TWI421940B - 半導體裝置之製造方法、基板處理方法及基板處理裝置 - Google Patents

半導體裝置之製造方法、基板處理方法及基板處理裝置 Download PDF

Info

Publication number
TWI421940B
TWI421940B TW099139634A TW99139634A TWI421940B TW I421940 B TWI421940 B TW I421940B TW 099139634 A TW099139634 A TW 099139634A TW 99139634 A TW99139634 A TW 99139634A TW I421940 B TWI421940 B TW I421940B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
gas
substrate
layer
processing container
predetermined element
Prior art date
Application number
TW099139634A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201126607A (en
Inventor
Yosuke Ota
Naonori Akae
Yushin Takasawa
Yoshiro Hirose
Original Assignee
Hitachi Int Electric Inc
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 Hitachi Int Electric Inc filed Critical Hitachi Int Electric Inc
Publication of TW201126607A publication Critical patent/TW201126607A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI421940B publication Critical patent/TWI421940B/zh

Links

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
    • C23C16/40—Oxides
    • C23C16/401—Oxides containing silicon
    • C23C16/402—Silicon dioxide
    • 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
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System 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
    • H01L21/314—Inorganic layers
    • H01L21/316—Inorganic layers composed of oxides or glassy oxides or oxide based glass
    • H01L21/31604—Deposition from a gas or vapour
    • H01L21/31608—Deposition of SiO2
    • 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
    • C23C16/45502—Flow conditions in reaction chamber
    • 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
    • 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
    • H01L21/02164—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 oxide, e.g. SiO2
    • 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
    • H01L21/02172—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 at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides
    • H01L21/02175—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 at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides characterised by the metal
    • H01L21/02181—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 at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides characterised by the metal the material containing hafnium, e.g. HfO2
    • 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
    • H01L21/02172—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 at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides
    • H01L21/02175—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 at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides characterised by the metal
    • H01L21/02189—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 at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides characterised by the metal the material containing zirconium, e.g. ZrO2
    • 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
    • H01L21/02104—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
    • 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
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02521—Materials
    • H01L21/02551—Group 12/16 materials
    • H01L21/02554—Oxides
    • 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System 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
    • H01L21/314—Inorganic layers
    • H01L21/3141—Deposition using atomic layer deposition techniques [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
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System 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
    • H01L21/314—Inorganic layers
    • H01L21/316—Inorganic layers composed of oxides or glassy oxides or oxide based glass
    • H01L21/31604—Deposition from a gas or vapour
    • H01L21/31641—Deposition of Zirconium oxides, e.g. ZrO2
    • 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System 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
    • H01L21/314—Inorganic layers
    • H01L21/316—Inorganic layers composed of oxides or glassy oxides or oxide based glass
    • H01L21/31604—Deposition from a gas or vapour
    • H01L21/31645—Deposition of Hafnium oxides, e.g. HfO2
    • 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
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • 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
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • 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
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67248—Temperature monitoring
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing process
    • H01L22/12—Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/401—Multistep manufacturing processes
    • H01L29/4011—Multistep manufacturing processes for data storage electrodes
    • H01L29/40114—Multistep manufacturing processes for data storage electrodes the electrodes comprising a conductor-insulator-conductor-insulator-semiconductor structure

Description

半導體裝置之製造方法、基板處理方法及基板處理裝置
本發明係關於包含在基板上形成薄膜的製程之半導體裝置之製造方法及基板處理方法、以及適合用於該製程之基板處理裝置者。
快閃記憶體之動作原理，係具備被絕緣膜包圍的電子累積區域(浮動閘極)，在藉由透過薄穿隧氧化膜的電子授受來進行資訊的寫入之同時，利用此薄氧化膜的絕緣性來長時間地保持電子而保存記憶。記憶在快閃記憶體的資訊即使沒有進行來自外部的動作也必須長時間保持10年，對於圍繞稱為浮動閘極的電荷累積區域之絕緣膜的要求日益嚴格。設置在與用於控制記憶體胞元動作的控制閘極之間的層間絕緣膜，一般是使用稱為ONO之氧化膜(SiO2 )/氮化膜(Si3 N4 )/氧化膜(SiO2 )之積層構造，期待具有低漏電流特性。
過去，ONO積層構造中之SiO2 絕緣膜形成，係例如使用SiH2 Cl2 氣體及N2 O氣體、利用CVD(Chemical Vapor Deposition)法在800℃附近的高溫下進行(參照例如專利文獻1)，但是伴隨著裝置的進一步微細化、高積體化，階梯覆蓋特性的惡化或膜厚的圖案疏密差異依存性的問題浮上檯面，期望改善這些問題。
又，用於快閃記憶體的成膜方法，亦期望改善其生產性，期望改變利用使用SiH2 Cl2 氣體及N2 O氣體的CVD法的成膜法、生產性高的手法。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]特開2001-85333號公報
在形成SiO2 絕緣膜的情況下，當形成膜時使用的原料中所包含的矽(Si)及氧(O)以外的原子，隨著形成溫度的低溫化，會有殘留在膜中成為不純物的傾向。因此，在使用有機原料氣體在低溫下形成SiO2 絕緣膜的情況，會有包含在有機原料氣體分子的碳(C)、氫(H)、氮(N)等會殘留在SiO2 絕緣膜中成為不純物的問題。又，即使是在使用無機原料氣體的情況下，也有包含在原料的氫(H)、氯(Cl)等會殘留在膜中成為不純物的問題。這些不純物，由於會使形成的絕緣膜的膜質顯著劣化，所以必須進行例如將絕緣膜的形成溫度高溫化等來改善膜質。然而，隨著高溫化，絕緣膜的膜厚均勻性的惡化變得顯著，難以應用在生產上。
因此，本發明之目的係提供一種半導體裝置之製造方法、基板處理方法及基板處理裝置，其能解決上述課題，在高溫區域中，形成膜中的不純物濃度極低、膜厚均勻性良好的絕緣膜。
根據本發明之一態樣，提供一種半導體裝置之製造方法，其具有在基板上形成既定膜厚的氧化膜之製程，係把將包含既定元素的原料氣體供給、排氣至收容基板之處理容器內而在前述基板上形成含既定元素層之製程；及將含氧氣體及含氫氣體供給、排氣至經加熱之處在低於大氣壓的壓力氣體環境下的前述處理容器內，使前述含既定元素層變化成氧化層之製程，在其間夾著將惰性氣體供給、排氣至前述處理容器內而沖洗前述處理容器內之製程下交替地重複進行；在前述形成含既定元素層之製程，將前述原料氣體透過設置在前述基板側方的噴嘴而朝前述基板供給，此時，透過該噴嘴將惰性氣體或含氫氣體，與前述原料氣體一起朝前述基板供給，藉以使在與前述基板表面平行的方向上流動的前述原料氣體的流速，比在前述沖洗處理容器內之製程中、在與前述基板表面平行的方向上流動的惰性氣體的流速還大。
根據本發明之另一態樣，提供一種基板處理方法，其具有在基板上形成既定膜厚的氧化膜之製程，係把將包含既定元素的原料氣體供給、排氣至收容基板之處理容器內而在前述基板上形成含既定元素層之製程；及將含氧氣體及含氫氣體供給、排氣至經加熱之處在低於大氣壓的壓力氣體環境下的前述處理容器內，使前述含既定元素層變化成氧化層之製程，在其間夾著將惰性氣體供給、排氣至前述處理容器內而沖洗前述處理容器內之製程下交替地重複進行；在前述形成含既定元素層之製程，將前述原料氣體透過設置在前述基板側方的噴嘴而朝前述基板供給，此時，透過該噴嘴將惰性氣體或含氫氣體，與前述原料氣體一起朝前述基板供給，藉以使在與前述基板表面平行的方向上流動的前述原料氣體的流速，比在前述沖洗處理容器內之製程中、在與前述基板表面平行的方向上流動的惰性氣體的流速還大。
根據本發明之另一態樣，提供一種基板處理裝置，其具有：處理容器，係收容基板；加熱器，係將前述處理容器內加熱；原料氣體供給系統，係將包含既定元素之原料氣體供給至前述處理容器內；含氧氣體供給系統，係將含氧氣體供給至前述處理容器內；含氫氣體供給系統，係將含氫氣體供給至前述處理容器內；惰性氣體供給系統，係將惰性氣體供給至前述處理容器內；排氣系統，係將前述處理容器內排氣；壓力調整部，係調整前述處理容器內的壓力；及控制部，係將前述原料氣體供給系統、前述含氧氣體供給系統、前述含氫氣體供給系統、前述惰性氣體供給系統、前述排氣系統、前述壓力調整部、及前述加熱器控制成：進行在前述基板上形成既定膜厚的氧化膜之製程，係把將前述原料氣體供給、排氣至收容基板之前述處理容器內而在前述基板上形成含既定元素層之製程；及將含氧氣體及含氫氣體供給、排氣至經加熱之處在低於大氣壓的壓力氣體環境下的前述處理容器內，使前述含既定元素層變化成氧化層之製程，在其間夾著將惰性氣體供給、排氣至前述處理容器內而沖洗前述處理容器內之製程下交替地重複進行；在前述形成含既定元素層之製程，將前述原料氣體透過設置在前述基板側方的噴嘴而朝前述基板供給，此時，透過該噴嘴將惰性氣體或含氫氣體，與前述原料氣體一起朝前述基板供給，藉以使在與前述基板表面平行的方向上流動的前述原料氣體的流速，比在前述沖洗處理容器內之製程中、在與前述基板表面平行的方向上流動的惰性氣體的流速還大。
根據本發明，提供一種半導體裝置之製造方法、基板處理方法及基板處理裝置，其能在高溫區域中，形成膜中的不純物濃度極低、膜厚均勻性良好的絕緣膜。
 [用於實施發明的形態]
發明人等，係就在高溫區域之絕緣膜的形成方法進行銳意研究。其結果，獲得了以下的知識：在藉由把對設定成低於大氣壓的壓力同時予以加熱的狀態之處理容器內，在收容基板之狀態下，供給、排氣包含既定元素的原料氣體而藉以在基板上形成含既定元素層之製程；及對設定成低於大氣壓的壓力同時予以加熱的狀態之處理容器內供給、排氣含氧氣體及含氫氣體而藉以使含既定元素層變化成氧化層之製程，在其間夾著將惰性氣體供給、排氣至處理容器內而沖洗處理容器內之製程下交替地重複進行，來在基板上形成既定膜厚的氧化膜的情況下，在形成含既定元素層之製程中，將原料氣體透過設置在基板側方的噴嘴而朝基板供給，此時，透過與該噴嘴相同的噴嘴，將惰性氣體或含氫氣體，與原料氣體一起朝基板供給，藉以使在與基板表面平行的方向上流動的原料氣體的流速，比在沖洗時在與基板表面平行的方向上流動的惰性氣體的流速還大，藉此便可在高溫區域中，形成膜中的不純物濃度極低、膜厚均勻性良好的絕緣膜。
形成含既定元素層之製程，係在會發生CVD反應的條件下進行。此時，在基板上形成從低於1原子層至數原子層程度之作為含既定元素層的既定元素層。含既定元素層亦可為包含既定元素之原料氣體(以下，亦簡稱為原料氣體)的吸附層。在此，既定元素層係指除了由既定元素所構成之連續的層以外，亦包含不連續的層、或它們重疊而成的薄膜的總稱。又，亦有將由既定元素所構成之連續的層稱為薄膜的情況。又，原料氣體的吸附層係指除了原料氣體之氣體分子的連續的化學吸附層以外，亦包含不連續的化學吸附層。又，低於1原子層的層係指被不連續地形成的原子層的意思。在原料氣體會自己分解的條件下藉由既定元素堆積在基板上來形成既定元素層。在原料氣體不會自己分解的條件下，藉由原料氣體吸附在基板上來形成原料氣體的吸附層。又，相較於在基板上形成原料氣體的吸附層，形成既定元素層更能提高成膜速率(rate)而較佳。
又，在使含既定元素層變化成氧化層的製程，在處在低於大氣壓的壓力氣體環境下的處理容器內，使含氧氣體與含氫氣體反應而生成包含氧的氧化種，利用此氧化種將含既定元素層氧化而使其變化成氧化層(改質)。相較於單獨供給含氧氣體的情況，利用此氧化處理的話，便能使氧化力大幅地提升。即，相較於單獨供給含氧氣體的情況，藉由在減壓氣體環境下將含氫氣體添加至含氧氣體，可獲得大幅度的氧化力提升效果。使含既定元素層變化成氧化層的製程能在無電漿(non-plasma)的減壓氣體環境下進行。又，在使含既定元素層變化成氧化層的製程，亦能以電漿使含氧氣體及含氫氣體之中至少任一方或雙方活性化來使用。
然後，在形成含既定元素層的製程中，將原料氣體透過設置在基板側方的噴嘴而朝基板供給，此時，透過與該噴嘴相同的噴嘴將惰性氣體或含氫氣體，與原料氣體一起朝基板供給，藉以使在與基板表面平行的方向上流動的原料氣體的流速，比在沖洗時在與基板表面平行的方向上流動的惰性氣體的流速還大。如此一來，便成為能藉由將在與基板表面平行的方向上流動的原料氣體的流速提高，來使含既定元素層朝基板上的堆積或吸附受到阻礙(抑制)同時在基板上形成含既定元素層，可使含既定元素層的堆積或吸附中心從基板的邊緣側靠中心移動。又，能縮小含既定元素層的最厚部分與最薄部分的差異。作為其結果，清楚瞭解到可在高溫區域中，形成膜厚均勻性良好的絕緣膜。
本發明係基於發明人等所獲得的相關知識而完成者。以下，針對本發明之一實施形態一邊參照圖式一邊說明。
第1圖係在本實施形態中所適合使用的基板處理裝置之縱型處理爐的概略構成圖，以縱剖面圖顯示處理爐202部分。又，第2圖係在本實施形態中所適合使用的縱型處理爐的概略構成圖，以第1圖之A-A線剖面圖顯示處理爐202部分。又，本發明不限於本實施形態的基板處理裝置，亦能適合採用具有單片式、熱壁(Hot Wall)型、冷壁(Cold Wall)型之處理爐的基板處理裝置。
如第1圖所示般，處理爐202具有作為加熱手段(加熱機構)的加熱器207。加熱器207為圓筒形狀，藉由被作為保持板之加熱器基底(未圖示)支撐而垂直地予以安裝。又，加熱器207，係如後述般亦發揮作為利用熱來使氣體活性化的活性化機構的功能。
在加熱器207的內側，與加熱器207呈同心圓狀地配置設有構成反應容器(處理容器)的反應管203。反應管203係例如由石英(SiO2 )或碳化矽(SiC)等之耐熱性材料所構成，形成為上端閉塞、下端開口之圓筒形狀。在反應管203的筒中空部形成有處理室201，構成為可在藉由後述的晶舟217、以水平姿勢於垂直方向上多段整列的狀態下收容作為基板的晶圓200。
在處理室201內之反應管203的下部，以貫穿反應管203下部側壁的方式設有作為第1氣體導入部之第1噴嘴233a、及作為第2氣體導入部之第2噴嘴233b。第1氣體供給管232a、第2氣體供給管232b係分別連接至第1噴嘴233a、第2噴嘴233b。第3氣體供給管232c係連接至第2氣體供給管232b。如此一來，在反應管203設有2根噴嘴233a、233b及3根氣體供給管232a、232b、232c，以能將複數種類，在此為3種氣體，供給至處理室201內的方式予以構成。
在第1氣體供給管232a，從上游方向起依序設有：流量控制器(流量控制部)之質量流量控制器(MFC)241a、及開關閥之閥243a。又，在比第1氣體供給管232a的閥243a還下游側處，連接有第1惰性氣體供給管232d。在此第1惰性氣體供給管232d，從上游方向起依序設有：流量控制器(流量控制部)之質量流量控制器241d、及開關閥之閥243d。又，在第1氣體供給管232a的前端部，連接有上述第1噴嘴233a。第1噴嘴233a，係在反應管203內壁與晶圓200之間的圓弧狀空間，以沿著從反應管203的內壁的下部到上部，朝向晶圓200的積載方向上方聳立的方式設置。即，第1噴嘴233a，係設置在將晶圓200配置排列的晶圓配置排列區域的側方。第1噴嘴233a係作成L字型的長噴嘴(long nozzle)而構成。在第1噴嘴233a的側面設有供給氣體的氣體供給孔248a。氣體供給孔248a係以朝反應管203的中心的方式開口，成為可朝晶圓200供給氣體。此氣體供給孔248a，係從反應管203的下部涵蓋到上部地設置複數個，各自具有相同的開口面積，進一步以相同的間距設置。
第1氣體供給系統主要是由第1氣體供給管232a、質量流量控制器241a、閥243a所構成。又，亦可考量將第1噴嘴233a包含在第1氣體供給系統。又，第1惰性氣體供給系統主要是由第1惰性氣體供給管232d、質量流量控制器241d、閥243d所構成。第1惰性氣體供給系統亦發揮作為沖洗氣體供給系統的功能。
在第2氣體供給管232b，從上游方向起依序設有：流量控制器(流量控制部)之質量流量控制器(MFC)241b、及開關閥之閥243b。又，在比第2氣體供給管232b的閥243b還下游側處，連接有第2惰性氣體供給管232e。在此第2惰性氣體供給管232e，從上游方向起依序設有：流量控制器(流量控制部)之質量流量控制器241e、及開關閥之閥243e。又，在第2氣體供給管232b的前端部，連接有上述第2噴嘴233b。第2噴嘴233b係設置在氣體分散空間之緩衝室237內。
緩衝室237係在反應管203的內壁與晶圓200之間的圓弧狀空間，從反應管203的內壁的下部涵蓋到上部的部分，沿著晶圓200的積載方向設置。即，緩衝室237，係設置在晶圓配置排列區域的側方。在緩衝室237之與晶圓200鄰接的壁的端部設有供給氣體的氣體供給孔248c。氣體供給孔248c係以朝反應管203的中心的方式開口，成為可朝晶圓200供給氣體。此氣體供給孔248c，係從反應管203的下部涵蓋到上部地設置複數個，各自具有相同的開口面積，進一步以相同的間距設置。
第2噴嘴233b，係在緩衝室237之與設有氣體供給孔248c之端部的相反側之端部，以沿著從反應管203的內壁的下部到上部，朝向晶圓200的積載方向上方聳立的方式設置。即，第2噴嘴233b，係設置在晶圓配置排列區域的側方。第2噴嘴233b係作成L字型的長噴嘴而構成。在第2噴嘴233b的側面設有供給氣體的氣體供給孔248b。氣體供給孔248b係以朝緩衝室237的中心的方式開口。此氣體供給孔248b，係與緩衝室237的氣體供給孔248c同樣地，從反應管203的下部涵蓋到上部設置複數個。此複數個氣體供給孔248b之各自的開口面積，在緩衝室237內與處理室201內的壓差是小的情況下，從上游側(下部)至下游側(上部)，可作成各自相同的開口面積、相同的開口間距，但是在壓差大的情況下係從上游側朝下游側，亦可各自增大開口面積，或縮小開口間距。
在本實施形態中，藉由將第2噴嘴233b的氣體供給孔248b之各自的開口面積或開口間距，從上游側到下游側如上述般調節，首先，使來自各自的氣體供給孔248b，雖有流速差異但流量幾乎同量的氣體噴出。於是將此由各自的氣體供給孔248b噴出的氣體，暫時地，導入緩衝室237內，在緩衝室237內進行氣體流速差異的均勻化。即，從第2噴嘴233b之各自的氣體供給孔248b噴出至緩衝室237內的氣體係在緩衝室237內將各氣體的粒子速度緩和後，才從緩衝室237的氣體供給孔248c噴出至處理室201內。藉此，從第2噴嘴233b之各自的氣體供給孔248b噴出至緩衝室237內的氣體，係當從緩衝室237之各自的氣體供給孔248c噴出至處理室201內時，成為具有均勻的流量及流速。
第2氣體供給系統主要是由第2氣體供給管232b、質量流量控制器241b、閥243b所構成。又，亦可考量將第2噴嘴233b及緩衝室237包含在第2氣體供給系統。又，第2惰性氣體供給系統主要是由第2惰性氣體供給管232e、質量流量控制器241e、閥243e所構成。第2惰性氣體供給系統亦發揮作為沖洗氣體供給系統的功能。
在第3氣體供給管232c，從上游方向起依序設有：流量控制器(流量控制部)之質量流量控制器(MFC)241c、及開關閥之閥243c。又，在比第3氣體供給管232c的閥243c還下游側處，連接有第3惰性氣體供給管232f。在此第3惰性氣體供給管232f，從上游方向起依序設有：流量控制器(流量控制部)之質量流量控制器241f、及開關閥之閥243f。又，第3氣體供給管232c的前端部，係連接至比第2氣體供給管232b之閥243b還下游側處。
第3氣體供給系統主要是由第3氣體供給管232c、質量流量控制器241c、閥243c所構成。又，亦可考量將第2氣體供給管232b之比與第3氣體供給管232c的連接部還下游側、第2噴嘴233b及緩衝室237包含在第3氣體供給系統。又，第3惰性氣體供給系統主要是由第3惰性氣體供給管232f、質量流量控制器241f、閥243f所構成。第3惰性氣體供給系統亦發揮作為沖洗氣體供給系統的功能。
從第1氣體供給管232a來的是，作為包含既定元素的原料氣體，即包含作為既定元素之矽(Si)的原料氣體(含矽氣體)，例如六氯二矽烷(Si2 Cl6 ，簡稱HCD)氣體，透過質量流量控制器241a、閥243a、第1噴嘴233a而供給至處理室201內。即，第1氣體供給系統係構成作為原料氣體供給系統(含矽氣體供給系統)。與此同時，從第1惰性氣體供給管232d，將作為阻礙堆積、吸附氣體的惰性氣體，透過質量流量控制器241d、閥243d供給至第1氣體供給管232a內。在此，阻礙堆積、吸附氣體係指用於使朝晶圓200表面上之矽的堆積或HCD氣體的吸附受到阻礙的氣體。作為供給至第1氣體供給管232a內之阻礙堆積、吸附氣體的惰性氣體，係透過第1噴嘴233a而與HCD氣體一起供給至處理室201內。又，此時，作為阻礙堆積、吸附氣體，亦可以取代惰性氣體地將含氫氣體供給至第1氣體供給管232a內的方式來進行。此情況，只要將第1惰性氣體供給系統取代成含氫氣體供給系統即可。即，此情況，含氫氣體供給系統，係成為由含氫氣體供給管232d、質量流量控制器241d、閥243d所構成。如此一來，亦可將第1惰性氣體供給系統構成作為阻礙堆積、吸附氣體供給系統，取代成含氫氣體供給系統。
從第2氣體供給管232b來的是，作為包含氧的氣體(含氧氣體)，例如氧(O2 )氣，透過質量流量控制器241b、閥243b、第2噴嘴233b、緩衝室237而供給至處理室201內。即，第2氣體供給系統係構成作為含氧氣體供給系統。與此同時，亦可以從第2惰性氣體供給管232e，將惰性氣體透過質量流量控制器241e、閥243e而供給至第2氣體供給管232b內的方式來進行。
從第3氣體供給管232c來的是，作為包含氫的氣體(含氫氣體)，例如氫(H2 )氣，透過質量流量控制器241c、閥243c、第2氣體供給管232b、第2噴嘴233b、緩衝室237而供給至處理室201內。即，第3氣體供給系統係構成作為含氫氣體供給系統。與此同時，亦可以從第3惰性氣體供給管232f，將惰性氣體透過質量流量控制器241f、閥243f而供給至第3氣體供給管232c內的方式來進行。
又，在本實施形態，雖然是以將O2 氣體及H2 氣體從相同的噴嘴供給至處理室201內(緩衝室237內)的方式來進行，但是亦可以分別從各自的噴嘴供給至處理室201內的方式來進行。但是，作成複數種類的氣體共用噴嘴者，有能減少噴嘴的根數、能減低裝置成本、又使維修變得容易等優點。例如，在將O2 氣體及H2 氣體從各自的噴嘴供給至處理室201內的情況下，亦可以將H2 氣體及HCD氣體從相同的噴嘴供給至處理室201內的方式來進行。又，考量到在後述之成膜溫度帶，HCD氣體與H2 氣體不會反應，但HCD氣體與O2 氣體會反應，所以較佳為HCD氣體與O2 氣體係從各自的噴嘴供給至處理室201內。
在緩衝室237內，如第2圖所示，具有細長構造之第1電極的第1棒狀電極269及第2電極的第2棒狀電極270，係從反應管203的下部涵蓋到上部沿著晶圓200的積層方向裝配設置。各個第1棒狀電極269及第2棒狀電極270，係設置成與第2噴嘴233b平行。各個第1棒狀電極269及第2棒狀電極270，係藉由被從上部涵蓋到下部地保護各電極的保護管之電極保護管275覆蓋來加以保護。此第1棒狀電極269或第2棒狀電極270之任一方係透過整合器272連接至高頻電源273，他方係連接至基準電位的接地(earth)。其結果，在第1棒狀電極269及第2棒狀電極270間的電漿生成區域224生成電漿。作為電漿產生器(電漿產生部)的電漿源主要是由第1棒狀電極269、第2棒狀電極270、電極保護管275、整合器272、高頻電源273所構成。又，電漿源，係如後述般發揮作為以電漿使氣體活性化的活性化機構的功能。
電極保護管275，係成為將各個第1棒狀電極269及第2棒狀電極270在與緩衝室237的氣體環境隔離的狀態下插入緩衝室237內的構造。在此，若電極保護管275的內部係與外部氣體(大氣)相同的氣體環境，則分別被插入電極保護管275的第1棒狀電極269及第2棒狀電極270會被由加熱器207所產生的熱氧化。因此，設有惰性氣體沖洗機構，以便在電極保護管275的內部填充或沖洗氮等之惰性氣體，充分壓低氧濃度而防止第1棒狀電極269或第2棒狀電極270的氧化。
在反應管203，設有將處理室201內的氣體環境排氣的排氣管231。排氣管231係透過作為檢測處理室201內的壓力之壓力檢測器(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，自動壓力控制器)閥244，而連接作為真空排氣裝置的真空幫浦246。又，APC閥244，係構成為將閥加以開關而能將處理室201內真空排氣、停止真空排氣，進一步地調節閥開度而可調整壓力的開關閥。構成為：以藉由使真空幫浦246動作，同時根據由壓力感測器245所檢測出的壓力資訊來調節APC閥244的閥開度，而能使處理室201內的壓力成為既定壓力(真空度)的方式進行真空排氣。主要是利用排氣管231、APC閥244、真空幫浦246、壓力感測器245來構成排氣系統。
在反應管203的下方，設有作為可將反應管203的下端開口氣密地閉塞的爐口蓋體的密封蓋219。密封蓋219，係構成為從垂直方向下側抵接至反應管203的下端。密封蓋219係例如由不鏽鋼等金屬所構成，形成為圓盤狀。在密封蓋219的上面，設有作為與反應管203的下端抵接的密封構件之O型環220。在密封蓋219之與處理室201相反的側，設置有使後述之作為基板保持具的晶舟217旋轉的旋轉機構267。旋轉機構267的旋轉軸255係貫穿密封蓋219而連接至晶舟217。旋轉機構267，係構成為藉由使晶舟217旋轉來使晶圓200旋轉。密封蓋219，係構成為可藉由垂直地設置在反應管203外部之作為升降機構的晶舟升降梯115而在垂直方向上升降。晶舟升降梯115，係構成為可藉由使密封蓋219升降來將晶舟217對處理室201內搬入、搬出。
作為基板支撐具的晶舟217，係由例如石英或碳化矽等耐熱性材料所構成，使複數片晶圓200，以水平姿勢且在使中心相互地對齊的狀態下整列而多段地支撐。又，在晶舟217的下部，設有由例如石英或碳化矽等耐熱性材料所構成的隔熱構件218，構成為使來自加熱器207的熱難以傳遞至密封蓋219側。又，隔熱構件218亦可利用由石英或碳化矽等耐熱性材料所構成之複數片隔熱板、及將這些隔熱板以水平姿勢多段地支撐的隔熱板托架(holder)來構成。
在反應管203內，設置有作為溫度檢測器的溫度感測器263，構成為根據利用溫度感測器263所檢測出的溫度資訊來調整朝加熱器207的通電程度，藉以使處理室201內的溫度成為所要的溫度分布。溫度感測器263，係與第1噴嘴233a及第2噴嘴233b同樣地，構成為L字型，沿著反應管203的內壁設置。
控制部(控制手段)之控制器121，係連接至質量流量控制器241a、241b、241c、241d、241e、241f、閥243a、243b、243c、243d、243e、243f、壓力感測器245、APC閥244、真空幫浦246、加熱器207、溫度感測器263、晶舟旋轉機構267、晶舟升降梯115、高頻電源273、整合器272等。可藉由控制器121來進行以下的控制：利用質量流量控制器241a、241b、241c、241d、241e、241f之各種氣體的流量調整動作，閥243a、243b、243c、243d、243e、243f之開關動作，APC閥244之開關及根據壓力感測器245之壓力調整動作，根據溫度感測器263之加熱器207的溫度調整動作，真空幫浦246之起動、停止，晶舟旋轉機構267之旋轉速度調節動作，利用晶舟升降梯115之晶舟217的升降動作等之控制，或高頻電源273的電力供給控制，利用整合器272之阻抗控制。
接下來，就使用上述的基板處理裝置的處理爐，作為半導體裝置(device)之製造製程之一製程，在基板上形成作為絕緣膜的氧化膜的方法的例子加以說明。又，在以下的說明中，構成基板處理裝置的各部的動作係藉由控制器121來控制。
在第3圖，顯示本實施形態的成膜流程圖，在第4圖、第5圖顯示在本實施形態之成膜序列(sequence)中氣體供給時序(timing)的圖。在本實施形態的成膜序列，藉由把利用將包含作為既定元素之矽的原料氣體供給、排氣至在收容基板之狀態下、設定為低於大氣壓的壓力同時予以加熱之狀態的處理容器內而在基板上形成含既定元素層，即含矽層之製程；及利用將含氧氣體及含氫氣體供給、排氣至設定為低於大氣壓的壓力同時予以加熱之狀態的處理容器內，使形成在基板上的含矽層變化成氧化層，即氧化矽層之製程，在其間夾著將惰性氣體供給、排氣至處理室內而沖洗處理容器內之製程下交替地重複進行，來在基板上形成既定膜厚的氧化膜，即氧化矽膜。於是在形成含既定元素層的製程，係將原料氣體透過設在基板側方的噴嘴而朝基板供給，此時，透過與該噴嘴相同的噴嘴，將作為阻礙堆積、吸附氣體的惰性氣體或含氫氣體，與原料氣體一起朝基板供給，藉以使在與基板表面平行的方向上流動的原料氣體的流速，比在沖洗時在與基板表面平行的方向上流動的惰性氣體的流速還大。
以下，就此具體地說明。又，在本實施形態，係就如下的例子加以說明：使用HCD氣體作為原料氣體，使用O2 氣體作為含氧氣體，使用H2 氣體作為含氫氣體，使N2 氣體作為阻礙堆積、吸附氣體，使N2 氣體作為沖洗氣體，利用第3圖的成膜流程，第4圖、第5圖的成膜序列來在基板上形成氧化矽膜(SiO2 膜)作為絕緣膜。
若將複數片晶圓200裝填(wafer charge)至晶舟217，則如第1圖所示，已支撐複數片晶圓200的晶舟217，係被晶舟升降梯115抬起而搬入(boat load)處理室201內。在此狀態下，密封蓋219成為透過O型環220而將反應管203的下端密封的狀態。
以使處理室201內成為所要壓力(真空度)的方式利用真空幫浦246予以真空排氣。此時，處理室201內的壓力係以壓力感測器245測定，根據此所測定的壓力來回饋控制APC閥244(調整壓力)。又，以使處理室201內成為所要溫度的方式利用加熱器207予以加熱。此時，以使處理室201內成為所要溫度分布的方式根據溫度感測器263檢測出的溫度資訊來回饋控制對加熱器207的通電程度(調整溫度)。接下來，藉由利用旋轉機構267旋轉晶舟217來旋轉晶圓200。之後，依序實行後述的4個步驟。
[步驟1]
打開第1氣體供給管232a的閥243a、第1惰性氣體供給管232d的閥243d，將HCD氣體流入第1氣體供給管232a，將作為阻礙堆積、吸附氣體之N2 氣體流入第1惰性氣體供給管232d。N2 氣體，係流自第1惰性氣體供給管232d，利用質量流量控制器241d進行流量調整。HCD氣體，係流自第1氣體供給管232a，利用質量流量控制器241a進行流量調整。經調整流量的HCD氣體，係與經調整流量的N2 氣體在第1氣體供給管232a內混合，從第1噴嘴233a的氣體供給孔248a，供給至經加熱的減壓狀態的處理室201內而從排氣管231排氣(供給HCD氣體+N2 氣體)。
此時，適當正確地調整APC閥244，將處理室201內的壓力維持成低於大氣壓，例如10~1000Pa的範圍內的壓力。以質量流量控制器241a控制之HCD氣體的供給流量，係定為例如20~1000sccm(0.02~1slm)範圍內的流量。以質量流量控制器241d控制之作為阻礙堆積、吸附氣體的N2 氣體的供給流量，係定為比HCD氣體的供給流量還大的流量，定為例如1000~20000sccm(1~20slm)範圍內的流量。晶圓200曝露於HCD氣體的時間，係定為例如1~120秒範圍內的時間。加熱器207的溫度，係以成為在上述的壓力帶中、在處理室201內使CVD反應發生的溫度的方式設定。即，以使晶圓200的溫度成為例如350~950℃，較佳為700~800℃範圍內的溫度的方式設定加熱器207的溫度。又，若使晶圓200的溫度成為低於350℃，則會使HCD變得難以在晶圓200上分解、吸附。又，若晶圓200的溫度超過950℃，則CVD反應變得過強，阻礙堆積、吸附氣體的作用無法充分發揮，使得難以改善膜厚均勻性的惡化。另一方面，晶圓200的溫度低於700℃的情況，膜厚均勻性變得比較好，在700℃以上的高溫區域膜厚均勻性的惡化變得顯著，使用阻礙堆積、吸附氣體的本發明變得特別有效。又，若晶圓200的溫度超過800℃則CVD反應變強，為了改善膜厚均勻性的惡化就必須使阻礙堆積、吸附氣體的流量成為更大的流量，阻礙堆積、吸附氣體的消耗量變多而使得成本上升(cost up)。又，亦有成膜速度降低的缺點。例如，當將晶圓200的溫度定為900℃時的成膜速度，會成為當將晶圓200的溫度定為700~800℃時的成膜速度的約3分之一程度。從以上的事情來看，較佳為將晶圓200的溫度定為350~950℃，更佳地定為700~800℃。
藉由在上述的條件，即CVD反應產生的條件下將HCD氣體供給至處理室201內，在晶圓200(表面的基底膜)上形成低於1原子層至數原子層程度之作為含矽層的矽層。含矽層亦可為HCD氣體的吸附層。在此，矽層係指除了由矽所構成的連續層以外，還包含不連續層，或它們重疊所完成的矽薄膜的總稱。又，也有將由矽所構成的連續層稱為矽薄膜的情況。又，HCD氣體的吸附層係指除了HCD氣體的氣體分子的連續化學吸附層以外，還包含不連續的化學吸附層。又，低於1原子層的層係指被不連續地形成的原子層的意思。在HCD氣體自己分解的條件下，係藉由矽堆積在基板上來形成矽層。在HCD氣體不會自己分解的條件下，係藉由HCD氣體吸附在基板上來形成HCD氣體的吸附層。若形成在晶圓200上的含矽層的厚度超過數原子層，則使得在後述之步驟3的氧化作用不會到達含矽層的全體。又，可形成在晶圓200上之含矽層的最小值係低於1原子層。因此，含矽層的厚度較佳為作成從低於1原子層至數原子層程度。又，相較於在基板上形成HCD氣體的吸附層，在基板上形成矽層者，能提高成膜速率而較佳。
此時，如上述般，從與供給HCD氣體之第1噴嘴233a相同的噴嘴與HCD氣體一起地，將作為阻礙堆積、吸附氣體的N2 氣體以大流量朝晶圓200供給，HCD氣體的流速，尤其是在與晶圓200表面平行的方向上流動(橫切晶圓200的表面)的HCD氣體的流速加快。即，將HCD氣體之向與晶圓200表面平行的方向的吹附增強。藉此，成為能將向晶圓200上的矽的堆積效率或HCD氣體的吸附效率降低，使堆積或吸附受到抑制且在晶圓200上形成含矽層。藉由此阻礙堆積、吸附氣體的作用，可如第10圖所示使含矽層的堆積或吸附中心從晶圓200的邊緣側靠中心移動，又，能縮小含矽層的最厚部分與最薄部分的差異，即使是在例如700℃以上的高溫區域中吸附反應瓦解的區域，即在含矽層的堆積或吸附成為過剩的區域中，亦可均勻地形成含矽層。
又，第10圖(a)係示意地顯示在與晶圓200表面平行的方向上流動的HCD氣體的流速小的情況中之矽的堆積或HCD氣體吸附的樣子的圖。又，第10圖(b)係示意地顯示在與晶圓200表面平行的方向上流動的HCD氣體的流速大的情況中之矽的堆積或HCD氣體吸附的樣子的圖。又，在第10圖之白色中空箭頭表示HCD氣體及N2 氣體之流動方向，晶圓200上的白色圓圈(○)表示堆積在晶圓200上之Si原子或吸附在晶圓200上之HCD氣體分子。又，在第10圖，為了方便起見，只顯示晶圓200的左半部。
如第10圖所示，藉由將在與晶圓200表面平行的方向上流動的HCD氣體的流速增大，可將含矽層的厚度全體地減薄且使含矽層的堆積或吸附中心從晶圓200的邊緣側靠中心移動。又，能縮小含矽層的最厚部分與最薄部分的差異，可涵蓋晶圓200面內地、均勻地形成含矽層。
又，作為阻礙堆積、吸附氣體的N2 氣體的供給流量，較佳為如上述般定為1~20slm範圍內的流量，較佳地定為比HCD氣體的供給流量還大的流量。藉由如此地設定N2 氣體的供給流量，將N2 氣體的體積流量定為比HCD氣體的體積流量還大的流量，來將在與晶圓200表面平行的方向上流動的HCD氣體的流速，加速成比單獨流動HCD氣體的情況還快。即，比單獨流動HCD氣體的情況還強地在與晶圓200表面平行的方向上吹附HCD氣體。又，作為阻礙堆積、吸附氣體之N2 氣體的供給流量，較佳為在後述的步驟3中定為比供給至處理室201內之O2 氣體或H2 氣體的供給流量還大的流量。如此地設定N2 氣體的供給流量，將N2 氣體的體積流量定為比O2 氣體或H2 氣體的體積流量還大的流量，藉以將在與晶圓200表面平行的方向上流動的HCD氣體的流速，加速成比在與晶圓200表面平行的方向上流動的O2 氣體或H2 氣體的流速還快。即，比在與晶圓200表面平行的方向上吹附O2 氣體或H2 氣體還強地，在與晶圓200表面平行的方向上吹附HCD氣體。進一步地，作為阻礙堆積、吸附氣體之N2 氣體的供給流量，較佳為在後述的步驟2、4中定為比供給至處理室201內之作為沖洗氣體之N2 氣體的供給流量還大的流量。如此地設定作為阻礙堆積、吸附氣體之N2 氣體的供給流量，將作為阻礙堆積、吸附氣體之N2 氣體的體積流量定為比作為沖洗氣體之N2 氣體的體積流量還大的流量，藉以將在與晶圓200表面平行的方向上流動的HCD氣體的流速，加速成比在與晶圓200表面平行的方向上流動的作為沖洗氣體之N2 氣體的流速還快。即，比在與晶圓200表面平行的方向上吹附作為沖洗氣體之N2 氣體還強地，在與晶圓200表面平行的方向上吹附HCD氣體。
具體而言，作為阻礙堆積、吸附氣體之N2 氣體的體積流量，係HCD氣體的體積流量的10~30倍程度，較佳地定為作為沖洗氣體之N2 氣體的體積流量的5~30倍程度。藉由將作為阻礙堆積、吸附氣體之N2 氣體的體積流量定為HCD氣體的體積流量的10~30倍程度，可將在與晶圓200表面平行的方向上流動的HCD氣體的流速更充分地提高，能更充分地抑制含矽層的堆積或吸附，使得易於將堆積或吸附中心從晶圓200的邊緣側靠向中心。又，亦使得易於將含矽層的最厚部分與最薄部分的差異縮小。結果，成為能更充分改善膜厚均勻性。又，能防止：HCD氣體的流速變得過快而過於抑制含矽層的堆積或吸附，而成為無法獲得實用的成膜速度。
作為包含Si之原料，除了HCD以外，不只是TCS(四氯矽烷，SiCl4 )、DCS(二氯矽烷，SiH2 Cl2 )、SiH4 (單矽烷)等之無機原料，亦可使用胺基矽烷系的4DMAS(肆二甲基胺基矽烷，Si[N(CH3 )2 ]4 )、3DMAS(參二甲基胺基矽烷，Si[N(CH3 )2 ]3 H)、2DEAS(雙二甲基胺基矽烷，Si[N(C2 H5 )2 ]2 H2 )、BTBAS(雙三級丁基胺基矽烷，SiH2 [NH(C4 H9 )]2 )等之有機原料。
作為阻礙堆積、吸附氣體之惰性氣體，除了N2 氣體以外，亦可使用Ar、He、Ne、Xe等稀有氣體。又，作為阻礙堆積、吸附氣體，亦可使用含氫氣體。作為含氫氣體，能使用例如氫(H2 )氣體或氘(D2 )氣體等。在第5圖，顯示使用含氫氣體之H2 氣體作為阻礙堆積、吸附氣體的成膜序列例。作為阻礙堆積、吸附氣體的H2 氣體的供給流量，係與作為阻礙堆積、吸附氣體的N2 氣體的供給流量同樣地，定為1000~20000sccm(1~20slm)範圍內的流量。又，作為阻礙堆積、吸附氣體，係藉由使用不含氮(N)的氣體之Ar或He等稀有氣體、或H2 氣體或D2 氣體等含氫氣體，亦有能將所形成的氧化矽膜的膜中N不純物濃度減低的效果。
[步驟2]
在晶圓200上形成含矽層後，關閉第1氣體供給管232a的閥243a，停止供給HCD氣體。此時，使排氣管231的APC閥244在打開的狀態下，利用真空幫浦246來將處理室201內真空排氣，將殘留的HCD氣體從處理室201內排除。此時，使閥243d在打開的狀態下，維持將作為惰性氣體的N2 氣體供給至處理室201內。N2 氣體作為沖洗氣體而作用，藉此，則將殘留在處理室201內的未反應或者是已協助形成含矽層後的HCD氣體從處理室201內排除的效果進一步提高(除去殘留氣體)。
此時的加熱器207的溫度，係設定為使晶圓200的溫度成為與供給HCD氣體時相同的350~950℃，較佳為700~800℃範圍內的溫度。作為沖洗氣體的N2 氣體的供給流量，係定為200~1000sccm(0.2~1slm)範圍內的流量。又，作為沖洗氣體的N2 氣體的體積流量，不必大到像作為阻礙堆積、吸附氣體的N2 氣體的體積流量程度，以比其還小的流量便可獲得充分的沖洗效果。反過來說，必須使作為阻礙堆積、吸附氣體的N2 氣體的體積流量比作為沖洗氣體的N2 氣體的體積流量還大。即，為了獲得含矽層的堆積、吸附抑制效果，就必須將作為阻礙堆積、吸附氣體的N2 氣體的體積流量，定為比僅可充分獲得沖洗效果的N2 氣體的體積流量還大的流量。因此，成為當利用沖洗來除去處理室201內的殘留氣體時，控制質量流量控制器241d，將供給自第1惰性氣體供給管232d的N2 氣體的供給流量從1~20slm變更至0.2~1slm，使N2 氣體的體積流量減少。又，作為沖洗氣體，除了N2 氣體以外，亦可使用Ar、He、Ne、Xe等之稀有氣體。
[步驟3]
除去處理室201內的殘留氣體後，打開第2氣體供給管232b的閥243b，O2 氣體流入第2氣體供給管232b。O2 氣體流自第2氣體供給管232b，利用質量流量控制器241b予以流量調整。經流量調整的O2 氣體，係從第2噴嘴233b的氣體供給孔248b，供給至經加熱的減壓狀態的緩衝室237內。與此同時，打開第3氣體供給管232c的閥243c，將H2氣體流入第3氣體供給管232c。H2 氣體流自第3氣體供給管232c，利用質量流量控制器241c予以流量調整。經流量調整的H2 氣體，係經由第2氣體供給管232b從第2噴嘴233b的氣體供給孔248b供給至經加熱的減壓狀態的緩衝室237內。又，H2 氣體係當經由第2氣體供給管232b時在第2氣體供給管232b內與O2 氣體混合。即，成為從第2噴嘴233b所供給的是O2 氣體及H2 氣體的混合氣體。供給至緩衝室237內的O2 氣體及H2 氣體的混合氣體，係從緩衝室237的氣體供給孔248c，供給至經加熱的減壓狀態的處理室201內，從排氣室231排氣(供給O2 氣體及H2 氣體)。
此時，亦可以打開第2惰性氣體供給管232e的閥243e，從第2惰性氣體供給管232e供給作為惰性氣體的N2 氣體的方式來進行。N2 氣體，係藉由質量流量控制器241e調整流量，供給至第2氣體供給管232b內。又，亦可以打開第3惰性氣體供給管232f的閥243f，從第3惰性氣體供給管232f供給作為惰性氣體的N2 氣體的方式來進行。N2 氣體，係藉由質量流量控制器241f調整流量，供給至第3氣體供給管232c內。此情況，成為從第2噴嘴233b所供給的是O2 氣體、H2 氣體、及N2 氣體的混合氣體。又，作為惰性氣體，除了N2 氣體以外，亦可使用Ar、He、Ne、Xe等之稀有氣體。
此時，適當正確地調整APC閥244，將處理室201內的壓力維持為低於大氣壓，例如1~1000Pa範圍內的壓力。以質量流量控制器241b控制的O2 氣體的供給流量，係定為例如1000~10000sccm(1~10slm)範圍內的流量。以質量流量控制器241c控制的H2 氣體的供給流量，係定為例如1000~10000sccm(1~10slm)範圍內的流量。又，晶圓200曝露於O2 氣體及H2 氣體的時間，定為例如1~120秒範圍內的時間。加熱器207的溫度，係以使晶圓200的溫度成為例如350~1000℃範圍內的溫度的方式設定。又，確認了只要是此範圍內的溫度的話，便可獲得在減壓氣體環境下利用將H2 氣體添加至O2 氣體之提高氧化力的效果。又，也確認了若晶圓200的溫度過低則無法獲得提高氧化力的效果。但是若考慮產能(throughput)，則較佳為以使晶圓200的溫度成為可獲得提高氧化力的效果之溫度、與步驟1之供給HCD氣體時相同的溫度帶的方式，即以在步驟1及步驟3將處理室201內的溫度保持在相同的溫度帶的方式來設定加熱器207的溫度。在此情況，以使在步驟1及步驟3晶圓200的溫度，即處理室201內的溫度成為350~950℃，較佳為700~800℃範圍內之一定溫度的方式來設定加熱器207的溫度。進一步地，更佳為以涵蓋步驟1~步驟4(後述)地將處理室201內的溫度保持在相同的溫度的方式來設定加熱器207的溫度。在此情況，以涵蓋步驟1~步驟4(後述)地使處理室201內的溫度成為350~950℃，較佳為700~800℃範圍內之一定溫度的方式來設定加熱器207的溫度。又，就在減壓氣體環境下獲得利用將H2 氣體添加至O2 氣體所產生之提高氧化力的效果而言，必須將處理室201內的溫度定為350℃以上，較佳是處理室201內的溫度定為400℃以上，更佳是定為450℃以上。將處理室201內的溫度定為400℃以上的話，便能獲得超過由在400℃以上溫度下進行之O3 氧化處理所產生的氧化力的氧化力，將處理室201內的溫度定為450℃以上的話，便能獲得超過由在450℃以上溫度下進行之O2 電漿氧化處理所產生的氧化力的氧化力。
藉由以上述條件將O2 氣體及H2 氣體供給至處理室201內，O2 氣體及H2 氣體係在經加熱的減壓氣體環境下在無電漿下熱活性化而反應，藉此生成包含原子狀氧等的氧的氧化種。然後，主要藉由此氧化種，對已在步驟1形成在晶圓200上的含矽層進行氧化處理。然後，藉由此氧化處理，來使含矽層變化為氧化矽層(SiO2 層，以下亦簡稱為SiO層)(予以改質)。利用此氧化處理的話便能如上述般，相較於單獨供給O2 氣體的情況，使氧化力大幅提升。即，在減壓氣體環境下藉由將H2 氣體添加至O2 氣體，可獲得相較於單獨供給O2 氣體的情況大幅度的氧化力提升效果。
又，此時，亦能以電漿使O2 氣體及H2 氣體當中的至少任一方或雙方活性化而流動。亦可考量藉由以電漿使O2 氣體及/或H2 氣體活性化而流動，能生成能量更高的氧化種，藉由利用此氧化種進行氧化處理，有裝置特性提升等之效果。例如，在以電漿使O2 氣體及H2 氣體雙方活性化的情況，藉由從高頻電源273透過整合器272將高頻電力施加至第1棒狀電極269及第2棒狀電極270間，供給至緩衝室237內的O2 氣體及H2 氣體的混合氣體被電漿激發，作為活性種的氣體從氣體供給孔248c被供給至處理室201內，從排氣管231予以排氣。此時，從高頻電源273施加至第1棒狀電極269及第2棒狀電極270間的高頻電力，係以成為例如50~1000W範圍內的電力的方式設定。其他的處理條件係定為與上述的處理條件相同。又，在上述的溫度帶，O2 氣體及H2 氣體係以熱活性化而充分反應，生成充分份量的氧化種。因此，就算使O2 氣體及H2 氣體在無電漿下熱活性化亦可獲得充分的氧化力。又，O2 氣體及H2 氣體係以熱使其活性化而供給者，能使軟性(soft)反應產生，能軟性地進行上述的氧化處理。
作為含氧氣體，即氧化性氣體，除了氧(O2 )氣以外，也可使用臭氧(O3 )氣體等。又，在上述的溫度帶，嘗試添加含氫氣體至一氧化氮(NO)氣體或亞氧化氮(N2 O)氣體的效果，確認了相較於單獨供給NO氣體或單獨供給N2 O氣體並無法獲得提高氧化力的效果。即，作為含氧氣體，較佳為使用不含氮的含氧氣體(不包含氮之包含氧的氣體)。作為含氫氣體，即還原性氣體，除了氫(H2 )氣以外，也可使用氘(D2 )氣等。又，若使用氨(NH3 )氣或甲烷(CH4 )氣體等，則考量氮(N)不純物或碳(C)不純物混入膜中。即，作為含氫氣體，較佳為使用不含其他元素的含氫氣體(不包含其他元素之包含氫或氘的氣體)。即，作為含氧氣體，能使用選自由O2 氣體及O3 氣體所構成的群組之至少一個氣體，作為含氫氣體，能使用選自由H2 氣體及D2 氣體所構成的群組之至少一個氣體。
[步驟4]
將含矽層變化成氧化矽層後，關閉第2氣體供給管232b的閥243b，停止供給O2 氣體。又，關閉第3氣體供給管232c的閥243c，停止供給H2 氣體。此時，使排氣管231的APC閥244在打開的狀態下，利用真空幫浦246來將處理室201內真空排氣，將殘留的O2 氣體或H2 氣體從處理室201內排除。此時，打開閥243e、243f，將作為惰性氣體的N2 氣體供給至處理室201內。N2 氣體係作為沖洗氣體而作用，藉此，將殘留在處理室201內的未反應或者是已協助形成氧化矽層後的O2 氣體或H2 氣體從處理室201內排除的效果進一步提高(除去殘留氣體)。
此時的加熱器207的溫度，係設定為使晶圓200的溫度成為與供給O2 氣體及H2 氣體時相同的350~950℃，較佳為700~800℃範圍內的溫度之溫度。作為沖洗氣體的N2 氣體的供給流量，係定為200~1000sccm(0.2~1slm)範圍內的流量。又，如上述般作為沖洗氣體的N2 氣體的體積流量，不必大到像作為阻礙堆積、吸附氣體的N2 氣體的體積流量程度，以比其還小的流量便可獲得充分的沖洗效果。作為沖洗氣體，除了N2 氣體以外，亦可使用Ar、He、Ne、Xe等之稀有氣體。
以上述步驟1~4為1個循環，藉由實施此循環至少1次，較佳為複數次，能在晶圓200上形成既定膜厚的氧化矽膜。
若形成既定膜厚的氧化矽膜，則打開閥243d、243e、243f，將作為惰性氣體的N2 氣體從各個第1惰性氣體供給管232d、第2惰性氣體供給管232e、第3惰性氣體供給管232f供給至處理室201內，從排氣管231排氣。N2 氣體係作為沖洗氣體而作用，藉此，以惰性氣體沖洗處理室201內，將殘留在處理室201內的氣體從處理室201內除去(沖洗(purge))。之後，處理室201內的氣體環境被惰性氣體取代，處理室201內的壓力回歸為常壓(回歸大氣壓)。
之後，利用晶舟升降梯115來降下密封蓋219，將反應管203的下端開口，同時處理完畢的晶圓200係在保持於晶舟217的狀態下從反應管203的下端搬出至反應管203的外部(卸載晶舟(boat unload))。之後，從晶舟217取出處理完畢的晶圓200(排出晶圓(wafer discharge))。
在本實施形態的步驟1，從第1噴嘴233a，以如上述之大流量將作為阻礙堆積、吸附氣體之N2 氣體與HCD氣體一起供給至處理室201內，藉以將HCD氣體的流速，尤其是將從第1噴嘴233a之氣體供給孔248a朝晶圓200噴出而在與晶圓200表面平行的方向上流動(橫切晶圓200表面)的HCD氣體的流速加快。藉此，成為能將朝晶圓200上之矽的堆積效率或HCD氣體的吸附效率降低，能使矽的堆積或HCD氣體的吸附受到抑制且在晶圓200上形成含矽層。藉由此阻礙堆積、吸附氣體的作用，可使含矽層的堆積或吸附中心從晶圓200的邊緣側靠中心移動，又能縮小含矽層的最厚部分與最薄部分的差異，即使是在例如700℃以上的高溫區域中吸附反應瓦解的區域，即在含矽層的堆積或吸附成為過剩的區域中，亦可均勻地形成含矽層。
又，在本實施形態的步驟3，在經加熱的減壓氣體環境下使O2 氣體及H2 氣體反應而生成包含原子狀氧等之氧的氧化種，使用此氧化種，進行使含矽層變化成氧化矽層的製程，藉此，氧化種持有的能量會將含矽層中所包含的Si-N、Si-Cl、Si-H、Si-C鍵結切斷。用於形成Si-O鍵結的能量比Si-N、Si-Cl、Si-H、Si-C的鍵結能量還高，所以利用將形成Si-O鍵結所須的能量賦予氧化處理對象的含矽層，便可將含矽層中的Si-N、Si-Cl、Si-H、Si-C鍵結切斷。經切斷與Si的鍵結的N、H、Cl、C被從膜中除去，而作為N2 、H2 、Cl2 、HCl、CO2 等予以排出。又，因與N、H、Cl、C的鍵結被切斷而空出來的Si的鍵結手，會與氧化種所包含的O連結。如此一來便使含矽層被變化成SiO2 層。利用本實施形態的成膜序列形成的SiO2 膜之膜中氮、氫、氯、碳濃度極低，Si/O比率極接近化學計量組成的0.5，確認了成為良質的膜。
又，在本實施形態，將O2 氣體及H2 氣體從相同的噴嘴233b透過緩衝室237而供給至處理室201內，將噴嘴233b內及緩衝室237內加熱成與處理室201內相同的溫度。因此，O2 氣體及H2 氣體，於經加熱之處在低於大氣壓的壓力氣體環境下之噴嘴233b內及緩衝室237內反應，在此噴嘴233b內及緩衝室237內生成含氧的氧化種。又，使噴嘴233b內及緩衝室237內的壓力成為比處理室201內還高。因此，促進在噴嘴233b內及緩衝室237內的O2 氣體與H2 氣體的反應，可生成更多的利用O2 氣體與H2 氣體的反應產生的氧化種，能使氧化力更加提升。又，能在將O2 氣體與H2 氣體供給至處理室201內之前使其在噴嘴233b內及緩衝室237內均等地混合，所以能使O2 氣體與H2 氣體在噴嘴233b內均等地反應，能將氧化種的濃度均勻化，亦可圖謀在晶圓200間之氧化力的均勻化。如此一來，藉由將O2 氣體及H2 氣體從相同的噴嘴供給至處理室201內，便可獲得更高的提升氧化力效果及氧化力均勻化效果。又，在不使用電漿的情況，亦能省略緩衝室237，即使是在此情況下也可獲得與上述同樣的作用效果。
但是，在將O2 氣體及H2 氣體從相同的噴嘴233b透過緩衝室237而供給至處理室201內的情況，雖然可能在噴嘴233b內及緩衝室237內生成更多的氧化種，但是亦考量到當所生成的氧化種通過噴嘴233b內或緩衝室237內時會失去活性，而到達晶圓200的量可能也會減少。對此，以將O2 氣體及H2 氣體從各別的噴嘴供給至處理室201內的方式來進行的話，因為O2 氣體及H2 氣體會先在處理室201內混合，所以成為會在處理室201內生成氧化種，而可防止氧化種在噴嘴233b內或緩衝室237內失去活性。
又，確認了利用本實施形態之成膜序列來形成氧化矽膜的話，便使在晶圓面內的膜厚均勻性成為比利用一般的CVD法形成氧化矽膜的情況還良好者。又，一般的CVD法，係指同時供給無機原料的DCS及N2 O而以CVD法形成氧化矽膜(HTO(High Temperature Oxide)膜)的方法。又，確認了利用本實施形態的成膜序列所形成的氧化矽膜的膜中的氮、氯等不純物濃度，遠低於利用一般的CVD法所形成的氧化矽膜。又，確認了利用本實施形態的成膜序列所形成的氧化矽膜的膜中的不純物濃度，遠低於使用有機系矽原料、利用CVD法所形成的氧化矽膜。又，確認了利用本實施形態的成膜序列的話，則即使是在使用有機系矽原料的情況下，在晶圓面內的膜厚均勻性、膜中的不純物濃度也會成為良好者。
在上述的實施形態，係就作為含氫氣體的H2 氣體，如第4圖所示般間斷地，即，只在步驟3中供給的例子加以說明，但亦可以連續地，即，重複步驟1~4的期間中，一直持續供給的方式來進行。又，即使是在間斷地供給H2 氣體的情況，亦可如第5圖所示般以只在步驟1及3中供給的方式來進行，亦可以涵蓋步驟1~3地供給的方式來進行。又，亦可以涵蓋步驟2~3地供給的方式來進行，亦可以涵蓋步驟3~4地供給的方式來進行。又，在第5圖中在步驟1供給之H2 氣體，係表示作為阻礙堆積、吸附氣體而供給的H2 氣體。
考量藉由在步驟1中，即當供給HCD氣體時供給H2 氣體，除了使矽的堆積或HCD氣體的吸附受到抑制以外還將HCD氣體中的Cl拔除，而考量有提高成膜速率、減低膜中Cl不純物的效果。又，考量藉由在步驟2中，即在停止供給HCD氣體後比O2 氣體先開始供給H2 氣體，而有效控制膜厚均勻性。又，考量藉由在步驟2中，即比O2 氣體先開始供給H2 氣體，成為能對例如金屬及矽露出的部分，不使金屬氧化便能在金屬及矽上一樣地形成氧化膜。又，考量藉由在步驟4中，即在停止供給O2 氣體後、在開始供給HCD氣體前，供給H2 氣體，能使在步驟3所形成的SiO層表面成為氫封端(hydrogen termination)而使其改質，使得在接下來的步驟1中供給之HCD氣體變得容易吸附在SiO層表面。
又，在上述的實施形態，係就藉由利用阻礙堆積、吸附氣體的作用，提高在與晶圓200表面平行的方向上流動的HCD氣體的流速來抑制朝晶圓200上的矽的堆積或HCD氣體的吸附，使膜厚均勻性提高的例子加以說明，但提高HCD氣體的流速的方法不限於此。
例如，藉由將反應管203內部的流動阻力作成與晶圓200間的流動阻力相同程度，能將在與晶圓200表面平行的方向上流動的HCD氣體的流速提高。例如，藉由將反應管203上部或下部的空間，以假晶圓(dummy wafer)或隔熱板等填充，能將在與晶圓200表面平行的方向上流動的HCD氣體的流速提高，抑制朝晶圓200上的矽的堆積或HCD氣體的吸附，使膜厚均勻性提高。
又例如，藉由將供給HCD氣體的噴嘴233a與晶圓200之間的傳導(conductance)作成與晶圓200間的傳導相同程度，能將在與晶圓200表面平行的方向上流動的HCD氣體的流速提高。例如，藉由增大噴嘴233a的口徑，或縮小反應管203的口徑，將在與晶圓200表面平行的方向上流動的HCD氣體的流速提高，抑制朝晶圓200上的矽的堆積或HCD氣體的吸附，使膜厚均勻性提高。
又例如，藉由重複進行HCD氣體的供給及排氣，能將在與晶圓200表面平行的方向上流動的HCD氣體的流速提高。例如，藉由將反應管203內的晶圓配置排列區域與噴嘴233a內(緩衝室237內)的壓力差增大，能將在與晶圓200表面平行的方向上流動的HCD氣體的流速提高，抑制朝晶圓200上的矽的堆積或HCD氣體的吸附，使膜厚均勻性提高。
又，在上述實施形態，係就依序進行步驟1、步驟2、步驟3、步驟4，將此作為1個循環，將此循環實施至少1次，較佳為複數次，藉以在晶圓200上形成既定膜厚的氧化矽膜的例子加以說明，但亦可將步驟1與步驟3對調。即，依序進行步驟3、步驟2、步驟1、步驟4，將此作為1個循環，將此循環實施至少1次，較佳為複數次，藉以在晶圓200上形成既定膜厚的氧化矽膜。
又，在上述實施形態，係就在基板上形成包含半導體元素之矽(Si)的氧化矽膜(SiO2 膜)來作為氧化膜的例子加以說明，但本發明，亦能應用於在基板上形成包含鋯(Zr)、鉿(Hf)、鈦(Ti)、鋁(Al)等金屬元素的氧化金屬膜來作為氧化膜的情況。在此情況，將利用原料氣體及阻礙堆積、吸附氣體之供給而向基板上形成含金屬元素層(步驟1)、利用沖洗而除去殘留氣體(步驟2)、利用含氧氣體及含氫氣體之供給而將含金屬元素層轉換成氧化金屬層(步驟3)、及利用沖洗而除去殘留氣體(步驟4)作為1個循環，將此循環實施至少1次，較佳為複數次，藉以在基板上形成既定膜厚的氧化金屬膜。
例如，在基板上形成氧化鋯膜(ZrO2 膜)來作為包含鋯(Zr)的氧化金屬膜的情況，將利用原料氣體及阻礙堆積、吸附氣體之供給而向基板上形成含鋯層(步驟1)、利用沖洗而除去殘留氣體(步驟2)、利用含氧氣體及含氫氣體之供給而將含鋯層轉換成氧化鋯層(步驟3)、及利用沖洗而除去殘留氣體(步驟4)作為1個循環，將此循環實施至少1次，較佳為複數次，藉以在基板上形成既定膜厚的氧化鋯膜。作為原料氣體，能使用例如TEMAZ(肆(乙基甲基胺基)鋯，Zr[N(C2 H5 )(CH3 )]4 )氣體。作為含氧氣體、含氫氣體，能與上述實施形態同樣地，分別使用O2 氣體、H2 氣體。在此情況，將在上述實施形態之基板處理裝置之第1氣體供給系統(原料氣體供給系統)作為含鋯氣體供給系統來構成。又處理條件，係定為例如記載在上述實施形態的處理條件範圍內的條件。
又例如，在基板上形成氧化鉿膜(HfO2 膜)來作為包含鉿(Hf)的氧化金屬膜的情況，將利用原料氣體及阻礙堆積、吸附氣體之供給而向基板上形成含鉿層(步驟1)、利用沖洗而除去殘留氣體(步驟2)、利用含氧氣體及含氫氣體之供給而將含鉿層轉換成氧化鉿層(步驟3)、及利用沖洗而除去殘留氣體(步驟4)作為1個循環，將此循環實施至少1次，較佳為複數次，藉以在基板上形成既定膜厚的氧化鉿膜。作為原料氣體，能使用例如TEMAH(肆(乙基甲基胺基)鉿，Hf[N(C2 H5 )(CH3 )]4 )氣體或TDMAH(肆(二甲基胺基)鉿，Hf[N(CH3 )2 ]4 )氣體。作為含氧氣體、含氫氣體，能與上述實施形態同樣地，分別使用O2 氣體、H2 氣體。在此情況，將在上述實施形態之基板處理裝置之第1氣體供給系統(原料氣體供給系統)作為含鉿氣體供給系統來構成。又處理條件，係定為例如記載在上述實施形態的處理條件範圍內的條件。
又例如，在基板上形成氧化鈦膜(TiO2 膜)來作為包含鈦(Ti)的氧化金屬膜的情況，將利用原料氣體及阻礙堆積、吸附氣體之供給而向基板上形成含鈦層(步驟1)、利用沖洗而除去殘留氣體(步驟2)、利用含氧氣體及含氫氣體之供給而將含鈦層轉換成氧化鈦層(步驟3)、及利用沖洗而除去殘留氣體(步驟4)作為1個循環，將此循環實施至少1次，較佳為複數次，藉以在基板上形成既定膜厚的氧化鈦膜。作為原料氣體，能使用例如TiCl4 (四氯化鈦)氣體或TDMAT(肆(二甲基胺基)鈦，Ti[N(CH3 )2 ]4 )氣體。作為含氧氣體、含氫氣體，能與上述實施形態同樣地，分別使用O2 氣體、H2 氣體。在此情況，將在上述實施形態之基板處理裝置之第1氣體供給系統(原料氣體供給系統)作為含鈦氣體供給系統來構成。又處理條件，係定為例如記載在上述實施形態的處理條件範圍內的條件。
又例如，在基板上形成氧化鋁膜(Al2 O3 膜)來作為包含鋁(Al)的氧化金屬膜的情況，將利用原料氣體及阻礙堆積、吸附氣體之供給而向基板上形成含鋁層(步驟1)、利用沖洗而除去殘留氣體(步驟2)、利用含氧氣體及含氫氣體之供給而將含鋁層轉換成氧化鋁層(步驟3)、及利用沖洗而除去殘留氣體(步驟4)作為1個循環，將此循環實施至少1次，較佳為複數次，藉以在基板上形成既定膜厚的氧化鋁膜。作為原料氣體，能使用例如TMA(三甲基鋁，Al(CH3 )3 )氣體。作為含氧氣體、含氫氣體，能與上述實施形態同樣地，分別使用O2 氣體、H2 氣體。在此情況，將在上述實施形態之基板處理裝置之第1氣體供給系統(原料氣體供給系統)作為含鋁氣體供給系統來構成。又處理條件，係定為例如記載在上述實施形態的處理條件範圍內的條件。
如此一來，本實施形態之成膜序列亦能應用於形成高介電率絕緣膜(High-k絕緣膜)等金屬氧化物的製程。即，本實施形態之成膜序列，不僅應用於既定元素為半導體元素的情況，也能應用於為金屬元素的情況。但是，為了在步驟3進行利用無電漿的氧化處理，即，為了在經加熱的減壓氣體環境下使含氧氣體與含氫氣體反應而生成包含原子狀氧等之氧的氧化種，使用此氧化種，進行氧化處理，至少必須將處理室內的溫度(晶圓溫度)定為350℃以上的溫度。在低於350℃的溫度下，成為不能進行充分的氧化處理。如此一來，確認了即使是在將本發明應用於形成氧化金屬膜的情況下，亦可獲得與將本發明應用於形成氧化矽膜的情況同樣的效果。
[實施例]
(第1實施例)
接下來就第1實施例加以說明。
分別利用使用阻礙堆積、吸附氣體之情況的本實施形態的成膜序列、不使用阻礙堆積、吸附氣體之情況的本實施形態的成膜序列、及一般的CVD法來在晶圓上形成氧化矽膜，測定各自的氧化矽膜的晶圓面內膜厚均勻性(WIW Unif)。又，一般的CVD法，係指同時供給DCS及N2 O、利用CVD法來形成氧化矽膜(HTO膜)的方法，成膜溫度係定為800℃。又，在本實施形態的成膜序列之成膜溫度係使其在450~800℃之間變化。除此之外的成膜條件(在各步驟的處理條件)係定為記載在上述實施形態的條件範圍內的條件。
將其結果顯示於第6圖。第6圖係表示晶圓面內膜厚均勻性及成膜溫度(晶圓溫度)的關係的圖。第6圖的橫軸表示成膜溫度(℃)，縱軸表示晶圓面內膜厚均勻性(任意單位)。第6圖的黑色圓圈(●)係表示在不使用阻礙堆積、吸附氣體的情況下利用本實施形態的成膜序列來成膜之氧化矽膜之晶圓面內膜厚均勻性。又，白色圓圈(○)係表示利用一般的CVD法來成膜之氧化矽膜之晶圓面內膜厚均勻性。又，白色方形(□)係表示在使用阻礙堆積、吸附氣體的情況下利用本實施形態的成膜序列來成膜之氧化矽膜之晶圓面內膜厚均勻性。又，晶圓面內膜厚均勻性係表示在晶圓面內之膜厚分布的變異程度，其值越小代表在晶圓面內之膜厚均勻性越良好。
由第6圖可知，在不使用阻礙堆積、吸附氣體的情況下利用本實施形態的成膜序列所形成之氧化矽膜之晶圓面內膜厚均勻性，若成膜溫度超過700℃，便會比利用一般的CVD法所形成之氧化矽膜之晶圓面內膜厚均勻性還要惡化，只要是700℃以下的話，則會成為比利用一般的CVD法所形成之氧化矽膜之晶圓面內膜厚均勻性還要良好。即，可知利用本實施形態之成膜序列，若不使用阻礙堆積、吸附氣體而形成氧化矽膜，則尤其是在700℃以上的高溫區域中晶圓面內膜厚均勻性的惡化會變得明顯。對此，可知在使用阻礙堆積、吸附氣體的情況下利用本實施形態的成膜序列所形成之氧化矽膜之晶圓面內膜厚均勻性，即使成膜溫度超過700℃，例如在700℃~800℃的高溫區域中，也會成為比利用一般的CVD法所形成之氧化矽膜之晶圓面內膜厚均勻性還要良好。即，可知利用本實施形態之成膜序列，若使用阻礙堆積、吸附氣體來形成氧化矽膜，則即使是在700℃以上的高溫區域中亦可大幅改善晶圓面內膜厚均勻性。
(第2實施形態)
接下來就第2實施例加以說明。
利用本實施形態之成膜序列而在晶圓上形成氧化矽膜，測定膜厚(Thickness)及晶圓面內膜厚均勻性(WIW Unif)。成膜溫度(晶圓溫度)，係定為已在上述第1實施例中清楚瞭解膜厚均勻性的惡化會變得顯著之700~800℃。HCD氣體的供給流量係固定為0.1~0.5slm範圍內的某個值，作為阻礙堆積、吸附氣體之N2 氣體的供給流量係使其在2~6slm之間作3種變化。若3種N2 氣體的供給流量，係將最小流量值作為基準，即1，以比率來表示，則成為(A)1、(B)1.6、(C)2.0，以下分別稱為流量條件(A)、流量條件(B)、流量條件(C)。又，作為阻礙堆積、吸附氣體之N2 氣體的供給流量對HCD氣體的供給流量之比(N2 /HCD流量比)，係使其在10~30之間變化，作為沖洗氣體之N2 氣體的供給流量對作為阻礙堆積、吸附氣體之N2 氣體的供給流量之比(N2 (阻礙堆積、吸附氣體)/N2 (沖洗氣體)流量比)，係使其在5~30之間變化。除此之外的成膜條件(在各步驟的處理條件)係定為記載在上述實施形態之處理條件範圍內的條件。又，作為晶圓係使用Φ300 mm的矽晶圓。將其結果顯示於第7圖、第8圖。
第7圖係顯示因阻礙堆積、吸附氣體(N2 )的流量差異所造成之氧化矽膜膜厚對離晶圓中心的距離之依存性的圖。第7圖的橫軸表示在晶圓面內之離中心的距離(mm)，及從晶圓中心朝晶圓邊緣方向(半徑方向)的位置。橫軸的0 mm表示晶圓中心位置，150 mm表示晶圓邊緣位置。第7圖的縱軸表示氧化膜的膜厚。又，膜厚係以將在晶圓中心之膜厚值定為基準，即1的比率表示。第7圖的白色圓圈(○)、黑色圓圈(●)、黑色三角形(▲)，表示分別將阻礙堆積、吸附氣體(N2 )的流量定為流量條件(A)、流量條件(B)、流量條件(C)的情況的膜厚。
由第7圖可知，作為阻礙堆積、吸附氣體的N2 氣體的供給流量越大，則在晶圓外周的膜厚越減少，膜厚為厚的部分越向晶圓中心方向移動。又，可知能將氧化矽膜的最厚的部分與最薄的部分的膜厚差異縮小。即，可知將N2 氣體的供給流量作成越大的流量，則能使矽的堆積中心或HCD氣體的吸附中心從晶圓的邊緣側越靠中心移動，可均勻地形成含矽層，其結果，成為能均勻地形成氧化矽膜。
第8圖係顯示氧化矽膜之晶圓面內膜厚均勻性對阻礙堆積、吸附氣體(N2 )的供給流量之依存性的圖。第8圖的橫軸表示阻礙堆積、吸附氣體(N2 )的供給流量。又，N2 氣體的供給流量，係以將如上述3種供給流量當中最小流量值定為基準，即1的比率表示。第8圖的縱軸表示晶圓面內膜厚均勻性(任意單位)。又，晶圓面內膜厚均勻性係以將當把阻礙堆積、吸附氣體(N2 )的供給流量定為流量條件(A)時之晶圓面內膜厚均勻性定為基準，即1的比率表示。第8圖的黑色圓圈(●)，從左開始依序表示當分別將阻礙堆積、吸附氣體(N2 )的供給流量定為流量條件(A)、流量條件(B)、流量條件(C)時的晶圓面內膜厚均勻性。又，晶圓面內膜厚均勻性係表示在晶圓面內之膜厚分布的變異程度，其值越小代表在晶圓面內之膜厚均勻性越良好。
由第8圖可知，作為阻礙堆積、吸附氣體之N2 氣體的供給流量越大，晶圓面內膜厚均勻性提高。又，阻礙堆積、吸附氣體(N2 )的供給流量，係在流量條件(A)、流量條件(B)、流量條件(C)之任一情況中，晶圓面內膜厚均勻性都成為1.9%程度以下，而清楚瞭解了即使是在已在上述第1實施例中清楚瞭解膜厚均勻性的惡化會變得顯著之700~800℃的高溫區域中，也能形成晶圓面內膜厚均勻性極為良好的氧化矽膜。
(第3實施形態)
接下來就第3實施例加以說明。
將在本實施形態之成膜序列的步驟3之利用無電漿的氧化處理(以下，添加O2 +H2 氧化處理)、使用電漿的氧化處理(以下，添加O2 +H2 電漿氧化處理)、O2 電漿氧化處理、O3 氧化處理、及O2 氧化處理的氧化力加以比較。又，添加O2 +H2 電漿氧化處理係指以電漿來活性化將H2 添加至O2 者(O2 與H2 的混合氣體)來進行氧化處理的情形。氧化力係以對矽的氧化量，即，利用對矽的氧化處理所形成的氧化矽膜的膜厚來判定。氧化處理溫度(晶圓溫度)係使其在30~600℃之間變化。除此之外的氧化處理條件係定為記載在上述實施形態之步驟3的氧化處理條件範圍內的條件。
將其結果示於第9圖。第9圖係表示氧化矽膜膜厚與成膜溫度(晶圓溫度)之關係的圖。第9圖的橫軸表示成膜溫度(℃)，縱軸表示氧化矽膜的膜厚()。第9圖的黑色圓圈(●)表示利用添加O2 +H2 氧化處理的氧化量，黑色三角形(▲)表示利用添加O2 +H2 電漿氧化處理的氧化量。又，黑色菱形(◆)、黑色方形(■)、白色圓圈(○)分別表示利用O2 電漿氧化處理、O3 氧化處理、O2 氧化處理的氧化量。
由第9圖可知，在300℃以下的溫度，利用添加O2 +H2 氧化處理的氧化量，係比利用O2 電漿氧化處理或O3 氧化處理的氧化量還小，與利用單獨以O2 進行的O2 氧化處理的氧化量是同等的。然而，在超過300℃的溫度，尤其是350℃以上的溫度，利用添加O2 +H2 氧化處理的氧化量超過利用單獨以O2 進行的O2 氧化處理的氧化量。又，在400℃以上的溫度，利用添加O2 +H2 氧化處理的氧化量超過利用O3 氧化處理的氧化量。進一步可知，在450℃以上的溫度，利用添加O2 +H2 氧化處理的氧化量超過利用O3 氧化處理的氧化量及利用O2 電漿氧化處理的氧化量。
由此可知，在本實施形態之成膜序列的成膜溫度(晶圓溫度)，若從在添加O2 +H2 氧化處理的氧化力的觀點來說，較佳為300℃以上、特佳為350℃以上，但是為了提高氧化力較佳為400℃以上、特佳為450℃以上。又，利用添加O2 +H2 氧化處理的話，只要是450℃以上的話，便能獲得超過利用O3 氧化處理的氧化力及利用O2 電漿氧化處理的氧化力之氧化力。又，確認了利用此氧化處理的話，即使是在650℃、700℃、800℃、950℃下，也能獲得超過利用O3 氧化處理的氧化力及利用O2 電漿氧化處理的氧化力之氧化力。
考量在超過300℃的溫度下，係藉由因O2 與H2 反應所形成的水分(H2 O)、或當時所生成之具有高能量的氧、及利用在氧化矽膜中擴散速度快的氫離子(H+ )的氧化矽膜中之擴散所造成之促進氧離子(O2- )的擴散，而具有強氧化力者。又，相較於氧分子(O-O)的鍵結能量或氫分子(H-H)的鍵結能量，水(H-O-H)的鍵結能量較大。此時，可說是相較於氧原子彼此鍵結而成為氧分子的狀態，氧原子與氫原子鍵結而成為水的狀態是處在較安定的狀態。又，利用爐內壓力特性，O2 與H2 反應而產生水是明顯的。由此可知，可考量藉由將H2 添加至O2 來提高氧化力。
又，在300℃以下的溫度下，利用添加O2 +H2 電漿氧化處理的氧化量，係超過利用添加O2 +H2 氧化處理的氧化量、利用O3 氧化處理的氧化量、及利用O2 電漿氧化處理的氧化量，它們之中最大的。因此，在本實施形態的成膜序列之步驟3的氧化處理，可說是即使在使用電漿來進行的情況下也有效。又，確認了即使是在650℃、700℃、800℃、950℃下，利用添加O2 +H2 電漿氧化處理的氧化力也會超過利用添加O2 +H2 氧化處理的氧化力、利用O3 氧化處理的氧化力、及利用O2 電漿氧化處理的氧化力。又，不只是在以電漿來活性化將H2 添加至O2 者而進行氧化處理的情況，亦可以將H2 添加至O2 電漿而進行氧化處理的方式來進行，亦可以將H2 電漿添加至O2 而進行氧化處理的方式來進行。即，亦可以利用電漿把O2 及H2 當中任一方或雙方活性化而進行氧化處理的方式來進行。在這些情況下，亦可獲得與添加O2 +H2 電漿氧化處理同樣的效果。
以下，就本發明的較佳態樣加以附註。
根據本發明之一態樣，提供一種半導體裝置之製造方法，其具有在基板上形成既定膜厚的氧化膜之製程，係把將包含既定元素的原料氣體供給、排氣至收容基板之處理容器內而在前述基板上形成含既定元素層之製程；及將含氧氣體及含氫氣體供給、排氣至經加熱之處在低於大氣壓的壓力氣體環境下的前述處理容器內，使前述含既定元素層變化成氧化層之製程，在其間夾著將惰性氣體供給、排氣至前述處理容器內而沖洗前述處理容器內之製程下交替地重複進行；在前述形成含既定元素層之製程，將前述原料氣體透過設置在前述基板側方的噴嘴而朝前述基板供給，此時，透過該噴嘴將惰性氣體或含氫氣體，與前述原料氣體一起朝前述基板供給，藉以使在與前述基板表面平行的方向上流動的前述原料氣體的流速，比在前述沖洗處理容器內之製程中、在與前述基板表面平行的方向上流動的惰性氣體的流速還大。
較佳地，在前述形成含既定元素層的製程，係使透過前述噴嘴而與前述原料氣體一起供給之惰性氣體或含氫氣體的流量，比在前述沖洗處理容器內的製程中透過前述噴嘴供給之惰性氣體的流量還大。
又較佳地，在前述形成含既定元素層的製程，係使透過前述噴嘴而與前述原料氣體一起供給之惰性氣體或含氫氣體的流量，比前述原料氣體的流量還大。
又較佳地，在前述形成含既定元素層的製程，係將透過前述噴嘴而與前述原料氣體一起供給之惰性氣體或含氫氣體的流量，定為前述原料氣體的流量的10~30倍。
又較佳地，前述流量係體積流量。
又較佳地，在前述形成含既定元素層的製程，係藉由透過前述噴嘴而與前述原料氣體一起供給之惰性氣體或含氫氣體的作用，來使前述含既定元素層的堆積或吸附受到阻礙同時形成前述含既定元素層。
又較佳地，在前述形成氧化膜的製程，係將前述基板的溫度定為350℃以上、950℃以下。
又較佳地，在前述形成氧化膜的製程，係將前述基板的溫度定為700℃以上、950℃以下。
又較佳地，在前述形成氧化膜的製程，係將前述基板的溫度定為700℃以上、800℃以下。
根據本發明之另一態樣，提供一種半導體裝置之製造方法，其具有在基板上形成既定膜厚的氧化矽膜之製程，係把將包含矽的原料氣體供給、排氣至收容基板之處理容器內而在前述基板上形成含矽層之製程；及將含氧氣體及含氫氣體供給、排氣至經加熱之處在低於大氣壓的壓力氣體環境下的前述處理容器內，使前述含矽層變化成氧化矽層之製程，在其間夾著將惰性氣體供給、排氣至前述處理容器內而沖洗前述處理容器內之製程下交替地重複進行；在前述形成含矽層之製程，將前述原料氣體透過設置在前述基板側方的噴嘴而朝前述基板供給，此時，透過該噴嘴將惰性氣體或含氫氣體，與前述原料氣體一起朝前述基板供給，藉以使在與前述基板表面平行的方向上流動的前述原料氣體的流速，比在前述沖洗處理容器內之製程中、在與前述基板表面平行的方向上流動的惰性氣體的流速還大。
根據本發明之另一態樣，提供一種半導體裝置之製造方法，其具有在基板上形成既定膜厚的氧化膜之製程，係把將包含既定元素的原料氣體供給、排氣至收容基板之處理容器內而在前述基板上形成含既定元素層之製程；及將含氧氣體及含氫氣體供給、排氣至經加熱之處在低於大氣壓的壓力氣體環境下的前述處理容器內，使前述含既定元素層變化成氧化層之製程，在其間夾著將惰性氣體供給、排氣至前述處理容器內而沖洗前述處理容器內之製程下交替地重複進行；在前述形成含既定元素層之製程，將前述原料氣體透過設置在前述基板側方的噴嘴而朝前述基板供給，此時，透過該噴嘴將惰性氣體或含氫氣體，與前述原料氣體一起朝前述基板供給，藉以比在前述沖洗處理容器內之製程中、在與前述基板表面平行的方向上吹附惰性氣體還強地，在與前述基板表面平行的方向上吹附前述原料氣體。
根據本發明之另一態樣，提供一種半導體裝置之製造方法，其具有在基板上形成既定膜厚的氧化矽膜之製程，係把將包含矽的原料氣體供給、排氣至收容基板之處理容器內而在前述基板上形成含矽層之製程；及將含氧氣體及含氫氣體供給、排氣至經加熱之處在低於大氣壓的壓力氣體環境下的前述處理容器內，使前述含矽層變化成氧化矽層之製程，在其間夾著將惰性氣體供給、排氣至前述處理容器內而沖洗前述處理容器內之製程下交替地重複進行；在前述形成含矽層之製程，將前述原料氣體透過設置在前述基板側方的噴嘴而朝前述基板供給，此時，透過該噴嘴將惰性氣體或含氫氣體，與前述原料氣體一起朝前述基板供給，藉以比在前述沖洗處理容器內之製程中、在與前述基板表面平行的方向上吹附惰性氣體還強地，在與前述基板表面平行的方向上吹附前述原料氣體。
根據本發明之另一態樣，提供一種基板處理方法，其具有在基板上形成既定膜厚的氧化膜之製程，係把將包含既定元素的原料氣體供給、排氣至收容基板之處理容器內而在前述基板上形成含既定元素層之製程；及將含氧氣體及含氫氣體供給、排氣至經加熱之處在低於大氣壓的壓力氣體環境下的前述處理容器內，使前述含既定元素層變化成氧化層之製程，在其間夾著將惰性氣體供給、排氣至前述處理容器內而沖洗前述處理容器內之製程下交替地重複進行；在前述形成含既定元素層之製程，將前述原料氣體透過設置在前述基板側方的噴嘴而朝前述基板供給，此時，透過該噴嘴將惰性氣體或含氫氣體，與前述原料氣體一起朝前述基板供給，藉以使在與前述基板表面平行的方向上流動的前述原料氣體的流速，比在前述沖洗處理容器內之製程中、在與前述基板表面平行的方向上流動的惰性氣體的流速還大。
根據本發明之另一態樣，提供一種基板處理方法，其具有在基板上形成既定膜厚的氧化膜之製程，係把將包含既定元素的原料氣體供給、排氣至收容基板之處理容器內而在前述基板上形成含既定元素層之製程；及將含氧氣體及含氫氣體供給、排氣至經加熱之處在低於大氣壓的壓力氣體環境下的前述處理容器內，使前述含既定元素層變化成氧化層之製程，在其間夾著將惰性氣體供給、排氣至前述處理容器內而沖洗前述處理容器內之製程下交替地重複進行；在前述形成含既定元素層之製程，將前述原料氣體透過設置在前述基板側方的噴嘴而朝前述基板供給，此時，透過該噴嘴將惰性氣體或含氫氣體，與前述原料氣體一起朝前述基板供給，藉以比在前述沖洗處理容器內之製程中、在與前述基板表面平行的方向上吹附惰性氣體還強地，在與前述基板表面平行的方向上吹附前述原料氣體。
根據本發明之另一態樣，提供一種基板處理裝置，其具有：處理容器，係收容基板；加熱器，係將前述處理容器內加熱；原料氣體供給系統，係將包含既定元素之原料氣體供給至前述處理容器內；含氧氣體供給系統，係將含氧氣體供給至前述處理容器內；含氫氣體供給系統，係將含氫氣體供給至前述處理容器內；惰性氣體供給系統，係將惰性氣體供給至前述處理容器內；排氣系統，係將前述處理容器內排氣；壓力調整部，係調整前述處理容器內的壓力；及控制部，係將前述原料氣體供給系統、前述含氧氣體供給系統、前述含氫氣體供給系統、前述惰性氣體供給系統、前述排氣系統、前述壓力調整部、及前述加熱器控制成：進行在前述基板上形成既定膜厚的氧化膜之製程，係把將前述原料氣體供給、排氣至收容基板之前述處理容器內而在前述基板上形成含既定元素層之製程；及將含氧氣體及含氫氣體供給、排氣至經加熱之處在低於大氣壓的壓力氣體環境下的前述處理容器內，使前述含既定元素層變化成氧化層之製程，在其間夾著將惰性氣體供給、排氣至前述處理容器內而沖洗前述處理容器內之製程下交替地重複進行；在前述形成含既定元素層之製程，將前述原料氣體透過設置在前述基板側方的噴嘴而朝前述基板供給，此時，透過該噴嘴將惰性氣體或含氫氣體，與前述原料氣體一起朝前述基板供給，藉以使在與前述基板表面平行的方向上流動的前述原料氣體的流速，比在前述沖洗處理容器內之製程中、在與前述基板表面平行的方向上流動的惰性氣體的流速還大。
根據本發明之另一態樣，提供一種基板處理裝置，其具有：處理容器，係收容基板；加熱器，係將前述處理容器內加熱；原料氣體供給系統，係將包含既定元素之原料氣體供給至前述處理容器內；含氧氣體供給系統，係將含氧氣體供給至前述處理容器內；含氫氣體供給系統，係將含氫氣體供給至前述處理容器內；惰性氣體供給系統，係將惰性氣體供給至前述處理容器內；排氣系統，係將前述處理容器內排氣；壓力調整部，係調整前述處理容器內的壓力；及控制部，係將前述原料氣體供給系統、前述含氧氣體供給系統、前述含氫氣體供給系統、前述惰性氣體供給系統、前述排氣系統、前述壓力調整部、及前述加熱器控制成：進行在前述基板上形成既定膜厚的氧化膜之製程，係把將前述原料氣體供給、排氣至收容基板之前述處理容器內而在前述基板上形成含既定元素層之製程；及將含氧氣體及含氫氣體供給、排氣至經加熱之處在低於大氣壓的壓力氣體環境下的前述處理容器內，使前述含既定元素層變化成氧化層之製程，在其間夾著將惰性氣體供給、排氣至前述處理容器內而沖洗前述處理容器內之製程下交替地重複進行；在前述形成含既定元素層之製程，將前述原料氣體透過設置在前述基板側方的噴嘴而朝前述基板供給，此時，透過該噴嘴將惰性氣體或含氫氣體，與前述原料氣體一起朝前述基板供給，藉以比在前述沖洗處理容器內之製程中、在與前述基板表面平行的方向上吹附惰性氣體還強地，在與前述基板表面平行的方向上吹附前述原料氣體。
121．．．控制器
200．．．晶圓
201．．．處理室
202．．．處理爐
203．．．反應管
207．．．加熱器
231．．．排氣管
232a．．．第1氣體供給管
232b．．．第2氣體供給管
232c．．．第3氣體供給管
232d．．．第1惰性氣體供給管
232e．．．第2惰性氣體供給管
232f．．．第3惰性氣體供給管
241a．．．質量流量控制器
241b．．．質量流量控制器
241c．．．質量流量控制器
241d．．．質量流量控制器
241e．．．質量流量控制器
241f．．．質量流量控制器
第1圖係在本實施形態中所適合使用的基板處理裝置之縱型處理爐的概略構成圖，以縱剖面顯示處理爐部分的圖。
第2圖係在本實施形態中所適合使用的基板處理裝置之縱型處理爐的概略構成圖，以第1圖之A-A線剖面圖顯示處理爐部分的圖。
第3圖係顯示本實施形態中之成膜流程的圖。
第4圖係顯示在本實施形態的成膜序列(sequence)之氣體供給時序(timing)的圖，顯示使用惰性氣體來作為阻礙堆積、吸附氣體的例子。
第5圖係顯示在本實施形態的成膜序列之氣體供給時序的圖，顯示使用含氫氣體來作為阻礙堆積、吸附氣體的例子。
第6圖係表示在本實施形態之成膜序列中不使用阻礙堆積、吸附氣體的情況及使用的情況之晶圓面內膜厚均勻性及晶圓溫度的關係的圖。
第7圖係顯示因阻礙堆積、吸附氣體(N2 )的流量差異所造成之氧化矽膜膜厚對離晶圓中心的距離之依存性的圖。
第8圖係顯示氧化矽膜之晶圓面內膜厚均勻性對阻礙堆積、吸附氣體(N2 )的供給流量之依存性的圖。
第9圖係表示在氧化處理中因使用氣體的差異所造成之氧化矽膜膜厚與晶圓溫度之關係的圖。
第10圖係示意地顯示矽的堆積或HCD氣體的吸附之樣子的圖，(a)顯示HCD氣體流速小的情況，(b)顯示HCD氣體流速大的情況。

Claims (20)

  1. 一種半導體裝置之製造方法，其具有在基板上形成既定膜厚的氧化膜之製程，係把對處理容器內之經加熱的基板供給包含既定元素的原料氣體而在前述基板上形成含既定元素層之製程；及對處在低於大氣壓的壓力氣體環境下的前述處理容器內的經加熱的前述基板，供給含氧氣體及含氫氣體，使前述含既定元素層變化成氧化層之製程，在其間夾著將惰性氣體供給至前述處理容器內而沖洗前述處理容器內之製程下交替地重複進行；在前述形成含既定元素層之製程，將前述原料氣體透過設置在前述基板側方的噴嘴而朝前述基板供給，此時，透過該噴嘴將惰性氣體或含氫氣體，與前述原料氣體一起朝前述基板供給，藉以使在與前述基板表面平行的方向上流動的前述原料氣體的流速，比在前述沖洗處理容器內之製程中、在與前述基板表面平行的方向上流動的惰性氣體的流速還大。
  2. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置之製造方法，其中在前述形成含既定元素層之製程，係使透過前述噴嘴而與前述原料氣體一起供給之惰性氣體或含氫氣體的流量，比在前述沖洗處理容器內的製程中透過前述噴嘴供給之惰性氣體的流量還大。
  3. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置之製造方法，其中在前述形成含既定元素層之製程，係使透過前述噴嘴而與前述原料氣體一起供給之惰性氣體或含氫氣體的流 量，比前述原料氣體的流量還大。
  4. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置之製造方法，其中在前述形成含既定元素層之製程，係將透過前述噴嘴而與前述原料氣體一起供給之惰性氣體或含氫氣體的流量，定為前述原料氣體的流量的10~30倍。
  5. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置之製造方法，其中在前述形成含既定元素層之製程，係藉由透過前述噴嘴而與前述原料氣體一起供給之惰性氣體或含氫氣體的作用，來使前述含既定元素層的堆積或吸附受到阻礙同時形成前述含既定元素層。
  6. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置之製造方法，其中在前述形成氧化膜之製程，係將前述基板的溫度定為350℃以上、950℃以下。
  7. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置之製造方法，其中在前述形成氧化膜的製程，係將前述基板的溫度定為700℃以上、950℃以下。
  8. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置之製造方法，其中在前述形成氧化膜的製程，係將前述基板的溫度定為700℃以上、800℃以下。
  9. 一種基板處理方法，其具有在基板上形成既定膜厚的氧化膜之製程，係把對處理容器內之經加熱的基板供給包含既定元素的原料氣體而在前述基板上形成含既定元素層之製程；及對處在低於大氣壓的壓力氣體環境下的前述處理容器內的經加熱的前述基板，供給含氧氣體及含氫氣體，使 前述含既定元素層變化成氧化層之製程，在其間夾著將惰性氣體供給至前述處理容器內而沖洗前述處理容器內之製程下交替地重複進行；在前述形成含既定元素層之製程，將前述原料氣體透過設置在前述基板側方的噴嘴而朝前述基板供給，此時，透過該噴嘴將惰性氣體或含氫氣體，與前述原料氣體一起朝前述基板供給，藉以使在與前述基板表面平行的方向上流動的前述原料氣體的流速，比在前述沖洗處理容器內之製程中、在與前述基板表面平行的方向上流動的惰性氣體的流速還大。
  10. 一種基板處理裝置，其具有：處理容器，係收容基板；加熱器，係將前述處理容器內的基板加熱；原料氣體供給系統，係將包含既定元素之原料氣體供給至前述處理容器內；含氧氣體供給系統，係將含氧氣體供給至前述處理容器內；含氫氣體供給系統，係將含氫氣體供給至前述處理容器內；惰性氣體供給系統，係將惰性氣體供給至前述處理容器內；壓力調整部，係調整前述處理容器內的壓力；及控制部，係將前述原料氣體供給系統、前述含氧氣體供給系統、前述含氫氣體供給系統、前述惰性氣體供給 系統、前述壓力調整部、及前述加熱器控制成：進行在前述基板上形成既定膜厚的氧化膜之製程，係把對前述處理容器內之經加熱的基板供給前述原料氣體而在前述基板上形成含既定元素層之製程；及對處在低於大氣壓的壓力氣體環境下的前述處理容器內的經加熱的前述基板，供給含氧氣體及含氫氣體，使前述含既定元素層變化成氧化層之製程，在其間夾著將惰性氣體供給至前述處理容器內而沖洗前述處理容器內之製程下交替地重複進行；在前述形成含既定元素層之製程，將前述原料氣體透過設置在前述基板側方的噴嘴而朝前述基板供給，此時，透過該噴嘴將惰性氣體或含氫氣體，與前述原料氣體一起朝前述基板供給，藉以使在與前述基板表面平行的方向上流動的前述原料氣體的流速，比在前述沖洗處理容器內之製程中、在與前述基板表面平行的方向上流動的惰性氣體的流速還大。
  11. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置之製造方法，其中前述形成含既定元素層之製程，係在發生CVD反應的條件下，將前述原料氣體供給至前述處理容器內。
  12. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置之製造方法，其中前述形成含既定元素層之製程，係在前述原料氣體自己分解的條件下，將前述原料氣體供給至前述處理容器內。
  13. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置之製造方法，其中前述形成含既定元素層之製程，係在前述基板上形成數 原子層以下之含既定元素層。
  14. 如申請專利範圍第11或12項之半導體裝置之製造方法，其中前述形成含既定元素層之製程，係在前述基板上形成數原子層以下之含既定元素層。
  15. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置之製造方法，其中前述使含既定元素層變化成氧化層之製程，係在處在低於大氣壓的壓力氣體環境下的前述處理容器內，使前述含氧氣體與前述含氫氣體反應而生成氧化種，利用該氧化種將前述含既定元素層氧化而使其變化成氧化層。
  16. 如申請專利範圍第15項之半導體裝置之製造方法，其中前述氧化種包含原子狀氧。
  17. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置之製造方法，其中前述形成含既定元素層之製程，係比在前述沖洗處理容器內之製程中、在與前述基板表面平行的方向上吹附惰性氣體還強地，在與前述基板表面平行的方向上吹附前述原料氣體。
  18. 一種半導體裝置之製造方法，其具有在基板上形成既定膜厚的氧化膜之製程，係把對處理容器內之經加熱的基板供給包含既定元素的原料氣體而在前述基板上形成含既定元素層之製程；及對處在低於大氣壓的壓力氣體環境下的前述處理容器內的經加熱的前述基板，供給含氧氣體及含氫氣體，使前述含既定元素層變化成氧化層之製程，在其間夾著將惰性氣體供給至前述處理容器內而沖洗 前述處理容器內之製程下交替地重複進行；在前述形成含既定元素層之製程，將前述原料氣體透過設置在前述基板側方的噴嘴而朝前述基板供給，此時，透過該噴嘴將惰性氣體或含氫氣體，與前述原料氣體一起朝前述基板供給，藉以比在前述沖洗處理容器內之製程中、在與前述基板表面平行的方向上吹附惰性氣體還強地，在與前述基板表面平行的方向上吹附前述原料氣體。
  19. 一種基板處理方法，其具有在基板上形成既定膜厚的氧化膜之製程，係把對處理容器內之經加熱的基板供給包含既定元素的原料氣體而在前述基板上形成含既定元素層之製程；及對處在低於大氣壓的壓力氣體環境下的前述處理容器內的經加熱的前述基板，供給含氧氣體及含氫氣體，使前述含既定元素層變化成氧化層之製程，在其間夾著將惰性氣體供給至前述處理容器內而沖洗前述處理容器內之製程下交替地重複進行；在前述形成含既定元素層之製程，將前述原料氣體透過設置在前述基板側方的噴嘴而朝前述基板供給，此時，透過該噴嘴將惰性氣體或含氫氣體，與前述原料氣體一起朝前述基板供給，藉以比在前述沖洗處理容器內之製程中、在與前述基板表面平行的方向上吹附惰性氣體還強地，在與前述基板表面平行的方向上吹附前述原料氣體。
  20. 一種基板處理裝置，其具有：處理容器，係收容基板；加熱器，係將前述處理容器內的基板加熱；原料氣體供給系統，係將包含既定元素之原料氣體供給至前述處理容器內；含氧氣體供給系統，係將含氧氣體供給至前述處理容器內；含氫氣體供給系統，係將含氫氣體供給至前述處理容器內；惰性氣體供給系統，係將惰性氣體供給至前述處理容器內；排氣系統，係將前述處理容器內排氣；壓力調整部，係調整前述處理容器內的壓力；及控制部，係將前述原料氣體供給系統、前述含氧氣體供給系統、前述含氫氣體供給系統、前述惰性氣體供給系統、前述排氣系統、前述壓力調整部、及前述加熱器控制成：進行在前述基板上形成既定膜厚的氧化膜之製程，係把對前述處理容器內之經加熱的基板供給前述原料氣體而在前述基板上形成含既定元素層之製程；及對處在低於大氣壓的壓力氣體環境下的前述處理容器內的經加熱的前述基板，供給含氧氣體及含氫氣體，使 前述含既定元素層變化成氧化層之製程，在其間夾著將惰性氣體供給至前述處理容器內而沖洗前述處理容器內之製程下交替地重複進行；在前述形成含既定元素層之製程，將前述原料氣體透過設置在前述基板側方的噴嘴而朝前述基板供給，此時，透過該噴嘴將惰性氣體或含氫氣體，與前述原料氣體一起朝前述基板供給，藉以比在前述沖洗處理容器內之製程中、在與前述基板表面平行的方向上吹附惰性氣體還強地，在與前述基板表面平行的方向上吹附前述原料氣體。
TW099139634A 2009-11-20 2010-11-18 半導體裝置之製造方法、基板處理方法及基板處理裝置 TWI421940B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009265431 2009-11-20
JP2010223492A JP5616737B2 (ja) 2009-11-20 2010-10-01 半導体装置の製造方法、基板処理方法および基板処理装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201126607A TW201126607A (en) 2011-08-01
TWI421940B true TWI421940B (zh) 2014-01-01

Family

ID=44062407

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW099139634A TWI421940B (zh) 2009-11-20 2010-11-18 半導體裝置之製造方法、基板處理方法及基板處理裝置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8202809B2 (zh)
JP (1) JP5616737B2 (zh)
KR (1) KR101074684B1 (zh)
TW (1) TWI421940B (zh)

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4896041B2 (ja) * 2006-01-17 2012-03-14 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法
US8170222B2 (en) * 2008-04-18 2012-05-01 Sony Mobile Communications Ab Augmented reality enhanced audio
KR101451716B1 (ko) * 2008-08-11 2014-10-16 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 성막 방법 및 성막 장치
JP5665289B2 (ja) 2008-10-29 2015-02-04 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、基板処理方法および基板処理装置
JP5687547B2 (ja) * 2010-06-28 2015-03-18 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、基板処理方法および基板処理装置
DE112011105618T5 (de) 2011-09-13 2014-06-18 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corp. Oxidfilm-Niederschlagsverfahren und Oxidfilm-Niederschlagsvorrichtung
JP5829196B2 (ja) * 2011-10-28 2015-12-09 東京エレクトロン株式会社 シリコン酸化物膜の成膜方法
WO2013142344A1 (en) * 2012-03-20 2013-09-26 North Carolina State University Methods and apparatus for atmospheric pressure atomic layer deposition
JP5959907B2 (ja) 2012-04-12 2016-08-02 株式会社日立国際電気 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プログラム
JP2014013837A (ja) * 2012-07-04 2014-01-23 Tokyo Electron Ltd シリコン酸化膜の形成方法およびその形成装置
JP5922542B2 (ja) * 2012-09-19 2016-05-24 東京エレクトロン株式会社 積層膜の形成方法およびその形成装置
JP6349234B2 (ja) * 2014-02-19 2018-06-27 東京エレクトロン株式会社 シリコン酸化膜の形成方法、及び、シリコン酸化膜の形成装置
JP6438038B2 (ja) * 2014-09-19 2018-12-12 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記録媒体
JP6581387B2 (ja) * 2015-05-12 2019-09-25 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法
JP6545093B2 (ja) * 2015-12-14 2019-07-17 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
JP2017183392A (ja) * 2016-03-29 2017-10-05 株式会社日立国際電気 基板処理装置、半導体装置の製造方法および記録媒体
US10246774B2 (en) * 2016-08-12 2019-04-02 Lam Research Corporation Additive for ALD deposition profile tuning in gap features
JP6814057B2 (ja) * 2017-01-27 2021-01-13 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
JP6807275B2 (ja) * 2017-05-18 2021-01-06 東京エレクトロン株式会社 成膜方法および成膜装置
JP6756689B2 (ja) * 2017-10-13 2020-09-16 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
KR102623543B1 (ko) * 2018-05-18 2024-01-10 삼성전자주식회사 유전막을 가지는 집적회로 소자 및 그 제조 방법과 집적회로 소자 제조 장치
KR102131933B1 (ko) * 2018-08-17 2020-07-09 주식회사 넥서스비 원자층 증착 장치 및 이를 이용한 원자층 증착 방법
JP2022516714A (ja) * 2018-12-28 2022-03-02 コーニング インコーポレイテッド インピーダンスディスクを使用して押出ダイに蒸着被覆するためのシステムおよび方法
WO2022064606A1 (ja) * 2020-09-24 2022-03-31 株式会社Kokusai Electric 半導体装置の製造方法及び基板処理装置並びにプログラム
EP4220689A1 (en) * 2020-09-24 2023-08-02 Kokusai Electric Corporation Semiconductor device production method, substrate treatment device, and program
KR20230157318A (ko) 2021-03-17 2023-11-16 가부시키가이샤 코쿠사이 엘렉트릭 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램
JP7420777B2 (ja) 2021-09-21 2024-01-23 株式会社Kokusai Electric 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
JP2023047433A (ja) 2021-09-27 2023-04-06 株式会社Kokusai Electric 基板処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラム

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060105583A1 (en) * 2004-11-17 2006-05-18 Asm Japan K.K. Formation technology of nano-particle films having low dielectric constant
US20090232985A1 (en) * 2005-03-17 2009-09-17 Christian Dussarrat Method of forming silicon oxide containing films

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004015174A1 (de) * 2004-03-27 2005-10-13 Aixtron Ag Verfahren zum Abscheiden von insbesondere Metalloxiden mittels nicht kontinuierlicher Precursorinjektion
JP4595702B2 (ja) * 2004-07-15 2010-12-08 東京エレクトロン株式会社 成膜方法、成膜装置及び記憶媒体
JP4694209B2 (ja) 2005-01-05 2011-06-08 株式会社日立国際電気 基板処理装置及び半導体装置の製造方法
JP2006286716A (ja) * 2005-03-31 2006-10-19 Hitachi Kokusai Electric Inc 半導体デバイスの製造方法
JP2007067119A (ja) * 2005-08-30 2007-03-15 Elpida Memory Inc 半導体製造装置
JP2007081147A (ja) 2005-09-14 2007-03-29 Hitachi Kokusai Electric Inc 半導体装置の製造方法
JP4764155B2 (ja) 2005-12-06 2011-08-31 株式会社東芝 絶縁膜形成方法、半導体装置の製造方法及びプログラム
JP4896041B2 (ja) * 2006-01-17 2012-03-14 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法
JP5090097B2 (ja) * 2007-07-26 2012-12-05 株式会社日立国際電気 基板処理装置、半導体装置の製造方法及び基板処理方法
JP5284182B2 (ja) * 2008-07-23 2013-09-11 株式会社日立国際電気 基板処理装置および半導体装置の製造方法
JP5665289B2 (ja) * 2008-10-29 2015-02-04 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、基板処理方法および基板処理装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060105583A1 (en) * 2004-11-17 2006-05-18 Asm Japan K.K. Formation technology of nano-particle films having low dielectric constant
US20090232985A1 (en) * 2005-03-17 2009-09-17 Christian Dussarrat Method of forming silicon oxide containing films

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110056234A (ko) 2011-05-26
KR101074684B1 (ko) 2011-10-18
TW201126607A (en) 2011-08-01
US20110124204A1 (en) 2011-05-26
US8202809B2 (en) 2012-06-19
JP2011129879A (ja) 2011-06-30
JP5616737B2 (ja) 2014-10-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI421940B (zh) 半導體裝置之製造方法、基板處理方法及基板處理裝置
JP5813303B2 (ja) 半導体装置の製造方法、基板処理方法および基板処理装置
TWI442473B (zh) 半導體裝置之製造方法及基板處理裝置
TWI509694B (zh) 半導體裝置之製造方法、基板處理裝置及基板處理方法
KR101300604B1 (ko) 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치
TWI458017B (zh) 半導體裝置之製造方法、基板處理方法及基板處理裝置
TWI475599B (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
JP6086942B2 (ja) 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム
JP6529348B2 (ja) 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム
JP5770892B2 (ja) 半導体装置の製造方法、基板処理方法および基板処理装置
WO2017158848A1 (ja) 半導体装置の製造方法、基板処理装置、および記録媒体
JP5797790B2 (ja) 半導体装置の製造方法、基板処理方法および基板処理装置
JP5646984B2 (ja) 半導体装置の製造方法、基板処理方法および基板処理装置
JP5797255B2 (ja) 半導体装置の製造方法、基板処理方法および基板処理装置