TWI724580B - 半導體裝置之製造方法、基板處理裝置及記錄媒體 - Google Patents

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Abstract

本發明係控制形成於基板上的膜之面內膜厚分佈。
本發明之半導體裝置之製造方法係具有以下之步驟：準備基板的步驟；及自第1供給部對基板供給惰性氣體，自第2供給部對基板供給惰性氣體，自被設置於夾著通過第2供給部與基板之中心的直線而與第1供給部相反側的第3供給部對基板供給處理氣體，而於基板上形成膜的步驟；於形成膜的步驟中，藉由控制自第1供給部所供給之惰性氣體之流量與自第2供給部所供給之惰性氣體之流量的平衡，而調整形成於基板上的膜之基板面內膜厚分佈。

Description

半導體裝置之製造方法、基板處理裝置及記錄媒體
本發明係關於一種半導體裝置之製造方法、基板處理裝置及記錄媒體。
作為半導體裝置之製造步驟之一步驟，存在有進行於基板上形成膜的處理(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2010-118462號公報
本發明之目的在於提供一種可控制形成於基板上的膜之基板面內膜厚分佈之技術。
根據本發明之一態樣，提供一種技術，其具有以下之步驟：
準備基板的步驟；及
自第1供給部對上述基板供給惰性氣體，自第2供給部對上述基板供給惰性氣體，自被設置於夾著通過上述第2供給部與上述基板之 中心的直線而與上述第1供給部相反側的第3供給部對上述基板供給第1處理氣體，而於上述基板上形成膜的步驟；
於形成上述膜的步驟中，藉由控制自上述第1供給部所供給之惰性氣體之流量與自上述第2供給部所供給之惰性氣體之流量的平衡，而調整形成於上述基板上的上述膜之基板面內膜厚分佈。
根據本發明，可控制形成於基板上的膜之基板面內膜厚分佈。
115‧‧‧晶舟升降機
115s‧‧‧閘門開關機構
121‧‧‧控制器
121a‧‧‧中央處理單元(CPU)
121b‧‧‧隨機存取儲存體(RAM)
121c‧‧‧儲存裝置
121d‧‧‧I/O埠
121e‧‧‧內部匯流排
122‧‧‧輸入輸出裝置
123‧‧‧外部儲存裝置
200‧‧‧晶圓(基板)
201‧‧‧處理室
202‧‧‧處理爐
203‧‧‧反應管
207‧‧‧加熱器
209‧‧‧分歧管
217‧‧‧晶舟
218‧‧‧隔熱板
219‧‧‧密封蓋
219s‧‧‧閘門
220a、220b、220c‧‧‧O環
231‧‧‧排氣管
231a‧‧‧排氣口
232a、232b、232c、232d、232e、232f、232g‧‧‧氣體供給管
241a、241b、241c、241d、241e、241f、241g‧‧‧質量流量控制器(MFC)
243a、243b、243c、243d、243e、243f、243g‧‧‧閥
244‧‧‧自動壓力控制器(APC)閥
245‧‧‧壓力感測器
246‧‧‧真空泵
248‧‧‧聚集型供給系統
249a‧‧‧噴嘴(第1供給部)
249b‧‧‧噴嘴(第2供給部)
249c‧‧‧噴嘴(第3供給部)
250a、250b、250c‧‧‧氣體供給孔
255‧‧‧旋轉軸
263‧‧‧溫度感測器
267‧‧‧旋轉機構
L‧‧‧直線
圖1係本發明之實施形態中較佳地所被使用之基板處理裝置之立式處理爐之概略構成圖，且為以縱剖面圖表示處理爐部分之圖。
圖2係本發明之實施形態中較佳地所被使用之基板處理裝置之立式處理爐之一部分之概略構成圖，且係以圖1之A-A線剖面圖表示處理爐之一部分之圖。
圖3係本發明之實施形態中較佳地所被使用之基板處理裝置之控制器之概略構成圖，且為以方塊圖表示控制器之控制系統之圖。
圖4係表示本發明之一實施形態之成膜順序之圖。
圖5(a)及(b)係分別表示立式處理爐之變形例之橫剖面圖，且為局部地選取反應管、緩衝室及噴嘴等而所表示之圖。
圖6(a)及(b)係分別表示形成於基板上的膜之基板之外周部的膜厚測量結果之圖。
<本發明之一實施形態>
以下，針對本發明之一實施形態，一面參照圖1~圖4，一面進行說明。
(1)基板處理裝置之構成
如圖1所示，處理爐202係具有作為加熱機構(溫度調整部)的加熱器207。加熱器207為圓筒形狀，藉由被保持板所支撐而垂直地被安裝。加熱器207係亦作為利用熱使氣體活性化(激發)的活性化機構(激發部)而發揮功能。
於加熱器207之內側，與加熱器207呈同心圓狀地配設有反應管203。
反應管203係藉由例如石英(SiO2)或碳化矽(SiC)等之耐熱性材料所構成，形成為上端封閉且下端開口的圓筒形狀。於反應管203之下方，與反應管203呈同心圓狀地配設有分歧管209。分歧管209係藉由例如不鏽鋼(SUS)等之金屬材料所構成，形成為上端及下端開口的圓筒形狀。分歧管209之上端部係接合於反應管203之下端部，構成為支撐反應管203。於分歧管209與反應管203之間設置有作為密封構件的O環220a。反應管203係與加熱器207同樣地而垂直地被安裝。處理容器(反應容器)係主要藉由反應管203與分歧管209所構成。於處理容器之筒中空部形成有處理室201。處理室201係以可收容作為基板的晶圓200之方式所構成。於該處理室201內進行對晶圓200之處理。
於處理室201內，以貫通分歧管209之側壁之方式分別設置有作為第1~第3供給部的噴嘴249a~249c。於噴嘴249a~249c，分別連接有氣體供給管232a~232c。噴嘴249a~249c為各不相同之噴 嘴，噴嘴249a、249c之各自係鄰接於噴嘴249b而所設置。
於氣體供給管232a~232c，自氣體流之上游側而依序地分別設置有作為流量控制器(流量控制部)的質量流量控制器(MFC)241a~241c及作為開關閥的閥243a~243c。於較氣體供給管232a、232b之閥243a、243b更下游側，分別連接有氣體供給管232d、232e。於較氣體供給管232c之閥243c更下游側，分別連接有氣體供給管232f、232g。於氣體供給管232d~232g，自氣體流之上游側而依序地設置有MFC241d~241g及閥243d~243g。
如圖2所示，噴嘴249a~249c係以自反應管203之內壁之下部沿至上部而朝向晶圓200之排列方向之上方立起之方式，分別設置於反應管203之內壁與晶圓200之間的在俯視下為圓環狀的空間。即，噴嘴249a~249c係在晶圓200所排列之晶圓排列區域之側方的水平地包圍晶圓排列區域的區域而以沿著晶圓排列區域之方式分別進行設置。於俯視下，噴嘴249b係以夾著被搬入至處理室201內之晶圓200之中心而與下述排氣口231a在一條直線上對向之方式進行配置。噴嘴249a、249c係以沿著反應管203之內壁(晶圓200之外周部)自兩側夾著通過噴嘴249b與排氣口231a之中心的直線L之方式進行配置。直線L亦為通過噴嘴249b與晶圓200之中心的直線。即，噴嘴249c亦可設置於夾著直線L而與噴嘴249a相反之側。噴嘴249a、249c係以直線L為對稱軸而線對稱地進行配置。於噴嘴249a~249c之側面，分別設置有供給氣體的氣體供給孔250a~250c。氣體供給孔250a~250c係分別以於俯視下與排氣口231a對向(對面)之方式開口，可向晶圓200供給氣體。氣體供給孔250a~250c係自反應管203之下部至上部而設置有複數個。
作為處理氣體(第2處理氣體)，例如，包含有作為構成下述之晶種層的主元素之矽(Si)的矽烷系氣體係自氣體供給管232a經由MFC241a、閥243a、噴嘴249a向處理室201內供給。作為矽烷系氣體，可使用不含有鹵元素的氫化矽氣體，例如可使用乙矽烷(Si2H6，簡稱：DS)氣體。
作為處理氣體(第3處理氣體)，例如，包含有Si與鹵元素的氣體即鹵矽烷系氣體係自氣體供給管232b經由MFC241b、閥243b、噴嘴249b向處理室201內供給。在鹵元素中包含有氯(Cl)、氟(F)、溴(Br)、碘(I)等。作為鹵矽烷系氣體，例如可使用包含有Si及Cl的氯矽烷系氣體，例如可使用二氯矽烷(SiH2Cl2，簡稱：DCS)氣體。
作為處理氣體(第1處理氣體)，例如，包含有作為構成形成於晶圓200上之膜的主元素之Si的矽烷系氣體係自氣體供給管232c經由MFC241c、閥243c、噴嘴249c向處理室201內供給。作為矽烷系氣體，可使用不含有鹵元素的氫化矽氣體，例如可使用甲矽烷(SiH4、簡稱：MS)氣體。
作為惰性氣體，例如氮(N2)氣係自氣體供給管232d~232f分別經由MFC241d~241f、閥243d~243f、氣體供給管232a~232c、噴嘴249a~249c向處理室201內供給。N2氣體係作為沖洗氣體、載體氣體、稀釋氣體等而發揮作用，進而，作為控制於晶圓200上所形成的膜之晶圓面內膜厚分佈的膜厚分佈控制氣體而發揮作用。
作為摻雜氣體，例如，包含有雜質(dopant)的氣體係自氣體供給管232g經由MFC241g、閥243g、氣體供給管232c、噴嘴249c向處理室201內供給。作為摻雜氣體，可使用包含有如下之元素的氣體，該元素為III族元素(第13族元素)及V族元素(第15族元素)中之 任一元素，其在單獨下成為固體，例如可使用作為包含有V族元素的氣體之膦(PH3，簡稱：PH)氣體。
處理氣體供給系統係主要藉由氣體供給管232a~232c、MFC241a~241c、閥243a~243c所構成。亦可將氣體供給管232g、MFC241g、閥243g包含於處理氣體供給系統而進行考慮。又，惰性氣體供給系統係主要藉由氣體供給管232d~232f、MFC241d~241f、閥243d~243f所構成。再者，本說明書中，亦將包含有氣體供給管232d、MFC241d、閥243d的氣體供給系統稱為第1供給系統。亦可將氣體供給管232a、MFC241a、閥243a包含於第1供給系統而進行考慮。又，亦將包含有氣體供給管232e、MFC241e、閥243e的氣體供給系統稱為第2供給系統。亦可將氣體供給管232b、MFC241b、閥243b包含於第2供給系統而進行考慮。
又，亦將包含有氣體供給管232c、MFC241c、閥243c的氣體供給系統稱為第3供給系統。亦可將氣體供給管232g、232f、MFC241g、241f、閥243g、243f包含於第3供給系統而進行考慮。
上述各種供給系統中之任一者或所有之供給系統亦可構成為將閥243a~243g及MFC241a~241g等聚集而成的聚集型供給系統248。聚集型供給系統248係連接於氣體供給管232a~232g之各者，且以對氣體供給管232a~232g內之各種氣體的供給動作、即閥243a~243g之開關動作及藉由MFC241a~241g所進行之流量調整動作等為藉由下述之控制器121所控制之方式所構成。聚集型供給系統248係構成為一體型或分割型之聚集單元，且以能夠利用聚集單元單位對氣體供給管232a~232g等進行裝卸，可利用聚集單元單位進行聚集型供給系統248之維護、更換、增設等之方式所構成。
於反應管203之側壁下方，設置有對處理室201內之環境氣體進行排氣的排氣口231a。如圖2所示，於俯視下，排氣口231a係被設置於夾著晶圓200而與噴嘴249a~249c(氣體供給孔250a~250c)對向(對面)的位置。排氣口231a亦可自反應管203之側壁下部沿至上部，即，沿著晶圓排列區域而設置。於排氣口231a連接有排氣管231。於排氣管231，經由作為檢測處理室201內之壓力的壓力檢測器(壓力檢測部)之壓力感測器245及作為壓力調整器(壓力調整部)的自動壓力控制器(APC，Auto Pressure Controller)閥244而連接有作為真空排氣裝置的真空泵246。APC閥244係以如下方式所構成：於使真空泵246作動之狀態下將閥打開關閉，藉此，可進行處理室201內之真空排氣及真空排氣停止；進而，於使真空泵246作動之狀態下，基於藉由壓力感測器245所檢測之壓力資訊而調節閥開度，藉此，可調整處理室201內之壓力。排氣系統係主要藉由排氣管231、APC閥244、壓力感測器245所構成。亦可將真空泵246包含於排氣系統而進行考慮。
於分歧管209之下方，設置有作為可氣密地封閉分歧管209之下端開口的爐口蓋體的密封蓋219。密封蓋219係藉由例如SUS等之金屬材料所構成，形成為圓盤狀。於密封蓋219之上表面，設置有作為與分歧管209之下端抵接之密封構件的O環220b。於密封蓋219之下方，設置有使後述之晶舟217旋轉的旋轉機構267。旋轉機構267之旋轉軸255係貫通密封蓋219而連接於晶舟217。旋轉機構267係以藉由使晶舟217旋轉而使晶圓200旋轉之方式所構成。密封蓋219係以藉由作為設置於反應管203之外部的升降機構的晶舟升降機115而於垂直方向升降之方式所構成。晶舟升降機115係構成為藉由使密封蓋219升降而將晶圓200向處理室201內外進行搬入及搬出(搬送)的搬 送裝置(搬送機構)。於分歧管209之下方，設置有作為在使密封蓋219降下並將晶舟217自處理室201內搬出的狀態下可氣密地封閉分歧管209之下端開口的爐口蓋體的閘門219s。閘門219s係藉由例如SUS等之金屬材料所構成，形成為圓盤狀。於閘門219s之上表面，設置有作為與分歧管209之下端抵接之密封構件的O環220c。閘門219s之開關動作(升降動作及旋動動作等)係藉由閘門開關機構115s所控制。
作為基板支撐具的晶舟217係以如下之方式所構成：使複數片例如25~200片之晶圓200以水平姿勢並且在相互地對齊中心之狀態下於垂直方向整齊排列而呈多段地支撐，即，空出間隔而進行排列。晶舟217係藉由例如石英或SiC等之耐熱性材料所構成。於晶舟217之下部，呈多段地支撐有藉由例如石英或SiC等之耐熱性材料所構成的隔熱板218。
於反應管203內，設置有作為溫度檢測器的溫度感測器263。基於藉由溫度感測器263所檢測的溫度資訊而調整對加熱器207的通電情況，藉此，處理室201內之溫度成為期望之溫度分佈。溫度感測器263係沿著反應管203之內壁而設置。
如圖3所示，作為控制部(控制手段)的控制器121係構成為具備有中央處理單元(CPU，Central Processing Unit)121a、隨機存取儲存體(RAM，Random Access Memory)121b、儲存裝置121c、I/O埠121d的電腦。RAM121b、儲存裝置121c、I/O埠121d係以經由內部匯流排121e而可與CPU121a進行資料交換之方式所構成。於控制器121，連接有作為例如觸控面板等而所構成的輸入輸出裝置122。
儲存裝置121c係例如以快閃儲存體、硬碟驅動器(HDD，Hard Disk Drive)等所構成。於儲存裝置121c內，可讀出地儲 存有控制基板處理裝置之動作的控制程式及記載有下述之基板處理之程序或條件等的製程配方等。製程配方係以能夠使控制器121執行下述之基板處理中之各程序而獲得既定之結果之方式所組合者，且作為程式而發揮功能。以下，亦將製程配方及控制程式等統稱地簡稱為程式。又，亦將製程配方簡稱為配方。於本說明書中使用程式一詞之情形係存在有：僅包含有配方單體之情形、僅包含有控制程式單體之情形、或包含有該等之兩者之情形。RAM121b係構成為暫時地保存藉由CPU121a所被讀出之程式及資料等的儲存區域(工作區)。
I/O埠121d係連接於上述之MFC241a~241g、閥243a~243g、壓力感測器245、APC閥244、真空泵246、溫度感測器263、加熱器207、旋轉機構267、晶舟升降機115、閘門開關機構115s等。
CPU121a係以如下之方式所構成：自儲存裝置121c讀出控制程式而進行執行，並且配合自輸入輸出裝置122的操作指令之輸入等而自儲存裝置121c讀出配方。CPU121a係構成為以按照所讀出之配方之內容之方式進行以下之控制：藉由MFC241a~241g所進行之各種氣體之流量調整動作、閥243a~243g之開關動作、APC閥244之開關動作及基於壓力感測器245之藉由APC閥244所進行之壓力調整動作、真空泵246之啟動及停止、基於溫度感測器263的加熱器207之溫度調整動作、藉由旋轉機構267所進行之晶舟217之旋轉及旋轉速度調節動作、藉由晶舟升降機115所進行之晶舟217之升降動作、藉由閘門開關機構115s所進行之閘門219s之開關動作等。
控制器121係可藉由將儲存於外部儲存裝置123的上述之程式安裝於電腦而所構成。外部儲存裝置123係包括有例如HDD等之磁碟、CD等之光碟、MO等之磁光碟、USB儲存體等之半導體儲存 體等。儲存裝置121c及外部儲存裝置123係構成為電腦可讀取之記錄媒體。以下，亦將其等進行統稱而簡稱為記錄媒體。於本說明書中使用記錄媒體一詞之情形係：僅包含有儲存裝置121c單體之情形、僅包含有外部儲存裝置123單體之情形、或包含有該等之兩者之情形。再者，向電腦的程式之提供係不使用外部儲存裝置123，而使用網際網路或專用線路等之通信手段進行。
(2)基板處理步驟
作為半導體裝置之製造步驟之一步驟，使用上述之基板處理裝置，對在基板上形成膜的基板處理順序例即成膜順序例而使用圖4進行說明。於以下說明中，構成基板處理裝置的各部分之動作係藉由控制器121所控制。
於圖4所示之成膜順序中，
準備作為基板的晶圓200之後，進行如下之步驟：
自作為第1供給部的噴嘴249a對晶圓200供給作為惰性氣體的N2氣體，自作為第2供給部的噴嘴249b對晶圓200供給作為惰性氣體的N2氣體，自在俯視下設置於夾著通過噴嘴249b與晶圓200之中心的直線L而與噴嘴249a相反側之作為第3供給部的噴嘴249c對晶圓200供給作為第1處理氣體的MS氣體及作為摻雜氣體的PH氣體，而於晶圓200上形成包含添加有(摻雜)P的Si之膜、即摻P之Si膜的步驟(Si膜形成步驟)。本說明書中，亦將摻P之Si膜簡稱為Si膜。
又，於圖4所示之成膜順序中，
於準備晶圓200之後且進行上述之Si膜形成步驟之前，進行如下之步驟：
自噴嘴249a對晶圓200供給作為第2處理氣體的DS氣體，自噴嘴249b對晶圓200供給N2氣體，自噴嘴249c對晶圓200供給N2氣體，而於晶圓200上作為晶種層而形成包含有Si之層、即Si層的步驟(晶種層形成步驟)。以下，亦將該Si層稱為Si晶種層。
具體而言，於晶種層形成步驟中，將交替地執行如下之步驟的循環進行既定次數：
步驟1，其係自噴嘴249a~249c中之任一者(此處為噴嘴249b)對晶圓200供給作為第3處理氣體的DCS氣體；及
步驟2，其係自噴嘴249a對晶圓200供給DS氣體，自噴嘴249b對晶圓200供給N2氣體，自噴嘴249c對晶圓200供給N2氣體。
再者，在上述之Si膜形成步驟中，控制自噴嘴249a所供給之N2氣體之流量與自噴嘴249b所供給之氣體之流量的平衡，藉此調整形成於晶圓200上的Si膜之晶圓面內膜厚分佈(以下，亦簡稱為面內膜厚分佈)。
此處作為一例，針對作為晶圓200而使用於表面未製作有凹凸構造的表面積較小之裸晶圓並藉由上述之成膜順序及流量控制而調整Si膜之面內膜厚分佈的例進行說明。本說明書中，亦將於晶圓200之中央部最厚且隨著接近外周部(周緣部)逐漸變薄的膜之面內膜厚分佈稱為中央凸起分佈。又，亦將於晶圓200之中央部最薄且隨著接近外周部逐漸變厚的膜之面內膜厚分佈稱為中央凹陷分佈。又，亦將自晶圓200之中央部至外周部而膜厚變化較少的平坦之膜之膜厚分佈稱為平坦分佈。若能夠於裸晶圓上形成具有中央凸起分佈的膜，則能夠於在表面製作有微細之凹凸構造的表面積較大之圖案晶圓(產品晶圓)上形成具有平坦分佈的膜。
在本說明書中亦存在有為了方便將圖4所示之成膜順序以如下般表示之情形。
在以下之變形例等之說明中亦使用相同之記法。
(DCS→DS)×n→MS+PH
Figure 108137307-A0101-12-0012-24
摻P之Si
於本說明書中使用「晶圓」一詞之情形係存在有：指晶圓本身之情形、或指晶圓與於其之表面所形成之既定之層或膜的積層體之情形。於本說明書中使用「晶圓之表面」一詞之情形係存在有：指晶圓本身之表面之情形、或指形成於晶圓上的既定之層等之表面之情形。於本說明書中記載「於晶圓上形成既定之層」之情形係存在有：指於晶圓本身之表面上直接形成既定之層之情形、或指於在晶圓上所形成之層等之上形成既定之層之情形。於本說明書中使用「基板」一詞之情形亦與使用「晶圓」一詞之情形同義。
(晶圓補充及晶舟負載)
若複數片晶圓200被裝填(晶圓補充)於晶舟217，則閘門219s藉由閘門開關機構115s而被移動，分歧管209之下端開口被打開(閘門開放)。其後，如圖1所示，支撐複數片晶圓200的晶舟217係藉由晶舟升降機115而被提昇並向處理室201內搬入(晶舟負載)。於該狀態下，密封蓋219係成為經由O環220b而密封分歧管209之下端的狀態。
(壓力調整及溫度調整)
以處理室201內、即晶圓200所存在的空間成為期望之壓力(真空度)之方式，藉由真空泵246進行真空排氣(減壓排氣)。此時，利用壓力感測器245測量處理室201內之壓力，基於該所測量之壓力資訊， 反饋控制APC閥244。又，以處理室201內之晶圓200成為期望之成膜溫度之方式，藉由加熱器207進行加熱。此時，以處理室201內成為期望之溫度分佈之方式，基於溫度感測器263所檢測的溫度資訊而反饋控制對加熱器207的通電情況。又，開始藉由旋轉機構267所進行之晶圓200之旋轉。處理室201內之排氣、晶圓200之加熱及旋轉係均至少在結束對晶圓200之處理為止之期間持續地被進行。
(晶種層形成步驟)
其後，依序執行以下之步驟1、2。
[步驟1]
該步驟中，自噴嘴249b對處理室201內之晶圓200供給DCS氣體，自噴嘴249a、249c之各者供給N2氣體。
具體而言，打開閥243b，向氣體供給管232b內流入DCS氣體。DCS氣體係藉由MFC241b進行流量調整，經由噴嘴249b向處理室201內供給，自排氣口231a進行排氣。此時，對晶圓200供給DCS氣體。又，此時，打開閥243d、243f，經由噴嘴249a、249c之各者而向處理室201內供給N2氣體。
於下述之處理條件下對晶圓200供給DCS氣體，藉此可藉由DCS氣體所持有的處理(treatment)作用(蝕刻作用)，自晶圓200之表面去除自然氧化膜及雜質等，而可使該面潔淨化。藉此，可將晶圓200之表面於下述之步驟2中設為易於進行Si之吸附即晶種層之形成的面。
晶圓200之表面被潔淨化之後，關閉閥243b，停止向處 理室201內供給DCS氣體。繼而，將處理室201內進行真空排氣，將處理室201內所殘留的氣體等自處理室201內排除。此時，打開閥243d~243f，經由噴嘴249a~249c向處理室201內供給N2氣體。自噴嘴249a~249c所被供給的N2氣體係作為沖洗氣體而發揮作用，藉此，沖洗處理室201內(沖洗步驟)。
[步驟2]
步驟1結束之後，自噴嘴249a對處理室201內之晶圓200、即經被潔淨化的晶圓200之表面供給DS氣體，自噴嘴249b、249c之各者供給N2氣體。
具體而言，打開閥243a，向氣體供給管232a內流入DS氣體。DS氣體係藉由MFC241a進行流量調整，經由噴嘴249a向處理室201內供給，自排氣口231a進行排氣。此時，對晶圓200供給DS氣體。又，此時，打開閥243e、243f，經由噴嘴249b、249c之各者向處理室201內供給N2氣體。
於下述之處理條件下對晶圓200供給DS氣體，藉此可使DS中所包含有的Si吸附於在步驟1中所經被潔淨化的晶圓200之表面，從而形成晶種(核)。於下述之處理條件下，形成於晶圓200之表面的核之結晶構造係成為非晶(amorphous)。
於晶圓200之表面形成有核之後，關閉閥243a，停止向處理室201內供給DS氣體。繼而，藉由與步驟1之沖洗步驟相同之處理程序，將處理室201內所殘留的氣體等自處理室201內排除。
[實施既定次數]
將交替地、即非同步而非同時地執行上述之步驟1、2的循環進行既定次數(n次，n為1以上之整數)，藉此可於晶圓200上形成高密度地形成有上述核所成的晶種層即Si晶種層。
作為在步驟1中之處理條件，可例示：
DCS氣體供給流量：10~1000sccm
DCS氣體供給時間：0.5~10分鐘
N2氣體供給流量(每個氣體供給管)：10~10000sccm
處理溫度(第1溫度)：350~450℃
處理壓力：400~1000Pa。
作為在步驟2中之處理條件，可例示：
DS氣體供給流量：10~1000sccm
DS氣體供給時間：0.5~10分鐘。
其他之處理條件係設為與在步驟1中之處理條件相同之處理條件。
於步驟1中，作為第3處理氣體，除DCS氣體以外，可使用氯矽烷(SiH3Cl，簡稱：MCS)氣體、四氯矽烷(SiCl4，簡稱：STC)氣體、三氯矽烷(SiHCl3，簡稱：TCS)氣體、六氯乙矽烷(Si2Cl6，簡稱：HCDS)氣體、八氯丙矽烷(Si3Cl8，簡稱：OCTS)氣體等之氯矽烷系氣體。又，作為第3處理氣體，可使用四氟矽烷(SiF4)氣體、四溴矽烷(SiBr4)氣體、四碘矽烷(SiI4)氣體等。即，作為第3處理氣體，除氯矽烷系氣體以外，可使用氟矽烷系氣體、溴矽烷系氣體、碘矽烷系氣體等之鹵矽烷系氣體。又，作為第3處理氣體，可使用氯化氫(HCl)氣體、氯(Cl2)氣體、三氯化硼(BCl3)氣體、氟化氯(ClF3)氣體等之不含有Si之鹵系氣體。
於步驟2中，作為第2處理氣體，除DS氣體以外，可 使用MS氣體、三矽烷(Si3H8)氣體、四矽烷(Si4H10)氣體、五矽烷(Si5H12)氣體、六矽烷(Si6H14)氣體等之氫化矽氣體。
作為惰性氣體，除N2氣體以外，可使用Ar氣體、He氣體、Ne氣體、Xe氣體等之稀有氣體。就該點而言，於下述之升溫步驟及Si膜形成步驟等之中亦相同。
(升溫步驟)
晶種層形成步驟結束之後，以使處理室201內之溫度變更為較上述第1溫度高之第2溫度之方式調整加熱器207之輸出。在進行本步驟之時，打開閥243d~243f，經由噴嘴249a~249c向處理室201內供給N2氣體，將處理室201內進行沖洗。處理室201內之溫度到達至第2溫度並穩定之後，開始下述之Si膜形成步驟。
(Si膜形成步驟)
該步驟中，自噴嘴249c對形成於處理室201內之晶圓200、即晶圓200上的晶種層之表面供給MS氣體及PH氣體，自噴嘴249a、249b之各者供給N2氣體。
具體而言，打開閥243c，向氣體供給管232c內流入MS氣體。MS氣體係藉由MFC241c進行流量調整，經由噴嘴249c向處理室201內供給，自排氣口231a進行排氣。又，此時，打開閥243g，向氣體供給管232g內流入PH氣體。PH氣體係藉由MFC241g進行流量調整，經由氣體供給管232c、噴嘴249c向處理室201內供給，自排氣口231a進行排氣。此時，對晶圓200一併且同時地供給MS氣體與PH氣體。又，此時，打開閥243d、243e，經由噴嘴249a、249b之各者向 處理室201內供給N2氣體。
於下述之處理條件下自噴嘴249c對晶圓200供給MS氣體、PH氣體，藉此可使Si吸附(堆積)至晶圓200之表面上即形成於晶圓200上之晶種層上，從而形成摻P之Si膜。於下述之處理條件下，形成於晶圓200上之Si膜的結晶構造係成為非晶、聚晶(多結晶)、或非晶與聚晶之混合晶。
對晶圓200供給MS氣體、PH氣體(以下，亦將該等之氣體稱為MS氣體等)時，控制自噴嘴249a所供給之N2氣體之流量與自噴嘴249b所供給之N2氣體之流量的平衡。具體而言，例如，使自噴嘴249a所供給之N2氣體之流量與自噴嘴249b所供給之N2氣體之流量不同。藉此，可調整形成於晶圓200上的Si膜之面內膜厚分佈。
在圖4所示之成膜順序中，作為一例，顯示出使自噴嘴249a所供給之N2氣體之流量大於自噴嘴249b所供給之N2氣體之流量的情形。於此情形時，例如將自噴嘴249a所供給之N2氣體之流量設為500~2000sccm，將自噴嘴249b所供給之N2氣體之流量設為10~400sccm。
以此方式控制流量平衡，藉此可控制對晶圓200所被供給之MS氣體等之晶圓面內濃度分佈(分壓分佈)，即在晶圓面內的供給量分佈。具體而言，可朝提高(增加)被供給至晶圓200之中央部的MS氣體等之濃度(供給量)的方向，且朝降低(減少)被供給至晶圓200之外周部的MS氣體等之濃度(供給量)的方向而分別進行控制。又，根據其之控制的程度，可使被供給至晶圓200之中央部的MS氣體等之濃度(供給量)與被供給至晶圓200之外周部的MS氣體等之濃度(供給量)為相同程度，或高於(多於)被供給至晶圓200之外周部的MS氣體等之濃度(供 給量)。其之結果，可使形成於晶圓200上的Si膜之面內膜厚分佈，例如自中央凹陷分佈而接近至平坦分佈，進而，接近至中央凸起分佈。
於晶圓200上形成具有所期望之面內膜厚分佈的Si膜之後，關閉閥243c、243g，分別停止向處理室201內供給MS氣體、PH氣體。
繼而，藉由與在上述步驟1中之沖洗步驟相同之處理程序，將處理室201內所殘留之氣體等自處理室201內排除。
作為在Si膜形成步驟中之處理條件，可例示：
MS氣體供給流量：10~2000sccm
PH氣體供給流量：0.1~500sccm
MS氣體及PH氣體供給時間：1~300分鐘
N2氣體供給流量(每個氣體供給管)：10~20000sccm
處理溫度(第2溫度)：500~650℃
處理壓力：30~200Pa。
此處所表示的處理條件係於處理室201內，於MS氣體單獨存在之情形下MS氣體進行熱分解的條件，即產生CVD反應的條件。
即，此處所表示的處理條件係不對在晶圓200上的Si之吸附(堆積)施加自限的條件，即於晶圓200上的Si之吸附成為非自限的條件。
作為第1處理氣體，除MS氣體以外，可使用上述之各種氫化矽氣體及上述之各種鹵矽烷系氣體。為抑制鹵元素殘留於Si膜中，較佳為使用氫化矽氣體作為第1處理氣體，為提高Si膜之成膜速率，較佳為使用反應性較高之鹵矽烷系氣體作為第1處理氣體。
作為摻雜氣體，除PH氣體以外，可使用胂(AsH3)氣等之包含有V族元素即其單獨而成為固體的元素(P，砷(As)等)的氣體。 又，作為摻雜氣體，除包含有V族元素的氣體以外，亦可使用二硼烷(B2H6)氣體、三氯硼烷(BCl3)氣體等之包含有III族元素即其單獨而成為固體的元素(硼(B)等)的氣體。
(後沖洗及大氣壓恢復)
Si膜形成步驟結束之後，自噴嘴249a~249c之各者向處理室201內供給作為沖洗氣體的N2氣體，自排氣口231a進行排氣。藉此，處理室201內被沖洗，在處理室201內所殘留的氣體及反應副產物自處理室201內被去除(後沖洗)。其後，處理室201內之環境氣體被置換成惰性氣體(惰性氣體置換)，處理室201內之壓力恢復至常壓(大氣壓恢復)。
(晶舟卸載及晶圓釋放)
藉由晶舟升降機115使密封蓋219下降，分歧管209之下端呈開口。繼而，經處理完畢之晶圓200係在被晶舟217所支撐的狀態下自分歧管209之下端搬出(晶舟卸載)至反應管203之外部。晶舟卸載之後，閘門219s被移動，分歧管209之下端開口係經由O環220c而藉由閘門219s被密封(閘門關閉)。經處理完畢之晶圓200係被搬出至反應管203之外部之後，自晶舟217被取出(晶圓釋放)。
(3)本實施形態之效果
根據本實施形態，獲得以下所示之1種或複數種的效果。
(a)於Si膜形成步驟中，自噴嘴249c供給MS氣體時，控制自噴嘴249a所供給之N2氣體之流量與自噴嘴249b所供給之N2 氣體之流量的平衡，藉此可調整形成於晶圓200上的Si膜之面內膜厚分佈。例如，可使形成於構成為裸晶圓之晶圓200上的Si膜之面內膜厚分佈成為中央凸起分佈。藉此，於使用圖案晶圓作為晶圓200之情形時，可於該晶圓200上形成具有平坦分佈的Si膜。
形成於晶圓200上的膜之面內膜厚分佈係依存於晶圓200之表面積，此可被認為基於所謂的負載效應所產生之現象。如本實施形態之基板處理裝置般，於MS氣體等之原料自晶圓200之外周部側向中央部側流動之情形時，成膜對象之晶圓200之表面積越大，MS氣體等之原料於晶圓200之外周部消耗越多量，從而變得難以到達至該中央部。其之結果，形成於晶圓200上的膜之面內膜厚分佈係存在有成為中央凹陷分佈的傾向。根據本實施形態，即便於使用表面積較大之圖案晶圓作為晶圓200之情形時，亦能夠自由地進行控制，如將形成於晶圓200上的膜之面內膜厚分佈，自中央凹陷分佈而矯正為平坦分佈，進而，矯正為中央凸起分佈等。
(b)於Si膜形成步驟中，使用2根噴嘴249a、249b進行N2氣體之供給，藉此相較於使用1根噴嘴進行N2氣體之供給之情形，可更精密且廣範圍地調整形成於晶圓200上的Si膜之面內膜厚分佈。其原因在於，根據本實施形態之方法，可個別地即獨立地控制被供給至晶圓200之中央部的MS氣體等之濃度(供給量)與被供給至晶圓200之外周部的MS氣體等之濃度(供給量)。
(c)將至少噴嘴249b、較佳為噴嘴249a~249c以至少於俯視下與排氣口231a對向之方式分別進行配置，藉此，可提高形成於晶圓200上的Si膜之面內膜厚分佈的控制性。又，將噴嘴249a、249c以直線L為對稱軸而呈線對稱地配置，藉此可進而提高形成於晶圓200 上的Si膜之面內膜厚分佈的控制性。
(d)於準備晶圓200之後且在進行Si膜形成步驟之前，進行晶種層形成步驟，藉此，可使形成於晶圓200上的Si膜之培養時間(生長延遲)縮短，從而可提高成膜處理之生產性。
(e)於晶種層形成步驟中，藉由交替地進行DCS氣體之供給與DS氣體之供給，可提高晶種層之形成效率，又，使晶種層緻密化。藉此，可提高成膜處理之生產性，又，使形成於晶圓200上的Si膜產生緻密化。又，藉由交替地進行氣體之供給，可抑制在處理室201內之過度的氣相反應，提高成膜處理之品質。
(f)於如下之情形時亦可同樣獲得上述之效果：使用MS氣體以外之第1處理氣體之情形、或使用DS氣體以外之第2處理氣體之情形、或使用DCS氣體以外之第3處理氣體之情形、或使用PH氣體以外之摻雜氣體之情形、或使用N2氣體以外之惰性氣體之情形。
(4)變形例
在本實施形態中之成膜步驟並不限定於圖4所示之態樣，可如以下所示之變形例般進行變更。該等之變形例係可任意地組合。只要無特別地說明，在各變形例之各步驟中之處理程序、處理條件係可設為與在上述之基板處理順序之各步驟中之處理程序、處理條件相同。
(變形例1)
圖4所示之成膜順序中，對實施晶種層形成步驟之例進行說明，但亦可不實施晶種層形成步驟。亦於本變形例中，於在Si膜形成步驟中自噴嘴249c供給MS氣體之時，控制自噴嘴249a所供給之N2氣體 之流量與自噴嘴249b所供給之N2氣體之流量的平衡，藉此可調整形成於晶圓200上的Si膜之面內膜厚分佈。
(變形例2)
Si膜形成步驟中，自噴嘴249c供給MS氣體等時，亦可使自噴嘴249a所供給之氣體之流量小於自噴嘴249b所供給之N2氣體之流量。於此情形時，例如將自噴嘴249a所供給之N2氣體之流量設為10~400sccm，將自噴嘴249b所供給之N2氣體之流量設為500~2000sccm。藉由以此方式控制流量平衡，可朝降低(減少)被供給至晶圓200之中央部的MS氣體等之濃度(供給量)之方向，並朝提高(增加)被供給至晶圓200之外周部的MS氣體等之濃度(供給量)之方向而分別進行控制。結果，可使形成於晶圓200上的Si膜之面內膜厚分佈，例如自中央凸起分佈而接近至平坦分佈，進而，接近至中央凹陷分佈。
再者，在形成於晶圓200上的Si膜之面內膜厚分佈成為期望之分佈之情形下，自噴嘴249c供給MS氣體等之時，亦可使自噴嘴249a所供給之N2氣體之流量與自噴嘴249b所供給之N2氣體之流量相等，而無不同。
(變形例3)
不僅是Si膜形成步驟，於晶種層形成步驟之步驟2中，自噴嘴249a供給DS氣體時，亦可控制自噴嘴249b所供給之N2氣體之流量與自噴嘴249c所供給之N2氣體之流量的平衡。例如，使自噴嘴249b所供給之N2氣體之流量與自噴嘴249c所供給之N2氣體之流量不同，藉此可調整形成於晶圓200上的晶種層之面內厚度分佈，結果，可調整形成 於晶圓200上的Si膜之面內膜厚分佈。
例如，自噴嘴249a供給DS氣體時，亦可使自噴嘴249b所供給之N2氣體之流量小於自噴嘴249c所供給之N2氣體之流量。於此情形時，例如將自噴嘴249b所供給之N2氣體之流量設為10~400sccm，將自噴嘴249c所供給之N2氣體之流量設為500~2000sccm。藉由以此方式控制流量平衡，可使形成於晶圓200上的晶種層之面內厚度分佈，自中央凹陷分佈而接近至平坦分佈，進而，接近至中央凸起分佈。
又，例如，自噴嘴249a供給DS氣體時，亦可使自噴嘴249b所供給之N2氣體之流量大於自噴嘴249c所供給之N2氣體之流量。於此情形時，例如將自噴嘴249b所供給之N2氣體之流量設為500~2000sccm，將自噴嘴249c所供給之N2氣體之流量設為10~400sccm。藉由以此方式控制流量平衡，可使形成於晶圓200上的晶種層之面內厚度分佈，例如自中央凸起分佈而接近至平坦分佈，進而，接近至中央凹陷分佈。
(變形例4)
於晶種層形成步驟之步驟2中，亦可自噴嘴249a對晶圓200供給N2氣體，自噴嘴249b對晶圓200供給N2氣體，自噴嘴249c對晶圓200供給DS氣體。即，於Si膜形成步驟與晶種層形成步驟之步驟2中，亦可自共通之噴嘴249c進行處理氣體(DS氣體、MS氣體)之供給。
於此情形時，於步驟2中，自噴嘴249c供給DS氣體時，亦可藉由控制自噴嘴249a所供給之N2氣體之流量與自噴嘴249b所供給之N2氣體之流量的平衡，而調整形成於晶圓200上的晶種層之面內 厚度分佈。於此情形時，自噴嘴249a、249b之各者所供給之N2氣體的供給條件係可設為與在Si膜形成步驟中之該等相同。
例如，自噴嘴249c供給DS氣體時，使自噴嘴249a所供給之N2氣體之流量大於自噴嘴249b所供給之N2氣體之流量，藉此可使形成於晶圓200上的晶種層之面內厚度分佈，自中央凹陷分佈而接近至平坦分佈，進而，接近至中央凸起分佈。結果，可調整形成於晶圓200上的Si膜之面內膜厚分佈。
又，例如，自噴嘴249c供給DS氣體時，使自噴嘴249a所供給之N2氣體之流量小於自噴嘴249b所供給之N2氣體之流量，藉此可使形成於晶圓200上的晶種層之面內厚度分佈，自中央凸起分佈而接近至平坦分佈，進而，接近至中央凹陷分佈。結果，可調整形成於晶圓200上的Si膜之面內膜厚分佈。
(變形例5)
於晶種層形成步驟之步驟1中，亦可自噴嘴249a、249c中之任一者進行對晶圓200的DCS氣體之供給。
再者，於步驟1中，自噴嘴249c進行DCS氣體之供給時，亦可控制自噴嘴249a所供給之N2氣體之流量與自噴嘴249b所供給之N2氣體之流量的平衡。例如，藉由使自噴嘴249a所供給之N2氣體之流量與自噴嘴249b所供給之N2氣體之流量不同，可使對晶圓200之表面所進行之潔淨化的程度在晶圓200之面內產生不同。藉此，可調整形成於晶圓200上的晶種層之面內厚度分佈，結果，可調整形成於晶圓200上的Si膜之面內膜厚分佈。
例如，自噴嘴249c進行DCS氣體之供給時，藉由使自 噴嘴249a所供給之N2氣體之流量大於自噴嘴249b所供給之N2氣體之流量，可朝增大在晶圓200之中央部的潔淨化之作用的方向，並朝減小在晶圓200之外周部的潔淨化之作用的方向而分別進行控制。藉此，可使形成於晶圓200上的晶種層之面內厚度分佈即形成於晶圓200上的Si膜之面內膜厚分佈，自中央凹陷分佈而接近至平坦分佈，進而，接近至中央凸起分佈。
又，例如，自噴嘴249c進行DCS氣體之供給時，藉由使自噴嘴249a所供給之N2氣體之流量小於自噴嘴249b所供給之N2氣體之流量，可朝減小在晶圓200之中央部的潔淨化之作用的方向，並朝增大在晶圓200之外周部的潔淨化之作用的方向而分別進行控制。藉此，可使形成於晶圓200上的晶種層之面內厚度分佈即形成於晶圓200上的膜之面內膜厚分佈，自中央凸起分佈而接近至平坦分佈，進而，接近至中央凹陷分佈。
於步驟1中自噴嘴249a進行DCS氣體之供給時，藉由控制自噴嘴249b所供給之N2氣體之流量與自噴嘴249c所供給之N2氣體之流量的平衡，獲得相同之效果。
(變形例6)
於變形例3~5中，亦可不實施Si膜形成步驟中之N2氣體之流量平衡控制。即便於此情形時，藉由調整形成於晶圓200上的晶種層之面內厚度分佈，可在某種程度上調整形成於晶圓200上的Si膜之面內膜厚分佈。
(變形例7)
如以下所示之成膜順序，晶種層形成步驟中，亦可不實施步驟1，而進行既定次數(1次以上)的步驟2。又，步驟2中，作為第2處理氣體，除氫化矽氣體以外，亦可使用四(二甲胺基)矽烷(Si[N(CH3)2]4，簡稱：4DMAS)氣體、三(二甲胺基)矽烷(Si[N(CH3)2]3H，簡稱：3DMAS)氣體、雙(二乙胺基)矽烷(Si[N(C2H5)2]2H2，簡稱：BDEAS)氣體、雙(第三丁胺基)矽烷(SiH2[NH(C4H9)]2，簡稱：BTBAS)氣體、(二異丙胺基)矽烷(SiH3N[CH(CH3)2]2，簡稱：DIPAS)氣體等之胺基矽烷系氣體。
DIPAS→MS+PH
Figure 108137307-A0101-12-0026-7
摻P之Si
(變形例8)
如以下所示之成膜順序，晶種層形成步驟中，亦可將步驟1、2各實施1次。又，步驟1中，作為第3處理氣體，除鹵矽烷系氣體以外，亦可使用HCl氣體等之不含有Si之鹵系氣體。
HCI→DS→MS+PH
Figure 108137307-A0101-12-0026-23
摻P之Si
(變形例9)
作為第1處理氣體，除氫化矽氣體以外，亦可使用例如DCS氣體或HCDS氣體等之氯矽烷系氣體、或者3DMAS氣體或BDEAS氣體等之胺基矽烷系氣體。
又，除上述處理氣體以外，作為反應體，亦可進而使用例如：如三乙胺((C2H5)3N，簡稱：TEA)氣體般之胺系氣體、或如氧(O2)氣、水蒸氣(H2O氣體)、臭氧(O3)氣體、經電漿激發之O2氣體(O2 *)、O2氣體+氫(H2)氣般之含氧(O)氣體(氧化劑)、或如丙烯(C3H6)氣體般之含碳(C)氣體、或如BCl3氣體般之含B氣體。
繼而，藉由例如以下所示之成膜順序，可於晶圓200上形成氮化矽膜(Si膜)、氮氧化矽膜(SiON膜)、碳氧化矽膜(SiOC膜)、碳氮化矽膜(SiCN膜)、碳氮氧化矽膜(SiOCN膜)、硼碳氮化矽膜(SiBCN膜)、硼氮化矽膜(SiBN膜)、氧化矽膜(SiO膜)。於以下成膜順序中，自噴嘴249c供給第1處理氣體(DCS氣體、HCDS氣體、3DMAS氣體、BDEAS氣體)時，將自噴嘴249a、249b所供給之N2氣體之流量平衡，與圖4所示之成膜順序或上述變形例進行同樣地控制。藉此，獲得與圖4所示之成膜順序或上述變形例相同之效果。
DCS+NH3
Figure 108137307-A0101-12-0027-19
SiN
(DCS→NH3)×n
Figure 108137307-A0101-12-0027-18
SiN
(HCDS→NH3→O2)×n
Figure 108137307-A0101-12-0027-17
SiON
(HCDS→TEA→O2)×n
Figure 108137307-A0101-12-0027-16
SiOC(N)
(HCDS→C3H6→NH3)×n
Figure 108137307-A0101-12-0027-15
SiCN
(HCDS→C3H6→NH3→O2)×n
Figure 108137307-A0101-12-0027-21
SiOCN
(HCDS→C3H6→BCl3→NH3)×n
Figure 108137307-A0101-12-0027-22
SiBCN
(HCDS→BCl3→NH3)×n
Figure 108137307-A0101-12-0027-12
SiBN
(HCDS→O2+H2)×n
Figure 108137307-A0101-12-0027-11
SiO
(3DMAS→O3)×n
Figure 108137307-A0101-12-0027-10
SiO
(BDEAS→O2 *)×n
Figure 108137307-A0101-12-0027-9
SiO
再者，作為在本變形例中供給第1處理氣體的步驟中的處理條件，例示：
第1處理氣體供給流量：10~2000sccm
第1處理氣體供給時間：1~120秒
處理溫度：250~800℃
處理壓力：1~2666Pa。
其他之處理條件係設為與圖4所示之成膜順序之Si膜形成步驟中的處理條件相同的處理條件。
又，作為供給反應體的步驟中的處理條件，例示：
反應體供給流量：100~10000sccm
反應體供給時間：1~120秒
處理壓力：1~4000Pa。
其他之處理條件係設為與本變形例之供給第1處理氣體之步驟中的處理條件相同的處理條件。
再者，於本變形例中，亦可在準備晶圓200之後且在實施上述之成膜順序之前，於晶圓200上實施晶種層形成步驟。
<其他之實施形態>
以上，對本發明之實施形態具體地進行了說明。但，本發明並不限定於上述之實施形態，於不脫離其主旨之範圍內可進行各種變更。
上述之實施形態中，對噴嘴249a~249c呈鄰接(近接)所設置之例進行了說明，但本發明並不限定於此種態樣。例如，噴嘴249a、249c亦可設置於反應管203之內壁與晶圓200之間的俯視下呈圓環狀之空間中之遠離噴嘴249b的位置。
上述之實施形態中，針對第1~第3供給部為藉由噴嘴249a~249c所構成且於處理室201內設置有3根噴嘴的例進行了說明，但本發明並不限定於此種態樣。例如，亦可第1~第3供給部中之至少任一供給部係藉由2根以上噴嘴所構成。又，亦可於處理室201內新設置除第1~第3供給部以外的噴嘴，使用該噴嘴進而供給N2氣 體及各種處理氣體。於在處理室201內設置除噴嘴249a~249c以外的噴嘴之情形時，該新設置之噴嘴可設置於俯視下與排氣口231a對向的位置，亦可設置於非對向的位置。即，新設置之噴嘴亦可設置於遠離噴嘴249a~249c的位置，例如反應管203之內壁與晶圓200之間的俯視下呈圓環狀之空間中的沿著晶圓200之外周而在噴嘴249a~249c與排氣口231a間的中間位置、或該中間位置之附近的位置。
上述實施形態中，對在基板上形成有包含Si作為主元素的膜之例進行了說明，但本發明並不限定於此種態樣。即，本發明亦可較佳地應用於如下情形：於基板上形成有除Si以外將包含鍺(Ge)、B等之半金屬元素作為主元素的膜。又，本發明亦可較佳地應用於如下情形：於基板上形成有將包含鈦(Ti)、鋯(Zr)、鉿(Hf)、鈮(Nb)、鉭(Ta)、鉬(Mo)、鎢(W)、釔(Y)、鑭(La)、鍶(Sr)、鋁(Al)等之金屬元素作為主元素的膜。
用於基板處理的配方係較佳為配合處理內容而個別地進行準備，經由電通訊線路及外部儲存裝置123而預先儲存於儲存裝置121c內。而且，在開始處理時，較佳為CPU121a自儲存於儲存裝置121c內的複數個配方中，配合基板處理之內容而適當地選擇恰當之配方。藉此，可利用1台之基板處理裝置而再現性良好地形成各種之膜種、組成比、膜質、膜厚之膜。又，可減輕操作員之負擔，可一面避免操作失誤，一面迅速地開始處理。
上述之配方並不限於新製作之情形，例如，亦可藉由變更已安裝於基板處理裝置的既有之配方來進行準備。於變更配方之情形時，亦可經由電通訊線路及記錄有該配方的記錄媒體，將變更後之配方安裝於基板處理裝置。又，亦可操作既有之基板處理裝置所具備 之輸入輸出裝置122，直接變更已安裝於基板處理裝置的既有之配方。
上述實施形態中，對第1~第3供給部以沿著反應管之內壁之方式設置於處理室內之例進行了說明。然而，本發明並不限定於上述之實施形態。
例如，如圖5(a)中表示立式處理爐之剖面構造般，亦可於反應管之側壁設置緩衝室，將與上述之實施形態相同之構成之第1~第3供給部以與上述之實施形態相同之配置之方式設置於該緩衝室內。圖5(a)中，表示於反應管之側壁設置有供給用緩衝室與排氣用緩衝室並將各者配置於夾著晶圓而對向之位置的例。再者，供給用緩衝室與排氣用緩衝室之各者係自反應管之側壁之下部沿至上部，即沿著晶圓排列區域而所設置。又，圖5(a)中，表示將供給用緩衝室分成複數個(3個)之空間且於各者之空間配置有各噴嘴的例。緩衝室之3個空間之配置係與第1~第3供給部之配置相同。又，例如，如圖5(b)表示立式處理爐之剖面構造般，亦可利用與圖5(a)相同之配置設置緩衝室，於緩衝室內設置第2供給部，以自兩側夾著該緩衝室之與處理室的連通部並沿著反應管之內壁之方式設置第1、第3供給部。再者，於圖5(a)、圖5(b)所進行說明之緩衝室及反應管以外之構成係與圖1所示之處理爐之各部分之構成相同。
即便於使用該等處理爐之情形時，亦可獲得與上述之實施形態相同之效果。
在上述之實施形態中，針對使用一次處理複數片基板的批次式之基板處理裝置而形成膜的例進行了說明。本發明並不限定於上述之實施形態，例如，亦可較佳地應用於使用一次處理1片或複數片基板的單片式之基板處理裝置而形成膜的情形。又，在上述之實施 形態中，針對使用具有熱壁型之處理爐的基板處理裝置而形成膜的例進行了說明。本發明並不限定於上述之實施形態，亦可較佳地應用於使用具有冷壁型之處理爐的基板處理裝置而形成膜的情形。
即便於使用該等之基板處理裝置之情形時，亦能夠利用與上述之實施形態及變形例相同之順序、處理條件而進行成膜，獲得與該等相同的效果。
又，上述之實施形態及變形例等係可適當組合而使用。此時之處理程序、處理條件係例如可設為與上述之實施形態之處理程序、處理條件相同。
於本說明書所述之各種效果係針對基板上之膜形成，不僅能夠在對基板所供給之處理氣體進行熱分解之條件下(不施加有自限的條件下)，在對基板所供給之處理氣體不進行熱分解之條件下(施加有自限的條件下)亦能夠在相同之傾向而獲得。但，在上述之各種效果中，尤其是關於面內膜厚分佈之調整的效果係在對基板所供給之處理氣體進行熱分解且產生CVD反應之條件下針對基板上之膜形成而可特別有效地獲得。
[實施例]
作為樣本A，使用圖1所示之基板處理裝置，藉由圖4所示之成膜順序在晶圓上形成Si膜。實施Si膜形成步驟之時，將自第1供給部所供給之N2氣體之流量設為150~250sccm之範圍內之既定流量，將自第2供給部所供給之N2氣體之流量設為40~80sccm之範圍內之既定流量。其他之處理條件係設為上述之實施形態所記載之處理條件範圍內之既定條件。
作為樣本B，使用圖1所示之基板處理裝置，藉由圖4所示之成膜順序在晶圓上形成Si膜。實施Si膜形成步驟之時，將自第1供給部所供給之N2氣體之流量設為450~550sccm之範圍內之既定流量，將自第2供給部所供給之N2氣體之流量設為40~80sccm之範圍內之既定流量。其他之處理條件係設為與製作樣本A時之處理條件相同。
作為樣本C，使用圖1所示之基板處理裝置，藉由圖4所示之成膜順序在晶圓上形成Si膜。但，實施Si膜形成步驟之時，將自第1、第2供給部所供給之N2氣體之流量平衡，設為與製作樣本A時之流量平衡相反。具體而言，實施Si膜形成步驟之時，將自第1供給部所供給之N2氣體之流量設為250~350sccm之範圍內之既定流量，將自第2供給部所供給之N2氣體之流量設為700~900sccm之範圍內之既定流量。其他之處理條件係設為與製作樣本A時之處理條件相同。
繼而，分別測量在樣本A~C之Si膜之晶圓外周部的膜厚而進行比較。圖6(a)係比較樣本A、B之測量結果的圖，圖6(b)係比較樣本A、C之測量結果的圖。在圖6(a)中之樣本A、B之測量位置(距晶圓之中心的距離)為相互對應之位置，關於圖6(b)中之樣本A、C之測量位置(距晶圓之中心的距離)亦為相互對應之位置。但，在圖6(a)中之樣本A、B之測量位置與在圖6(b)中之樣本A、C之測量位置為在晶圓外周部的不同之位置。圖6(a)、圖6(b)之縱軸分別表示膜厚(Å)。圖6(a)之橫軸係分別表示樣本A、B，圖6(b)之橫軸係分別表示樣本A、C。
根據圖6(a)可知，相較於在樣本A之Si膜之晶圓外周部的膜厚，在樣本B之Si膜之晶圓外周部的膜厚更薄。即，可知實施Si膜形成步驟之時，可藉由增大自第1供給部所供給之N2氣體之流 量，即藉由增大自第1供給部所供給之N2氣體之流量相對於自第2供給部所供給之N2氣體之流量的比率，朝著使形成於晶圓外周部的Si膜之膜厚變薄的方向進行調整。
又，根據圖6(b)可知，相較於在樣本A之Si膜之晶圓外周部的膜厚，在樣本B之Si膜之晶圓外周部的膜厚更厚。即，可知實施Si膜形成步驟之時，可藉由以使自第2供給部所供給之N2氣體之流量大於自第1供給部所供給之N2氣體之流量之方式使流量平衡反轉，朝著使形成於晶圓外周部的Si膜之膜厚變厚的方向進行調整。
就該等之結果可知，實施Si膜形成步驟之時，藉由控制自第1供給部所供給之N2氣體之流量與自第2供給部所供給之N2氣體之流量的平衡，可廣範圍且緻密地調整形成於晶圓上的Si膜之面內膜厚分佈。
249a‧‧‧噴嘴(第1供給部)
249b‧‧‧噴嘴(第2供給部)
249c‧‧‧噴嘴(第3供給部)

Claims (20)

  1. 一種半導體裝置之製造方法，其具有以下之步驟：準備基板的步驟；及自第1供給部對上述基板供給惰性氣體，自第2供給部對上述基板供給惰性氣體，自被設置於夾著通過上述第2供給部與上述基板之中心的直線而與上述第1供給部相反側的第3供給部對上述基板供給包含有構成所欲形成之膜的主元素的第1處理氣體，而於上述基板上形成包含有上述主元素的膜的步驟；形成上述膜的步驟係在不對被包含在上述第1處理氣體的上述主元素朝向上述基板之表面之吸附施加自限的條件下進行，於形成上述膜的步驟中，藉由控制自上述第1供給部所供給之惰性氣體之流量與自上述第2供給部所供給之惰性氣體之流量的平衡，而調整形成於上述基板上的上述膜之基板面內膜厚分佈。
  2. 如請求項1之半導體裝置之製造方法，其使自上述第1供給部所供給之惰性氣體之流量與自上述第2供給部所供給之惰性氣體之流量不同。
  3. 如請求項1之半導體裝置之製造方法，其使自上述第1供給部所供給之惰性氣體之流量大於自上述第2供給部所供給之惰性氣體之流量。
  4. 如請求項1之半導體裝置之製造方法，其使自上述第1供給部所供給之惰性氣體之流量小於自上述第2供給部所供給之惰性氣體之流量。
  5. 如請求項1之半導體裝置之製造方法，其在準備上述基板的步驟之後且在形成上述膜的步驟之前，進而具有以下之步驟： 自上述第1供給部對上述基板供給第2處理氣體，自上述第2供給部對上述基板供給惰性氣體，自上述第3供給部對上述基板供給惰性氣體，而於上述基板上形成晶種層的步驟；在形成上述晶種層的步驟中，藉由控制自上述第2供給部所供給之惰性氣體之流量與自上述第3供給部所供給之惰性氣體之流量的平衡，而調整形成於上述基板上的上述晶種層之基板面內厚度分佈。
  6. 如請求項5之半導體裝置之製造方法，其使自上述第2供給部所供給之惰性氣體之流量與自上述第3供給部所供給之惰性氣體之流量不同。
  7. 如請求項5之半導體裝置之製造方法，其使自上述第2供給部所供給之惰性氣體之流量小於自上述第3供給部所供給之惰性氣體之流量。
  8. 如請求項5之半導體裝置之製造方法，其使自上述第2供給部所供給之惰性氣體之流量大於自上述第3供給部所供給之惰性氣體之流量。
  9. 如請求項5之半導體裝置之製造方法，其中，在形成上述晶種層的步驟中，將交替地進行以下步驟的循環施行既定次數：自上述第1供給部、上述第2供給部、及上述第3供給部中之任一者對上述基板供給第3處理氣體的步驟；及自上述第1供給部對上述基板供給上述第2處理氣體，自上述第2供給部對上述基板供給惰性氣體，自上述第3供給部對上述基板供給惰性氣體的步驟。
  10. 如請求項9之半導體裝置之製造方法，其中，在供給上述第3 處理氣體的步驟中，自上述第1供給部對上述基板供給惰性氣體，自上述第2供給部對上述基板供給上述第3處理氣體，自上述第3供給部對上述基板供給惰性氣體。
  11. 如請求項1之半導體裝置之製造方法，其在準備上述基板的步驟之後且在形成上述膜的步驟之前，進而具有以下之步驟：自上述第1供給部對上述基板供給惰性氣體，自上述第2供給部對上述基板供給惰性氣體，自上述第3供給部對上述基板供給第2處理氣體，而於上述基板上形成晶種層的步驟；在形成上述晶種層的步驟中，藉由控制自上述第1供給部所供給之惰性氣體之流量與自上述第2供給部所供給之惰性氣體之流量的平衡，而調整形成於上述基板上的上述晶種層之基板面內厚度分佈。
  12. 如請求項11之半導體裝置之製造方法，其使自上述第1供給部所供給之惰性氣體之流量與自上述第2供給部所供給之惰性氣體之流量不同。
  13. 如請求項11之半導體裝置之製造方法，其使自上述第1供給部所供給之惰性氣體之流量大於自上述第2供給部所供給之惰性氣體之流量。
  14. 如請求項11之半導體裝置之製造方法，其使自上述第1供給部所供給之惰性氣體之流量小於自上述第2供給部所供給之惰性氣體之流量。
  15. 如請求項11之半導體裝置之製造方法，其中，在形成上述晶種層的步驟中，將交替地進行以下步驟的循環施行既定次數：自上述第1供給部、上述第2供給部、及上述第3供給部中之任一者對上述基板供給第3處理氣體的步驟；及 自上述第1供給部對上述基板供給惰性氣體，自上述第2供給部對上述基板供給惰性氣體，自上述第3供給部對上述基板供給上述第2處理氣體的步驟。
  16. 如請求項15之半導體裝置之製造方法，其中，在供給上述第3處理氣體的步驟中，自上述第1供給部對上述基板供給惰性氣體，自上述第2供給部對上述基板供給上述第3處理氣體，自上述第3供給部對上述基板供給惰性氣體。
  17. 如請求項1至16中任一項之半導體裝置之製造方法，其中，於俯視下，上述第2供給部係以夾著上述基板而與對上述各氣體進行排氣的排氣口對向之方式配置，上述第1供給部與上述第3供給部係以夾著通過上述第2供給部與上述排氣口的直線之方式配置。
  18. 如請求項17之半導體裝置之製造方法，其中，上述第1供給部與上述第3供給部係以通過上述第2供給部與上述排氣口的直線為對稱軸而呈線對稱地配置。
  19. 一種基板處理裝置，其具有：處理室，其處理基板；第1供給系統，其自第1供給部對上述處理室內之基板供給惰性氣體；第2供給系統，其自第2供給部對上述處理室內之基板供給惰性氣體；第3供給系統，其自被設置於夾著通過上述第2供給部與上述基板之中心的直線而與上述第1供給部相反之側的第3供給部對上述處理室內之基板供給包含有構成所欲形成之膜的主元素的第1處理氣體；及 控制部，其構成為以如下之方式控制上述第1供給系統、上述第2供給系統、及上述第3供給系統，即，於上述處理室內準備有基板之狀態下，進行自上述第1供給部對上述基板供給惰性氣體且自上述第2供給部對上述基板供給惰性氣體且自上述第3供給部對上述基板供給上述第1處理氣體而於上述基板上形成包含有上述主元素的膜的處理，使形成上述膜的處理，在不對被包含在上述第1處理氣體的上述主元素朝向上述基板之表面之吸附施加自限的條件下進行，且於在上述基板上形成膜的處理中，藉由控制自上述第1供給部所供給之惰性氣體之流量與自上述第2供給部所供給之惰性氣體之流量的平衡，而調整形成於上述基板上的上述膜之基板面內膜厚分佈。
  20. 一種電腦可讀取之記錄媒體，其記錄有藉由電腦使基板處理裝置執行以下之程序的程式：於上述基板處理裝置之處理室內準備基板的程序；於上述處理室內，自第1供給部對上述基板供給惰性氣體，自第2供給部對上述基板供給惰性氣體，自被設置於夾著通過上述第2供給部與上述基板之中心的直線而與上述第1供給部為相反側的第3供給部對上述基板供給包含有構成所欲形成之膜的主元素的第1處理氣體，而於上述基板上形成包含有上述主元素的膜的程序；使形成上述膜的程序，在不對被包含在上述第1處理氣體的上述主元素朝向上述基板上之吸附施加自限的條件下進行的程序；及於上述形成膜的程序中，藉由控制自上述第1供給部所供給之惰性氣體之流量與自上述第2供給部所供給之惰性氣體之流量的平衡，而調整形成於上述基板上的上述膜之基板面內膜厚分佈的程序。
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