TWI701084B - 基板處理裝置，半導體裝置的製造方法及記錄媒體 - Google Patents

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Abstract

使被形成於基板上的膜的基板面內及面間均一性提升。
第1及第3氣體供給部，係分別具有：沿著基板保持具來延伸於上下方向，形成有複數的氣體供給孔之管狀的噴嘴，複數的氣體供給孔之中，被形成於前述噴嘴的最上方的氣體供給孔的上端會使對應於在上方虛擬晶圓支撐區域所被支撐的最上方的虛擬晶圓而配置，且被形成於前述噴嘴的最下方的氣體供給孔的下端會使對應於在下方虛擬晶圓支撐區域所被支撐的最下方的虛擬晶圓而配置，第2氣體供給部，係具有：沿著基板保持具來只一個延伸於上下方向，形成有由複數的氣體供給孔或縫隙狀的開口部所成的氣體供給口之管狀的噴嘴，氣體供給口的上端會被配置於比在上方虛擬晶圓支撐區域所被支撐的最下方的虛擬晶圓更低的位置，且氣體供給口的下端會被配置於比在下方虛擬晶圓支撐區域所被支撐的最上方的虛擬晶圓更高的位置。

Description

基板處理裝置，半導體裝置的製造方法及記錄媒體
本發明是有關基板處理裝置，半導體裝置的製造方法及程式。
作為半導體裝置的製造工程之一工程，有使用複數個的噴嘴來進行在基板上形成膜的處理(例如參照專利文獻1~4)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]特許第4929811號
[專利文獻2]特開2015-173154號公報
[專利文獻3]特許第5958231號
[專利文獻4]特許第5658463號
本發明的目的是在於提供一種可使被形成於基板上的膜的基板面內及面間均一性提升的技術。
若根據本發明的一形態，則可提供一種被構成為下述般的技術，其係具備：基板保持具，其係具有：在配列形成有圖案的複數的產品晶圓的狀態下支撐的產品晶圓支撐區域、可在前述產品晶圓支撐區域的上方側支撐虛擬晶圓的上方虛擬晶圓支撐區域、及可在前述產品晶圓支撐區域的下方側支撐虛擬晶圓的下方虛擬晶圓支撐區域；處理室，其係收容前述基板保持具；第1乃至第3氣體供給部，其係朝被收容於前述處理室的前述基板保持具進行氣體供給；及排氣部，其係將前述處理室的氣氛排氣，前述第1及第3氣體供給部，係分別具有：沿著前述基板保持具來延伸於上下方向，形成有複數的氣體供給孔的管狀的噴嘴，前述複數的氣體供給孔之中，被形成於前述噴嘴的最上方的氣體供給孔的上端會使對應於在前述上方虛擬晶圓支撐區域所被支撐的最上方的虛擬晶圓而配置，且被形成於前述噴嘴的最下方的氣體供給孔的下端會使對應於在前述下方虛擬晶圓支撐區域所被支撐的最下方的虛擬晶圓而配置，前述第2氣體供給部，係具有：沿著前述基板保持具來只一個延伸於上下方向，形成有由複數的氣體供給孔或縫隙狀的開口部所成的氣體供給口之管狀的噴嘴， 前述氣體供給口的上端會被配置於比在前述上方虛擬晶圓支撐區域所被支撐的最下方的虛擬晶圓更低的位置，且前述氣體供給口的下端會被配置於比在前述下方虛擬晶圓支撐區域所被支撐的最上方的虛擬晶圓更高的位置。
若根據本發明，則可使被形成於基板上的膜的基板面內及面間均一性提升。
＜本發明的一實施形態＞ 以下，利用圖1~圖4來說明有關本發明的一實施形態。本發明的基板處理裝置是作為使用在半導體裝置的製造的半導體製造裝置之一例構成者。
(1)基板處理裝置的構成 如圖1所示般，處理爐202是具有作為加熱手段(加熱機構)的加熱器207。加熱器207是圓筒形狀，藉由被支撐於作為保持板的加熱器底部(未圖示)來垂直地安裝。加熱器207是亦作為使處理氣體以熱活化(激發)的活化機構(激發部)機能。
在加熱器207的內側，與加熱器207同軸配設有構成反應容器(處理容器)的單管構造的反應管203。反應管203是例如藉由石英(SiO2 )或碳化矽(SiC)等的耐熱性材料，形成下端部被開放，上端部以平坦狀的壁體所閉塞的有頂的形狀。反應管203的側壁是具備：被形成圓筒形狀的圓筒部209、及被設在圓筒部209的外壁的氣體供給區域(緩衝)222和氣體排氣區域224。在反應管203的圓筒部209的內部是形成有處理室201。處理室201是被構成為可在高溫及減壓下處理作為基板的晶圓200。並且，處理室201是被構成為可收容作為基板保持具的晶舟217，該晶舟是可將晶圓200以水平姿勢多段排列於垂直方向的狀態保持。
氣體供給區域222是被形成為突出至圓筒部209的一側壁的外側。氣體供給區域222的外壁是被連接至圓筒部209的外壁，比圓筒部209的外徑更大，與圓筒部209同心圓狀地被形成。氣體供給區域222是下端部被開放，上端部以平坦狀的壁體所閉塞。氣體供給區域222是沿著其長度方向(上下方向)來收容後述的噴嘴304a~304c。境界壁252是圓筒部209的一側壁，構成氣體供給區域222與圓筒部209之間的境界。氣體供給縫隙235是在境界壁252上開口，使氣體供給區域222內與處理室201連通。理想是氣體供給縫隙235是以使氣體供給區域222的各區劃個別地連通至處理室201的方式，在圓周方向配列3個，且作為對應於晶圓200的各者的表面(上面)的複數的開口，在長度方向與晶圓200同數個配列形成。
在圓筒部209之與形成有氣體供給區域222的一側壁對向的另一側壁是氣體排氣區域224會被形成為突出至外側。氣體排氣區域224是被配置為在與氣體供給區域222之間夾著處理室201之收容有晶圓200的區域。氣體排氣區域224的外壁是在作為圓筒部209的外壁的一部分的另一側壁的外側形成比圓筒部209的外徑更大，且與圓筒部209同心圓狀。氣體排氣區域224是下端部與上端部會以平坦狀的壁體所閉塞。
在構成氣體排氣區域224與圓筒部209之間的境界之壁體的境界壁254是形成有後述的氣體排氣縫隙236。境界壁254是圓筒部209的一部分，其外側面是構成面對氣體排氣區域224的側面部分。
反應管203的下端是藉由圓筒體狀的集合管(manifold)226來支撐。集合管226是例如以鎳合金或不鏽鋼等的金屬所形成或以石英(SiO2 )或碳化矽(SiC)等的耐熱性材料所形成。在集合管226的上端部是形成有凸緣，在此凸緣上設置反應管203的下端部而支撐。在此凸緣與反應管203的下端部之間是使O型環等的氣密構件220介在而將反應管203內設為氣密狀態。
在集合管226的下端的開口部是密封蓋219會經由O型環等的氣密構件220來氣密地安裝，使得氣密地堵塞反應管203的下端的開口部側，亦即集合管226的開口部。密封蓋219是例如藉由鎳合金或不鏽鋼等的金屬來形成圓盤狀。密封蓋219是亦可構成為以石英(SiO2 )或碳化矽(SiC)等的耐熱性材料來覆蓋其內側表面。
在密封蓋219上是設有支撐晶舟217的晶舟支撐台218。晶舟支撐台218是作為例如以石英或碳化矽等的耐熱性材料所構成的隔熱部機能，且成為支撐晶舟的支撐體。晶舟217是被立設於晶舟支撐台218上。晶舟217是例如以石英或碳化矽等的耐熱性材料所構成。晶舟217是具有被固定於未圖示的晶舟支撐台的底板及配置於其上方的頂板，具有在底板與頂板之間架設有複數根的支柱的構成。在晶舟217保持複數片的晶圓200。複數片的晶圓200是彼此取一定的間隔，保持水平姿勢，且在彼此中心一致的狀態下多段積載於反應管203的管軸方向，被晶舟217的支柱支撐。
在密封蓋219之與處理室201相反側是設有使晶舟旋轉的晶舟旋轉機構267。晶舟旋轉機構267的旋轉軸265是貫通密封蓋219來連接至晶舟支撐台218，藉由晶舟旋轉機構267來經由晶舟支撐台218而使晶舟217旋轉，藉此使晶圓200。
密封蓋219是藉由被設在反應管203的外部之作為昇降機構的晶舟昇降機115來昇降於垂直方向，藉此可對於處理室201內搬入搬出晶舟217。
在集合管226中，支撐噴嘴(噴射器)304a~304c的噴嘴支撐部350a~350c會被彎曲成L字狀而貫通集合管226來設置。在此，設置有3個的噴嘴支撐部350a~350c。噴嘴支撐部350a~350c是例如由鎳合金或不鏽鋼等的材料所形成。在噴嘴支撐部350a~350c的一端是分別連接朝反應管203內供給氣體的氣體供給管310a~310c。並且，在噴嘴支撐部350a~350c的另一端是分別連接噴嘴304a~304c。噴嘴304a~304c是例如由石英或SiC等的耐熱性材料所形成。
如圖2所示般，在氣體供給區域222及氣體排氣區域224的內部是形成有將各區域內空間區劃成複數的空間的內壁248、250。氣體供給區域222、內壁248、250是以和反應管203同一材料所形成，例如由石英(SiO2 )或碳化矽(SiC)等的耐熱性材料所形成。在此是分別具備2個的內壁，區劃成3個的空間。
區劃氣體供給區域222內的2個的內壁248是被設為從下端側到上端側區劃氣體供給區域222，形成分別隔離的3個的空間。在氣體供給區域222的各空間是分別設置有噴嘴304a~噴嘴304c。藉由內壁248，各噴嘴304a~304c是分別被設置於獨立的空間內，因此可抑制從各噴嘴304a~304c供給的處理氣體混合在氣體供給區域222內。藉由如此的構成，可抑制在氣體供給區域222內處理氣體混合而形成薄膜或產生副生成物。理想是內壁248設為從下端到上端區劃氣體供給區域222，形成分別隔離的3個的空間為佳。
將氣體排氣區域224內區劃的2個的內壁250是與內壁248同樣，被設為區劃氣體排氣區域224。理想是內壁250將氣體排氣區域224從上端附近區劃到排氣口230(後述)附近。理想是若氣體供給區域222及氣體排氣區域224的外壁的外徑設為同一尺寸，則具有可抑制反應管203的歪斜，減少加熱器207之間的死角等的優點。基於同樣的理由，理想是氣體供給區域222與氣體排氣區域224各者的氣體的流路剖面積設為同面積。又，理想是將氣體供給區域222內的各空間的氣體的流路剖面積與面對氣體供給區域222內的各空間的氣體排氣區域224內的各空間的氣體的流路剖面積設為同面積。又，理想是氣體排氣縫隙236與氣體供給縫隙235同樣形成。
從氣體供給管310b是作為原料(原料氣體)，例如作為含構成膜的預定元素(主元素)的Si及鹵素元素的鹵代矽烷系氣體會經由作為第2氣體供給源的氣體供給源360b、MFC320b、閥330b、噴嘴304b來朝處理室201內供給。所謂原料氣體是熱分解性的原料氣體，氣體狀態的原料，例如，藉由在常溫常壓下將液體狀態的原料氣化而取得的氣體，或在常溫常壓下為氣體狀態的原料等。所謂鹵代矽烷是具有鹵素基的矽烷。亦即，在鹵素基中含有氯(Cl)、氟(F)、溴(Br)、碘(I)等的鹵素元素。鹵代矽烷系氣體是例如可使用含Si及Cl的原料氣體，亦即氯矽烷系氣體。氯矽烷系氣體是作為Si來源作用。氯矽烷系氣體是例如可使用六氯矽烷(Si2 Cl6 ，簡稱：HCDS)氣體。
從氣體供給管310a是作為與原料不同化學構造(分子構造)的反應體(reactant)，例如作為含氮(N)氣體的氮化氣體之氮化氫系氣體會分別經由氣體供給源360a、MFC320a、閥330a、噴嘴304a來朝處理室201內供給。氮化氫系氣體是作為N來源作用。氮化氫系氣體是例如可使用氨(NH3 )氣體。
從氣體供給管310d~310f是作為惰性氣體，例如氮(N2 )氣體會分別經由作為第1氣體供給源的氣體供給源360d、氣體供給源360e、作為第3氣體供給源的氣體供給源360f、MFC320d~320f、閥330d~330f、氣體供給管310a~310c、噴嘴304a~304c來供給至處理室201內。N2 氣體是作為淨化氣體、載流氣體、稀釋氣體等作用，且作為控制被形成於晶圓200上的膜的面內膜厚分佈之膜厚分佈控制氣體作用。
主要藉由氣體供給管310a、MFC320a、閥330a、噴嘴304a來構成作為反應體供給系的第1處理氣體供給系。亦可在第1處理氣體供給系包含氣體供給源360a。又，主要藉由氣體供給管310b、MFC320b、閥330b、噴嘴304b來構成作為原料供給系的第2處理氣體供給系。亦可在第2處理氣體供給系包含氣體供給源360b。又，主要藉由氣體供給管310c、MFC320c、閥330c、噴嘴304c來構成作為反應體供給系的第3處理氣體供給系。亦可在第3處理氣體供給系包含氣體供給源360c。又，主要藉由氣體供給管310a~310f、MFC320d~320f、閥330d~330f、噴嘴304a~304c來構成惰性氣體供給系。亦可在氣體供給源360d~360f包含惰性氣體供給系。
在氣體排氣區域224的下部是設有排氣口230。排氣口230是被連接至排氣管231。排氣管231是經由作為檢測出處理室201內的壓力的壓力檢測器(壓力檢測部)的壓力感測器245及作為壓力調整器(壓力調整部)的APC(Auto Pressure Controller)閥244來連接作為真空排氣裝置的真空泵246，被構成為可真空排氣成處理室201內的壓力會成為預定的壓力(真空度)。真空泵246的下游側的排氣管231是被連接至廢氣體處理裝置(未圖示)等。另外，APC閥244是可開閉閥來進行處理室201內的真空排氣･真空排氣停止，更可調節閥開度來調整傳導而進行處理室201內的壓力調整之開閉閥。主要藉由排氣管231、APC閥244、壓力感測器245來構成作為排氣部的排氣系。另外，真空泵246也亦可含排氣系中。
在反應管203內是設置有作為溫度檢測器的未圖示的溫度感測器，被構成為根據藉由溫度感測器所檢測出的溫度資訊來調整往加熱器207的供給電力，藉此處理室201內的溫度成為所望的溫度分佈。
如圖3所示般，控制部(控制手段)的控制器280是構成為具備CPU(Central Processing Unit)121a、RAM(Random Access Memory)121b、記憶裝置121c、I/O埠121d的電腦。RAM121b、記憶裝置121c、I/O埠121d是被構成為可經由內部匯流排121e來與CPU121a交換資料。控制器280是連接例如構成為觸控面板等的輸出入裝置122。
記憶裝置121c是例如以快閃記憶體、HDD(Hard Disk Drive)等所構成。在記憶裝置121c內是可讀出地儲存有控制基板處理裝置的動作的控制程式，或記載有後述的基板處理的程序或條件等的製程處方等。製程處方是被組合為可使後述的基板處理的各程序實行於控制器280，取得預定的結果者，作為程式機能。以下，亦將製程處方或控制程式等總簡稱為程式。又，亦可將製程處方簡稱為處方。在本說明書中使用稱為程式的言辭時，是有只包含處方單體的情況，只包含控制程式單體的情況，或包含該等的雙方的情況。RAM121b是構成為暫時性地保持藉由CPU121a所讀出的程式或資料等的記憶體區域(工作區域)。
I/O埠121d是被連接至上述的MFC320a~320f、閥330a~330f、壓力感測器245、APC閥244、真空泵246、加熱器207、晶舟旋轉機構267、晶舟昇降機115等。
CPU121a是被構成為從記憶裝置121c讀出控制程式而實行，且按照來自輸出入裝置122的操作指令的輸入等來從記憶裝置121c讀出處方。CPU121a是被構成為以能按照讀出的處方的內容之方式，控制MFC320a~320f之各種氣體的流量調整動作、閥330a~330f的開閉動作、APC閥244的開閉動作及根據壓力感測器245的APC閥244之壓力調整動作、真空泵246的起動及停止、根據未圖示的溫度感測器的加熱器207的溫度調整動作、晶舟旋轉機構267之晶舟217的旋轉及旋轉速度調節動作、晶舟昇降機115之晶舟217的昇降動作等。
控制器280是可藉由將被儲存於外部記憶裝置123的上述的程式安裝於電腦來構成。外部記憶裝置123是例如包含HDD等的磁碟、CD等的光碟、MO等的光磁碟、USB記憶體等的半導體記憶體等。記憶裝置121c或外部記憶裝置123是被構成為電腦可讀取的記錄媒體。以下，亦將該等總簡稱為記錄媒體。在本說明書中使用稱為記錄媒體的言辭時，是有只包含記憶裝置121c單體的情況，只包含外部記憶裝置123單體的情況，或包含該等的雙方的情況。另外，往電腦之程式的提供是亦可不使用外部記憶裝置123，而使用網際網路或專線等的通訊手段。
以上的處理爐202是在被分批處理的複數片的晶圓200對於晶舟217多段層疊的狀態中，晶舟217邊以晶舟支撐台218所支撐邊收容於處理室201，且藉由噴嘴304a~304c來對被收容於處理室201的晶圓200進行氣體供給。
在此，近年來，為了提高半導體的集成度，而3次元化日益進展，形成半導體膜的晶圓的表面積增加。伴隨表面積增加，成膜氣體的消費變大，產生形成於晶圓的半導體膜的均一性惡化的問題。
又，一般作為半導體製造裝置之一例的縱型處理爐為了使配列於高度方向的晶圓的溫度均一化，藉由在保持晶圓200的晶舟217的上側與下側裝填虛擬晶圓來謀求使成長的膜的均一化。然而，虛擬晶圓通常是平坦狀的平坦晶圓，因此與形成有圖案的產品晶圓之製品晶圓表面積有差異。近年來，製品晶圓是具有比平坦晶圓還50倍、100倍等的表面積者，年年有擴大傾向。在此，表面積越大，成膜氣體的消費量越有變大的傾向，在虛擬晶圓與製品晶圓上被消費的原料氣體會在裝填有虛擬晶圓的區域之虛擬晶圓支撐區域與裝填有製品晶圓的區域之產品晶圓支撐區域有所不同。因此，若對層疊於高度方向的晶圓供給同量的原料，則會產生原料多餘之處與不足之處，在此晶圓面間產生原料濃度差，所以在晶圓面間及面內的膜的均一化變困難。
若根據本實施形態，則對於伴隨半導體的製品晶圓的表面積增加之膜厚、膜質均一性惡化的問題，使被形成於製品晶圓上的膜的基板面內及面間均一性提升。
在此，在氣體供給區域222是設有3個的噴嘴304a~304c，被構成為可朝處理室201內供給複數種類的氣體。處理室201是被構成可收容的最大的晶圓200的直徑的104~108%的內徑的筒狀。噴嘴304a~304c是在將處理室201的側部的一部分突出至外側而形成的氣體供給區域222內分別隔離的狀態下被收容。參照圖4(A)及圖4(B)來說明有關朝此處理室201內供給複數種類的氣體的噴嘴304a~304c的構成。噴嘴304a、噴嘴304b、噴嘴304c是分別作為第1氣體供給部、第2氣體供給部、第3氣體供給部使用。
圖4(A)是氣體供給區域222之保持有製品晶圓200a的產品晶圓支撐區域的噴嘴304a~304c周邊的橫剖面圖，圖4(B)是用以說明噴嘴304a~304c與多段層疊於晶舟217的晶圓200的位置關係的圖。
晶舟217是具有：在層疊複數個製品晶圓200a的狀態下支撐的產品晶圓支撐區域、可在產品晶圓支撐區域的上方側支撐虛擬晶圓200b的上方虛擬晶圓支撐區域、及可在產品晶圓支撐區域的下方側支撐虛擬晶圓200b的下方虛擬晶圓支撐區域。在此，製品晶圓200a是形成有圖案的產品晶圓，虛擬晶圓200b是未形成有圖案的平坦狀的裸晶圓或持有製品晶圓200a與裸晶圓的中間的表面積的晶圓。亦即，在被層疊複數片的產品晶圓200a的上方側與下方側分別層疊支撐有1片以上的虛擬晶圓200b。在產品晶圓支撐區域是有混於製品晶圓200a例如3片的監視晶圓被支撐的情形。可在產品晶圓支撐區域支撐的製品晶圓200a的片數是被設定成FOUP等的晶圓容器的收容數(25片)的整數倍。
噴嘴304a~304c是在比氣體供給區域222內的下部還要上部，沿著其長度方向(上下方向)而設。亦即，噴嘴304a~304c是分別沿著被收容於處理室201內的晶舟217來只一個延伸於上下方向，分別構成為直管型管狀(tube狀)的長噴嘴。
又，噴嘴304a~304c是在處理室201的外周附近的氣體供給區域222內以噴嘴304a、噴嘴304b、噴嘴304c的順序來排列配置。亦即，在供給原料氣體的噴嘴304b的兩側配置有供給惰性氣體或氮化氣體的噴嘴304a，304c。亦即，將供給原料氣體的噴嘴304b配置於中央，且以夾著噴嘴304b的方式配置供給惰性氣體或氮化氣體的噴嘴304a，304c。
噴嘴304a是在下端可從氣體供給源360a，360d流通流體的狀態下被連接至氣體供給管310a。
噴嘴304b是在下端可從氣體供給源360b，360e流通流體的狀態下被連接至氣體供給管310b。
噴嘴304c是在下端可從氣體供給源360c，360f流通流體的狀態下被連接至氣體供給管310c。
在噴嘴304a，304c的側面是分別形成有複數個供給氣體的氣體供給孔232a，232c。此複數的氣體供給孔232a，232c是針孔狀的小的圓孔，該等之中，被形成於噴嘴304a，304c的各者最上方的氣體供給孔232a，232c的上端會使對應於在上方虛擬晶圓支撐區域所被支撐的最上方的虛擬晶圓200b而配置，且被形成於噴嘴304a，304c的各者最下方的氣體供給孔232a，232c的下端會分別使對應於在下方虛擬晶圓支撐區域所被支撐的最下方的虛擬晶圓200b而配置。亦即，在噴嘴304a，304c是在上方虛擬晶圓區域、產品晶圓區域及下方虛擬晶圓區域分別形成有複數的氣體供給孔232a，232c。理想是氣體供給孔232a，232c以預定的間隔來形成為對應於包含虛擬晶圓200b的全部的晶圓200的各者的表面(上面)或氣體供給縫隙235的開口。
在噴嘴304b的側面是形成有複數個作為供給氣體的氣體供給口之氣體供給孔232b。此複數的氣體供給孔232b之中，被形成於噴嘴304b的最上方的氣體供給孔232b的上端會被配置於比在上方虛擬晶圓支撐區域所被支撐的最下方的虛擬晶圓200b更低的位置，且被形成於噴嘴304b的最下方的氣體供給孔232b的下端會被配置於比在下方虛擬晶圓支撐區域所被支撐的最上方的虛擬晶圓200b更高的位置。亦即，在噴嘴304b的側面是只在產品晶圓支撐區域形成有複數的氣體供給孔232b，在上方虛擬晶圓支撐區域及下方虛擬晶圓支撐區域是未形成有氣體供給孔232b。換言之，被構成為以不供給原料氣體至虛擬晶圓支撐區域的方式減少被形成於噴嘴304b的側面的氣體供給孔232b的開口面積。
氣體供給孔232a~232c是分別開口為朝向反應管203的中心。
(2)基板處理工程 說明有關使用上述的基板處理裝置，作為半導體裝置的製造工程之一工程，在作為基板的晶圓200上形成膜的基板處理順序例，亦即成膜順序例。在以下的說明中，構成基板處理裝置的各部的動作是藉由控制器280來控制。
在此，說明有關依照下述成膜順序來供給Si原料氣體與氮化氣體至表面形成有被作成凹凸構造的表面積大的圖案之製品晶圓200a而形成矽氮化膜(Si3 N4 膜)的例子，作為一例。另外，在晶舟217中，如圖4所示般，虛擬晶圓200b也被裝填，一緒被處理，但在以下中，晶圓200的記述是主要以製品晶圓200a作為對象。
在本說明書中，使用稱為「晶圓」的言辭時，是有意思晶圓本身的情況，或意思晶圓及形成於其表面的預定的層或膜的層疊體的情況。在本說明書中使用稱為「晶圓的表面」時，是有意思晶圓本身的表面的情況，或形成於晶圓上的預定的層等的表面的情況。在本說明書中記載成「在晶圓上形成預定的層」時，是有意思在晶圓本身的表面上直接形成預定的層的情況，或在形成於晶圓上的層等上形成預定的層的情況。在本說明書中使用稱為「基板」的言辭時，也與使用稱為「晶圓」的言辭時同義。
(晶圓裝填及晶舟裝載) 一旦複數片的晶圓200被裝填於晶舟217(晶圓裝填)，則集合管226的下端開口會被開放。然後，如圖1所示般，支撐複數片的晶圓200的晶舟217是藉由晶舟昇降機115來舉起而朝處理室201內搬入(晶舟裝載)。在此狀態下，密封蓋219是成為經由O型環220來密封集合管226的下端的狀態。
(壓力調整及溫度調整) 以處理室201內，亦即存在晶圓200的空間成為所望的壓力(真空度)之方式，藉由真空泵246來真空排氣(減壓排氣)。此時，處理室201內的壓力是以壓力感測器245所測定，根據此被測定的壓力資訊來反餽控制APC閥244。並且，以處理室201內的晶圓200成為所望的成膜溫度之方式，藉由加熱器207來加熱。此時，以處理室201內成為所望的溫度分佈之方式，根據溫度感測器所檢測出的溫度資訊，反餽控制往加熱器207的通電情況。並且，開始藉由旋轉機構267之晶圓200的旋轉。處理室201內的排氣、晶圓200的加熱及旋轉皆是至少對於晶圓200的處理終了為止之間繼續進行。
(成膜步驟) 然後，依序實行其次的步驟A，B。
[步驟A] 在此步驟中，對於處理室201內的晶圓200供給HCDS氣體。具體而言，開啟閥330b，朝氣體供給管310b內流動HCDS氣體。HCDS氣體是藉由MFC320b來調整流量，經由噴嘴304b來朝處理室201內供給，從排氣口230排氣。此時，從噴嘴304b的兩側的噴嘴304a，304c對於處理室201內的晶圓200供給作為惰性氣體的N2 氣體。具體而言，開啟閥330d，330f，朝氣體供給管310a，310c內流動N2 氣體。N2 氣體是藉由MFC320d，320f來分別調整流量，經由噴嘴304a，304c來朝處理室201內供給，從排氣口230排氣。亦即，對於晶圓200供給HCDS氣體與N2 氣體。
作為步驟A的處理條件是舉以下所示為例： HCDS氣體供給流量：0.001~2slm(Standard Liters Per Minute)，理想是0.01~1slm N2 氣體供給流量(毎氣體供給管)：0.5~5slm 氣體供給時間：0.1~120秒，理想是1~60秒 處理溫度：250~800℃，理想是400~700℃ 處理壓力：1~2666Pa，理想是67~1333Pa。
藉由在上述的條件下對於晶圓200供給HCDS氣體，在晶圓200的最表面上形成含Cl的含Si層作為第1層。
在晶圓200上形成第1層之後，關閉閥330b，停止朝處理室201內的HCDS氣體的供給。然後，將處理室201內真空排氣，從處理室201內排除殘留於處理室201內的氣體等。此時，將閥330d~330f設為開啟的狀態，經由噴嘴304a~304c來朝處理室201內供給N2 氣體。從噴嘴304a~304c供給的N2 氣體是作為淨化氣體作用，藉此，處理室201內會被淨化(淨化步驟)。在淨化步驟中，從噴嘴304a~304c的各者供給的N2 氣體的流量是分別設為例如0.1~2slm的範圍內的流量。其他的處理條件是與上述的步驟A的處理條件同樣。
原料是除了HCDS氣體以外，可使用一氯甲矽烷(SiH3 Cl，簡稱：MCS)氣體、二氯矽烷(SiH2 Cl2 ，簡稱：DCS)氣體、三氯矽烷(SiHCl3 ，簡稱：TCS)氣體、四氯矽烷(SiCl4 ，簡稱：STC)氣體、八氯三矽烷(Si3 Cl8 ，簡稱：OCTS)氣體等的氯矽烷原料氣體。
惰性氣體是除了N2 氣體以外，可使用Ar氣體、He氣體、Ne氣體、Xe氣體等的稀有氣體。此點是在後述的步驟B中也同樣。
[步驟B] 步驟A終了後，對於處理室201內的晶圓200，亦即被形成於晶圓200上的第1層供給NH3 氣體。具體而言，開啟閥330a，330c，朝氣體供給管310a，310c內流動NH3 氣體。NH3 氣體是藉由MFC320a，320c來分別調整流量，經由噴嘴304a，304c來朝處理室201內供給，從排氣口230排氣。此時，對於晶圓200供給NH3 氣體。另外，此時，亦可開啟閥330d~330f之中至少任一個，經由噴嘴304a~304c之中至少任一個來朝處理室201內流動N2 氣體。
作為本步驟的處理條件是舉以下所示為例： NH3 氣體供給流量：1~10slm NH3 氣體供給時間：0.1~120秒，理想是1~60秒 N2 氣體供給流量(毎氣體供給管)：0~2slm 處理壓力：1~4000Pa，理想是1~3000Pa。 其他的處理條件是設為與步驟A的處理條件同樣的處理條件。
藉由在上述的條件下對於晶圓200供給NH3 氣體，被形成於晶圓200上的第1層的至少一部分會被氮化(改質)。藉由第1層被改質，在晶圓200上形成含Si及N的第2層，亦即SiN層。形成第2層時，在第1層中所含的Cl等的雜質是在藉由NH3 氣體之第1層的改質反應的過程中，構成至少含Cl的氣體狀物質，從處理室201內排出。藉此，第2層相較於第1層，成為Cl等的雜質少的層。
第2層形成後，關閉閥330a，330c，停止朝處理室201內的NH3 氣體的供給。然後，依照與步驟A的淨化步驟同樣的處理程序、處理條件，從處理室201內排除殘留於處理室201內的氣體等。
反應體是除了NH3 氣體之外，例如可使用二亞胺(N2 H2 )氣體、聯氨(N2 H4 )氣體、N3 H8 氣體等的氮化氫系氣體。
[預定次數實施] 藉由使上述的步驟A，B非同時亦即不同步進行的循環進行預定次數(n次，n是1以上的整數)，可在晶圓200上形成預定組成及預定膜厚的SiN膜。上述的循環是重複複數次為理想。亦即，使進行1次上述的循環時被形成的第2層的厚度比所望的膜厚更薄，至藉由層疊第2層而被形成的SiN膜的膜厚形成所望的膜厚為止，重複複數次上述的循環為理想。
(後淨化及大氣壓恢復) 成膜步驟終了後，從噴嘴304a~304c的各者供給作為淨化氣體的N2 氣體至處理室201內，從排氣口230排氣。藉此，處理室201內會被淨化，殘留於處理室201內的氣體或反應副生成物會從處理室201內除去(後淨化)。然後，處理室201內的氣氛會被置換成惰性氣體(惰性氣體置換)、處理室201內的壓力會被恢復成常壓(大氣壓恢復)。
(晶舟卸載及晶圓取出) 密封蓋219會藉由晶舟昇降機115而下降，集合管226的下端會被開口。然後，處理完了的晶圓200會在被晶舟217支撐的狀態下從集合管226的下端搬出至反應管203的外部(晶舟卸載)。晶舟卸載後，集合管226的下端開口會隔著O型環220來藉由未圖示的擋門(shutter)而密封(擋門關閉)。處理完了的晶圓200是被搬出至反應管203的外部之後，從晶舟217取出(晶圓取出)。
(3)變形例 其次，利用圖5~圖7來說明有關本實施形態的變形例。另外，該等的變形例是可任意地組合。另外，除非特別說明，否則各變形例的各構成是與上述的實施形態的構成同樣。
(變形例1) 在本變形例的氣體供給區域222中，如圖5所示般，設有3個的噴嘴304a~304c，被構成為可朝處理室201內供給複數種類的氣體。在本變形例中，供給原料氣體的噴嘴304b的氣體供給孔的形狀與上述的實施形態的噴嘴不同。
在噴嘴304b的側面是形成有作為供給氣體的氣體供給口之縱長形狀的縫隙狀的開口部332b。此噴嘴304b的開口部332b的上端會被配置於比在上方虛擬晶圓支撐區域所被支撐的最下方的虛擬晶圓200b更低的位置，且開口部332b的下端會被配置於比在下方虛擬晶圓支撐區域所被支撐的最上方的虛擬晶圓200b更高的位置。亦即，在噴嘴304b中，開口部332b會只被形成於產品晶圓支撐區域，未被形成於上方虛擬晶圓支撐區域及下方虛擬晶圓支撐區域。藉由如此的構成，在上述的成膜步驟A的原料氣體供給時，經由噴嘴304b的開口部332b來對處理室201內的晶圓200供給原料氣體，且經由被配置於噴嘴304b的兩側的噴嘴304a，304c的氣體供給孔232a，232c來供給惰性氣體。
(變形例2) 在本變形例的氣體供給區域222中，如圖6所示般，設有3個的噴嘴404a，304b，404c，被構成為可朝處理室201內供給複數種類的氣體。在本變形例中，被配置於供給原料氣體的噴嘴304b的兩側的噴嘴的形狀與上述的變形例1不同。
噴嘴404a，304b，404c是在比氣體供給區域222內的下部還要上部，沿著其長度方向(上下方向)而設。噴嘴304b是沿著被收容於處理室201內的晶舟217來延伸於上下方向，構成為I字型管狀(tube狀)的長噴嘴。並且，噴嘴404a，404c是多孔噴嘴，分別沿著被收容於處理室201內的晶舟217來延伸於上下方向，構成為U字型管狀(tube狀)的長噴嘴。
噴嘴404a是以下端可從氣體供給源360a，360d流通流體的狀態下，被連接至氣體供給管310a的上昇管404a-1、及流體可流通的狀態下與上昇管404a-1的上端連接，且與上昇管404a-1形成大致平行的下降管404a-2所構成。
噴嘴304b是下端可從氣體供給源360b，360e流通流體的狀態下，被連接至氣體供給管310b。
噴嘴404c是以下端可從氣體供給源360c，360f流通流體的狀態下，被連接至氣體供給管310c的上昇管404c-1、及流體可流通的狀態下與上昇管404c-1的上端連接，且分別與上昇管404c-1形成大致平行的下降管404c-2所構成。
在噴嘴404a，404c的側面，氣體供給孔232a，232c會分別複數形成於下降管404a-2，404c-2的上方虛擬晶圓支撐區域、產品晶圓支撐區域。又，氣體供給孔233a，233c會分別複數形成於上昇管404a-1，404c-1的上方虛擬晶圓支撐區域與下方虛擬晶圓支撐區域、及下降管404a-2，404c-2的上方虛擬晶圓支撐區域與下方虛擬晶圓支撐區域。氣體供給孔232a，232c與氣體供給孔233a，233c是以和晶圓200的間隔相同的間距來連續性地配置。氣體供給孔233a，233c的1個的開口面積是可比氣體供給孔232a，232c的1個的開口面積更廣。亦即，將供給惰性氣體的噴嘴404a，404c的虛擬晶圓區域的氣體供給孔232a，232c與上述的實施形態及變形例1的噴嘴304a，304c的氣體供給孔232a，232c作比較形成更多。藉此，更可降低虛擬晶圓支撐區域的Si原料濃度，晶圓面間及面內的膜厚均一性的控制變容易。
而且，此複數的氣體供給孔233a，233c之中，被形成於噴嘴404a，404c的各者最上方的氣體供給孔233a，233c的上端會使對應於在上方虛擬晶圓支撐區域所被支撐的最上方的虛擬晶圓200b而配置，且被形成於噴嘴404a，404c的各者最下方的氣體供給孔233a，233c的下端會分別使對應於在下方虛擬晶圓支撐區域所被支撐的最下方的虛擬晶圓200b而配置。藉由如此的構成，在上述的成膜步驟A的原料氣體供給時，經由噴嘴304b的開口部332b來對處理室201內的晶圓200供給原料氣體，且經由被配置於噴嘴304b的兩側的噴嘴404a，404c的氣體供給孔232a，232c，233a，233c來分別供給惰性氣體。
亦即，噴嘴404a，404c是被形成為在配置於上方虛擬晶圓支撐區域及下方虛擬晶圓支撐區域的複數的氣體供給孔233a，233c的長度方向平均後的實質的開口面積要比在被配置於產品晶圓支撐區域的複數的氣體供給孔232a，232c的長度方向平均後的實質的開口面積大。
又，噴嘴404a，404c是被構成為氣體供給孔232a，232c的各者在噴嘴長度方向被平均化的開口寬度為噴嘴404a，404c的流路剖面積的平方根的1%以下。在此，在噴嘴長度方向被平均化的開口寬度是包含具有與氣體供給孔232a等的長度方向的每單位長度的傳導相等的傳導之長度方向的連續縫隙的開口寬度的意思。又，噴嘴304b的開口部332b的開口寬度是被構成為噴嘴304b的流路面積的平方根的3%以上。開口部332b因為強度上的要求，取代從上端到下端連續的1個開口，形成為在途中搭橋於兩側而上下斷續地延伸的複數的縫隙。
(變形例3) 在本變形例的氣體供給區域222是如圖7所示般，設有3個的噴嘴304a，304b，404c，被構成為可朝處理室201內供給複數種類的氣體。在本變形例中，被配置於供給原料氣體的噴嘴304b的一方側的噴嘴的形狀與上述的變形例1不同。
噴嘴304a，304b，404c是在比氣體供給區域222內的下部還要上部，沿著其長度方向(上下方向)而設。又，噴嘴304a，304b是沿著被收容於處理室201內的晶舟217來延伸於上下方向，分別構成為I字型管狀(tube狀)的長噴嘴。又，噴嘴404c是沿著被收容於處理室201內的晶舟來延伸於上下方向，被構成為U字型管狀(tube狀)的長噴嘴。
噴嘴304a是下端可從氣體供給源360a，360d流通流體的狀態下，被連接至氣體供給管310a。
噴嘴304b是下端可從氣體供給源360b，360e流通流體的狀態下，被連接至氣體供給管310b。
噴嘴404c是以下端可從氣體供給源360c，360f流通流體的狀態下，被連接至氣體供給管310c的上昇管404c-1、及流體可流通的狀態下與上昇管404c-1的上端連接，且分別與上昇管404c-1形成大致平行的下降管404c-2所構成。
在噴嘴404c的下降管404c-2的側面，是在上方虛擬晶圓支撐區域、產品晶圓支撐區域及下方虛擬晶圓支撐區域形成有複數的氣體供給孔232c。並且，在噴嘴404c的上昇管404c-1是未形成有氣體供給孔232c。
而且，分別被形成於噴嘴304a及噴嘴404c的下降管404c-2之複數的氣體供給孔232a，232c之中，被形成於噴嘴304a、噴嘴404c的下降管404c-2的各者最上方的氣體供給孔232a，232c的上端會使對應於在上方虛擬晶圓支撐區域所被支撐的最上方的虛擬晶圓200b而配置，且被形成於噴嘴304a、噴嘴404c的下降管404c-2的各者最下方的氣體供給孔232a，232c的下端會分別使對應於在下方虛擬晶圓支撐區域所被支撐的最下方的虛擬晶圓200b而配置。藉由如此的構成，在上述的成膜步驟A的原料氣體供給時，經由噴嘴304b的開口部332b來對處理室201內的晶圓200供給原料氣體，且經由被配置於噴嘴304b的兩側的噴嘴304a，404c的氣體供給孔232a，232c來供給惰性氣體。
在此，使用本變形例的U字型(返回形狀)的噴嘴404c來供給惰性氣體(淨化氣體)，藉此被形成的膜的膜質良好。這對膜厚均一性有效的淨化氣體(N2 氣體)大多是以例如2~10slm的大流量來供給的情況。I字型的噴嘴是在晶舟217的下方區域中，尚未充分地加溫，淨化氣體便對於晶圓200供給，在晶舟217的上方與下方產生溫度不均，但藉由設為U字型，可充分地加溫淨化氣體之後對於晶圓200供給。藉由溫度上升，氣體分子的擴散速度提升，可期待一邊維持膜質，一邊縮短原料的交替供給間隔。並且，NH3 形成自由基或前驅物的溫度是比HCDS更高。亦即，NH3 形成前驅物是需要預定溫度以上，若所欲將處理溫度低溫化至剛好預定溫度，則最好充分的時間使NH3 停留於噴嘴內，藉由U字型化的容積的增加是對於難分解性的反應氣體也理想。
(變形例4) 在本變形例中，如圖13所示般，在與圖1的對比中，噴嘴304a~304c會被置換成噴嘴314a~314c，氣體供給縫隙235會被置換成氣體供給縱縫隙315。
氣體供給縱縫隙315是被設在氣體供給區域222的每個區劃，形成可將該等與處理室201連通流體的開口，具有與對應的區劃的寬度大致相等的寬度。開口的上端及下端的位置是分別對應於上方虛擬晶圓支撐區域的上端及下方虛擬晶圓支撐區域的下端，但實際為了防止與噴嘴314a~314c的接觸，而被更擴張。
噴嘴314a~314c是比氣體供給區域222內的下部還朝上方鉛直延伸後，朝反應管203的管軸來斜向上方，在靠近氣體供給縱縫隙315之處再度鉛直延伸。此時，最好噴嘴314a~314c不是從氣體供給縱縫隙315突出至內周側，而是接觸於反應管203的內周面。若突出，則恐有與旋轉的晶舟217接觸之虞。噴嘴314a~314c是具有朝向晶圓200噴出氣體的氣體供給孔232、開口部332或氣體供給孔233。
若根據變形例4，則可藉由從更接近晶圓的位置噴出氣體來有效率地進行往晶圓的氣體供給。亦即，從某氣體供給孔噴出的氣體到達對應的晶圓以外的晶圓的比例會減少，面間均一性會被改善。
＜其他的實施形態＞ 以上，具體說明本發明的實施形態。但，本發明是不限於上述的實施形態，可在不脫離其要旨的範圍實施各種變更。
上述的實施形態或變形例是說明有關從2個的噴嘴304a，304c供給NH3 氣體等的氮化氣體的例子，但本發明是不限於如此的形態。例如，只要從噴嘴304a與噴嘴304c的至少任一方供給氮化氣體即可。
又，上述實施形態或變形例是說明有關在供給原料氣體的噴嘴304b的側面只在產品晶圓支撐區域形成複數的氣體供給孔232b的例子，但本發明是不限於如此的形態。例如，亦可適用在與被形成於供給惰性氣體的噴嘴304a、304c(該等噴嘴304a、304c是被配置於噴嘴304b的兩側)的側面的氣體供給孔232a，232c的開口面積的合計作比較，縮小被形成於噴嘴304b的側面的虛擬晶圓支撐區域的氣體供給孔232b或開口部332b的開口面積的合計的情況。
又，上述實施形態或變形例是說明有關在供給原料氣體的噴嘴304b的側面只在產品晶圓支撐區域形成複數的氣體供給孔232b的例子，但本發明是不限於如此的形態。例如，亦可適用在與被形成於噴嘴304b的側面的氣體供給孔232b或開口部332b的開口面積的合計作比較，擴大被形成於供給惰性氣體的噴嘴304a，304c的側面的虛擬晶圓支撐區域的氣體供給孔232a，232c的開口面積的合計的情況。
上述的實施形態是說明有關在基板上形成以Si作為主元素含有的膜的例子，但本發明是不限於如此的形態。亦即，本發明是除了Si以外，亦可適用於在基板上形成以鍺(Ge)、硼(B)等的半金屬元素作為主元素含有的膜情況。又，本發明是亦可適用於在基板上形成以鈦(Ti)、鋯(Zr)、鉿(Hf)、鈮(Nb)、鉭(Ta)、鉬(Mo)、鎢(W)、釔(Y)、鑭(La)、鍶(Sr)、鋁(Al)等的金屬元素作為主元素含有的膜的情況。
例如，原料為使用四氯化鈦(TiCl4 )氣體或三甲基鋁(Al(CH3 )3 ，簡稱：TMA)氣體，依照以下所示的成膜順序，在基板上形成鈦氮化膜(TiN膜)、鈦氧氮化膜(TiON膜)、鈦鋁碳氮化膜(TiAlCN膜)、鈦鋁碳化膜(TiAlC膜)、鈦碳氮化膜(TiCN膜)、鈦氧化膜(TiO膜)等的情況也可適用本發明。
(TiCl4 →NH3 )×n ⇒ TiN (TiCl4 →NH3 →O2 )×n ⇒ TiON (TiCl4 →TMA→NH3 )×n ⇒ TiAlCN (TiCl4 →TMA)×n ⇒ TiAlC (TiCl4 →TEA)×n ⇒ TiCN (TiCl4 →H2 O)×n ⇒ TiO
被用在基板處理的處方是按照處理內容來個別地準備，經由電氣通訊線路或外部記憶裝置123來儲存於記憶裝置121c內為理想。然後，開始處理時，CPU121a會從被儲存於記憶裝置121c內的複數的處方之中，按照基板處理的內容來適宜選擇適當的處方。藉此，可在1台的基板處理裝置再現性佳地形成各式各樣的膜種、組成比、膜質、膜厚的膜。並且，可降低操作員的負擔，可一面迴避操作錯誤，一面迅速地開始處理。
上述的處方是不限於新作成的情況，例如，亦可藉由變更已經被安裝於基板處理裝置的既存的處方來準備。變更處方時，是亦可經由電氣通訊線路或記錄了該處方的記錄媒體來將變更後的處方安裝於基板處理裝置。又，亦可操作既存的基板處理裝置所具備的輸出入裝置122，直接變更已經被安裝於基板處理裝置的既存的處方。
又，上述的實施形態或變形例等是可適當組合使用。此時的處理程序、處理條件是例如可設為與上述的實施形態的處理程序、處理條件同樣。
藉由上述的實施形態或變形例等的手法所形成的SiN膜等是可廣泛地作為絕緣膜、間隔膜、遮罩膜、電荷蓄積膜、壓力控制膜等使用。近年來，伴隨半導體裝置的微細化，對於被形成於晶圓上的膜嚴格要求面內膜厚均一性。可朝高密度圖案形成於表面的圖案晶圓上形成具有平坦分佈的膜之本發明是可想像作為響應此要求的技術非常有用。
＜實施例＞ 以下，根據圖8~圖12來說明有關印證在上述的實施形態及變形例可取得的效果的模擬結果及評價結果。
在比較例中，使用圖8(A)所示的3個的噴嘴304a，404b，404c，對於多段層疊於晶舟217的晶圓200分別供給氣體。將從噴嘴304a，404c供給的N2 氣體的流量分別設定成100sccm，且將從噴嘴404b供給的HCDS氣體的流量設定成480sccm。在噴嘴404b的側面，是在上方虛擬晶圓支撐區域、產品晶圓支撐區域及下方虛擬晶圓支撐區域形成有供給HCDS氣體的開口部432b。
在實施例中，使用上述的變形例3的圖8(B)所示的3個的噴嘴304a，304b，404c，對於多段層疊於晶舟217的晶圓200分別供給氣體。將從噴嘴304a，404c供給的N2 氣體的流量分別設定成500sccm，且將從噴嘴304b供給的HCDS氣體的流量設定成480sccm。
圖9(A)是表示顯示使用圖8(A)所示的比較例的噴嘴時的處理爐202內的Si原料的濃度分佈的模擬結果的圖，圖9(B)是表示圖9(A)的製品晶圓的面內及面間膜厚分佈的圖。圖10(A)是表示顯示使用圖8(B)所示的實施例的噴嘴時的處理爐202內的Si原料的濃度分佈的模擬結果，圖10(B)是表示圖10(A)的製品晶圓的面內及面間膜厚分佈的圖。圖9(B)及圖10(B)的縱軸是表示Si原料的分壓[Pa]。圖9(B)及圖10(B)的橫軸是表示被載置於晶舟217的製品晶圓的晶圓號碼。
如圖9(A)所示般，使用比較例的噴嘴時，在供給原料氣體的噴嘴404b的側面，由於在上方虛擬晶圓支撐區域及下方虛擬晶圓支撐區域也形成有開口部432b，因此從晶舟217上至下均一地供給原料氣體。然而，在虛擬晶圓支撐區域所被支撐的虛擬晶圓是平坦晶圓，形成有圖案的製品晶圓是表面積大的構造晶圓，所以原料氣體的消費量不同。因此，存在於處理室201內的Si原料的濃度(分壓)是在上方及下方虛擬晶圓支撐區域與產品晶圓支撐區域產生差異。在上方及下方虛擬晶圓支撐區域中，由於多餘的氣體多，因此空間的原料濃度上升，在產品晶圓支撐區域是原料濃度降低。一旦在處理室201內產生濃度差，則藉由濃度擴散，即使在產品晶圓支撐區域也會分別在接近上方及下方虛擬晶圓支撐區域的區域及遠離上方及下方虛擬晶圓支撐區域的區域產生濃度差。因此，被成膜於產品晶圓的膜的均一性會惡化。
又，如圖9(B)所示般，使用比較例的噴嘴時，在晶圓面內，在邊緣周邊及中央所被供給的Si原料的分壓有差異，相對的，如圖10(B)所示般，使用本實施例的噴嘴時，可確認晶圓的面內均一性良好。
又，如圖9(B)所示般，使用比較例的噴嘴時，即使依照被層疊於晶舟217的高度方向的晶圓的位置，被供給的Si原料的分壓也會差異，相對的，如圖10(B)所示般，使用本實施例的噴嘴時，可確認晶圓的面間均一性良好。亦即，若根據本實施例，則被供給至製品晶圓的Si原料濃度的均一性會被改善。
亦即，使用本實施例的噴嘴時，與使用比較例的噴嘴時作比較，可確認對於被層疊於晶舟217的晶圓的高度方向，Si原料的濃度會均一化。特別是可降低晶舟217的上方側與下方側的Si的濃度，可確認面間均一性改善。
圖11是比較分別使用比較例的噴嘴與實施例的噴嘴來形成SiN膜於製品晶圓時的膜厚面內均一性而表示的圖，圖12是比較分別使用比較例的噴嘴與實施例的噴嘴來形成SiN膜於製品晶圓時的面間均一性而表示的圖。圖11的縱軸是表示晶圓位置。圖11的橫軸是表示被形成於製品晶圓的SiN膜的面內均一性[%]。圖12的縱軸是表示晶圓位置。圖12的橫軸是表示被形成於製品晶圓的SiN膜的膜厚[Å]。
如圖11所示般，使用比較例的噴嘴來形成的膜的面內均一性是在晶舟217的中央位置為4.5%程度，相對的，在晶舟217的下方位置是7.5%程度，在晶舟217的上方位置是9.2%程度，依晶圓的高度位置而大不同。相對於此，使用實施例的噴嘴來形成的膜的面內均一性是4%程度，在晶舟217的高度方向也幾乎無差異。
又，如圖12所示般，使用比較例的噴嘴來形成的膜的面間均一性是7%程度，相對的，使用實施例的噴嘴來形成的膜的面間均一性為2%程度，可確認面間均一性也良好。
亦即，與使用比較例的噴嘴的情況作比較，使用本實施例的噴嘴時，從晶舟217的高度方向的上方到下方，製品晶圓的膜厚的面內及面間均一性良好，從多段層疊於晶舟217的製品晶圓的上方到下方可取得均一的膜厚。
200‧‧‧晶圓(基板) 217‧‧‧晶舟(基板保持具) 304a，404a‧‧‧噴嘴(第1氣體供給部) 304b‧‧‧噴嘴(第2氣體供給部) 304c，404c‧‧‧噴嘴(第3氣體供給部) 232a，232b，232c‧‧‧氣體供給孔 332b‧‧‧開口部
圖1是適用在本發明的實施形態的基板處理裝置的縱型處理爐的概略構成圖，以縱剖面圖來表示處理爐部分的圖。 圖2是適用在本發明的實施形態的基板處理裝置的縱型處理爐的概略構成圖，以橫剖面圖來表示處理爐的一部分的圖。 圖3是適用在本發明的實施形態的基板處理裝置的控制器的概略構成圖，以方塊圖來表示控制器的控制系的圖。 圖4(A)是本發明的一實施形態的噴嘴周邊的橫剖面圖，(B)是用以說明本發明的一實施形態的噴嘴與被保持於基板保持具的基板的位置關係的圖。 圖5(A)是變形例1的噴嘴周邊的橫剖面圖，(B)是用以說明變形例1的噴嘴與被保持於基板保持具的基板的位置關係的圖。 圖6(A)是變形例2的噴嘴周邊的橫剖面圖，(B)是用以說明變形例2的噴嘴與被保持於基板保持具的基板的位置關係的圖。 圖7(A)是變形例3的噴嘴周邊的橫剖面圖，(B)是用以說明變形例3的噴嘴與被保持於基板保持具的基板的位置關係的圖。 圖8(A)是用以說明比較例的噴嘴與被保持於基板保持具的基板的位置關係的圖，(B)是用以說明實施例的噴嘴與被保持於基板保持具的基板的位置關係的圖。 圖9(A)是表示使用圖8(A)所示的比較例的噴嘴時之顯示處理爐內的Si原料的濃度分佈的模擬結果的圖，(B)是表示(A)的製品晶圓的面內及面間膜厚分佈的圖。 圖10(A)是表示使用圖8(B)所示的實施例的噴嘴時之顯示處理爐內的Si原料的濃度分佈的模擬結果的圖，(B)是表示(A)的製品晶圓的面內及面間膜厚分佈的圖。 圖11是表示分別使用比較例的噴嘴及實施例的噴嘴來成膜時的基板面內(WiW)膜厚分佈的評價結果的圖。 圖12是表示分別使用比較例的噴嘴及實施例的噴嘴來成膜時的基板面間(WtW)膜厚分佈的評價結果的圖。 圖13是變形例3的基板處理裝置的縱型處理爐的概略構成圖，以縱剖面圖來表示處理爐部分的圖。
200a:製品晶圓
200b:虛擬晶圓
217:晶舟(基板保持具)
222:氣體供給區域
232a，232b，232c:氣體供給孔
304a:噴嘴(第1氣體供給部)
304b:噴嘴(第2氣體供給部)
304c:噴嘴(第3氣體供給部)

Claims (14)

  1. 一種基板處理裝置，其特徵係具備：基板保持具，其係具有：在配列形成有圖案的複數的產品晶圓的狀態下支撐的產品晶圓支撐區域、可在前述產品晶圓支撐區域的上方側支撐虛擬晶圓的上方虛擬晶圓支撐區域、及可在前述產品晶圓支撐區域的下方側支撐虛擬晶圓的下方虛擬晶圓支撐區域；處理室，其係收容前述基板保持具；第1乃至第3氣體供給部，其係朝前述處理室的內部進行氣體供給；及排氣部，其係將前述處理室的氣氛排氣，前述第1及第3氣體供給部，係分別具有：沿著前述基板保持具來延伸於上下方向，形成有複數的氣體供給孔的管狀的噴嘴，前述複數的氣體供給孔之中，被形成於前述噴嘴的最上方的氣體供給孔的上端會使對應於在前述上方虛擬晶圓支撐區域所被支撐的最上方的虛擬晶圓而配置，且被形成於前述噴嘴的最下方的氣體供給孔的下端會使對應於在前述下方虛擬晶圓支撐區域所被支撐的最下方的虛擬晶圓而配置，前述第2氣體供給部，係具有：沿著前述基板保持具來延伸於上下方向，形成有由複數的氣體供給孔或縫隙狀的開口部所成的氣體供給口之管狀的噴嘴， 前述氣體供給口，係至少朝向前述產品晶圓支撐區域開口，前述第1乃至第3氣體供給部，係以第1、第2、第3順序來排列於前述處理室的外周附近而配置，在前述處理室的下端附近流體分別可流通至被設在前述處理室外的第1、第2、第3氣體供給系的狀態下被連接，前述第1及第3氣體供給系供給淨化氣體或惰性氣體，前述第2氣體供給系供給熱分解性的原料氣體。
  2. 一種基板處理裝置，其特徵係具備：基板保持具，其係具有：在配列形成有圖案的複數的產品晶圓的狀態下支撐的產品晶圓支撐區域、可在前述產品晶圓支撐區域的上方側支撐虛擬晶圓的上方虛擬晶圓支撐區域、及可在前述產品晶圓支撐區域的下方側支撐虛擬晶圓的下方虛擬晶圓支撐區域；處理室，其係收容前述基板保持具；第1乃至第3氣體供給部，其係朝前述處理室的內部進行氣體供給；及排氣部，其係將前述處理室的氣氛排氣，前述第1及第3氣體供給部，係分別具有：沿著前述基板保持具來延伸於上下方向，形成有複數的氣體供給孔的管狀的噴嘴，前述複數的氣體供給孔之中，被形成於前述噴嘴的最上方的氣體供給孔的上端會使對應於在前述上方虛擬晶圓 支撐區域所被支撐的最上方的虛擬晶圓而配置，且被形成於前述噴嘴的最下方的氣體供給孔的下端會使對應於在前述下方虛擬晶圓支撐區域所被支撐的最下方的虛擬晶圓而配置，前述第2氣體供給部，係具有：沿著前述基板保持具來延伸於上下方向，形成有由複數的氣體供給孔或縫隙狀的開口部所成的氣體供給口之管狀的噴嘴，前述氣體供給口，係至少朝向前述產品晶圓支撐區域開口，前述第1及第3氣體供給部的至少一方，係前述噴嘴為構成具有：下端會在流體可流通至前述第1或第3氣體供給系的狀態下被連接的上昇管、及流體可流通的狀態下與前述上昇管的上端連接，且與前述上昇管形成大致平行的下降管，且前述氣體供給孔，係至少被形成於前述下降管。
  3. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，前述第1及第3氣體供給部的至少一方，係被形成為：在被配置於前述上方虛擬晶圓支撐區域及前述下方虛擬晶圓支撐區域的前述複數的氣體供給孔的長度方向平均後的實質的開口面積會比在被配置於前述產品晶圓支撐區域的前述複數的氣體供給孔的長度方向平均後的實質的開口面積大。
  4. 如申請專利範圍第2項之基板處理裝置，其中，前述 第1及第3氣體供給部的至少一方，係對於前述上方虛擬晶圓支撐區域及前述下方虛擬晶圓支撐區域，在前述上昇管與前述下降管的雙方形成有前述氣體供給孔，且對於前述產品晶圓支撐區域，只在前述下降管形成有前述氣體供給孔。
  5. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，前述第2氣體供給部所具有的前述氣體供給口，係其上端會被配置於比在前述上方虛擬晶圓支撐區域所被支撐的最下方的虛擬晶圓更低的位置，且其下端會被配置於比在前述下方虛擬晶圓支撐區域所被支撐的最上方的虛擬晶圓更高的位置。
  6. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，前述第1及第3氣體供給部的至少1個供給淨化氣體或惰性氣體的同時，前述第2氣體供給部從前述第2氣體供給系供給原料氣體至前述基板，前述第1及第3氣體供給部的至少1個，係被構成為更可供給比前述第2氣體供給系所供給的原料氣體更難熱分解或活化的別的原料氣體至對應的氣體供給部，前述第2氣體供給部未供給來自前述第2氣體供給系的原料氣體時，前述對應的氣體供給部，係將前述別的原料氣體供給至前述基板。
  7. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，前述第1及第3氣體供給部所具有的前述複數的氣體供給孔，係對應於前述產品晶圓支撐區域的產品晶圓、及前述上方及下部虛擬晶圓支撐區域的虛擬晶圓的各者而個別設置的開口。
  8. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，前述第1及第3氣體供給部所具有的前述複數的氣體供給孔，係涉及複數的前述產品晶圓或前述虛擬晶圓而開口的複數的縱長的縫隙。
  9. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，第1及第3噴嘴，係具有：在長度方向被平均化的開口寬度為管的流路剖面積的平方根的1%以下的開口，第2噴嘴，係具有：前述開口寬度為前述平方根的3%以上的開口。
  10. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，前述處理室，係被構成可收容的最大的前述產品晶圓的直徑的104~108%的內徑的圓筒，前述第1乃至第3噴嘴，係於將處理室的側部的一部分突出至外側而形成的供給區域內分別被隔離的狀態下被收容。
  11. 如申請專利範圍第10項之基板處理裝置，其中，更具備：前述圓筒的側壁的一部分，構成前述供給區域內與前述處理室內之間的境界的境界壁，在前述境界壁，將前述處理氣體供給至前述圓筒內之於周方向長的前述氣體供給縫隙會以對應於前述第1乃至第3噴嘴的方式在圓周方向配列3個，且以對應於前述產品晶圓及虛擬晶圓的方式作為複數的開口，在高度方向配列與前述產品晶圓及虛擬晶圓的合計同數個的形態，被形成格子狀。
  12. 如申請專利範圍第11項之基板處理裝置，其中，前述第1及第3氣體供給部所具有的前述複數的氣體供給孔，係被形成於分別與前述氣體供給縫隙相對的位置。
  13. 一種半導體裝置的製造方法，其特徵係具有：對於基板保持具，在前述產品晶圓支撐區域搭載複數的產品晶圓，且在前述上方虛擬晶圓支撐區域及前述下方虛擬晶圓支撐區域的各者搭載虛擬晶圓之工程，該基板保持具係具有：在配列形成有圖案的複數的產品晶圓的狀態下支撐的產品晶圓支撐區域、在前述產品晶圓支撐區域的上方側支撐虛擬晶圓的上方虛擬晶圓支撐區域、及在前述產品晶圓支撐區域的下方側支撐虛擬晶圓的下方虛擬晶圓支撐區域；將搭載前述產品晶圓及前述虛擬晶圓的前述基板保持 具搬入至收容前述基板保持具的處理室之工程；從第1及第3氣體供給部的至少1個供給淨化氣體或惰性氣體至前述基板保持具之工程，該第1及第3氣體供給部係具有：沿著前述基板保持具來延伸於上下方向，形成有複數的氣體供給孔之管狀的噴嘴，前述複數的氣體供給孔之中，被形成於前述噴嘴的最上方的氣體供給孔的上端會使對應於在前述上方虛擬晶圓支撐區域所被支撐的最上方的虛擬晶圓而配置，且被形成於前述噴嘴的最下方的氣體供給孔的下端會使對應於在前述下方虛擬晶圓支撐區域所被支撐的最下方的虛擬晶圓而配置；及進行從第2氣體供給部往前述基板保持具的原料氣體供給而處理前述產品晶圓之工程，該第2氣體供給部係具有：沿著前述基板保持具來只一個延伸於上下方向，形成有由複數的氣體供給孔或縫隙狀的開口部所成的氣體供給口之管狀的噴嘴，前述氣體供給口的上端會被配置於比在前述上方虛擬晶圓支撐區域所被支撐的最下方的虛擬晶圓更低的位置，且前述氣體供給口的下端會被配置於比在前述下方虛擬晶圓支撐區域所被支撐的最上方的虛擬晶圓更高的位置，前述第1乃至第3氣體供給部，係以第1、第2、第3順序來排列於前述處理室的外周附近而配置，在前述處理室的下端附近流體分別可流通至被設在前述處理室外的第1、第2、第3氣體供給系的狀態下被連接，前述第1及第3氣體供給系供給淨化氣體或惰性氣體，前述第2氣體供給 系供給熱分解性的原料氣體。
  14. 一種記錄媒體，係記錄有使下列程序藉由電腦來實行基板處理裝置的程式，對於基板保持具，在前述產品晶圓支撐區域搭載複數的產品晶圓，且在前述上方虛擬晶圓支撐區域及前述下方虛擬晶圓支撐區域的各者搭載虛擬晶圓之程序，該基板保持具係具有：在配列形成有圖案的複數的產品晶圓的狀態下支撐的產品晶圓支撐區域、在前述產品晶圓支撐區域的上方側支撐虛擬晶圓的上方虛擬晶圓支撐區域、及在前述產品晶圓支撐區域的下方側支撐虛擬晶圓的下方虛擬晶圓支撐區域；將搭載前述產品晶圓及前述虛擬晶圓的前述基板保持具搬入至收容前述基板保持具的處理室之程序；從第1及第3氣體供給部的至少1個供給淨化氣體或惰性氣體至前述基板保持具之程序，該第1及第3氣體供給部係具有：沿著前述基板保持具來延伸於上下方向，形成有複數的氣體供給孔之管狀的噴嘴，前述複數的氣體供給孔之中，被形成於前述噴嘴的最上方的氣體供給孔的上端會使對應於在前述上方虛擬晶圓支撐區域所被支撐的最上方的虛擬晶圓而配置，且被形成於前述噴嘴的最下方的氣體供給孔的下端會使對應於在前述下方虛擬晶圓支撐區域所被支撐的最下方的虛擬晶圓而配置；及進行從第2氣體供給部往前述基板保持具的原料氣體 供給而處理前述產品晶圓之程序，該第2氣體供給部係具有：沿著前述基板保持具來只一個延伸於上下方向，形成有由複數的氣體供給孔或縫隙狀的開口部所成的氣體供給口之管狀的噴嘴，前述氣體供給口的上端會被配置於比在前述上方虛擬晶圓支撐區域所被支撐的最下方的虛擬晶圓更低的位置，且前述氣體供給口的下端會被配置於比在前述下方虛擬晶圓支撐區域所被支撐的最上方的虛擬晶圓更高的位置，前述第1乃至第3氣體供給部，係以第1、第2、第3順序來排列於前述處理室的外周附近而配置，在前述處理室的下端附近流體分別可流通至被設在前述處理室外的第1、第2、第3氣體供給系的狀態下被連接，前述第1及第3氣體供給系供給淨化氣體或惰性氣體，前述第2氣體供給系供給熱分解性的原料氣體。
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