由將處理溫度設為300℃以上，含O氣體之活性化充足，可使改質(氧化)處理進行。藉由將處理溫度設為500℃以上，使含O氣體更加活性化，可有效率地進行改質(氧化)處理。
若處理溫度超過750℃，則含O氣體之活性化變得過剩，有改質(氧化)處理之進行困難的情形。藉由將處理溫度設為750℃以下，適當地抑制含O氣體之活性化，可使改質(氧化)處理進行。藉由將處理溫度設為650℃以下，更適當地抑制含O氣體之活性化，可有效率地進行改質(氧化)處理。
若處理壓力未滿30Pa，則含O氣體之活性化不足，有改質(氧化)處理之進行困難的情形。藉由將處理溫度設為30Pa以上，含O氣體之活性化充足，可使改質(氧化)處理進行。藉由將處理壓力設為1000Pa以上，使含O氣體更加活性化，可有效率地進行改質(氧化)處理。
若處理壓力超過1200Pa，則含O氣體之活性化變得過剩，有改質(氧化)處理之進行困難的情形。藉由將處理壓力設為1200Pa以下，適當地抑制含O氣體之活性化，可使改質(氧化)處理進行。
若含O氣體供給流量未滿1slm，則有改質(氧化)處理之進行困難的情形。藉由將含O氣體供給流量設為1slm以上，可使改質(氧化)處理進行。藉由將含O氣體供給流量設為3slm以上，可有效率地進行改質(氧化)處理。
若含O氣體供給流量超過10slm，則有改質(氧化)處理過剩進行的情形。或有導致氣體成本增加的情形。藉由將含O氣體供給流量設為10slm以下，可抑制改質(氧化)處理的過剩進行，可避免氣體成本的增加。藉由將含O氣體供給流量設為6slm，可更適當地抑制改質(氧化)處理的過剩進行，可更確實地避免氣體成本的增加。
若含O氣體供給時間未滿10分鐘，則有改質(氧化)處理之進行困難的情形。藉由將含O氣體供給時間設為10分鐘以上，可使改質(氧化)處理進行。藉由將含O氣體供給時間設為20分鐘以上，可有效率地進行改質(氧化)處理。
若含O氣體供給時間超過60分鐘，則有改質(氧化)處理過剩進行的情形。或有導致生產性降低的情形。藉由將含O氣體供給時間設為60分鐘以下，則可抑制改質(氧化)處理的過剩進行，可避免生產性降低。藉由將含O氣體供給時間設為40分鐘以下，可更適當地抑制改質(氧化)處理的過剩進行，可更確實地避免生產性降低。
(後沖洗及大氣壓恢復) 對處理容器內之積層膜的改質(氧化)處理完成後，從噴嘴249a、249b之各者將作為沖洗氣體之惰性氣體供給至處理室201內，並由排氣口231a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從處理室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)。
(空晶舟卸載) 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，將空晶舟217從岐管209之下端搬出至反應管203之外部(晶舟卸載)。晶舟卸載後，使擋板219s移動，將岐管209之下端開口經由O型環220c藉由擋板219s密封(擋板關閉)。
如此，附著於處理容器內之由第1膜與第2膜積層而成之積層膜的改質處理結束。此處理可在第1膜成膜處理與第2膜成膜處理分別進行1次時進行，亦可在在第1膜成膜處理與第2膜成膜處理分別進行2次以上(複數次)時進行。
(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。
(a)於步驟B中，藉由進行使附著於處理容器內之積層膜中之第2膜之組成接近第1膜之組成的改質處理，可使第1膜與第2膜之膜應力差小於進行步驟B前之第1膜與第2膜之膜應力差。藉此，附著於處理容器內之積層膜不易剝離，可抑制顆粒之發生。其結果，可提升形成於晶圓200上之膜的品質，並大幅提升產率。又，藉由抑制膜剝離之發生，可降低清潔處理之頻率，可縮短基板處理裝置之停機時間。藉由降低清潔處理之頻率，在其後所進行之第1膜成膜處理中，可避免從處理容器之內壁等脫離之清潔氣體之成分混入至形成於晶圓200上之膜中而使其膜質降低的情形。
(b)於步驟B，藉由將含O氣體供給至處理容器內進行改質(氧化)處理，可減低第1膜與第2膜之各自膜中的膜應力。具體而言，可使具有較第1膜大之膜應力的第2膜之膜應力大幅減少，故可減小第1膜與第2膜之膜應力差。又，於步驟B中，藉由使用含有第1膜所含O之氣體(含O氣體)進行改質(氧化)處理，可防止供給至處理容器內之氣體的污染發生。
(c)藉由依較第1膜厚度薄之厚度形成第2膜之厚度，可將第1膜使用作為層間絕緣膜，將第2膜使用作為覆蓋膜。
(d)在每進行1次步驟A(第1膜成膜處理與第2膜成膜處理之各者)就進行步驟B(改質處理)的情況，可使第1膜與第2膜之膜應力差、即附著於處理容器內之積層膜中之第1膜與第2膜之膜應力差確實地減小。
(e)在每進行2次步驟A(第1膜成膜處理與第2膜成膜處理)就進行步驟B(改質處理)的情況，可在產率實質上不降低之下，使附著於處理容器內之積層膜中之第1膜與第2膜之膜應力差減小。
(f)藉由依於處理容器內收容支撐晶圓200之晶舟217的狀態進行步驟A，並依於處理容器內收容未支撐晶圓200之晶舟217的狀態進行步驟B，則不致對形成於晶圓200上之積層膜造成不良影響，可使附著於晶舟217或處理容器入之積層膜中之第1膜與第2膜之膜應力差減小。
＜本發明之其他態樣＞ 以上，具體說明了本發明之態樣，但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。
上述態樣中，說明了形成含有半導體元素(Si)之膜作為第1膜、第2膜的例子，但本發明並不限定於此。例如，在形成含有鋁(Al)、鈦(Ti)、鉿(Hf)、鋯(Zr)、鉭(Ta)、鈮(Nb)、鉬(Mo)、鎢(W)等金屬元素之膜作為第1膜、第2膜的情況，亦可應用本發明。於此情況下，亦可獲得與上述態樣之效果相同的效果。
上述態樣中，說明了使用C作為既定元素，形成SiOCN膜作為含既定元素之第1膜的例子，但本發明並不限定於此。例如，在使用B作為既定元素，使用例如二硼烷(B 2H 6)氣體、三氯硼烷(BCl 3)氣體等含B氣體作為含既定元素氣體，而形成硼氧氮化矽膜(SiBON膜)作為第1膜的情況，亦可應用本發明。又，例如，在使用含有C及B作為既定元素之氣體，而形成硼氧碳氮化矽膜(SiBOCN膜)作為第1膜的情況，亦可應用本發明。於此等 情況下，亦可獲得與上述態樣之效果相同的效果。
上述態樣中，說明了於同一晶圓200上，形成由第1膜與第2膜積層而成之積層膜的例子，但本發明並不限定於此。例如，在分別不同之晶圓200上形成第1膜、第2膜的情況，亦可應用本發明。於此情況下，亦可獲得與上述態樣之效果相同的效果。
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，較佳係於開始各處理時，CPU121a從儲存於記憶裝置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，藉由1台基板處理裝置可再現性佳地形成各種膜種、組成比、膜質、膜厚之膜。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穎作成的情況，例如，亦可藉由將已安裝於基板處理裝置之既存配方而準備。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入輸出裝置122，將已安裝於基板處理裝置之既存配方直接變更。
上述態樣中，係針對使用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，亦可適當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，亦可適當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，亦可依與上述態樣相同之處理程序、處理條件進行各處理，可獲得與上述態樣相同之效果。
上述態樣可適當組合使用。此時之處理程序、處理條件可設為例如與上述態樣之處理程序、處理條件相同。 [實施例]
藉由使用上述態樣之基板處理裝置，進行以下之第1處理，於複數片之晶圓上形成由SiOCN膜與SiN膜積層而成之積層膜。又，藉由進行以下之第2處理，於複數片之晶圓上形成上述積層膜，並對積層膜施行氧化(改質)處理。於SiOCN膜時，係使用HCDS氣體作為原料氣體，使用C 3H 6氣體作為含既定元素氣體，使用O 2氣體作為含O氣體，使用NH 3氣體作為含N氣體。於SiN膜時，係與SiOCN膜同樣地分別使用HCDS氣體、NH 3氣體作為原料氣體、含N氣體。於氧化(改質)處理時，係使用O 2氣體作為含O氣體。其他處理條件係設為上述態樣之處理條件範圍內的共通條件。
第1處理：(原料氣體→含既定元素氣體→含O氣體→含N氣體) n→(原料氣體→含N氣體)×m 第2處理：(原料氣體→含既定元素氣體→含O氣體→含N氣體) n→(原料氣體→含N氣體)×m→含O氣體
以藉由進行第1處理所形成之積層膜中的SiN膜作為樣本1、SiOCN膜作為樣本2。以藉由進行第2處理使積層膜中的SiN膜氧化、改質之SiON膜作為樣本3、進一步攝取了O之SiOCN膜作為樣本4。
分別測定樣本1~4之膜應力。其結果示於圖9。橫軸表示各樣本。縱軸表示膜應力[MPa]。縱軸中之正應力係意指張應力、負應力係意指壓應力。
如圖9所示，樣本1~4之膜應力可確認到依序為800MPa、280MPa、250MPa、230MPa左右大小之各張應力。亦即，藉由對積層膜施行氧化處理，將SiN膜改質為SiON膜，可確認到膜應力大幅降低(800MPa左右→250MPa左右)。又，藉由對積層膜施行氧化處理，使O進一步攝取至SiOCN膜中，可確認到膜應力降低(280MPa左右→230MPa左右)。又，藉由對積層膜施行氧化處理，將SiN膜改質為SiON膜、接近SiOCN膜之組成，可確認到能使SiON膜(樣本3)與SiOCN膜(樣本4)之膜應力差小於施行氧化處理前之SiN膜(樣本1)與SiOCN膜(樣本2)之膜應力差。
又，藉由XPS(X射線光電子分光法)測定樣本1~4之膜之組成比、即各膜中所含Si、O、C、N等之濃度。相較於樣本1(SiN膜)，確認到樣本3(SiON膜)之O濃度高、Si濃度低、N濃度低。相較於樣本2(SiOCN膜)，確認到樣本4(SiOCN膜)之O濃度高、Si濃度及C濃度低、N濃度無變化。相較於樣本1(SiN膜)，確認到樣本2(SiOCN膜)之O濃度高、Si濃度低、N濃度低。相較於樣本3(SiON膜)，確認到樣本4(SiOCN膜)之O濃度高、Si濃度幾乎相等、C濃度高、N濃度低。
又，相較於樣本1(SiN膜)與樣本2(SiOCN膜)之Si濃度差，確認到樣本3(SiON膜)與樣本4(SiOCN膜)之Si濃度差小。相較於樣本1(SiN膜)與樣本2(SiOCN膜)之O濃度差，確認到樣本3(SiON膜)與樣本4(SiOCN膜)之O濃度差小。相較於樣本1(SiN膜)與樣本2(SiOCN膜)之C濃度差，確認到樣本3(SiON膜)與樣本4(SiOCN膜)之C濃度差小。相較於樣本1(SiN膜)與樣本2(SiOCN膜)之N濃度差，確認到樣本3(SiON膜)與樣本4(SiOCN膜)之N濃度差小。
又，確認到樣本1(SiN膜)中，N濃度＞ Si濃度＞O濃度，改質後之樣本3(SiON膜)中，Si濃度＞N濃度＞O濃度。如此，樣本1(SiN膜)與樣本3(SiON膜)係N濃度與Si濃度之順位相反。又，確認到樣本2(SiOCN膜)中，Si濃度＞O濃度＞N濃度＞C濃度，改質後之樣本4(SiOCN膜)中，此順位不變，亦為Si濃度＞O濃度＞N濃度＞C濃度。
如以上所述，確認到積層膜中之SiN膜及SiOCN膜之任一膜均係藉由施行氧化處理，而O濃度變高。例如，確認到積層膜中之SiOCN膜(樣本2)係藉由施行氧化處理，而O濃度從28at%上升至31at%。確認到積層膜中之SiN膜(樣本1)係藉由施行氧化處理，而O濃度從3at%上升至21at%。又，確認到藉由施行氧化處理，氧化處理後之各膜之Si、O、C及N之各濃度差，係較氧化處理前之各膜之各者小。如此，確認到根據氧化處理，使樣本1(SiN膜)之組成改質為接近樣本2(SiOCN膜)之組成。
115:晶舟升降器 115s:擋板開關機構 121:控制器 121a:CPU 121b:RAM 121c:記憶裝置 121d:I/O埠 121e:內部匯流排 122:輸入輸出裝置 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:擋板 220a,220b,220c:O型環 231:排氣管 231a:排氣口 232a,232b,232c,232d,232e,232f:氣體供給管 241a,241b,241c,241d,241e,241f:質量流量控制器(MFC) 243a,243b,243c,243d,243e,243f:閥 244:APC閥 245:壓力感測器 246:真空泵 248:集積型氣體供給系統 249a,249b:噴嘴 250a,250b:氣體供給孔 255:旋轉軸 263:溫度感測器 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，且係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，且係以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，且係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基板處理步驟之流程的圖。 圖5係表示本發明之一態樣之第1膜處理時序之例子的圖。 圖6係表示本發明之一態樣之第2膜處理時序之例子的圖。 圖7(a)係晶圓200表面的剖面部分放大圖；圖7(b)係於晶圓200上形成第1膜後之晶圓200表面的剖面部分放大圖；圖7(c)係於第1膜上形成第2膜後之晶圓200表面的剖面部分放大圖。 圖8係附著有由第1膜與第2膜交替積層而成之積層膜的處理容器內壁的剖面部分放大圖。 圖9係表示積層膜中之各膜所具有之膜應力之測定結果的圖。
203:反應管

Claims (20)

  1. 一種基板處理方法，係具備： (a)於處理容器內之基板上形成積層膜之步驟，該積層膜係由含有氮、氧及既定元素之第1膜與含有氮且組成與上述第1膜相異之第2膜積層而成； (b)進行改質處理之步驟，該改質處理係使(a)中附著於上述處理容器內之上述積層膜中之上述第2膜之組成接近上述第1膜之組成。
  2. 如請求項1之基板處理方法，其中，上述改質處理係將含氧氣體供給至上述處理容器內之氧化處理。
  3. 如請求項1之基板處理方法，其中，進行(b)後之上述第1膜與上述第2膜之膜壓力差係小於進行(b)前之上述第1膜與上述第2膜之膜壓力差。
  4. 如請求項1之基板處理方法，其中，上述第1膜及上述第2膜之各者係進一步含有半導體元素及金屬元素中之至少任一者。
  5. 如請求項1之基板處理方法，其中，上述既定元素係碳及硼中之至少任一者。
  6. 如請求項1之基板處理方法，其中，上述第1膜係SiOCN膜或SiBON膜。
  7. 如請求項6之基板處理方法，其中，上述第2膜係SiN膜。
  8. 如請求項1之基板處理方法，其中，進行(b)後之上述第1膜中之氧濃度係高於進行(b)前之上述第1膜中之氧濃度。
  9. 如請求項1之基板處理方法，其中，於(a)中，係依較上述第1膜之厚度薄之厚度形成上述第2膜。
  10. 如請求項1之基板處理方法，其中，每進行1次(a)就進行(b)。
  11. 如請求項1之基板處理方法，其中，每進行2次以上的(a)就進行(b)。
  12. 如請求項1之基板處理方法，其中，依於上述處理容器內收容支撐基板之支撐具的狀態進行(a)；依於上述處理容器內收容未支撐(a)結束後的基板之上述支撐具的狀態進行(b)。
  13. 如請求項1之基板處理方法，其中，進行(b)前之上述第2膜係不含氧亦不含上述既定元素。
  14. 如請求項1之基板處理方法，其中，進行(b)後之上述第1膜與上述第2膜之氮濃度差係小於進行(b)前之上述第1膜與上述第2膜之氮濃度差。
  15. 如請求項1之基板處理方法，其中，進行(b)後之上述第1膜與上述第2膜之氧濃度差係小於進行(b)前之上述第1膜與上述第2膜之氧濃度差。
  16. 如請求項1之基板處理方法，其中，進行(b)後之上述第1膜與上述第2膜之上述既定元素之濃度差係小於進行(b)前之上述第1膜與上述第2膜之上述既定元素之濃度差。
  17. 如請求項1之基板處理方法，其中，上述第2膜係進一步含有矽；進行(b)前之上述第2膜中之矽濃度係低於氮濃度，進行(b)後之上述第2膜中之矽濃度係高於氮濃度。
  18. 一種半導體裝置之製造方法，係具有： (a)於處理容器內之基板上形成積層膜之步驟，該積層膜係由含有氮、氧及既定元素之第1膜與含有氮且組成與上述第1膜相異之第2膜積層而成； (b)進行改質處理之步驟，該改質處理係使(a)中附著於上述處理容器內之上述積層膜中之上述第2膜之組成接近上述第1膜之組成。
  19. 一種藉由電腦使基板處理裝置執行程序的程式，其係執行以下程序： (a)於上述基板處理裝置之處理容器內之基板上形成積層膜之程序，該積層膜係由含有氮、氧及既定元素之第1膜與含有氮且組成與上述第1膜相異之第2膜積層而成； (b)進行改質處理之程序，該改質處理係使(a)中附著於上述處理容器內之上述積層膜中之上述第2膜之組成接近上述第1膜之組成。
  20. 一種基板處理裝置，係具有： 處理容器，其係收容基板； 處理氣體供給系統，其係對上述處理容器供給含氮氣體、含氧氣體、及含既定元素氣體；與 控制部，其係構成為可控制上述處理氣體供給系統，而於上述處理容器內進行以下處理：(a)於上述處理容器內之基板上形成積層膜之處理，該積層膜係由含有氮、氧及既定元素之第1膜與含有氮且組成與上述第1膜相異之第2膜積層而成；(b)進行改質處理之處理，該改質處理係使(a)中附著於上述處理容器內之上述積層膜中之上述第2膜之組成接近上述第1膜之組成。
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