TWI766340B - 半導體裝置之製造方法、基板處理裝置及程式 - Google Patents

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Abstract

本發明係包括有重複施行： (a)執行朝已收容基板且經加熱狀態的處理容器內供給處理氣體，而對基板施行處理之製程配方的步驟； (b)執行朝未收容基板且經加熱狀態的處理容器內供給清洗氣體，而清洗處理容器內之清洗配方的步驟；其中，將(b)結束後起至開始(a)為止的時間，設為(a)結束後起至開始(b)為止的時間以下。

Description

半導體裝置之製造方法、基板處理裝置及程式
本揭示係關於半導體裝置之製造方法、基板處理裝置及程式。
半導體裝置之製造步驟的一步驟，係重複施行：對已收容基板的處理容器內供給處理氣體而對基板施行處理的步驟；以及對沒有收容基板的處理容器內供給清洗氣體而清洗處理容器內的步驟(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2002-222805號公報
(發明所欲解決之問題)
本揭示之目的在於提升基板上所形成膜的特性。 (解決問題之技術手段)
根據本揭示一態樣所提供的技術，係包括有重複施行下述步驟： (a)執行朝已收容基板且經加熱狀態的處理容器內供給處理氣體，而對上述基板施行處理之製程配方的步驟； (b)執行朝未收容上述基板且經加熱狀態的上述處理容器內供給清洗氣體，而清洗上述處理容器內之清洗配方的步驟； 且，將(b)結束後起至開始(a)為止的時間，設為(a)結束後起至開始(b)為止的時間以下。 (對照先前技術之功效)
根據本揭示可提升基板上所形成膜之特性。
＜本揭示一態樣＞ 以下，針對本揭示一態樣，主要使用圖1~圖4(a)進行說明。
(1)基板處理裝置之構成 如圖1所示，處理爐202係設有當作加熱機構(溫度調整部)用的加熱器207。加熱器207係呈圓筒形狀，藉由利用保持板支撐而呈垂直安設。加熱器207亦具有利用熱使氣體活化(激發)的活化機構(激發部)機能。
在加熱器207的內側配設有與加熱器207呈同心圓狀的反應管203。反應管203係由例如石英(SiO2 )或碳化矽(SiC)等耐熱性材料構成，形成上端封閉而下端開口的圓筒形狀。在反應管203的下方配設有與反應管203呈同心圓狀的歧管209。歧管209係由例如不鏽鋼(SUS)等金屬材料構成，形成上端與下端均呈開口的圓筒形狀。歧管209的上端部係卡合於反應管203的下端部，構成支撐著反應管203狀態。在歧管209與反應管203之間設有當作密封構件用的O形環220a。反應管203係與加熱器207同樣地呈垂直安設。主要係由反應管203與歧管209構成處理容器(反應容器)。處理容器的筒中空部形成處理室201。處理室201係構成可收容當作基板用之晶圓200。在該處理室201內對晶圓200施行處理。
在處理室201內分別依貫穿歧管209側壁的方式設置當作第1供給部、第2供給部用的噴嘴249a,249b。噴嘴249a,249b分別亦稱為第1噴嘴、第2噴嘴。噴嘴249a,249b分別係由石英或SiC等耐熱性材料構成。噴嘴249a,249b分別構成供給複數種氣體供給時所使用的共用噴嘴。
噴嘴249a,249b分別連接於當作第1配管、第2配管用的氣體供給管232a,232b。氣體供給管232a,232b分別構成供給複數種氣體時所使用的共用配管。在氣體供給管232a,232b中，從氣流上游側起依序分別設有：屬於流量控制器(流量控制部)的質量流量控制器(MFC)241a,241b、及屬於開閉閥的閥243a,243b。氣體供給管232a在較閥243a更靠下游側連接著氣體供給管232c,232d。在氣體供給管232c,232d中從氣流上游側起依序分別設有：MFC241c,241d、與閥243c,243d。氣體供給管232b在較閥243b更靠下游側連接著氣體供給管232e。在氣體供給管232e中，從氣流上游側起依序設有MFC241e、閥243e。氣體供給管232a~232e係由例如SUS等金屬材料構成。
如圖2所示，噴嘴249a,249b係在反應管203內壁與晶圓200間俯視呈圓環狀空間中，從反應管203的內壁下部沿上部，分別設置呈朝晶圓200排列方向立起狀態。即，噴嘴249a,249b係分別在由晶圓200排列的晶圓排列區域側邊，呈水平包圍晶圓排列區域的區域中，設置呈沿晶圓排列區域狀態。在噴嘴249a,249b的側面分別設有供給氣體的氣體供給孔250a,250b。氣體供給孔250a,250b分別俯視朝晶圓200中心呈開口，形成可朝晶圓200供給氣體。氣體供給孔250a,250b係從反應管203下部橫跨至上部設置複數個。
從氣體供給管232a，經由MFC241a、閥243a、噴嘴249a，朝處理室201內供給處理氣體(原料氣體)之例如含有以構成在晶圓200上所形成膜之主元素矽(Si)的矽烷系氣體。所謂原料氣體，係指氣體狀態的原料，例如：將常溫常壓下呈液體狀態的原料施行氣化而獲得的氣體、在常溫常壓下呈氣體狀態的原料等。矽烷系氣體係可使用例如：屬於氫化矽氣體之單矽烷(SiH4 、簡稱：MS)氣體。
從氣體供給管232b經由MFC241b、閥243b、噴嘴249b，朝處理室201內供給當作摻雜氣體用之例如含雜質(摻雜)之氣體。摻雜氣體係可使用含有III族元素(第13族元素)及V族元素(第15族元素)中之任一元素的氣體，例如含有V族元素磷(P)之氣體的膦(PH3 、簡稱：PH)氣體。
從氣體供給管232c經由MFC241c、閥243c、氣體供給管232a、噴嘴249a，朝處理室201內供給當作清洗氣體用之例如含鹵氣體。鹵係包括有：氯(Cl)、氟(F)、溴(Br)、碘(I)等。含鹵氣體係可使用例如含F氣體之氟(F2 )氣體。
從氣體供給管232d,232e分別經由MFC241d,241e、閥243d,243e、氣體供給管232a,232b、噴嘴249a,249b，朝處理室201內供給惰性氣體之例如：氮(N2 )氣體。N2 氣體係具有迫淨氣體、載氣、稀釋氣體等作用。
主要由氣體供給管232a、MFC241a、閥243a構成處理氣體供給系統(原料氣體供給系統)。主要由氣體供給管232b、MFC241b、閥243b構成摻雜氣體供給系統。亦可可慮將摻雜氣體供給系統包含於處理氣體供給系統中。主要由氣體供給管232d,232e、MFC241d,241e、閥243d,243e構成惰性氣體供給系統。
上述各種供給系統中，任一、或所有供給系統亦可構成由閥243a~243e、MFC241a~241e等集聚形成的集聚型供給系統248。集聚型供給系統248分別連接於氣體供給管232a~232e，構成利用後述控制器121，針對朝氣體供給管232a~232e內的各種氣體供給動作，即，閥243a~243e的開閉動作、由MFC241a~241e進行的流量調整動作等進行控制。集聚型供給系統248係構成一體型、或分割型集聚單元，可依集聚單元單位對氣體供給管232a~232e等進行裝卸，能依集聚單元單位對集聚型供給系統248進行保養、更換、增設等。
在反應管203的側壁下方設有將處理室201內的環境予以排氣的排氣口231a。排氣口231a亦可從反應管203的側壁下部沿上部，即，沿晶圓排列區域設置。排氣口231a連接於排氣管231。排氣管231係由例如SUS等金屬材料構成。排氣管231係經由檢測處理室201內壓力的壓力檢測器(壓力檢測部)之壓力感測器245、與壓力調整器(壓力調整部)之APC(Auto Pressure Controller，自動壓力控制器)閥244，連接於真空排氣裝置之真空泵246。APC閥244係藉由在使真空泵246運轉狀態下進行閥的開閉，便可進行處理室201內的真空排氣與停止真空排氣，又，在使真空泵246運轉狀態下，根據由壓力感測器245所檢測到的壓力資訊調節閥開度，構成可調整處理室201內的壓力。主要係由排氣管231、APC閥244、壓力感測器245構成排氣系統。真空泵246亦可認為包含於排氣系統中。
在歧管209的下方設有可將歧管209下端開口予以氣密式封閉之爐口蓋體的密封蓋219。密封蓋219係由例如SUS等金屬材料構成，形成圓盤狀。在密封蓋219的上面設有抵接於歧管209下端之密封構件的O形環220b。在密封蓋219的下方設置使後述晶舟217旋轉的旋轉機構267。旋轉機構267的旋轉軸255係由例如SUS等金屬材料構成，貫穿密封蓋219連接於晶舟217。旋轉機構267係構成藉由使晶舟217旋轉而使晶圓200旋轉狀態。旋轉機構267係構成藉由使晶舟217旋轉而使晶圓200旋轉狀態。密封蓋219係構成利用在反應管203外部所設置升降機構之晶舟升降機115，而在垂直方向上進行升降。晶舟升降機115係構成藉由使密封蓋219升降，而將晶圓200搬入及搬出(搬送)於處理室201內外的搬送系統(搬送機構)。
歧管209的下方設有在使密封蓋219下降並將晶舟217從處理室201內搬出狀態下，可將歧管209下端開口予以氣密式封閉的爐口蓋體之閘門219s。閘門219s係由例如SUS等金屬材料構成，形成圓盤狀。在閘門219s的上面設有抵接於歧管209下端的密封構件之O形環220c。閘門219s的開閉動作(升降動作、轉動動作等)係利用閘門開閉機構115s進行控制。
當作基板支撐器用之晶舟217係將複數片，例如25~200片晶圓200，依水平姿勢且相互中心對齊狀態，在垂直方向上呈整齊多層支撐狀態，即隔開間隔狀態排列。晶舟217係由例如石英、SiC等耐熱性材料構成。在晶舟217的下部係由例如石英、SiC等耐熱性材料構成的絕熱板218呈多層支撐。
在反應管203內設有當作溫度檢測器用之溫度感測器263。藉由根據由溫度感測器263所檢測到的溫度資訊，調整對加熱器207的通電程度，使處理室201內的溫度成為所需溫度分佈。溫度感測器263係沿反應管203的內壁設置。
如圖3所示，屬於控制部(控制手段)的控制器121係構成具備有：CPU(Central Processing Unit，中央處理器)121a、RAM(Random Access Memory，隨機存取記憶體)121b、記憶裝置121c、以及I/O埠121d的電腦。RAM121b、記憶裝置121c、I/O埠121d係構成經由內部匯流排121e，可與CPU121a進行數據交換。控制器121係連接於由例如觸控面板等構成的輸出入裝置122。
記憶裝置121c係由例如快閃記憶體、HDD(Hard Disk Drive，硬碟機)等構成。在記憶裝置121c內可讀出地儲存著記載有：控制基板處理裝置動作的控制程式、記載後述成膜順序與條件等的製程配方、記載後述清洗順序與條件等的清洗配方等。製程配方係使控制器121執行後述成膜的各順序，依可獲得既定結果的方式組合，具有當作程式的功能。清洗配方係使控制器121執行後述清洗的各順序，依可獲得既定結果的方式組合，具有當作程式的功能。以下，將製程配方、清洗配方、控制程式等亦統合簡稱為程式。又，亦有將製程配方、清洗配方簡稱為配方。本說明書中使用程式用詞的情況，係有僅單含配方的情況、僅單含控制程式的情況、或該等二者均含有的情況。RAM121b係構成暫時性儲存著由CPU121a所讀出程式、資料等地記憶體區域(工作區域)。
I/O埠121d係連接於上述MFC241a~241e、閥243a~243e、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、閘門開閉機構115s等。
CPU121a係從記憶裝置121c中讀出控制程式並執行，且配合來自輸出入裝置122的操作指令輸入等，從記憶裝置121c中讀出配方。CPU121a係依循所讀出配方內容的方式，對：由MFC241a~241e進行的各種氣體流量調整動作、閥243a~243e之開閉動作、APC閥244之開閉動作、及根據壓力感測器245由APC閥244進行的壓力調整動作、真空泵246之起動及停止、根據溫度感測器263進行加熱器207的溫度調整動作、由旋轉機構267進行的晶舟217之旋轉與旋轉速度調節動作、由晶舟升降機115進行的晶舟217升降動作、以及由閘門開閉機構115s進行的閘門219s之開閉動作等進行控制。
控制器121係藉由將外部記憶裝置123所儲存的上述程式，安裝於電腦中便可構成。外部記憶裝置123係包含有例如：HDD等磁碟、CD等光碟、MO等光磁碟、USB記憶體等半導體記憶體等等。記憶裝置121c與外部記憶裝置123係構成電腦可讀取的記錄媒體。以下，將該等亦簡單統稱為「記錄媒體」。本說明書中使用記錄媒體用詞的情況，係有：僅單含記憶裝置121c的情況、僅單含外部記憶裝置123的情況、或該等二者均含有的情況。另外，對電腦提供程式時，亦可未使用外部記憶裝置123，而使用網際網路、專用線路等通訊手段進行。
(2)基板處理步驟 使用上述基板處理裝置，就半導體裝置之製造步驟的一步驟，針對重複施行：朝已收容當作基板之晶圓200的處理容器內供給處理氣體，對晶圓200施行處理的步驟；以及朝未收容晶圓200之處理容器內供給清洗氣體，清洗處理容器內的步驟；的基板處理序列為例進行說明。以下說明中，構成基板處理裝置的各構件動作係利用控制器121進行控制。
如圖4(a)所示，本態樣的基板處理序列係包括有重複執行下述步驟： 朝已收容晶圓200且經加熱狀態的處理容器內供給處理氣體之MS氣體，執行對晶圓200施行處理之製程配方的步驟A(Depo)；以及 朝未收容晶圓200且經加熱狀態的處理容器內，供給清洗氣體之F2 氣體，執行對處理容器內清洗之清洗配方的步驟B(CLN)； 且，將從步驟B結束後起直到開始步驟A為止的時間T2，設在從步驟A結束後起直到開始步驟B為止的時間T1以下。
另外，步驟B係執行下述步驟： 朝呈第1溫度之處理容器內供給清洗氣體之F2 氣體的步驟； 使處理容器內從第1溫度升溫至第2溫度的步驟； 將處理容器內在第2溫度中保持既定時間的步驟；以及 使處理容器內從第2溫度降溫至步驟A之處理溫度為止的步驟。
本說明書中，使用「晶圓」用詞的情況，係有指晶圓本身的情況、以及晶圓與在其表面所形成既定層或膜的積層體之情況。本說明書中，使用「晶圓表面」用詞的情況，係有指晶圓本身的表面之情況、以及在晶圓上所形成既定層等的表面之情況。本說明書中，記載為「在晶圓上形成既定層」的情況，係有：直接在晶圓本身的表面上形成既定層的情況、以及在晶圓上已形成層等之上形成既定層的情況。本說明書中，使用「基板」用詞的情況亦與使用「晶圓」用詞的情況同義。
[步驟A] 首先，針對執行處理晶圓200之製程配方的步驟A(Depo)進行說明。
(晶圓補充、晶舟裝載) 若複數片晶圓200被裝填於晶舟217(晶圓補充)，便利用閘門開閉機構115s使閘門219s移動，而開放歧管209下端開口(閘門開啟)。然後，如圖1所示，已支撐著複數片晶圓200的晶舟217，利用晶舟升降機115上舉並被搬入於處理室201內(晶舟裝載)。在此狀態下，密封蓋219經由O形環220b形成密封歧管209下端狀態。
(壓力調整及溫度調整) 待朝處理室201內的晶舟217搬入結束後，依處理室201內，即，晶圓200所存在空間成為所需壓力(真空度)方式，利用真空泵246施行真空排氣(減壓排氣)。此時，處理室201內之壓力條以壓力感測器245測定，並依據該測定之壓力資訊對APC閥244進行回饋控制(壓力調整)。又，依處理室201內的晶圓200成為所需處理溫度方式，利用加熱器207施行加熱。此時，依處理室201內成為所需溫度分佈的方式，根據由溫度感測器263所檢測到的溫度資訊，回饋控制對加熱器207的通電程度(溫度調整)。又，開始由旋轉機構267進行晶舟217及晶圓200的旋轉。真空泵246之運轉、晶圓200的加熱與旋轉，均係至少持續執行至對晶圓200的處理結束為止。
(成膜) 待處理室201內的壓力調整與溫度調整結束後，對處理室201內的晶圓200供給MS氣體與PH氣體。
具體而言，打開閥243a，朝氣體供給管232a內流入MS氣體。MS氣體係利用MFC241a進行流量調整，再經由噴嘴249a供給給處理室201內，並從排氣口231a排氣。又，此時打開閥243b，朝氣體供給管232b內流入PH氣體。PH氣體係利用MFC241b進行流量調整，再經由噴嘴249b供給給處理室201內，並從排氣口231a被排氣。此時，對晶圓200一起同時供給MS氣體與PH氣體(MS氣體+PH氣體供給)。又，此時亦可打開閥243d,243e，分別經由噴嘴249a,249b朝處理室201內供給N2 氣體。
本步驟的處理條件係可例示如下： MS氣體供給流量：0.001~10slm PH氣體供給流量：0.0001~2slm MS氣體及PH氣體供給時間：1~1000分鐘 N2 氣體供給流量(每氣體供給管)：0~10slm 處理室201內溫度(成膜溫度)：300~700℃ 處理室201內壓力(成膜壓力)：1~10000Pa。
本說明書中如「300~700℃」的數值範圍表述，係指下限值與上限值含於該範圍內。所以，例如「300~700℃」便指「300℃以上且700℃以下」。關於其他數值範圍亦同。
藉由在上述處理條件下對晶圓200供給MS氣體與PH氣體，便可使Si沉積於晶圓200表面上。藉此，便可在晶圓200上形成膜之含Si膜，具體係形成經摻雜雜質P之Si膜(以下亦稱「P摻雜Si膜」、或簡稱「Si膜」)。
原料氣體係除MS氣體之外，尚亦可使用例如：二矽烷(Si2 H6 )氣體、三矽烷(Si3 H8 )氣體、四矽烷(Si4 H10 )氣體、五矽烷(Si5 H12 )氣體、六矽烷(Si6 H14 )氣體等氫化矽氣體。
摻雜氣體係除PH氣體之外，尚亦可使用胂(AsH3 )氣體等含有V族元素砷(As)之氣體。又，摻雜氣體係可使用二硼烷(B2 H6 )氣體、三氯硼烷(BCl3 )氣體等含III族元素硼(B)之氣體。
惰性氣體係除N2 氣體之外，尚亦可使用例如：Ar氣體、He氣體、Ne氣體、Xe氣體等稀有氣體。針對此點就後述步驟B亦同。
(後迫淨及回歸大氣壓) 待在晶圓200上形成Si膜結束後，關閉閥243a,243b，分別停止朝處理室201內供給MS氣體與PH氣體。然後，將處理室201內施行真空排氣，將處理室201內殘留的氣體等從處理室201內排除。此時，打開閥243d,243e，分別從噴嘴249a,249b朝處理室201內供給迫淨氣體之N2 氣體，再從排氣口231a排氣。藉此，處理室201內被迫淨，在處理室201內殘留的氣體、反應副產物等便被從處理室201內除去(後迫淨)。然後，將處理室201內的環境置換為惰性氣體(惰性氣體置換)，並將處理室201內的壓力回歸至常壓(回歸大氣壓)。
(晶舟卸載、晶圓退出) 然後，利用晶舟升降機115使密封蓋219下降，歧管209下端便呈開口。所以，處理畢晶圓200在由晶舟217支撐狀態下，被從歧管209下端搬出於反應管203外部(晶舟卸載)。晶舟卸載後，使閘門219s移動，歧管209下端開口經由O形環220c利用閘門219s被密封(閘門關閉)。處理畢晶圓200被搬出於反應管203外部之後，再從晶舟217中取出(晶圓退出)。
[步驟B] 若施行上述步驟A，便在處理容器內部(例如：反應管203的內壁、噴嘴249a,249b的表面、晶舟217的表面等處)，附著含有Si膜等薄膜的沉積物。即，該含有薄膜的沉積物會附著於經加熱至成膜溫度的處理室201內之構件表面等處。然後，在結束步驟A後，便執行清洗處理容器內之清洗配方的步驟B(CLN)。
(空晶舟裝載) 利用閘門開閉機構115s使閘門219s移動，而開放歧管209下端開口(閘門開啟)。然後，空晶舟217，即，未裝填晶圓200的晶舟217，利用晶舟升降機115上舉並被搬入於處理室201內。在此狀態下，密封蓋219經由O形環220b形成密封歧管209下端狀態。
(壓力調整及溫度調整) 在完成晶舟217搬入處理室201內之後，依處理室201內成為所需壓力的方式，利用真空泵246施行真空排氣(壓力調整)。又，依處理室201內成為所需溫度(第1溫度)的方式，由加熱器207施行加熱(溫度調整)。此時，處理室201內的構件，即，反應管203內壁、噴嘴249a、249b表面、晶舟217表面等，亦被加熱至第1溫度。又，開始利用旋轉機構267進行晶舟217的旋轉。真空泵246的運轉、處理室201內的加熱、及晶舟217的旋轉，係至少持續進行至後述清洗結束為止。另外，亦可未使晶舟217旋轉。
(清洗) 待處理室201內的壓力調整與溫度調整結束後，朝未收容晶圓200且經加熱狀態的處理室201內供給F2 氣體。具體而言，打開閥243c，朝氣體供給管232c內流入F2 氣體。F2 氣體係利用MFC241c進行流量調整，再經由氣體供給管232a、噴嘴249a供給給處理室201內，並從排氣口231a排氣。此時，亦可同時打開閥243d,243e，經由噴嘴249a,249b朝處理室201內供給N2 氣體。
本步驟的處理條件係可例示如下： F2 氣體供給流量：0.5~5slm N2 氣體供給流量(每氣體供給管)：0~20slm 各氣體供給時間：1~60分鐘 處理室201內溫度(第1溫度)：200~400℃ 處理室201內壓力：1333~53329Pa 另外，第1溫度最好設為較低於步驟A的處理溫度(成膜溫度)。
藉由在上述處理條件下，將F2 氣體供給給處理室201內，使產生熱化學反應(蝕刻反應)，便可除去在處理室201內的構件表面(例如：反應管203的內壁、噴嘴249a,249b的表面、晶舟217的表面等)所附著的沉積物。
待經過既定時間，完成除去沉積物之後，關閉閥243c，停止朝處理室201內供給F2 氣體。然後，依照與上述步驟A的後迫淨之同樣處理順序，對處理室201內施行迫淨，將處理室201內殘留的氣體等從處理室201內排除。
然後，此時將處理室201內從第1溫度升溫至第2溫度。即，在處理室201內迫淨之同時，並行使處理室201內的溫度從第1溫度上升至第2溫度。此時，處理室201內的構件，即，反應管203的內壁、噴嘴249a,249b的表面、晶舟217的表面等亦上升至第2溫度。藉此，處理室201內便可在從第1溫度升溫至第2溫度狀態下進行迫淨，俾可將處理室201內殘留的氣體從處理室201內除去，此外尚亦可使附著殘留於處理室201內的清洗殘渣、殘留氟等脫離，便能從處理室201內除去。以下，亦將該迫淨稱為升溫迫淨。另外，第2溫度最好設為較高於步驟A之處理溫度(成膜溫度)。
本步驟(升溫迫淨)的處理條件係可例示如： N2 氣體供給流量(每氣體供給管)：20~50slm、較佳30~50slm N2 氣體供給時間：1~40分鐘 開始升溫時的處理室201內溫度(第1溫度)：200~400℃ 升溫結束時的處理室201內溫度(第2溫度)：600~800℃ 處理室201內壓力：1~101325Pa。
在處理室201內的溫度到達第2溫度後，便將處理室201內的溫度保持於第2溫度既定時間。即，在處理室201內施行迫淨之同時，並行將處理室201內的溫度既定時間保持於第2溫度。此時，處理室201內的構件，即，反應管203的內壁、噴嘴249a,249b的表面、晶舟217的表面等亦保持於第2溫度。藉此，處理室201內便可在加熱至第2溫度狀態下施行迫淨，除可將利用升溫迫淨未被除去的殘留氣體從處理室201內除去，尚可將利用升溫迫淨未被除去而附著殘留於處理室201內的清洗殘渣、殘留氟等脫離，俾能從處理室201內除去。以下，將該迫淨亦稱為高溫迫淨。
本步驟(高溫迫淨)的處理條件係可例示如： N2 氣體供給流量(每氣體供給管)：20~50slm、較佳30~50slm N2 氣體供給時間：1~40分鐘 處理室201內溫度(第2溫度)：600~800℃ 處理室201內壓力：1~101325Pa。
然後，使處理室201內從第2溫度降溫至步驟A的處理溫度(成膜溫度)。降溫時亦最好維持於將處理室201內迫淨的狀態。藉此，除可將利用高溫迫淨未被除去的殘留氣體從處理室201內除去，尚可將利用高溫迫淨未被除去而附著殘留於處理室201內的清洗殘渣、殘留氟等脫離，俾能從處理室201內除去。以下，將該迫淨亦稱為降溫迫淨。此時除溫度條件以外的處理條件，係可設為例如與升溫迫淨、高溫迫淨時的處理條件同樣。另外，利用高溫迫淨完成除去殘留氣體、清洗殘渣、殘留氟等情況時，最好將降溫迫淨時的N2 氣體供給流量，設為較小於升溫迫淨、高溫迫淨時的N2 氣體供給流量。藉此可降低氣體成本。
另外，最好至少升溫迫淨及高溫迫淨時的N2 氣體供給流量，大於步驟A的後迫淨時之N2 氣體供給流量。例如將步驟A的後迫淨時之N2 氣體供給流量設為0.5~10slm時，可將升溫迫淨與高溫迫淨的N2 氣體供給流量設為20~50slm。另外，亦可將升溫迫淨、高溫迫淨及降溫迫淨時的N2 氣體供給流量，設為較大於步驟A的後迫淨時之N2 氣體供給流量。藉由將升溫迫淨、高溫迫淨、降溫迫淨時的N2 氣體供給流量，設為較大於後迫淨時的N2 氣體供給流量，特別可提升清洗殘渣、殘留氟等的除去效率。
另外，最好將上述步驟A時的處理容器內最大溫度、與步驟B時的處理容器內最大溫度設為不同的溫度。具體而言，最好將步驟B時的處理容器內最大溫度設為較高於步驟A時的處理容器內最大溫度。藉此，可效率佳地進行處理容器內的清洗。
清洗氣體係除F2 氣體之外，尚亦可使用例如：氟化氫(HF)氣體、氟化氮(NF3 )氣體、一氟化氯(ClF3 )氣體、或該等的混合氣體。又，清洗氣體係可使用在該等含F氣體中，添加例如：一氧化氮(NO)氣體、氧化亞氮(N2 O)氣體等氧化氮系氣體的混合氣體。又，清洗氣體係除含F氣體之外，尚亦可使用例如：氯(Cl2 )氣體、氯化氫(HCl)氣體等含F氣體以外的含鹵氣體。
[重複步驟] 然後，重複施行步驟A,B。另外，本態樣在重複施行步驟A與步驟B時，交互重複進行：施行1次步驟A、與施行1次步驟B。即，每施行1次步驟A便施行步驟B。
此時，如上述，將從步驟B結束後起至開始步驟A為止的時間T2，設在從步驟A結束後起至開始步驟B為止的時間T1以下(T2≦T1)。較佳將時間T2設為未滿時間T1(T2＜T1)。相關T1,T2，分別在T2≦T1前提下均可採用各種設定，為能獲得後述效果，T2係設為未滿1小時的時間、較佳係0.5小時以下的時間、更佳係未滿0.5小時的時間。相關T1,T2，例如可適當選擇如下時間。
T1=1小時、T2=0.1小時 T1=2小時、T2=0.2小時 T1=3小時、T2=0.3小時 T1=4小時、T2=0.4小時
(3)本態樣所造成效果 根據本態樣可獲得以下所示1項或複數項效果。
(a)交互重複施行步驟A,B時，如圖4(a)所示，藉由將步驟B結束後起至開始步驟A為止的時間T2，設在從步驟A結束後起至開始步驟B為止的時間T1以下(T2≦T1)，相較於圖4(b)所示參考例設為T2＞T1的情況下，可提升晶圓200上所形成Si膜的特性。具體而言，可提升晶圓200上所形成Si膜的膜質，且能提高膜厚控制性。
(b)交互重複施行步驟A,B時，如圖4(a)所示，藉由將從步驟B結束後起至開始步驟A為止的時間T2，設在從步驟A結束後起至開始步驟B為止的時間T1以下(T2≦T1)，相較於圖4(b)所示參考例設為T2＞T1的情況下，可提高晶圓200上所形成Si膜的特性再現性。具體而言，可提高晶圓200上所形成Si膜的膜質再現性、與膜厚再現性。
(c)交互重複施行步驟A,B時，藉由將從步驟B結束後起至開始步驟A為止的時間T2，設為未滿從步驟A結束後起至開始步驟B為止的時間T1(T2＜T1)，便可更確實獲得上述各種效果。
(d)步驟B中，藉由將第1溫度設為較低於步驟A時的處理溫度(成膜溫度)，便可抑制因F2 氣體導致處理容器內的金屬構件腐蝕而造成的損傷、以及因石英構件遭蝕刻而造成的損傷。又，步驟B中，藉由將第2溫度設為較高於步驟A的處理溫度(成膜溫度)，便可有效地使處理容器內所附著殘留的清洗殘渣、殘留氟等脫離。
(e)步驟B中當使處理容器內從第1溫度升溫至第2溫度時，藉由朝處理容器內供給N2 氣體再從處理容器內排氣，便可使利用處理容器內升溫而脫離的清洗殘渣、殘留氟等有效率地從處理室201內除去。又，步驟B中，當將處理容器內保持於第2溫度既定時間之際，藉由朝處理容器內供給N2 氣體再從處理容器內排氣，便可使利用處理容器內保持於第2溫度而脫離的清洗殘渣、殘留氟等有效率地從處理室201內除去。另外，使處理容器內從第1溫度升溫至第2溫度之際，即，完成升溫時，若所有的清洗殘渣、殘留氟等均可從處理容器內除去時，便未必需要將處理容器內保持於第2溫度，亦可省略。
(f)本態樣所造成效果係當使用MS氣體以外的原料氣體之情況、使用PH氣體以外的摻雜氣體之情況、使用F2 氣體以外的清洗氣體之情況、使用N2 氣體以外的惰性氣體之情況，均同樣可獲得。
(4)變化例 本態樣的基板處理序列係變更為如下示變化例。該等變化例係可任意組合。在無特別說明前提下，各變化例的各步驟之處理順序、處理條件，係可設為與上述基板處理序列各步驟的處理順序、處理條件同樣。
(變化例1) 亦可除步驟A,B之外，更包括有：在朝未收容晶圓200且經加熱狀態的處理容器內均未供給MS氣體、PH氣體及F2 氣體之任一者之情況下，施行維持於處理容器內經加熱狀態之處理的步驟C。又，亦可更進一步包括有：執行依施行此種處理方式所規定配方(空轉配方)的步驟C。然後，亦可在從步驟A結束後起至開始步驟B前之期間，實施步驟C。即，亦可重複施行依照步驟A,C,B順序的循環。此情況，在步驟A結束後，經既定時間後，藉由開始步驟B(將T1設為既定長度的時間)便可輕易設為T2≦T1，能更輕易獲得與上述態樣同樣的效果。另外，施行步驟C時，最好打開閥243d,243e，分別從噴嘴249a,249b朝處理室201內供給N2 氣體，再從排氣口231a排氣，將處理室201內維持經氣體迫淨狀態。藉此，可將處理室201內的環境維持於清淨狀態。此時的N2 氣體供給流量最好較小於升溫迫淨、高溫迫淨時的N2 氣體供給流量，例如0.1~2slm。
(變化例2) 亦可在步驟B結束後起至開始步驟A為止的期間內，不實施上述變化例1的步驟C。例如亦可在步驟B結束後隨即開始步驟A。即，亦可將步驟B結束後起直到開始步驟A為止的時間T2設為實質為0小時。相關T1,T2係在T2≦T1前提下，亦可進行各種設定，例如最好選擇如下時間。
T1=1小時、T2=0小時 T1=2小時、T2=0小時 T1=3小時、T2=0小時 T1=4小時、T2=0小時
本變化例亦可獲得與上述態樣同樣的效果。又，藉由將T2設為實質為0小時，便可更加提高由上述態樣所獲得各種效果。又，可縮短依序施行步驟A,C,B循環的循環時間，便可提升基板處理的生產性。
(變化例3) 從步驟A結束後起至開始步驟B為止期間內，。亦可不實施上述變化例1的步驟C。例如剛結束步驟B後開始進行步驟A時，亦可在步驟A結束後隨即開始步驟B。即，如下示，亦可將步驟B結束後起至開始步驟A為止的時間T2設為實質為0小時，更可將步驟A結束後起至開始步驟B為止的時間T1設為實質為0小時。
T1=0小時、T2=0小時
本變化例亦可獲得與上述態樣同樣的效果。又，藉由T1,T2均設為實質為0小時，便可更加縮短依序施行步驟A,B循環的循環時間，俾能更加提升基板處理的生產性。
(變化例4) 重複施行步驟A與步驟B之際，亦可交互重複執行：複數次施行步驟A的步驟、與施行1次步驟B。即，亦可每隔複數次施行步驟A便執行步驟B。依此亦可獲得與上述態樣同樣的效果。又，藉由適當降低步驟B的實施頻度，便可抑制氣體成本增加，且可提升基板處理的生產性。
＜本揭示之其他態樣＞ 以上針對本揭示態樣進行具體說明。然而，本揭示並不僅侷限於上述態樣，舉凡在不致脫逸主旨範圍均可進行各種變更。
上述態樣中，各項處理所使用的配方，最好配合處理內容再個別準備，預先經由電氣通訊線路、外部記憶裝置123儲存於記憶裝置121c內。然後，在開始各項處理時，最好由CPU121a從記憶裝置121c內所儲存的複數配方中，配合處理內容適當選擇恰當配方。藉此，利用1台基板處理裝置便可再現性佳地形成各種膜種、組成比、膜質、膜厚的膜。又，可在減輕操作員負擔，避免操作失誤情況下，迅速地開始各項處理。
上述配方並不僅侷限新製成的情況，例如亦可變更已安裝於基板處理裝置中的現有配方而準備。變更配方時，亦可將經變更後的配方，經由電氣通訊線路、記錄該配方的記錄媒體，安裝於基板處理裝置中。又，亦可操縱現有基板處理裝置所設有的輸出入裝置122，直接變更已安裝於基板處理裝置中的現有配方。
上述態樣係針對使用一次處理複數片基板的批次式基板處理裝置進行膜形成之例子進行說明。本揭示並不僅侷限於上述態樣，例如即使使用一次處理1片或數片基板的單片式基板處理裝置進行膜形成的情況，仍頗適用。又，上述態樣係針對使用具有熱壁式處理爐的基板處理裝置進行膜形成之例子進行說明。本揭示並不僅侷限於上述態樣，即便使用設有冷壁式處理爐的基板處理裝置進行膜形成之情況，仍頗適用。
使用該等基板處理裝置的情況，亦可依照與上述態樣同樣的處理順序、處理條件施行各項處理，可獲得與上述態樣同樣的效果。
再者，上述態樣係可適當組合使用。此時的處理順序、處理條件係例如可設為與上述態樣處理順序、處理條件同樣。
＜本揭示較佳態樣＞ 以下，關於較佳態樣進行附註。
(附註1) 根據本揭示一態樣所提供的半導體裝置之製造方法、或基板處理方法，係包括有重複施行下述步驟： (a)執行朝已收容基板且經加熱狀態的處理容器內供給處理氣體，而對上述基板施行處理之製程配方的步驟；以及 (b)執行朝未收容上述基板且經加熱狀態的上述處理容器內供給清洗氣體，而清洗上述處理容器內之清洗配方的步驟； 且，將(b)結束後起至開始(a)為止的時間，設為(a)結束後起至開始(b)為止的時間以下。
(附註2) 如附註1所記載的方法，其中，更進一步包括有： (c)朝未收容上述基板且經加熱狀態的上述處理容器內，均未供給上述處理氣體與上述清洗氣體，維持於上述處理容器內經加熱狀態(執行配方)的步驟； (b)結束後起至開始(a)為止的期間內，不實施(c)。
(附註3) 如附註2所記載的方法，其中， 在(a)結束後起至開始(b)為止的期間內有實施(c)。
(附註4) 如附註2所記載的方法，其中， 在(a)結束後起至開始(b)為止的期間內，不實施(c)。
(附註5) 如附註1~4中任1項所記載的方法，其中， 在(b)結束後隨即開始(a)。
(附註6) 如附註5所記載的方法，其中， 在(a)結束後，經既定時間後才開始(b)。
(附註7) 如附註5所記載的方法，其中， (a)結束後隨即開始(b)。
(附註8) 如附註1~7中任1項所記載的方法，其中， 將(b)結束後起至開始(a)為止的時間設為0小時。
(附註9) 如附註8所記載的方法，其中， 將(a)結束後起至開始(b)為止的時間設為0小時。
(附註10) 如附註1~9中任1項所記載的方法，其中， (a)中的上述處理容器內最大溫度、與(b)中的上述處理容器內最大溫度係不同。
(附註11) 如附註10所記載的方法，其中， (b)中的上述處理容器內最大溫度係較高於(a)中的上述處理容器內最大溫度。
(附註12) 如附註10或11所記載的方法，其中， (b)係包括有： (b1)朝設定為第1溫度的上述處理容器內供給上述清洗氣體的步驟； (b2)使上述處理容器內從上述第1溫度升溫至第2溫度的步驟；以及 (b3)使上述處理容器內從上述第2溫度降溫至(a)時的處理溫度之步驟。 較佳係於(b2)中，使上述處理容器內升溫至第2溫度後，再將上述處理容器內保持於第2溫度既定時間。
(附註13) 如附註12所記載的方法，其中， 上述第1溫度係較低於(a)中的上述處理溫度，而上述第2溫度係較高於(a)中的上述處理溫度。
(附註14) 如附註12或13所記載的方法，其中， (b2)係朝上述處理容器內供給惰性氣體，再從上述處理容器內排氣。又，(b3)係朝上述處理容器內供給惰性氣體，再從上述處理容器內排氣。
(附註15) 如附註1~14中任1項所記載的方法，其中， 上述清洗氣體係含鹵氣體。上述含鹵氣體係含氟氣體。
(附註16) 附註1~15中任1項所記載的方法，其中， (a)係施行在上述基板上形成膜的處理。上述膜係含矽膜。上述含矽膜係矽膜。上述矽膜係經摻雜雜質過的矽膜。
(附註17) 如附註1~16中任1項所記載的方法，其中， 重複施行(a)與(b)的步驟係交互重複執行：施行1次(a)的步驟、與施行1次(b)的步驟。即，每施行1次(a)便施行(b)。
(附註18) 附註1~16中任1項所記載的方法，其中， 重複施行(a)與(b)的步驟係交互重複執行：複數次施行(a)的步驟、與施行1次(b)的步驟。即，每複數次施行(a)便施行(b)。
(附註19) 根據本揭示另一態樣所提供的基板處理裝置，係具備有： 處理容器，其係對基板施行處理； 加熱器，其係對上述處理容器內施行加熱； 處理氣體供給系統，其係朝上述處理容器內供給處理氣體； 清洗氣體供給系統，其係朝上述處理容器內供給清洗氣體；以及 控制部，其係能依執行附註1之各項處理(各步驟)的方式，對上述加熱器、上述處理氣體供給系統、及上述清洗氣體供給系統進行控制。
(附註20) 根據本揭示另一態樣，係提供利用電腦使基板處理裝置執行附註1之各順序(各步驟)的程式，或記錄該程式且可由電腦讀取的記錄媒體。
115:晶舟升降機 115s:閘門開閉機構 121:控制器 121a:CPU 121b:RAM 121c:記憶裝置 121d:I/O埠 121e:內部匯流排 122:輸出入裝置 123:外部記憶裝置 200:晶圓(基板) 201:處理室 202:處理爐 203:反應管 207:加熱器 209:歧管 217:晶舟 218:絕熱板 219:密封蓋 219s:閘門 220a~220c:O形環 232a~232e:氣體供給管 241a~241e:MFC 243a~243e:閥 244:APC閥 245:壓力感測器 246:真空泵 248:集聚型供給系統 249a,249b:噴嘴 250a,250b:氣體供給孔 255:旋轉軸 263:溫度感測器 267:旋轉機構
圖1係本揭示一態樣較佳使用基板處理裝置的直立式處理爐概略構成圖，處理爐部分的縱剖圖； 圖2係本揭示一態樣較佳使用基板處理裝置的直立式處理爐概略構成圖，處理爐部分的圖1之A-A線剖視圖； 圖3係本揭示一態樣較佳使用基板處理裝置的控制器概略構成圖，控制器的控制系統方塊圖；以及 圖4中，(a)係本揭示一態樣的基板處理序列示意圖，(b)係參考例的基板處理序列示意圖。

Claims (20)

  1. 一種半導體裝置之製造方法，係包括有重複施行下述步驟：(a)執行朝已收容基板且經加熱狀態的處理容器內供給處理氣體，而對上述基板施行處理之製程配方的步驟；與(b)執行朝未收容上述基板且經加熱狀態的上述處理容器內供給清洗氣體，而清洗上述處理容器內之清洗配方的步驟；且，將(b)結束後起至開始(a)為止的時間，設為(a)結束後起至開始(b)為止的時間以下。
  2. 如請求項1之半導體裝置之製造方法，其中，更進一步包括有：(c)朝未收容上述基板且經加熱狀態的上述處理容器內，均未供給上述處理氣體與上述清洗氣體，且將上述處理容器內維持加熱狀態的步驟；(b)結束後起至開始(a)為止的期間內不實施(c)。
  3. 如請求項2之半導體裝置之製造方法，其中，在(a)結束後起至開始(b)為止的期間內實施(c)。
  4. 如請求項2之半導體裝置之製造方法，其中，在(a)結束後起至開始(b)為止的期間內不實施(c)。
  5. 如請求項1之半導體裝置之製造方法，其中，在(b)結束後隨即開始(a)。
  6. 如請求項5之半導體裝置之製造方法，其中，在(a)結束後經既定時間後才開始(b)。
  7. 如請求項5之半導體裝置之製造方法，其中，在(a)結束後隨即開始(b)。
  8. 如請求項1之半導體裝置之製造方法，其中，從(b)結束後起至開始(a)為止的時間係設為0小時。
  9. 如請求項8之半導體裝置之製造方法，其中，從(a)結束後起至開始(b)為止的時間係設為0小時。
  10. 如請求項1之半導體裝置之製造方法，其中，(a)中的上述處理容器內最大溫度、與(b)中的上述處理容器內最大溫度係不同。
  11. 如請求項10之半導體裝置之製造方法，其中，(b)中的上述處理容器內最大溫度係較高於(a)中的上述處理容器內最大溫度。
  12. 如請求項10之半導體裝置之製造方法，其中，(b)係包括有：(b1)朝設為第1溫度的上述處理容器內供給上述清洗氣體的步驟；(b2)使上述處理容器內從上述第1溫度升溫至第2溫度的步驟；以及(b3)使上述處理容器內從上述第2溫度降溫至(a)時的處理溫度之步驟。
  13. 如請求項12之半導體裝置之製造方法，其中，上述第1溫度係較低於(a)中的上述處理溫度，而上述第2溫度係較高於(a)中的上述處理溫度。
  14. 如請求項12之半導體裝置之製造方法，其中，(b2)係朝上述處理容器內供給惰性氣體，再從上述處理容器內排氣。
  15. 如請求項1至14中任一項之半導體裝置之製造方法，其 中，上述清洗氣體係含鹵氣體。
  16. 如請求項1至14中任一項之半導體裝置之製造方法，其中，(a)係施行在上述基板上形成膜的處理。
  17. 如請求項1至14中任一項之半導體裝置之製造方法，其中，重複施行(a)與(b)的步驟係交互重複執行：施行1次(a)的步驟、與施行1次(b)的步驟。
  18. 如請求項1至14中任一項之半導體裝置之製造方法，其中，重複施行(a)與(b)的步驟係交互重複執行：複數次施行(a)的步驟、與施行1次(b)的步驟。
  19. 一種基板處理裝置，係具備有：處理容器，其供基板被施行處理；加熱器，其對上述處理容器內施行加熱；處理氣體供給系統，其朝上述處理容器內供給處理氣體；清洗氣體供給系統，其朝上述處理容器內供給清洗氣體；以及控制部；上述控制部係構成為以能重複執行：(a)執行朝已收容基板且經加熱狀態的上述處理容器內供給上述處理氣體，而對上述基板施行處理之製程配方的處理；與(b)執行朝未收容上述基板且經加熱狀態的上述處理容器內供給上述清洗氣體，而清洗上述處理容器內之清洗配方的處理；且將(b)結束後起至開始(a)為止的時間，設為(a)結束後起至開始(b)為止的時間以下的方式，對上述加熱器、上述處理氣體供給系統、及上述清洗氣體供給系統進行控制。
  20. 一種程式，係利用電腦使基板處理裝置執行，重複施行如下之(a)與(b)之順序、及將(b)結束後至開始(a)為止的時間設為(a)結束後至開始(b)為止的時間以下之順序的程式；其中，上述(a)係執行朝收容有基板且經加熱之狀態的處理容器內供給處理氣體，而對上述基板施行處理之製程配方的順序；上述(b)係執行朝未收容有上述基板且經加熱之狀態的上述處理容器內供給清洗氣體，而清洗上述處理容器內之清洗配方的順序。
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