TWI660472B - 基板處理裝置、半導體裝置之製造方法及記錄媒體 - Google Patents

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TWI660472B
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大橋直史
松井俊
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日商國際電氣股份有限公司
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Abstract

本發明係使形成於基板上之膜之品質提高。
本發明之基板處理裝置具有：處理室，其對基板進行處理；氣化器，其生成供給至基板之第1氣體；第1供給管，其連接於氣化器且將上述第1氣體供給至處理室，具有控制第1氣體之供給時點之第1定時閥；惰性氣體供給部，其將惰性氣體供給至對氣化器供給氣體之氣化器導入管及第1供給管中任一者或兩者；氣化器輸出管，其將第1氣體自氣化器供給至第1供給管；第1排出部，其設置於第1供給管，且排出第1供給管內之氣體氛圍；第2排出部，其設置於氣化器輸出管，且排出氣化器內之氣體氛圍；以及控制部，其控制第1定時閥、惰性氣體供給部、第1排出部及第2排出部。

Description

基板處理裝置、半導體裝置之製造方法及記錄媒體
本發明係關於一種基板處理裝置、半導體裝置之製造方法及記錄媒體。
作為半導體裝置之製造步驟之一步驟，存在進行使用液體原料或固體原料於基板上形成膜之成膜處理之情況(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2012-172171號公報
業界要求提高形成於基板上之膜之品質。
因此，於本發明中，提供一種可提高形成於基板上之膜之品質之技術。
根據一態樣，提供一種技術，其具有：處理室，其對基板進行處理；氣化器，其生成供給至基板之第1氣體；第1供給管，其連接於氣化器且將上述第1氣體供給至處 理室，具有控制第1氣體之供給時點之第1定時閥；惰性氣體供給部，其將惰性氣體供給至對氣化器供給氣體之氣化器導入管及第1供給管中任一者或兩者；氣化器輸出管，其將第1氣體自氣化器供給至第1供給管；第1排出部，其設置於第1供給管，且排出第1供給管內之氣體氛圍；第2排出部，其設置於氣化器輸出管，且排出氣化器內之氣體氛圍；以及控制部，其控制第1定時閥、惰性氣體供給部、第1排出部及第2排出部。
根據本發明之技術，可提高形成於基板上之氧化膜之膜質。
100‧‧‧晶圓(基板)
113a‧‧‧第1供給管
113b‧‧‧惰性氣體供給源
113h‧‧‧第1排出管
114、117‧‧‧合流部
115、125、135‧‧‧MFC
116a‧‧‧沖洗閥
116b‧‧‧第1定時閥
116h‧‧‧第1排出閥
118‧‧‧氣化器
118a‧‧‧導入部
118b‧‧‧導出部
118c‧‧‧空置空間
119a‧‧‧氣化器導入管
119b‧‧‧導入閥
119c‧‧‧氣化器輸出管
119d‧‧‧輸出閥
120a‧‧‧第2排出管
120b‧‧‧第2排出閥
120c‧‧‧流路切換部
121‧‧‧原料供給管
121a‧‧‧閥
122a‧‧‧水平計
122b‧‧‧重量計
123‧‧‧第2供給源
123a‧‧‧第2供給管
126‧‧‧第2定時閥
133‧‧‧第3氣體供給源
133a‧‧‧第3供給管
136‧‧‧第3定時閥
180‧‧‧RPU
181‧‧‧氣體罐
200‧‧‧處理裝置
201‧‧‧處理室
202‧‧‧處理容器
202a‧‧‧上部容器
202b‧‧‧下部容器
203‧‧‧移載空間(移載室)
204‧‧‧分隔部
207‧‧‧頂起銷
210‧‧‧基板支持部
211‧‧‧基板載置面
212‧‧‧基板載置台
213‧‧‧加熱器
214‧‧‧貫通孔
217‧‧‧軸
218‧‧‧升降部
219‧‧‧風箱
221‧‧‧第1排氣口
223a‧‧‧第1真空泵
223b‧‧‧第2真空泵
224a‧‧‧第1排氣管
224b‧‧‧第2排氣管
227、228‧‧‧壓力調整器
231‧‧‧蓋
232‧‧‧緩衝室
233‧‧‧絕緣塊
234‧‧‧簇射頭
234a‧‧‧孔
241‧‧‧氣體導入口
242‧‧‧共通氣體供給管
244‧‧‧第1電極
244a‧‧‧分散板
244b‧‧‧第1電極
251‧‧‧整合器
252‧‧‧高頻電源部
254‧‧‧阻抗計
256‧‧‧偏壓電極
257‧‧‧偏壓調整部
260‧‧‧控制器
261‧‧‧CPU
262‧‧‧RAM
263‧‧‧記憶裝置
264‧‧‧I/O埠
265‧‧‧內部匯流排
267‧‧‧外部記憶裝置
268‧‧‧網路
269‧‧‧輸入輸出裝置
270‧‧‧顯示畫面
285‧‧‧收發部
400‧‧‧溫度控制部
401‧‧‧溫度感測器
500‧‧‧上位裝置
1480‧‧‧基板搬入搬出口
1481‧‧‧第2排氣口
1482‧‧‧排氣管
1490‧‧‧閘閥
圖1係實施形態之基板處理裝置之概略構成圖。
圖2係實施形態之氣體供給系統之概略構成圖。
圖3係實施形態之基板處理裝置之控制器之概略構成圖。
圖4係實施形態之基板處理步驟之概略流程圖。
圖5係表示實施形態之氣體供給部調整步驟之流程圖。
圖6係表示實施形態之成膜步驟及其前後步驟之流程圖。
圖7係表示實施形態之成膜步驟及第2排出閥之打開時點之順序圖。
以下，對本發明之實施形態進行說明。
[實施形態]
以下，依照圖式對本發明之實施形態進行說明。
[(1)基板處理裝置之構成]
首先，對實施形態之基板處理裝置進行說明。
基板處理裝置200例如為絕緣膜形成單元，如圖1所示，其構成為單片式基板處理裝置。
如圖1所示，基板處理裝置200具備處理容器202。處理容器202例如構成為水平剖面為圓形且扁平之密閉容器。又，處理容器202例如由鋁(Al)或不鏽鋼(SUS)等金屬材料或者石英構成。於處理容器202內形成有對作為基板之矽晶圓等基板100進行處理之處理空間(處理室)201、及移載空間(移載室)203。處理容器202由上部容器202a及下部容器202b構成。於上部容器202a與下部容器202b之間設置有分隔部204。將被上部處理容器202a包圍之空間且較分隔部204更靠上方之空間稱為處理室201。又，將較分隔部204更靠下方之空間稱為移載室203。
於下部容器202b之側面設置有與閘閥1490相鄰之基板搬入搬出口1480，基板100經由基板搬入搬出口1480而於未圖示之搬送室與移載室203之間移動。於下部容器202b之底部設置有數個頂起銷207。進而，下部容器202b係接地。
於處理室201內設置有支持基板100之基板支持部210。基板支持部210主要具有載置基板100之基板載置面211、表面具有基板載置面211之基板載置台212、及作為加熱部之加熱器213。於基板載置台212，供頂起銷207貫通之貫通孔214分別設置於與頂起銷207對應之位置。又，加熱器213連接於溫度控制部400 且構成為可進行溫度控制。又，亦可於基板載置台212設置對基板100或處理室201施加偏壓之偏壓電極256。偏壓電極256連接於偏壓調整部257，且構成為可利用偏壓調整部257進行偏壓調整。
基板載置台212被軸217支持。軸217貫通處理容器202之底部，進而，於處理容器202之外部連接於升降部218。藉由使升降部218作動而使軸217及基板載置台212升降，可使載置於基板載置面211上之基板100升降。再者，軸217下端部之周圍被風箱219覆蓋，處理室201內保持為氣密。
基板載置台212於基板100之搬送時移動至晶圓移載位置，於基板100之處理時移動至圖1所示之處理位置。再者，晶圓移載位置係頂起銷207之上端自基板載置面211之上表面突出之位置。
具體而言，使基板載置台212下降至晶圓移載位置時，頂起銷207之上端部自基板載置面211之上表面突出，頂起銷207自下方支持基板100。又，使基板載置台212上升至晶圓處理位置時，頂起銷207自基板載置面211之上表面埋沒，基板載置面211自下方支持基板100。再者，由於頂起銷207與基板100直接接觸，故而較理想為由例如石英或氧化鋁等材質形成。
[排氣部]
於處理室201(上部容器202a)之內壁設置有作為排出處理室201之氣體氛圍之第1排氣部的第1排氣口221。於第1排氣口221連接有第1排氣管224a，於第1排氣管224a依序串聯連接有將處理室201內控制為既定之壓力之自動壓力控制器(APC，Auto Pressure Controller)等壓力調整器227、第1真空泵223a及下述第2真空泵223b。主要由第1排氣口221、第1排氣管224a、及壓力調整器227構成第一排氣部(排氣線)。再者，第1真空泵223a亦可設為第一排氣部之構成。又，於移載室203之內壁側面設置有排出移載室203之氣體氛圍之第2排氣口1481。又，於第2排氣口1481設置有排氣管1482。於排氣管1482設置有壓力調整器228，構成為可將移載室203內之壓力排氣為既定之壓力。又，亦可經由移載室203而排出處理室201內之氣體氛圍。
[氣體導入口]
在設置於處理室201之上部之簇射頭234之上表面(頂壁)設置有用以將各種氣體供給至處理室201內之氣體導入口241。關於連接於作為氣體供給部之氣體導入口241之各氣體供給單元之構成，如下所述。
[氣體分散部]
作為氣體分散單元之簇射頭234具有緩衝室232、及分散板244a。再者，分散板244a亦可構成為作為活化部之第1電極244b。於分散板244a設置有數個將氣體分散供給至基板100之孔234a。簇射頭234設置於氣體導入口241與處理室201之間。自氣體導入口241導入之氣體被供給至簇射頭234之緩衝室232(亦稱為分散部)，並經由孔234a而供給至處理室201。
再者，於將分散板244a構成為第1電極244b之情形時，第1電極244b由導電性之金屬構成，且構成為用以激發處理 室201內之氣體之活化部(激發部)之一部分。構成為，可對第1電極244b供給電磁波(高頻電力或微波)。再者，由導電性構件構成蓋231時，於蓋231與第1電極244b之間設置有絕緣塊233，而成為將蓋231與第1電極部244b之間絕緣之構成。
[活化部(電漿生成部)]
對設置有作為活化部之第1電極244b之情形之構成進行說明。於作為活化部之第1電極244b連接有整合器251及高頻電源部252，構成為可供給電磁波(高頻電力或微波)。藉此，可使供給至處理室201內之氣體活化。又，第1電極244b構成為可生成電容耦合型之電漿。具體而言，第1電極244b形成為導電性之板狀，以被上部容器202a支持之方式構成。活化部至少包含第1電極244b、整合器251及高頻電源部252。再者，亦可於第1電極244b與高頻電源252之間設置阻抗計254。藉由設置阻抗計254，可基於所測得之阻抗而反饋控制整合器251、高頻電源252。又，高頻電源252構成為可與控制器260進行電力資料之收發，整合器251構成為可與控制器260進行整合資料(行波資料、反射波資料)之收發，阻抗計254構成為可與控制器260進行阻抗資料之收發。
[氣體供給部]
於氣體導入口241連接有共通氣體供給管242。自共通氣體供給管242供給之氣體經由氣體導入口241而供給至簇射頭234內。
於共通氣體供給管242連接有圖2所示之氣體供給部。氣體供給部連接有第1供給管113a、第2供給管123a及第3 供給管133a。
自包含第1供給管113a之第1供給部主要供給主要作為第1氣體之含有第1元素之氣體(第1處理氣體)。又，自包含第2供給管123a之第2供給部供給主要作為第2氣體之含有第2元素之氣體(第2處理氣體)。又，自包含第3供給管133a之第3供給部(惰性氣體供給部)供給主要作為第3氣體之含有第3元素之氣體。
[第1供給部]
於第1供給管113a，自上游方向依序設置有惰性氣體供給源113b、作為流量控制器(流量控制部)之質量流量控制器(MFC)115、及作為開關閥之閥116a、116b。再者，閥116a亦稱為對第1供給管113a內進行沖洗之沖洗閥。又，閥116b亦稱為控制對基板100供給氣體之時點之第1定時閥。
又，於MFC115與沖洗閥116a之間連接有將第1供給管113a與氣化器118之導入部118a連接之氣化器導入管119a。於氣化器導入管119a設置有導入閥119b。
於沖洗閥116a與第1定時閥116b之間且設置於沖洗閥116a側之合流部(亦稱為連接點、連接部)114連接有將第1供給管113a與氣化器118之導出部118b連接之氣化器輸出管119c。於氣化器輸出管119c設置有輸出閥119d。
構成為可藉由下述控制器260控制各閥之開閉，將惰性氣體自惰性氣體供給源113b直接經由第1供給管113a供給至共通氣體供給管242。又，構成為可藉由將惰性氣體自惰性氣體供給 源113b經由氣化器導入管119a而供給至氣化器118，而將下述第1氣體自氣化器118經由氣化器輸出管119c而供給至第1供給管113a。再者，只要可將貯存於氣化器118之原料以其單獨成分氣化，並將第1氣體供給至第1供給管113a，則亦可不將惰性氣體供給至氣化器118。
此處，作為第1氣體之含有第1元素之氣體係處理氣體之一。含有第1元素之氣體係含有第14族元素之氣體，例如為包含矽(Si)之氣體。具體而言，為雙二乙基胺基矽烷(Si[N(C2H5)2]2H2，簡稱：BDEAS)氣體。於氣化器118內貯存有此種原料。再者，於使用此種包含胺基(NH-)及碳(C)中任一者或兩者之氣體之情形時，可提高形成於基板100上之膜特性。例如，可提高膜厚均勻性、或電氣特性。然而，與不包含胺基及碳之原料相比，此種包含胺基(NH-)及碳(C)中任一者或兩者之原料之熱穩定性更低。若將此種原料加熱至氣化溫度以上，則存在熱分解之情況。
含有第1元素之氣體係自氣化器118經由輸出閥119d、第1定時閥116b、第1供給管113a及共通氣體供給管242而供給至基板處理裝置200。
第1供給部主要包含氣化器118、氣化器輸出管119c、輸出閥119d及第1供給管113a。
又，亦可於第1供給管113a之較閥116b更靠上游側設置氣體罐181。藉由設置氣體罐181而儲存第1氣體，可使氣體較多地流動至基板100。再者，亦可使氣體罐181包含於第1供給部中。
進而，亦可考慮將惰性氣體供給源113b包含於第1 供給部中。再者，惰性氣體供給源113b係作為將惰性氣體供給至第1供給管113a及氣化器導入管119a中任一者或兩者之來源而發揮功能之構成，例如設置於半導體製造裝置工廠。
再者，亦可於氣化器118連接將原料供給至氣化器118之原料供給管121。於原料供給管121設置有閥121a，構成為可調整於原料供給管121內流動之原料之量。
再者，亦可於氣化器118設置檢測殘留於氣化器118內之原料之量之殘量檢測部。殘量檢測部例如為圖2之虛線所示之對液面之水平進行檢測之水平計122a及重量計122b中任一者或兩者。藉由設置殘量檢測部，可檢測出殘留於氣化器118內之原料之量。再者，殘留於氣化器118內之原料之量亦可基於MFC115之流量之累計值、閥119b、輸出閥119d、閥116b等之打開時間之累計值、下述第1氣體供給步驟S503之累計時間等以一個以上為基礎之累計值之資料，利用控制器260運算，由此使用間接地運算之程式而算出。再者，於使用程式算出殘留之原料之量之情形時，亦可不設置圖2所示之硬體之殘量檢測部，亦可藉由程式而實現殘量檢測部。又，亦可基於由殘量檢測部輸出之殘量資料及各累計值而算出殘留之原料之量。
此處，於氣化器118內存在未填滿原料之空置空間118c。存在該空置空間118c中產生已分解之第1氣體，且已分解之第1氣體滯留之情況。於將已分解之第1氣體供給至基板處理裝置200之情形時，產生每個基板100之處理品質之均勻性降低之問題。例如，於供給有已分解之第1氣體之處理、及未供給已分解之第1氣體之處理中膜特性(膜品質)不同。已分解之第1氣體例如在 使基板處理裝置200停止時產生。存在已分解之第1氣體亦於氣化器輸出管119c、第1供給管113a等之中產生之情況。又，已分解之第1氣體例如亦有可能在使基板處理裝置200待機(閒置)時產生。又，有可能亦於下述基板搬入步驟S501、升溫步驟S502、成膜步驟S302、判定步驟S507、搬送壓力調整步驟S508、基板搬出步驟S509等中產生。
發明人等發現了將分解之第1氣體自氣化器118、或第1供給管113a、氣化器輸出管119c中至少任一者內去除之技術。例如，藉由使用下述第2排出管120a，可使存在於氣化器118、氣化器輸出管119c內之已分解之第1氣體排出至下述第2排氣管224b。又，藉由使用下述第1排出管113h，可使存在於第1供給管113a內之已分解之第1氣體排出至第2排氣管224b。以下，對排出該已分解之第1氣體之構成進行說明。
再者，此處，設置了採用起泡方式作為氣化方式之氣化器118，但亦可採用蒸發方式之氣化器或昇華方式之氣化器。即便為蒸發方式之氣化器，亦有可能在氣化器內之空間生成已分解之第1氣體，會產生同樣之問題。
再者，關於貯存於氣化器118內之原料，對其為液體之情形進行了記載，但並不限定於此，即便於固體或氣體之情形時，亦會產生同樣之問題。
[氣體排出部]
氣體排出部由第1排出部及第2排出部中任一者或兩者構成。以下，對第1排出部及第2排出部之構成進行說明。
[第1排出部]
於沖洗閥116a與第1定時閥116b之間且設置於第1定時閥116b側之合流部(亦稱為連接點、連接部)117設置有將第1供給管113a與第2排氣管224b連接之第1排出管113h。又，於第1排出管113h設置有第1排出閥116h。第1排出部至少包含第1排出管113h及第1排出閥116h。
[第2排出部]
於輸出閥119d與導出部118b之間之氣化器輸出管119c設置有將氣化器輸出管119c與第2排氣管224b連接之第2排出管120a。又，於第2排出管120a設置有第2排出閥120b，構成為可控制自氣化器輸出管119c向第2排氣管224b之流路之接通/斷開(ON/OFF)。第2排出部至少包含第2排出管120a及第2排出閥120b。
再者，亦可由第2排出閥120b及輸出閥119d形成流路切換部120c。再者，流路切換部120c亦可由一個閥構成。具體而言，有三向閥。流路切換部120c係以將氣體自氣化器118供給至第1供給管113a及第2排出管120a中任一者之方式構成。
再者，第2排氣管224b連接於第1排氣管224a。構成為排出至第2排氣管224b之氣體可經由第1排氣管224a而排出至真空泵223b。
藉由此種構成，構成為存在於第1供給管113a、氣化器118、氣化器導入管119a、氣化器輸出管119c內之氣體可自第2排出管120a、第1排出管113h中任一者或兩者排出至第2排出管 224b。
[第2供給部]
於第2供給管123a，自上游方向依序設置有第2供給源123、MFC125及閥126。再者，閥126亦稱為第2定時閥，其控制將第2氣體供給至基板100之時點。
含有第2元素之氣體自第2供給管123a經由MFC125、閥126及共通氣體供給管242供給至基板處理裝置200。
含有第2元素之氣體係處理氣體之一。含有第2元素之氣體係含有氮(N)之氣體，具體而言，為氨氣(NH3)、或氫氣(H2)與氮氣(N2)之混合氣體等氣體。
再者，亦可於第2供給管123a設置使第2氣體活化之遙距電漿單元(RPU)180。
第2供給部主要包含第2供給管123a、MFC125及閥126。
進而，亦可考慮將第2供給源123、RPU180中任一者或兩者包含於第2供給部中。
[第3供給部(惰性氣體供給部)]
於第3供給管133a，自上游方向依序設置有第3氣體供給源133、MFC135及閥136。再者，閥136亦稱為第3定時閥，其控制將第3氣體供給至基板100之時點。
惰性氣體自第3供給管133a經由MFC135、閥136及共通氣體供給管242而被供給至簇射頭234。
惰性氣體係不易與第1氣體發生反應之氣體。惰性氣體例如為氮氣(N2)、氬氣(Ar)、氦氣(He)等氣體。
第3供給部(惰性氣體供給部)主要包含第3供給管133a、MFC135及閥136。
此處，構成第1供給部、第2供給部、第3供給部之各者之MFC、閥、(氣化器)、(RPU)構成為可與控制器260之間進行收發，分別收發以下之資料。MFC：流量資料，閥：開度資料，(氣化器：氣化量資料)，(RPU：電力資料)。
[控制部]
如圖3所示，基板處理裝置200具有控制基板處理裝置200之各部之動作之控制器260。
將控制器260之概略構成圖、網路268及上位裝置500等之連接構成圖示於圖3中。作為控制部之控制器260構成為具備中央處理單元(CPU，Central Processing Unit)261、隨機存取記憶體(RAM，Random Access Memory)262、記憶裝置263及輸入/輸出(I/O，Input/Output)埠264之電腦。RAM262、記憶裝置263、I/O埠264構成為可經由內部匯流排265而與CPU261交換資料。構成為可於控制器260連接有例如構成為觸控面板等之輸入輸出裝置269、外部記憶裝置267或收發部285等。輸入輸出裝置269亦可構成為亦包含作為報告基板處理裝置200之狀態、自上位裝置500等接收之資料之報告部(顯示部)之顯示畫面270。
記憶裝置263例如由快閃記憶體、硬碟驅動器(HDD，Hard Disk Drive)等構成。於記憶裝置263內，可讀出地儲存有控制 基板處理裝置之動作之控制程式、或記載有下述基板處理之程序或條件等之製程配方、設定用於對基板100之處理之製程配方之前的過程中產生之運算資料或處理資料等。再者，製程配方係使控制器260執行下述基板處理步驟中之各程序並以可獲得既定之結果之方式組合而成者，且作為程式而發揮功能。以下，亦將該製程配方或控制程式等簡單地統稱為程式。再者，於本說明書中，使用程式之用語之情形有僅包含製程配方單獨體之情形、僅包含控制程式單獨體之情形、或者包含上述二者之情形。又，RAM262係構成為暫時地保持由CPU261讀出之程式、運算資料、處理資料等資料之記憶區域(工作區)。
I/O埠264連接於閘閥1490、升降部218、溫度控制部400、壓力調整器227、228、真空泵223a、223b、整合器251、高頻電源部252、MFC115、125、135、閥116a、116b、116h、119b、119d、(121a)、126、136、(偏壓控制部257)等。又，亦可亦連接於阻抗計254、RPU180等。再者，本發明中之連接亦包含各部利用物理纜線相連之意義，但亦包含各部之信號(電子資料)可直接或間接地發送/接收之意義。
作為運算部之CPU261構成為將來自記憶裝置263之控制程式讀出並執行，同時根據來自輸入輸出裝置269之操作指令之輸入等而自記憶裝置263讀出製程配方。又，構成為可將自收發部285輸入之設定值與記憶於記憶裝置263之製程配方或控制資料進行比較、運算，而算出運算資料。又，構成為可自運算資料執行對應之處理資料(製程配方)之決定處理等。並且，CPU261構成為以按照讀出之製程配方之內容之方式控制閘閥1490之開閉動作、 升降部218之升降動作、對溫度控制部400之電力供給動作、藉由溫度控制部400對基板載置台212之溫度調整動作、壓力調整器227、228之壓力調整動作、真空泵223a之打開關閉控制、利用MFC115、125、135之氣體流量控制動作、RPU180之氣體之活化動作、利用閥116a、116b、116h、119b、119d、(121a)、126、136之氣體之打開關閉控制、整合器251之電力之整合動作、高頻電源部252之電力控制、偏壓控制部257之控制動作、基於阻抗計254測得之測定資料之整合器251之整合動作、或高頻電源252之電力控制動作等。進行各構成之控制時，藉由CPU261內之收發部發送/接收按照製程配方之內容之控制資訊而進行控制。
再者，控制器260並不限定於構成為專用之電腦之情形，亦可構成為通用之電腦。例如，可藉由準備儲存有上述程式(資料)之外部記憶裝置(例如，磁帶、軟碟或硬碟等磁碟、壓縮光碟(CD，Compact Disc)或數位多功能光碟(DVD，Digital Versatile Disc)等光碟、磁性光碟(MO，Magnetic Optical)等磁光碟、通用串列匯流排(USB，Universal Serial Bus)記憶體或記憶卡等半導體記憶體)267，並使用該外部記憶裝置267將程式安裝於通用之電腦等，而構成本實施形態之控制器260。再者，用以將程式供給至電腦之手段並不限定於經由外部記憶裝置267而供給之情形。例如，亦可使用收發部285或網路268(網際網路或專用線路)等通信手段，不經由外部記憶裝置267而供給程式(資料)。再者，記憶裝置263或外部記憶裝置267構成為可由電腦讀取之記錄媒體。以下，亦將此等簡單地統稱為記錄媒體。再者，於本說明書中，使用記錄媒體之用語之情形有僅包含記憶裝置263單獨體之情形、僅包含外部記憶 裝置267單獨體之情形、或者包含其等兩者之情形。
[基板處理步驟]
其次，使用圖4~圖7，對基板處理步驟進行說明。
如圖4所示，於基板處理步驟中，於成膜步驟S302之前及之後之任一者或兩者，進行氣體供給部調整步驟S301。使用圖5，對氣體供給部調整步驟S301之詳細內容進行說明。
[氣體供給部調整步驟S301]
如圖5所示，氣體供給部調整步驟S301具有第1排氣步驟(氣體管排氣步驟)S401、第2排氣步驟(氣化器排氣步驟)S402及氣體氛圍調整步驟S403。以下對該等步驟進行說明。
[第1排氣步驟(氣體管排氣步驟)S401]
首先，對氣體管排氣步驟S401進行說明。於氣體管排氣步驟S401中，將殘留於第1供給管113a之第1氣體自第2排出部排氣。具體而言，將閥116b、閥119b及閥119d關閉，並將沖洗閥116a及第1排出閥116h打開。藉此，形成氣體自惰性氣體供給源113b經由第1供給管113a、沖洗閥116a、第1排出管113h、第1排出閥116h等而流動至第2排氣管224b之流路。於該狀態下，以既定時間將第1供給管113a內之殘留氣體自第2排氣管224b排出。再者，此時，亦可自惰性氣體供給源113b供給惰性氣體，而將第1供給管113a內之氣體擠出。又，亦可交替地反覆進行第1供給管113a內之氣體氛圍之排氣及惰性氣體之供給。藉由以此方式將第1 供給管113a內排氣，可減少殘留之氣體量。
又，第1供給管113a內之排氣結束後，藉由將沖洗閥116a及第1排出閥116h關閉，而結束氣體管排氣步驟S401。再者，亦可在將沖洗閥116a及第1排出閥116h關閉之後，打開閥116b，而將第1供給管113a內排氣為高真空。將第1供給管113a內排氣為高真空之後，關閉閥116b，而將第1供給管113a內保持為高真空氛圍。
[第2排氣步驟(氣化器排氣步驟)S402]
其次，進行氣化器排氣步驟S402。於氣化器排氣步驟S402中，使存在於氣化器118之空置空間118c之已分解之第1氣體自氣化器118經由第1排出部而排出至第2排氣管224b。具體而言，將閥119b及第2排出閥120b打開，並將沖洗閥116a、輸出閥119d及第1排出閥116h關閉。於該狀態下，藉由將氣化器118內之氣體氛圍經由第2排出管120a排出至第2排氣管224b而進行。該排氣不僅可將氣化器118內真空排氣，而且亦可自惰性氣體供給源113b供給惰性氣體，而將氣化器118內之已分解之第1氣體擠出。又，亦可反覆進行氣化器118內之排氣及藉由供給惰性氣體之排氣。藉由反覆進行，可減少存在於氣化器118內之已分解之第1氣體之量。
再者，排氣時間或惰性氣體之流量可基於殘留於氣化器118內之原料之量、或基板處理裝置之怠速時間、氣化器118之怠速時間、成膜步驟之累計時間等資料而變更。例如，於殘留之原料之量較少之情形時，預計空置空間118c變多，已分解之第1氣體之量變多，只要延長排氣時間即可。即，已分解之第1氣體之量 與排氣時間存在正比關係，基於正比關係可將排氣時間設定為較長，亦可以惰性氣體之流量增多之方式設定。
排氣既定時間之後，藉由關閉第2排出閥120b，而結束氣化器排氣步驟S402。
[氣體氛圍調整步驟S403]
其次，對氣體氛圍調整步驟S403進行說明。於氣體氛圍調整步驟S403中，打開閥119b，將惰性氣體供給至氣化器118，使第1氣體填滿空置空間118c。經過既定時間之後，打開輸出閥119d，而將第1氣體供給至第1供給管113a內，藉此調整氣化器118及第1供給管113a內之氣體氛圍。
再者，此時，於第1供給管113a內成為高真空氛圍之情形時，可使第1氣體瞬間自氣化器118流入至第1供給管113a，可抑制第1供給管113a內之第1氣體之稀釋化。藉由抑制第1供給管113a內之第1氣體之稀釋化，而減小氣體供給調整步驟S301之後最先供給至基板處理裝置200(基板100)之氣體濃度與進行1次以上之下述成膜步驟S302之後供給至基板處理裝置200(基板100)之氣體濃度之差。即，可提高每個基板100之處理均勻性。
以此方式，進行氣體供給部調整步驟S301。
其次，使用圖6，對成膜處理步驟S302及於其前後進行之步驟進行說明。
[基板搬入步驟S501]
於成膜處理S302時，首先，將基板100搬入至處理空間201。 具體而言，利用升降部218使基板支持部210下降，成為頂起銷207自貫通孔214於基板支持部210之上表面側突出之狀態。又，將處理空間201內或移載室203調壓為既定之壓力之後，打開閘閥1490，使基板100自閘閥1490載置於頂起銷207上。將基板100載置於頂起銷207上之後，關閉閘閥1490，利用升降部218使基板支持部210上升至既定之位置，藉此，基板100自頂起銷207載置於基板支持部210。繼而，亦可以處理空間201內成為既定之壓力(真空度)之方式經由第1排氣管224a及第2排氣管1481中任一者或兩者而將處理空間201內排氣。此時，基於壓力感測器(未圖示)所測得之壓力值，而反饋控制壓力調整器227之閥開度及壓力調整器228之閥開度中任一者或兩者。
[升溫步驟S502]
於升溫步驟S502中，將基板100以被基板支持部210支持之狀態保持既定時間。保持既定時間或者基板100成為既定溫度之後，進行下一個成膜步驟S302。
再者，此時之加熱器213之溫度係以成為100~700℃、較佳為300~500℃之範圍內之固定溫度之方式設定。加熱器213之溫度係以至少於成膜步驟S301期間，基板100之溫度係保持既定之溫度之方式被控制。具體而言，基於溫度感測器(未圖示)檢測到之溫度資料，以基板支持部210成為既定之溫度之方式反饋控制供給至加熱器213之電力。
其次，使用圖6及圖7，對成膜步驟S302進行說明。
[成膜步驟S302]
於成膜步驟S302中，具有下述第1氣體供給步驟S503、第1沖洗步驟S504、第2氣體供給步驟S505及第2沖洗步驟S506。再者，此處，表示了一系列地進行該等步驟之例，但亦可以第1氣體供給步驟S503與第2氣體供給步驟S505之執行期間之一部分重合之方式並行。再者，於並行地執行第1氣體供給步驟S503及第2氣體供給步驟S505之情形時，可並行地進行第1沖洗步驟S504及第2沖洗步驟S506，亦可省略其中一個沖洗步驟。
[第1氣體供給步驟S503]
於第1氣體供給步驟S503中，將作為第1氣體(處理氣體)之含矽氣體自第1供給部供給至處理室201內。具體而言，供給BDEAS氣體。具體而言，於打開第1定時閥116b、輸出閥119d、導入閥119b，關閉沖洗閥116a、第2排出閥120b、第1排出閥116h之狀態下，利用MFC115對自惰性氣體供給源113b供給之惰性氣體進行流量調整，並將其供給至氣化器118，藉此將氣化器118內之BDEAS氣體供給至基板處理裝置200。BDEAS氣體通過緩衝室232，自簇射頭234之氣體供給孔234a供給至減壓狀態之處理室201內。又，繼續進行利用排氣部之處理室201內之排氣並以成為既定之壓力範圍(第1壓力)之方式控制處理室201內之壓力。此時，對基板100供給BDEAS氣體。BDEAS氣體係以既定之壓力(第1壓力：例如為10Pa以上且1000Pa以下)被供給至處理室201內。以此方式，將BDEAS氣體供給至基板100。藉由供給BDEAS氣體，而於基板100上形成含矽層。
[第1沖洗步驟S504]
於基板100上形成含矽層之後，關閉第1定時閥116b，而停止BDEAS氣體之供給。藉由停止第1氣體，而將存在於處理室201中之第1氣體、或存在於緩衝室232之中之處理氣體自第1之排氣部排出，藉此進行第1沖洗步驟S504。
又，於第1沖洗步驟S504中，除了僅將氣體排氣(抽真空)而將氣體排出以外，亦可構成為進行由惰性氣體供給源113b供給惰性氣體而將殘留氣體擠出之排出處理。於此情形時，打開閥136，利用MFC135進行惰性氣體之流量調整。又，亦可將抽真空及惰性氣體之供給組合而進行。又，亦可構成為交替地進行抽真空及惰性氣體之供給。
經過既定之時間後，關閉閥136，而停止惰性氣體之供給。再者，亦可保持於閥136打開之狀態而繼續惰性氣體之供給。
[第2氣體供給步驟S505]
第1沖洗步驟S504之後，將作為第2氣體(亦稱為處理氣體或反應氣體)之NH3氣體自第2供給部供給至處理室201內。具體而言，打開閥126，經由氣體導入口241、緩衝室232、複數個孔234a而將NH3氣體供給至處理室201內。
此時，以NH3氣體之流量成為既定之流量之方式調整MFC125。再者，NH3氣體之供給流量例如為1sccm以上且10000sccm以下。
若將NH3氣體供給至形成於基板100上之含矽層，則 含矽層被改質，而形成既定之厚度之SiN層。具體而言，藉由將含矽層中包含之碳(C)或氫(H)還原而形成SiN層。
[第2沖洗步驟S506]
藉由與第1沖洗步驟S503同樣之動作而進行第2沖洗步驟S506。例如，存在於處理室201內之第2氣體、或存在於緩衝室232內之第2氣體係藉由停止第2氣體之供給而自排氣部被排出，藉此進行第2沖洗步驟S506。又，亦可將沖洗氣體供給至緩衝室232及處理室201而進行沖洗。
再者，如圖7之第2排出閥120b之打開時點A所示，亦可與第1沖洗步驟S504、第2氣體供給步驟S505及第2沖洗步驟S506中至少一個步驟並行地設置打開第2排出閥120b之時點。可於執行各步驟之一部分期間重合之時點打開第2排出閥120b，亦可藉由第1沖洗步驟S504、第2氣體供給步驟S505及第2沖洗步驟S506之所有步驟，打開第2排出閥120b。亦可構成為打開第2排出閥120b，將於氣化器118內生成之第1氣體供給至第2排出管120a。藉由自氣化器118供給至第2排出管120a，即便產生氣化器118內之已分解之第1氣體，亦可抑制已分解之第1氣體之滯留。又，可將氣化器118內之壓力保持為固定，可抑制已分解之第1氣體之生成。又，可將氣化器118內之第1氣體與惰性氣體之比率保持為固定。即，可針對每個週期將供給至基板100之第1氣體之濃度保持為固定。藉此，即便形成於基板100之膜成為數原子層之薄膜，亦可將每個單層之品質保持為固定。
再者，藉由於打開第2排出閥120b之時點，關閉輸 出閥119d，可抑制第1供給管113a內之壓力降低。又，可抑制已分解之第1氣體進入第1供給管113a內。
再者，於設置有氣體罐181之情形時，亦可於氣體罐181內儲存有既定量之第1氣體之後，以打開第2排出閥120b之方式設定各閥之開閉時點。又，亦可構成為，執行第1週期之S503之後至開始下一個週期之S503為止之間，預先設定儲存於氣體罐181內之第1氣體之量，保留可儲存所需之第1氣體之量之時間，打開第2排出閥120b。例如，如圖7所示，第2排出閥120b打開時點B所示般設定閥開閉時點。具體而言，以於S504之步驟中，打開第2排出閥120b，排出第1氣體，於S505及S506之步驟中，於氣體罐181內儲存第1氣體之方式設定，藉此，可抑制氣體罐181內之第1氣體之分解之發生。
[判定步驟S507]
第2沖洗步驟S506結束之後，控制器260判定是否執行了既定之週期數n之上述成膜步驟S302(S503~S506)。即，判定基板100上是否形成了所需之厚度之SiN層。將上述步驟S503~S506設為1週期，藉由進行至少1次以上之該週期，可於基板100上成膜既定膜厚之SiN膜。
於判定步驟S507中，未執行既定次數之成膜步驟S302時(判定為否時)，反覆進行成膜步驟S302，實施了既定次數時(判定為是時)，結束成膜步驟S302，執行搬送壓力調整步驟S508。
[搬送壓力調整步驟S508]
其次，對搬送壓力調整步驟S508進行說明。於搬送壓力調整步驟S508中，以處理空間201內或移載室203內成為既定之壓力(真空度)之方式利用第1排氣口221及第2排氣口1481中任一者或兩者進行排氣。
[基板搬出步驟S509]
於搬送壓力調整步驟S508中使處理空間201及移載室203內成為既定壓力之後，利用升降部218使基板支持部210下降，成為頂起銷207自貫通孔214於基板支持部210之上表面側突出之狀態。即，成為基板100被頂起銷207支持之狀態。其後，打開閘閥1490，將基板100自移載室203搬出至搬送模組(未圖示)。
[氣體供給部調整步驟S303]
再者，亦可於成膜步驟S302結束之後進行氣體供給部調整步驟S303。由於氣體供給部調整步驟S303與上述氣體供給部調整步驟S301同樣，故而省略詳細說明。
以此方式，進行本發明之基板處理步驟。
以上，對本發明之一實施形態具體地進行了說明，但本發明並不限定於上述實施形態，可在不脫離其主旨之範圍內進行各種變更。
例如，上述內容對成膜處理進行了記載，但亦可應用於其他處理。例如有使用電漿之擴散處理、氧化處理、氮化處理、氮氧化處理、還原處理、氧化還原處理、蝕刻處理、加熱處理等。例如，於僅使用反應氣體對基板表面或形成於基板之膜進行電漿氧 化處理、或電漿氮化處理時，亦可應用本發明。又，亦可應用於僅使用反應氣體之電漿退火處理。
又，上述內容對半導體裝置之製造步驟進行了記載，但實施形態之發明亦可應用於除半導體裝置之製造步驟以外之步驟。例如有液晶裝置之製造步驟、太陽電池之製造步驟、發光裝置之製造步驟、玻璃基板之處理步驟、陶瓷基板之處理步驟、導電性基板之處理步驟等基板處理。
又，上述內容表示了形成氮化矽膜之例，但亦可應用於使用其他氣體之成膜。例如有含氧膜、含氮膜、含碳膜、含硼膜、含金屬膜及含有數個該等元素之膜等。再者，作為該等膜，例如有AlO膜、ZrO膜、HfO膜、HfAlO膜、ZrAlO膜、SiC膜、SiCN膜、SiBN膜、TiN膜、TiC膜、TiAlC膜等。
又，上述內容表示了於一個處理室中對一片基板進行處理之裝置構成，但並不限定於此，亦可為將數片基板排列於水平方同或垂直方向之裝置。

Claims (16)

  1. 一種基板處理裝置，其具有：處理室，其對基板進行處理；氣化器，其生成供給至上述基板之第1氣體；第1供給管，其連接於上述氣化器且將上述第1氣體供給至上述處理室，具有控制上述第1氣體之供給時點之第1定時閥；惰性氣體供給部，其將惰性氣體供給至對上述氣化器供給氣體之氣化器導入管及上述第1供給管中任一者或兩者；氣化器輸出管，其將上述第1氣體自上述氣化器供給至上述第1供給管；第1排出部，其設置於上述第1供給管，且排出上述第1供給管內之氣體氛圍；第2排出部，其設置於上述氣化器輸出管，具有第2排出管及第2排出閥，且排出上述氣化器內之氣體氛圍；以及控制部，其以基於上述氣化器內之殘量資料及上述氣化器之怠速時間資料中任一者或兩者之資料而變更上述第2排出閥之打開時間，而將上述氣化器內之氣體氛圍排出至上述第2排出管之方式控制上述第1定時閥、上述惰性氣體供給部、上述第1排出部、上述第2排出部及上述第2排出閥。
  2. 如請求項1之基板處理裝置，其中，上述控制部係構成為：以將上述第1供給管內之氣體氛圍排出至上述第1排出部之後將上述氣化器內之氣體氛圍排出至第2排出管之方式控制上述第1排出部及上述第2排出部。
  3. 如請求項2之基板處理裝置，其中，於較上述第1供給管與上述氣化器輸出管之連接部更靠上游側且較上述氣化器導入管與上述第1供給管之連接部更靠下游側設置有沖洗閥，上述控制部係以將上述第1供給管之氣體氛圍排出至上述第1排出部時經由上述沖洗閥而將惰性氣體供給至上述第1供給管內之方式控制沖洗閥。
  4. 如請求項1之基板處理裝置，其中，於上述氣化器輸出管設置有輸出閥，上述控制部係以將上述第1供給管內排氣為真空氛圍，且將上述氣化器內之氣體氛圍排出之後，將上述第1氣體自上述氣化器供給至上述第1供給管內之方式控制上述第1排出部、上述第2排出部及上述輸出閥。
  5. 如請求項2之基板處理裝置，其中，於上述氣化器輸出管設置有輸出閥，上述控制部係以將上述第1供給管內排氣為真空氛圍，且將上述氣化器內之氣體氛圍排出之後，將上述第1氣體自上述氣化器供給至上述第1供給管內之方式控制上述第1排出部、上述第2排出部及上述輸出閥。
  6. 如請求項1之基板處理裝置，其中，於上述氣化器輸出管設置有輸出閥，上述控制部係構成為：以將上述第2排出閥關閉時打開上述輸出閥，並於將上述輸出閥關閉時打開上述第2排出閥之方式控制上述輸出閥及上述第2排出閥。
  7. 如請求項1之基板處理裝置，其中，上述第2排出閥係由設置於上述第2排出管與上述氣化器輸出管之連接部之三向閥構成，上述控制部係構成為：以形成自上述氣化器向上述第1供給管之氣體供給流路、及自上述氣化器向上述第2排出管之氣體排氣流路中任一者之方式控制上述第2排出閥。
  8. 一種半導體裝置之製造方法，其具有：(a)第1排氣步驟，其係將由氣化器生成之第1氣體利用連接於第1氣體供給部之第1氣體排出系統排出，將供給至收容基板之處理室之第1氣體供給管之內部氣體氛圍排出；(b)第2排氣步驟，其係經由上述氣化器之氣化器導入管而將惰性氣體供給至上述氣化器，並經由設置於上述氣化器之氣化器輸出管之第2氣體排出部而排出上述氣化器之內部氣體氛圍；及(c)步驟，其係於上述(a)之前或上述(b)之後，將由上述氣化器產生之上述第1氣體經由上述氣化器輸出管、上述第1氣體供給管及設置於上述第1氣體供給管之第1定時閥而供給至上述處理室內之上述基板。
  9. 如請求項8之半導體裝置之製造方法，其中，上述第2排出部具有第2排出管及第2排出閥，其具有如下步驟：基於上述氣化器內之殘量資料及上述氣化器之怠速時間資料中任一者或兩者之資料而變更上述第2排出閥之打開時間，而將上述氣化器內之氣體氛圍排出至上述第2排出管。
  10. 如請求項8之半導體裝置之製造方法，其中，上述第2排氣步驟係於上述第1排氣步驟之後進行。
  11. 如請求項9之半導體裝置之製造方法，其中，上述第2排氣步驟係於上述第1排氣步驟之後進行。
  12. 如請求項8之半導體裝置之製造方法，其中，於上述第1排氣步驟中，經由沖洗閥而將上述惰性氣體供給至上述第1氣體供給管。
  13. 一種記錄媒體，其記錄有程式，該程式藉由電腦而使基板處理裝置執行如下程序：(a)第1排氣程序，其係將由氣化器生成之第1氣體利用連接於第1氣體供給部之第1氣體排出系統排出，將供給至收容基板之處理室之第1氣體供給管之內部氣體氛圍排出；(b)第2排出程序，其係經由上述氣化器之氣化器導入管而將惰性氣體供給至上述氣化器，並經由設置於上述氣化器之氣化器輸出管之第2氣體排出部而排出上述氣化器之內部氣體氛圍；及(c)程序，其係於上述(a)之前或上述(b)之後，將由上述氣化器產生之上述第1氣體經由上述氣化器輸出管、上述第1氣體供給管及設置於上述第1氣體供給管之第1定時閥而被供給至上述處理室內之上述基板。
  14. 如請求項13之記錄媒體，其中，上述第2排出部具有第2排出管及第2排出閥，其具有如下程序：基於上述氣化器內之殘量資料及上述氣化器之怠速時間資料中任一者或兩者之資料而變更上述第2排出閥之打開時間，而使上述氣化器內之氣體氛圍排出至上述第2排出管。
  15. 如請求項13之記錄媒體，其中，上述第2排氣程序係於上述第1排氣程序之後進行。
  16. 一種基板處理裝置，其具有：處理室，其對基板進行處理；氣化器，其生成供給至上述基板之第1氣體；第1供給管，其連接於上述氣化器且將上述第1氣體供給至上述處理室，具有控制上述第1氣體之供給時點之第1定時閥；惰性氣體供給部，其將惰性氣體供給至對上述氣化器供給氣體之氣化器導入管及上述第1供給管中任一者或兩者；氣化器輸出管，其將上述第1氣體自上述氣化器供給至上述第1供給管；第1排出部，其設置於上述第1供給管，且排出上述第1供給管內之氣體氛圍；第2排出部，其設置於上述氣化器輸出管，且排出上述氣化器內之氣體氛圍；以及控制部，其依進行下述(a)、(b)、(c)之方式，控制上述第1定時閥、上述惰性氣體供給部、上述第1排出部及上述第2排出部，(a)第1排氣，其係將由氣化器生成之第1氣體利用連接於第1氣體供給部之第1氣體排出系統排出，將供給至收容基板之處理室之第1氣體供給管之內部氣體氛圍排出；(b)第2排氣，其係經由上述氣化器之氣化器導入管而將惰性氣體供給至上述氣化器，並經由設置於上述氣化器之氣化器輸出管之第2氣體排出部而排出上述氣化器之內部氣體氛圍；及(c)於上述(a)之前或上述(b)之後，將由上述氣化器產生之上述第1氣體經由上述氣化器輸出管、上述第1氣體供給管及設置於上述第1氣體供給管之第1定時閥而供給至上述處理室內之上述基板。
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