TWI846200B - 成膜方法、半導體裝置之製造方法、成膜裝置及程式 - Google Patents

成膜方法、半導體裝置之製造方法、成膜裝置及程式 Download PDF

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Abstract

本發明的成膜方法，係包括有：(a)藉由對處理容器內收容的基板供應第1成膜劑，而在上述基板上形成第1氮化膜的步驟；以及(b)藉由對在(a)中附著於上述處理容器內的上述第1氮化膜供應第2成膜劑，而在上述處理容器內所附著之上述第1氮化膜的表面上形成第2氮化膜的步驟；其中，當在(a)中形成具拉伸應力之上述第1氮化膜時，在(b)中便形成具壓縮應力的上述第2氮化膜；當在(a)中形成具壓縮應力之上述第1氮化膜時，在(b)中便形成具拉伸應力的上述第2氮化膜。

Description

成膜方法、半導體裝置之製造方法、成膜裝置及程式
本發明係關於成膜方法、半導體裝置之製造方法、成膜裝置及程式。
半導體裝置之製造步驟中的一步驟，係在處理容器內收容的基板表面上形成氮化膜的步驟(例如參照專利文獻1、2)。 [先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本專利特開2013-093551號公報 專利文獻2：日本專利特開2017-168786號公報
(發明所欲解決之問題)
然而，在基板上形成氮化膜時，就連處理容器內亦會形成並附著氮化膜，會有因處理容器內所附著之氮化膜的應力，導致膜剝落產生。
本發明之目的在於提供：緩和在處理容器內所附著之膜的應力，俾能抑制膜剝落產生的技術。 (解決問題之技術手段)
根據本發明之一態樣所提供的技術，係包括有： (a)藉由對處理容器內收容的基板供應第1成膜劑，而在上述基板上形成第1氮化膜的步驟； (b)藉由對在(a)中附著於上述處理容器內的上述第1氮化膜供應第2成膜劑，而在上述處理容器內所附著之上述第1氮化膜的表面上形成第2氮化膜的步驟； 其中，當在(a)中形成具拉伸應力之上述第1氮化膜時，在(b)中便形成具壓縮應力的上述第2氮化膜； 當在(a)中形成具壓縮應力之上述第1氮化膜時，在(b)中便形成具拉伸應力的上述第2氮化膜。 (對照先前技術之功效)
根據本發明可緩和在處理容器內所附著膜的應力，俾抑制發生膜剝落。
＜本發明之第1態樣＞ 以下，針對本發明之第1態樣，主要參照圖1~圖9進行說明。另外，以下說明所使用的圖式均僅止於示意式而已，圖式上各要件的尺寸關係、各要件的比率等未必與現實物一致。又，複數圖式間亦是各要件的尺寸關係、各要件的比率等未必一致。
(1)成膜裝置之構成 如圖1所示，當作基板處理裝置用的成膜裝置之處理爐202係設有當作溫度調整器(加熱部)用的加熱器207。加熱器207係呈圓筒形，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(熱激發部)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(SiO 2)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。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。歧管209的上端部係卡合於反應管203的下端部，構成為支撐著反應管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係構成為可收容當作基板用之晶圓200。在該處理室201內、亦即在該處理容器內對晶圓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~第3供應部用的噴嘴249a~249c。噴嘴249a~249c分別亦稱為「第1~第3噴嘴」。噴嘴249a~249c係由例如石英或SiC等耐熱性材料構成。噴嘴249a~249c分別連接氣體供應管232a~232c。噴嘴249a~249c係各自不同的噴嘴，噴嘴249a、249c亦可設計成分別與噴嘴249b鄰接。
在氣體供應管232a~232c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~241c、及屬於開關閥的閥243a~243c。氣體供應管232a~232c在較閥243a~243c更靠下游側分別連接氣體供應管232d~232f。在氣體供應管232d~232f中，從氣流上游側起依序分別設有：MFC241d~241f及閥243d~243f。氣體供應管232a~232f係由例如SUS等金屬材料構成。
如圖1、2所示，噴嘴249a~249c係在反應管203之內壁與晶圓200間俯視時呈圓環狀之空間中，從反應管203的內壁下部沿上部，依朝晶圓200之排列方向上方立起之狀態分別設置。即，噴嘴249a~249c係在位於晶圓200排列的晶圓排列區域側邊之水平包圍晶圓排列區域的區域中，分別沿晶圓排列區域設置。於俯視時，噴嘴249b係配置為包夾搬入處理室201內的晶圓200之中心，且在一直線上與排氣口231a相對向。噴嘴249a,249c係配置為沿反應管203之內壁(晶圓200之外周部)，從二側包夾通過噴嘴249b與排氣口231a中心的直線L。直線L亦有通過噴嘴249b與晶圓200中心的直線。即，噴嘴249c亦能以直線L為界線，設置於噴嘴249a的對向側。噴嘴249a,249c係以直線L為對稱軸配置呈線對稱狀態(即對稱設置)。在噴嘴249a~249c的側面分別設有供應氣體的氣體供應孔250a~250c。氣體供應孔250a~250c分別以於俯視時與排氣口231a呈相對向(對面)之方式開口，俾可朝晶圓200供應氣體。氣體供應孔250a~250c係從反應管203之下部朝上部設置複數個。
從氣體供應管232a經由MFC241a、閥243a、噴嘴249a，朝處理室201內供應當作成膜劑(第1成膜劑、第2成膜劑)的原料(原料氣體)。
從氣體供應管232b經由MFC241b、閥243b、噴嘴249b，朝處理室201內供應當作成膜劑(第1成膜劑、第2成膜劑)的氮化劑(氮化氣體、氮源)。
從氣體供應管232c經由MFC241c、閥243c、噴嘴249c，朝處理室201內供應當作成膜劑(第1成膜劑、第2成膜劑)的氧化劑(氧化氣體、氧源)。
從氣體供應管232d~232f分別經由MFC241d~241f、閥243d~243f、氣體供應管232a~232c、噴嘴249a~249c，朝處理室201內供應惰性氣體。惰性氣體係具有沖洗氣體、載體氣體、稀釋氣體等作用。如後述，惰性氣體亦可在處理室201內施行電漿激發後才供應，於此情況，惰性氣體亦可作為改質氣體，即作為成膜劑(第1成膜劑、第2成膜劑)而作用。
主要由氣體供應管232a、MFC241a、閥243a構成原料供應系統(原料氣體供應系統)。主要由氣體供應管232b、MFC241b、閥243b構成氮化劑供應系統(氮化源供應系統、氮化氣體供應系統)。主要由氣體供應管232c、MFC241c、閥243c構成氧化劑供應系統(氧化源供應系統、氧化氣體供應系統)。主要由氣體供應管232d~232f、MFC241d~241f、閥243d~243f構成惰性氣體供應系統。原料供應系統、氮化劑供應系統、氧化劑供應系統及惰性氣體供應系統中之至少任一者，亦可稱為成膜劑供應系統(第1成膜劑供應系統、第2成膜劑供應系統)。
上述各種供應系統中任一(或全部)供應系統，亦可構成由閥243a~243f或MFC241a~241f等集聚而成的集聚型供應系統248。集聚型供應系統248係分別連接於各氣體供應管232a~232f，構成利用後述控制器121，對各種物質(各種氣體)朝氣體供應管232a~232f內的供應動作，亦即閥243a~243f的開閉動作、利用MFC241a~241f進行的流量調整動作等進行控制。集聚型供應系統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應管232a~232f等進行裝卸，能依集聚單元單位對集聚型供應系統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。如圖2所示，排氣口231a係於俯視時設置於包夾晶圓200且與噴嘴249a~249c(氣體供應孔250a~250c)相對向(對面)之位置。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，壓力自動控制)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產生動作之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產生動作之狀態下，根據由壓力感測器245所檢測到的壓力資訊調節閥開度，構成為可調整處理室201內的壓力。APC閥244亦可稱為排氣閥。主要係由排氣管231、APC閥244、壓力感測器245構成排氣系統。排氣系統亦可包含真空泵246。
在歧管209的下方設有可將歧管209之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係構成為藉由使晶舟217旋轉而使晶圓200旋轉。密封蓋219係構成為利用在反應管203外部所設置之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係構成為藉由使密封蓋219升降，而將晶圓200於處理室201內外搬入及搬出(搬送)的搬送裝置(搬送機構)。
在歧管209的下方設有在使密封蓋219下降並將晶舟217從處理室201內搬出之狀態下，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。
當作支撐著基板之支撐器用的晶舟217係將複數片(例如25~200片)晶圓200，構成為依水平姿勢且中心相互對齊之狀態，在垂直方向上呈多層支撐而整齊排列。即，晶舟217係構成為將複數片晶圓200依水平姿勢且在垂直方向上隔開間隔而排列。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。晶舟217係構成為可分別支撐複數片晶圓200。
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。
在反應管203的外部，亦即於處理容器(處理室201)的外部設有電漿生成用電極300。藉由對電極300施加功率，便在反應管203的內部，亦即於處理容器(處理室201)的內部使氣體電漿化激發，亦即可使氣體呈電漿狀態激發。以下，亦將使氣體激發呈電漿狀態簡稱為「電漿激發」。電極300係構成為藉由被施加功率，亦即施加高頻功率(RF功率)，而在反應管203內，亦即，於處理容器(處理室201)內生成電容耦合電漿(Capacitively Coupled Plasma、簡稱：CCP)。
具體而言，如圖2所示，在加熱器207與反應管203之間配設：電極300、以及將電極300予以固定的電極固定具301。在加熱器207的內側配設電極固定具301，在電極固定具301的內側配設電極300，在電極300的內側配設反應管203。
再者，如圖1、圖2所示，電極300與電極固定具301係在加熱器207內壁、與反應管203外壁之間俯視時呈圓環狀之空間中，從反應管203外壁的下部沿上部，依沿晶圓200之排列方向延伸之方式分別設置。電極300係與噴嘴249a~249c平行設置。電極300與電極固定具301係依於俯視時與反應管203及加熱器207呈同心圓弧狀，且未與反應管203與加熱器207接觸的方式排列、配置。電極固定具301係由絕緣性物質(絕緣體)構成，且設計為覆蓋電極300與反應管203之至少其中一部分，因此電極固定具301亦可稱為「蓋(絕緣蓋、絕緣壁、絕緣板)」、或「截面圓弧蓋(截面圓弧體、截面圓弧壁)」。
如圖2所示，電極300係設置複數個，該等複數個電極300係固定設置於電極固定具301的內壁。更具體而言，如圖4所示，在電極固定具301的內壁面設有可掛勾電極300的突起部(鉤部)301a，在電極300中設有屬於可插通突起部301a之貫穿孔的開口部300c。在電極固定具301內壁面上所設置的突起部301a上，經由開口部300c掛勾著電極300，便可將電極300固定於電極固定具301上。另外，圖4所示係在1個電極300中設置2個開口部300c，藉由將1個電極300掛勾於2個突起部301a上而固定的例子，即藉由2個地方固定1個電極300的例子。另外，圖2所示係將9個電極300固定於1個電極固定具301上的例子，圖4所示係將12個電極300固定於1個電極固定具301上的例子。
電極300係由鎳(Ni)等耐氧化材料構成。電極300亦可由SUS、鋁(Al)、銅(Cu)等金屬材料構成，但藉由以Ni等耐氧化材料構成，便可抑制導電率劣化、抑制電漿生成效率降低。進而，電極300亦可由經添加Al的Ni合金材料構成，此時可在電極300之最表面上形成耐熱性與耐腐蝕性較高之氧化被膜的氧化鋁膜(AlO膜)。在電極300最表面所形成的AlO膜具有保護膜(阻擋膜、障壁膜)作用，可抑制電極300內部劣化的進行。藉此，可更加抑制因電極300導電率降低而導致之電漿生成效率降低。電極固定具301係由絕緣性物質(絕緣體)(例如：石英或SiC等耐熱性材料)構成。電極固定具301的材質較佳為設為與反應管203的材質相同。
如圖2所示，電極300係含有：第1電極300a與第2電極300b。第1電極300a係經由整合器305連接於高頻電源(RF電源)320。第2電極300b係與地面接地，成為基準電位(0V)。第1電極300a亦稱為「Hot電極」或「HOT電極」，第2電極300b亦稱為「Ground電極」或「GND電極」。第1電極300a與第2電極300b分別構成從正面觀察時呈矩形的板狀構件。第1電極300a係至少設置1個，第2電極300b係至少設置1個。圖1、圖2、圖4所示係第1電極300a與第2電極300b分別設置複數個的例子。另外，圖2所示係在1個電極固定具301上設置6個第1電極300a、與3個第2電極300b的例子，圖4所示係在1個電極固定具301上設置8個第1電極300a、與4個第2電極300b的例子。藉由經由整合器305從RF電源320，對第1電極300a與第2電極300b之間施加RF功率，便在第1電極300a與第2電極300b之間的區域生成電漿。該區域亦稱「電漿生成區域」。
另外，第1電極300a的表面積較佳為設為第2電極300b表面積的2倍以上且3倍以下。若第1電極300a的表面積未滿第2電極300b表面積的2倍時，會有電位分佈寬度變狹窄、電漿生成效率降低的情形。若第1電極300a的表面積超過第2電極300b表面積的3倍時，會有電位分佈擴展至晶圓200邊緣部分的情形，導致晶圓200成為障礙，造成電漿生成效率呈飽和狀態。又，於此情況，就連晶圓200的邊緣部亦產生放電，亦會有對晶圓200之電漿損傷產生之情形。藉由將第1電極300a的表面積設為第2電極300b表面積的2倍以上且3倍以下，便可提高電漿生成效率、抑制對晶圓200造成電漿損傷。另外，如圖2所示，電極300(第1電極300a、第2電極300b)係於俯視時配置呈圓弧狀，且呈等間隔(即鄰接電極300(第1電極300a、第2電極300b)間之距離(間隙)相等)配置。又，電極300(第1電極300a、第2電極300b)係如上述般與噴嘴249a~249c呈平行設置。
此處，電極固定具301與電極300(第1電極300a、第2電極300b)，亦可稱為「電極單元」。電極單元係如圖2所示，較佳為設置於避開噴嘴249a~249c、溫度感測器263、排氣口231a、及排氣管231的位置處。圖2所示係2個電極單元依避開噴嘴249a~249c、溫度感測器263、排氣口231a、及排氣管231，且挾置晶圓200(反應管203)中心呈相對向(對面)狀態配置。另外，圖2所示係2個電極單元於俯視時以直線L為對稱軸呈線對稱、即對稱配置的例子。藉由如此配置電極單元，便可將噴嘴249a~249c、溫度感測器263、排氣口231a、及排氣管231，在處理室201內配置於電漿生成區域外，便可抑制對該等構件造成電漿損傷、以及抑制因該等構件的消耗、破損而由該等構件生成微粒。
主要由電極300(即，第1電極300a與第2電極300b)，構成使氣體電漿激發(活化)的激發部(電漿激發部、電漿活化機構)。電極固定具301、整合器305、RF電源320亦可包含於電漿激發部中。
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進行資料交換。控制器121係連接於由例如觸控面板等構成的輸入輸出裝置122。又，控制器121係可連接於外部記憶裝置123。
記憶裝置121c係由例如快閃記憶體、HDD(Hard Disk Drive，硬碟)、SSD(Solid State Drive，固態硬碟)等構成。在記憶裝置121c內可讀出地儲存著控制成膜裝置動作的控制程式、記載著後述基板處理程序與條件等製程配方等等。製程配方係依利用控制器121使成膜裝置執行後述處理的各程序，便可獲得既定結果的方式組合而成，具有程式的機能。以下，將製程配方、控制程式等亦簡單統稱為「程式」。又，製程配方亦簡稱為「配方」。本說明書中使用「程式」用詞的情況，係有僅含配方單體的情況、僅含控制程式單體的情況、或該等二者均含有的情況。RAM121b係構成暫時性儲存著由CPU121a所讀出之程式、資料等的記憶體區域(工作區塊)。
I/O埠121d係連接於上述MFC241a~241f、閥243a~243f、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、RF電源320、整合器305等。
CPU121a係從記憶裝置121c中讀出控制程式並執行，且配合來自輸入輸出裝置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~241f進行各種氣體的流量調整動作、閥243a~243f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、由整合器305進行的阻抗調整動作、對RF電源320的功率供應等進行控制。
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、SSD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」一詞的情況，係有：僅含記憶裝置121c單體的情況、僅含外部記憶裝置123單體的情況、或該等二者均含有的情況。另外，對電腦提供程式時，亦可不使用外部記憶裝置123，而使用網際網路、專用線路等通訊手段進行。
(2)成膜處理 使用上述成膜裝置施行半導體裝置之製造步驟的一步驟，係針對在處理容器內所收容當作基板的晶圓200上形成第1氮化膜，再於處理容器內所附著之第1氮化膜表面上形成第2氮化膜的處理序列、即成膜序列之例進行說明。以下說明中，構成成膜裝置的各部位動作均由控制器121進行控制。
本態樣的成膜序列係施行： 對處理容器內所收容之晶圓200供應第1成膜劑，而在晶圓200上形成第1氮化膜的處理(第1成膜處理)；以及 對在第1成膜處理中於處理容器內所附著的第1氮化膜供應第2成膜劑，而在處理容器內所附著之第1氮化膜的表面上，形成第2氮化膜的處理(第2成膜處理)； 其中，當利用第1成膜處理形成具拉伸應力的第1氮化膜時，便在第2成膜處理中形成具壓縮應力的第2氮化膜。
於本態樣，在第1成膜處理中供應例如原料與氮化劑作為第1成膜劑，便可在晶圓200上形成具拉伸應力的第1氮化膜。又，於此情況下，在第2成膜處理中供應例如當作第2成膜劑之原料、氮化劑、以及激發為電漿狀態的惰性氣體，便可在處理容器內所附著之第1氮化膜的表面上，形成具壓縮應力的第2氮化膜。
於本態樣，例如在第1成膜處理與第2成膜處理時，分別可將氮化劑激發成電漿狀態後才供應。
本態樣的第1成膜處理係如圖5所示之處理序列，藉由施行下述循環既定次數(n 1次，n 1係1以上的整數)，而在晶圓200上形成具拉伸應力的第1氮化膜。該循環係非同時施行： 對處理容器內的晶圓200供應原料的步驟A1；以及 對處理容器內的晶圓200供應激發為電漿狀態之氮化劑的步驟A2。
本態樣的第2成膜處理係如圖6所示之處理序列，藉由施行下述循環既定次數(n 2次，n 2係1以上的整數)，而在處理容器內所附著之第1氮化膜的表面上，形成具壓縮應力的第2氮化膜。該循環係非同時施行： 對處理容器內所附著之第1氮化膜供應原料的步驟B1； 對處理容器內所附著之第1氮化膜供應激發為電漿狀態之氮化劑的步驟B2；以及 對處理容器內所附著之第1氮化膜供應激發為電漿狀態之惰性氣體的步驟B3。
本說明書中，針對上述處理序列(氣體供應序列)為求方便亦表示如下。以下在其他態樣、變化例等說明中亦使用同樣的表述。
第1成膜處理：(原料→電漿激發氮化劑)×n 1第2成膜處理：(原料→電漿激發氮化劑→電漿激發惰性氣體)×n 2
本說明書中，使用「晶圓」一詞的情況，係有指晶圓本身的情況、以及晶圓與在其表面所形成之既定層或膜的積層體之情況。本說明書中，使用「晶圓表面」一詞的情況，係有指晶圓本身表面之情況、以及在晶圓上所形成之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之層等之上形成既定層的情況。本說明書中，使用「基板」一詞的情況亦與使用「晶圓」一詞的情況同義。
(2-1)第1成膜處理 首先，針對在晶圓200上形成具拉伸應力之第1氮化膜的第1成膜處理序列之例進行說明。
(晶圓補充) 將複數片晶圓200裝填(晶圓補充)於晶舟217中。然後，利用閘門開閉機構115s使閘門219s移動，而開放歧管209的下端開口(閘門開啟)。晶圓200係包括有製品晶圓、測試晶圓。
(晶舟裝載) 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上升，再被搬入至處理室201內(晶舟裝載)。在此狀態下，密封蓋219係呈介隔O形環220b將歧管209之下端予以密封狀態。
(壓力調整及溫度調整) 待晶舟裝載結束後，依處理室201內，即晶圓200所在之空間成為所需壓力(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內的壓力係利用壓力感測器245測定，再根據該經測定的壓力資訊對APC閥244施行回饋控制(壓力調整)。又，依處理室201內的晶圓200成為所需處理溫度的方式，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所測得的溫度資訊，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所進行之晶圓200的旋轉。處理室201內的排氣、晶圓200的加熱與旋轉均係至少持續進行至對晶圓200的處理結束為止。
(成膜處理) 然後，依序執行下述步驟A1、A2。
[步驟A1] 步驟A1係對處理室201內的晶圓200供應原料(原料氣體)。
具體而言，打開閥243a，朝氣體供應管232a內流入原料。原料係利用MFC241a進行流量調整，經由噴嘴249a供應給處理室201內，再被從排氣口231a排氣。此時，從晶圓200的側邊對晶圓200供應原料(原料供應)。此時，亦可打開閥243d~243f，分別經由噴嘴249a~249c朝處理室201內供應惰性氣體。
本步驟的處理條件係可例示如： 處理溫度：250~550℃、較佳為400~500℃ 處理壓力：100~4000Pa、較佳為100~1000Pa 原料氣體供應流量：0.1~3slm 原料氣體供應時間：1~100秒、較佳為1~30秒 惰性氣體供應流量(每氣體供應管)：0~10slm。
另外，本說明書中如「250~550℃」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「250~550℃」便指「250℃以上且550℃以下」。相關其他數值範圍亦同。又，本說明書中「處理溫度」係指晶圓200的溫度、或處理室201內的溫度，「處理壓力」係指處理室201內的壓力。又，「氣體供應流量：0slm」係指沒有供應該氣體的情況。該等在以下說明中亦同。
藉由在上述處理條件下，對晶圓200供應當作原料之例如氯矽烷系氣體，而在當作基底之晶圓200的最表面上形成含有Cl的含Si層。含有Cl的含Si層係在晶圓200最表面上，藉由氯矽烷系氣體分子之物理吸附或化學吸附、由氯矽烷系氣體其中一部分分解之物質之分子的物理吸附或化學吸附、由氯矽烷系氣體的熱分解所進行之Si沉積等而形成。含有Cl的含Si層係可為氯矽烷系氣體分子或由氯矽烷系氣體其中一部分分解之物質之分子的吸附層(物理吸附層或化學吸附層)，亦可為含有Cl的Si沉積層。本說明書中，含有Cl的含Si層亦簡稱為「含Si層」。另外，在上述處理條件下，於晶圓200最表面上，主導性(優先性)產生氯矽烷系氣體分子、或由氯矽烷系氣體其中一部分分解之物質之分子的物理吸附或化學吸附，僅些微發生由氯矽烷系氣體的熱分解所進行之Si沉積，或者幾乎不發生。即，在上述處理條件下，含Si層成為壓倒性含有較多氯矽烷系氣體分子、或由氯矽烷系氣體其中一部分分解之物質之分子的吸附層(物理吸附層、化學吸附層)，僅些微含有含Cl之Si沉積層、或幾乎未含有。
在含Si層形成後，關閉閥243a，停止朝處理室201內供應原料。然後，將處理室201內施行真空排氣，並將處理室201內殘留的氣體等從處理室201內排除(沖洗)。此時，打開閥243d~243f，朝處理室201內供應惰性氣體。惰性氣體具有沖洗氣體作用。處理室201內係在無電漿環境下施行沖洗。藉此，可抑制因處理室201內殘留的原料、與步驟A2供應給處理室201內的氮化劑相混合，導致產生預期外反應(例如氣相反應、電漿氣相反應)、生成微粒等情形。
沖洗的處理條件係可例示如： 處理溫度：250~550℃、較佳為400~500℃ 處理壓力：1~20Pa 惰性氣體供應流量(每氣體供應管)：0.05~20slm 惰性氣體供應時間：1~200秒、較佳為1~40秒。
原料係可使用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。矽烷系氣體係可使用例如含有鹵素與Si的氣體，即鹵矽烷系氣體。鹵素係包括有：氯(Cl)、氟(F)、溴(Br)、碘(I)等。鹵矽烷系氣體係可使用例如含有Cl與Si的上述氯矽烷系氣體。
原料係可使用例如：單氯矽烷(SiH 3Cl、簡稱：MCS)氣體、二氯矽烷(SiH 2Cl 2、簡稱：DCS)氣體、三氯矽烷(SiHCl 3、簡稱：TCS)氣體、四氯矽烷(SiCl 4、簡稱：4CS)氣體、六氯二矽烷氣體(Si 2Cl 6、簡稱：HCDS)氣體、八氯三矽烷(Si 3Cl 8、簡稱：OCTS)氣體等氯矽烷系氣體。原料係可使用該等中之1種以上。
原料係除氯矽烷系氣體之外，尚亦可使用例如：四氟矽烷(SiF 4)氣體、二氟矽烷(SiH 2F 2)氣體等氟矽烷系氣體；四溴矽烷(SiBr 4)氣體、二溴矽烷(SiH 2Br 2)氣體等溴矽烷系氣體；四碘矽烷(SiI 4)氣體、二碘矽烷(SiH 2I 2)氣體等碘矽烷系氣體。原料係可使用該等中之1種以上。
原料係除該等之外，尚亦可使用例如含有胺基與Si的氣體，即胺基矽烷系氣體。所謂「胺基」係指從氨、一級胺或二級胺中除去氫(H)的一價官能基，可表示如-NH 2、-NHR、-NR 2。另外，R係表示烷基，-NR 2的2個R係可為相同、亦可為不同。
原料亦可使用例如：四(二甲胺基)矽烷(Si[N(CH 3) 2] 4、簡稱：4DMAS)氣體、三(二甲胺基)矽烷(Si[N(CH 3) 2] 3H、簡稱：3DMAS)氣體、雙(二乙胺基)矽烷(Si[N(C 2H 5) 2] 2H 2、簡稱：BDEAS)氣體、雙(第三丁胺基)矽烷(SiH 2[NH(C 4H 9)] 2、簡稱：BTBAS)氣體、(二異丙胺基)矽烷(SiH 3[N(C 3H 7) 2]、簡稱：DIPAS)氣體等胺基矽烷系氣體。原料係可使用該等中之1種以上。
惰性氣體係可使用例如：氮(N 2)氣、以及氬(Ar)氣、氦(He)氣、氖(Ne)氣、氙(Xe)氣、氪(Kr)氣、氡(Rn)氣等稀有氣體。惰性氣體係可使用該等中之1種以上。針對此點在後述各步驟中亦同。
[步驟A2] 待步驟A1結束後，對處理室201內的晶圓200、即晶圓200上所形成的含Si層供應經電漿激發之氮化劑。
具體而言，打開閥243b，朝氣體供應管232b內流入氮化劑。氮化劑係利用MFC241b進行流量調整，經由噴嘴249b供應至處理室201內，再由排氣口231a排氣。此時，從晶圓200的側邊對晶圓200供應氮化劑(氮化劑供應)。此時，亦可打開閥243d~243f，分別經由噴嘴249a~249c朝處理室201內供應惰性氣體。
再者，此時藉由對第1電極300a與第2電極300b之間施加RF功率，而在第1電極300a與第2電極300b間的區域生成電漿。藉此，可使氮化劑電漿激發，而由氮化劑電漿激發生成的活性種X，會被供應給晶圓200(電漿激發氮化劑供應)。此時，對晶圓200供應含活性種X的氮化劑。
當氮化劑係使用例如含有氮(N)與氫(H)的氣體時，含N與H的氣體會先被激發成電漿狀態，生成NH x *(x係1~3之整數)等活性種X，再供應給晶圓200(電漿激發含N與H之氣體供應)。於此情況，對晶圓200供應含有NH *、NH 2 *、NH 3 *等活性種X的含N與H氣體。另外，*係指自由基。以下說明中亦同。
另外，對晶圓200，在使氮化劑電漿激發後才供應之前，亦可設計在未使氮化劑電漿激發情況下便供應的期間。即，亦可對晶圓200在供應電漿激發氮化劑前，便供應非電漿激發氮化劑，即預流入非電漿激發氮化劑(非電漿激發氮化劑預流)。於此情況，首先在未使氮化劑電漿激發之情況下供應，經既定期間後，於持續供應氮化劑之狀態下，對第1電極300a與第2電極300b間施加RF功率便可。藉此，可生成更穩定的電漿、活性種。
本步驟的處理條件係可例示如： 處理溫度：250~550℃、較佳為400~500℃ 處理壓力：2~100Pa、較佳為20~70Pa 氮化劑供應流量：0.1~10slm 氮化劑供應時間：10~200秒、較佳為1~50秒 惰性氣體供應流量(每氣體供應管)：0~10slm RF功率：100~1000W RF頻率：13.56MHz或27MHz。
藉由在上述處理條件下，對晶圓200供應經電漿激發之氮化劑，便使晶圓200上所形成之含Si層的至少其中一部分被氮化(改質)。結果，在當作基底的晶圓200最表面上形成矽氮化層(SiN層)作為含Si與N之層。於形成SiN層時，在含Si層中所含的Cl等雜質，會在利用經電漿激發的氮化劑所進行之含Si層的改質反應過程中，構成至少含有Cl的氣體狀物質，並從處理室201內被排出。藉此，相較於在步驟A1所形成的含Si層，SiN層成為Cl等雜質較少的層。
形成SiN層之後，關閉閥243b，停止朝處理室201內供應氮化劑，利用與步驟A1同樣的處理程序，將處理室201內殘留的氣體等從處理室201內排除(沖洗)。
氮化劑係可使用例如含N與H的氣體。含N與H的氣體既是含N氣體，亦是含H氣體。氮化劑較佳為具有N-H鍵。
氮化劑係可使用例如：氨(NH 3)氣體、二氮烯(N 2H 2)氣體、聯氨(N 2H 4)氣體、N 3H 8氣體等氮化氫系氣體。氮化劑係可使用該等中之1種以上。
氮化劑係除該等之外，尚亦可使用例如含有氮(N)、碳(C)及氫(H)的氣體。含有N、C及H的氣體係可使用例如：胺系氣體、有機聯氨系氣體。含有N、C及H的氣體係有：含N氣體、含C氣體、含H氣體、含N與C的氣體。
氮化劑係可使用例如：單乙胺(C 2H 5NH 2、簡稱：MEA)氣體、二乙胺((C 2H 5) 2NH、簡稱：DEA)氣體、三乙胺((C 2H 5) 3N、簡稱：TEA)氣體等乙胺系氣體；單甲胺(CH 3NH 2、簡稱：MMA)氣體、二甲胺((CH 3) 2NH、簡稱：DMA)氣體、三甲胺((CH 3) 3N、簡稱：TMA)氣體等甲胺系氣體；單甲聯氨((CH 3)HN 2H 2、簡稱：MMH)氣體、二甲聯氨((CH 3) 2N 2H 2、簡稱：DMH)氣體、三甲聯氨((CH 3) 2N 2(CH 3)H、簡稱：TMH)氣體等有機聯氨系氣體等等。氮化劑係可使用該等中之1種以上。
[實施既定次數之循環] 藉由執行上述非同時(即非同步)施行步驟A1、A2的循環既定次數(n 1次，n 1係1以上之整數)，便能以晶圓200之表面為基底，在該基底上形成作為第1氮化膜之例如既定厚度的矽氮化膜(SiN膜)。上述循環較佳為重複施行複數次。即，每1循環所形成之SiN層的厚度較所需膜厚薄，較佳為重複施行上述循環複數次，直到藉由積層SiN層所形成的SiN膜厚度成為所需厚度為止。另外，當氮化劑係使用含有N、C及H的氣體時，在步驟A2中，亦可形成例如矽氮碳化層(SiCN層)，藉由施行上述循環既定次數，亦可在晶圓200之表面上形成作為氮化膜之例如矽氮碳化膜(SiCN膜)。
依上述處理程序、處理條件所形成的第1氮化膜，成為具有既定大小的拉伸應力(抗張應力)。
(後沖洗及回歸大氣壓) 待完成在晶圓200上形成所需厚度第1氮化膜的處理後，便從噴嘴249a~249c分別朝處理室201內供應當作沖洗氣體的惰性氣體，再從排氣口231a排氣。藉此，處理室201內便被沖洗，在處理室201內殘留的氣體、反應副產物等會被從處理室201內除去(後沖洗)。然後，將處理室201內的環境置換為惰性氣體(惰性氣體置換)，使處理室201內的壓力回復常壓(回歸大氣壓)。
(晶舟卸載) 然後，利用晶舟升降機115使密封蓋219下降，使歧管209之下端開口。然後，處理完畢之晶圓200便在由晶舟217支撐之狀態下，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下端開口介隔O形環220c而被閘門219s密封(閘門關閉)。
(晶圓冷卻) 待晶舟卸載後(即閘門關閉後)，處理完畢之晶圓200在由晶舟217支撐之狀態下，冷卻至可取出的既定溫度(晶圓冷卻)。
(晶圓退出) 晶圓冷卻後，已被冷卻至可取出既定溫度的處理完畢之晶圓200便利用晶舟217取出(晶圓退出)。
依此，完成在晶圓200上形成第1氮化膜的第1成膜處理。該處理係施行既定次數(1次以上)。
(2-2)第2成膜處理 若施行上述第1成膜處理，第1氮化膜亦會附著於處理容器內的構件表面上，例如附於反應管203的內壁面、晶舟217的表面等。圖8係示意重複施行第1成膜處理時，第1氮化膜所附著之處理容器內壁、即反應管203之內壁的截面部分放大圖。第1氮化膜係具有既定應力(本態樣為拉伸應力)，若藉由重複施行第1成膜處理使累積膜厚增厚，會因該應力導致龜裂、從構件表面上剝落、使爐內產生異物(微粒)等情形。此處，在實施第1成膜處理後，依照既定時序施行在處理容器內所附著之第1氮化膜的表面上，形成具既定應力(本態樣為壓縮應力)的第2氮化膜，而緩和膜應力的第2成膜處理。
以下，針對在處理容器內所附著之第1氮化膜表面上，形成具壓縮應力之第2氮化膜的第2成膜處理序列之例進行說明。以下說明中，構成基板處理裝置的各部位動作亦係由控制器121進行控制。
(空晶舟裝載) 利用閘門開閉機構115s使閘門219s移動，而使歧管209的下端開口呈開放(閘門開啟)。然後，表面附著有第1氮化膜的空晶舟217，即未保持晶圓200的晶舟217，係利用晶舟升降機115上升，被搬入至表面附著有第1氮化膜的處理容器內，即被搬入處理室201內(空晶舟裝載)。在此狀態下，密封蓋219介隔O形環220b呈密封歧管209下端的狀態。
(壓力調整及溫度調整) 待空晶舟裝載結束後，依處理室201內成為所需壓力(真空度)之方式，利用真空泵246施行真空排氣(減壓排氣)。此時，處理室201內的壓力係利用壓力感測器245測定，再根據該測定的壓力資訊對APC閥244施行回饋控制(壓力調整)。又，依處理室201內成為所需處理溫度的方式，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。又，開始由旋轉機構254進行空晶舟217的旋轉。真空泵246的運轉、處理室201的加熱、晶舟217的旋轉，均係至少持續執行至第2成膜處理結束為止。另外，晶舟217亦可不旋轉。
(成膜處理) 然後，依序執行下述步驟B1、B2、B3。
[步驟B1] 步驟B1，依照與步驟A1的原料供應同樣之處理程序、處理條件，對處理容器內所附著之第1氮化膜供應原料(原料供應)。藉由施行本步驟，便在處理容器內所附著之第1氮化膜的表面上形成含Si層。
在形成含Si層後，停止朝處理室201內供應原料，依照與步驟A1的沖洗同樣之處理程序，將處理室201內殘留的氣體等從處理室201內排除(沖洗)。
[步驟B2] 待步驟B1結束後，依照與步驟A2的供應經電漿激發之氮化劑同樣的處理程序、處理條件，對在處理容器內所附著之第1氮化膜表面上形成的含Si層，先使氮化劑電漿激發後才供應(電漿激發氮化劑供應)。藉由施行本步驟，便在處理容器內所附著之第1氮化膜的表面上形成SiN層。
在形成SiN層後，停止朝處理室201內供應氮化劑。然後，施行步驟B3，但在此之前亦可先將處理室201內於無電漿環境下施行沖洗。於此情況，依照與步驟A1的沖洗之同樣的處理程序，便可將處理室201內殘留的氣體等從處理室201內排除(沖洗)。藉此，可抑制處理室201內殘留的電漿激發氮化劑、與步驟B3中朝處理室201內所供應之經電漿激發之惰性氣體相混合，導致產生預期外反應(例如電漿氣相反應)、生成微粒等情形。
[步驟B3] 待步驟B2結束後，對第1氮化膜表面上所形成的SiN層供應經電漿激發之惰性氣體。
具體而言，打開閥243d~243f，分別朝氣體供應管232d~232f內流入惰性氣體。惰性氣體分別利用MFC241d~241f進行流量調整，再分別經由噴嘴249a~249c供應至處理室201內，然後從排氣口231a排氣。此時，從晶圓200的側邊對晶圓200供應惰性氣體(惰性氣體供應)。
此時，藉由對第1電極300a與第2電極300b之間施加RF功率，而在第1電極300a與第2電極300b間的區域生成電漿。藉此，可使惰性氣體電漿激發，將使惰性氣體電漿激發而生成的活性種Y供應給在第1氮化膜表面上所形成之SiN層(電漿激發惰性氣體供應)。此時，對在第1氮化膜表面上所形成之SiN層，供應含有活性種Y的惰性氣體。
當惰性氣體係使用例如N 2氣體的情況，N 2氣體會被電漿激發，生成N x *(x係1~2的整數)等活性種Y，並供應給晶圓200(電漿激發N 2氣體供應)。於此情況，對晶圓200供應含有N *、N 2 *等活性種Y的N 2氣體。
當惰性氣體係使用例如Ar氣體的情況，Ar氣體會被電漿激發，生成Ar *等活性種Y，並供應給晶圓200(電漿激發Ar氣體供應)。於此情況，對晶圓200供應含有Ar *等活性種Y的Ar氣體。
當惰性氣體係使用例如He氣體的情況，He氣體會被電漿激發，生成He *等活性種Y，並供應給晶圓200(電漿激發He氣體供應)。於此情況，對晶圓200供應含有He *等活性種Y的He氣體。
惰性氣體亦可使該等在處理室201內混合形成混合氣體使用。例如惰性氣體亦可使用N 2氣體與Ar氣體的混合氣體、亦可使用N 2氣體與He氣體的混合氣體、亦可使用N 2氣體、Ar氣體及He氣體的混合氣體。
另外，在對第1氮化膜表面上所形成之SiN層供應經電漿激發之惰性氣體前，亦可設有供應未經電漿激發之惰性氣體的期間。即，亦可對第1氮化膜表面上所形成的SiN層，在供應電漿激發惰性氣體前，便供應非電漿激發惰性氣體，即預流入非電漿激發惰性氣體(非電漿激發惰性氣體預流)。於此情況，首先在未使惰性氣體電漿激發之情況下供應，經既定期間後，於持續供應惰性氣體之狀態下，對第1電極300a與第2電極300b間施加RF功率便可。藉此，可生成更穩定的電漿、活性種。
本步驟的處理條件係可例示如： 處理溫度：250~550℃、較佳為400~500℃ 處理壓力：2~6Pa、較佳為2.66~5.32Pa、更佳為3~4Pa 惰性氣體供應流量(每氣體供應管)：0.01~2slm 惰性氣體供應時間：1~300秒、較佳為10~60秒 RF功率：100~1000W RF頻率：13.56MHz或27MHz。
藉由在上述處理條件下，使惰性氣體電漿激發後供應給處理容器內，在第1氮化膜表面上形成的SiN層便被改質。此時，SiN層中殘留的Cl等雜質，在由活性種Y進行的SiN層改質反應過程中，構成至少含有Cl等的氣體狀物質，並被從處理室201內排出。藉此，經本步驟改質後的SiN層，相較於由步驟B2所形成的SiN層之下，成為Cl等雜質較少的層。又，藉由該改質，經本步驟改質後的SiN層，相較於由步驟B2所形成的SiN層之下，可縮短層中所含Si與N間之原子間距離。該等結果，SiN層便被緻密化，經本步驟改質後的SiN層相較於由步驟B2所形成的SiN層之下，成為密度較高的層。
另外，藉由在步驟B2中利用氮化劑施行改質反應，由步驟B2所形成之SiN層中的Cl等雜質含量，較由步驟B1所形成之含Si層中的Cl等雜質含量更加降低。然而，由步驟B2所形成的SiN層中，利用氮化劑進行的改質反應並無法除去殆盡，Cl等雜質會殘留例如數原子%程度。本步驟利用活性種Y，而可除去利用氮化劑進行的改質反應無法完全除去之殘留於SiN層中的Cl等雜質。
待SiN層的改質處理結束後，停止對電極300施加RF功率，而停止朝處理容器內供應電漿激發惰性氣體。複數次重複上述循環的情況，待步驟B3結束後，再度施行步驟B1，但在此之前亦可將處理室201內在無電漿環境下施行沖洗。於此情況，藉由依照與步驟B1之沖洗同樣的處理程序，便可將處理室201內殘留的氣體等從處理室201內排除(沖洗)。藉此，可抑制因處理室201內殘留的電漿激發惰性氣體、與步驟B1中供應給處理室201內的原料相混合，導致產生預期外反應(例如氣相反應、電漿氣相反應)、生成微粒等情形。
惰性氣體係可使用例如：N 2氣體、以及Ar氣體、He氣體、Ne氣體、Xe氣體、Kr氣體、Rn氣體等稀有氣體。惰性氣體係可使用該等中之1種以上。
[實施既定次數循環] 藉由執行上述非同時(即非同步)施行步驟B1、B2、B3的循環既定次數(n 2次、n 2係1以上之整數)，便可在處理容器內所附著之第1氮化膜的表面上，形成第2氮化膜之例如既定厚度之SiN膜。上述循環較佳為重複複數次。即，每1循環所形成之SiN層的厚度較所需膜厚薄，較佳為重複施行上述循環複數次，直到藉由積層SiN層所形成的SiN膜厚度成為所需厚度為止。另外，當氮化劑係使用含有N、C及H的氣體時，在步驟B2亦可形成例如SiCN層，藉由既定次數施行上述循環，亦可在晶圓200之表面上形成氮化膜之例如SiCN膜。
依照上述處理程序、處理條件所形成的第2氮化膜，具有既定大小的壓縮應力(compressive stress)。
(後沖洗及回歸大氣壓) 待完成在第1氮化膜表面上形成第2氮化膜的處理後，便從噴嘴249a~249c分別朝處理室201內供應當作沖洗氣體的惰性氣體，再從排氣口231a排氣。藉此，處理室201內便被沖洗，在處理室201內殘留的氣體、反應副產物等會被從處理室201內除去(後沖洗)。然後，將處理室201內的環境置換為惰性氣體(惰性氣體置換)，使處理室201內的壓力回復常壓(回歸大氣壓)。
(空晶舟卸載) 然後，利用晶舟升降機115使密封蓋219下降，使歧管209下端開口。然後，表面形成有第2氮化膜的空晶舟217從歧管209下端被搬出至反應管203外部(空晶舟卸載)。空晶舟卸載後，使閘門219s移動，歧管209下端開口介隔O形環220c利用閘門219s被密封(閘門關閉)。
依此，結束在處理容器內所附著之第1氮化膜表面上形成第2氮化膜的第2成膜處理。該處理係可在每次施行第1成膜處理時便執行，亦可施行第1成膜處理複數次後才執行。圖9所示係藉由交互重複施行第1成膜處理、第2成膜處理，而附著由第1氮化膜與第2氮化膜交互積層形成之積層膜的處理容器內壁、即反應管203內壁的截面部分放大圖。
(3)本態樣之效果 根據本態樣可獲得以下所示之一項或複數項效果。
(a)當利用第1成膜處理形成具拉伸應力之第1氮化膜的情況，藉由利用第2成膜處理形成具有壓縮應力的第2氮化膜，便緩和處理容器內所附著之膜的應力，可增加膜剝落發生的累積膜厚。藉此，可使清洗週期(保養週期)長期化、縮短成膜裝置的停機時間。結果可提升成膜處理的生產性。又，因為在處理容器內附著的膜不易剝落，因而可抑制微粒產生、提升晶圓200上所形成之膜的品質、大幅提升良率。
另外，當利用第1成膜處理形成具有拉伸應力之氮化膜時，亦可考慮藉由利用第2成膜處理形成具有壓縮應力的氧化膜，而緩和在處理容器內所附著之膜之應力的手法。
然而，當利用第2成膜處理形成氧化膜的情況，為實施第2成膜處理，必需準備在第1成膜處理實施時非必要的氧化劑供應系統。相對於此，若根據本態樣，因為第1、第2成膜處理均未使用氧化劑，不必要設置氧化劑供應系統，故能降低成膜裝置的製造成本。
再者，當利用第2成膜處理形成氧化膜時，會產生有必要使第2成膜處理的溫度條件與第1成膜處理的溫度條件不同之情況。於此情況，在第1成膜處理與第2成膜處理之間因溫度調整而需較長之等待時間，會有導致成膜裝置之停機時間增加的顧慮。又，亦會有因處理容器內的溫度變更，導致處理容器內所附著的膜因熱應力而發生龜裂、微粒的顧慮。相對於此，若根據本態樣，因為在第2成膜處理中形成氮化膜，因而無需使第2成膜處理的溫度條件與第1成膜處理的溫度條件不同，故可避免此等課題之產生。
再者，若利用第2成膜處理形成氧化膜，會有在處理容器內殘留氧化劑或其成分的情況。於此情況，在爾後所施行的第1成膜處理中，從處理容器內壁等處脫離的氧化劑或其成分，會有混入晶圓200上所形成的膜中，導致膜質降低的顧慮。相對於此，若根據本態樣，因為在第2成膜處理時並未使用氧化劑，在處理容器內不會發生氧化劑或其成分之殘留，故可避免此等課題之發生。
再者，當利用第2成膜處理形成氧化膜，而在處理容器內交互積層具拉伸應力之氮化膜、與具壓縮應力之氧化膜的情況，因該等膜的熱膨脹率差，會有導致在氧化膜/氮化膜界面處發生膜剝落、產生微粒的顧慮。相對於此，若根據本態樣，藉由在處理容器內交互積層的膜均係氮化膜，便可縮小該等膜的熱膨脹率差，故可避免此等課題之發生。
再者，當利用第2成膜處理形成氧化膜時，因為在爾後施行的第1成膜處理初期階段，處理容器內壁面之最表面會成為氧化膜，因而會有在晶圓200上形成氮化膜的形成速率暫時降低，導致在晶圓200上所形成之氮化膜的膜厚出現暫時性落差現象(膜厚落差現象)的情況。相對於此，若根據本態樣，因為利用第2成膜處理形成氮化膜，因而處理容器內壁面之最表面可維持氮化膜，故能抑制膜厚落差現象之發生。
(b)當利用第1成膜處理形成具有拉伸應力之第1氮化膜的情況，藉由在第2成膜處理中所供應的第2成膜劑係原料、氮化劑、以及激發為電漿狀態的惰性氣體，便可在低溫下有效率地形成具壓縮應力之第2氮化膜。
(c)在第2成膜處理中，藉由使第1氮化膜之表面上沉積第2氮化膜，便可無視處理容器內所附著之膜的厚度，均可控制性佳地緩和處理容器內所附著之膜的應力。
(d)在第1成膜處理中，藉由供應原料與氮化劑作為第1成膜劑，便可有效率地形成具拉伸應力之第1氮化膜。
(e)在第1成膜處理與第2成膜處理中，藉由使氮化劑激發成電漿狀態後才供應，便可在低溫下有效率地分別形成第1氮化膜與第2氮化膜。
(f)當每次施行第1成膜處理時便執行第2成膜處理的情況，可有效地緩和處理容器內所附著之膜的應力。
(g)當每次施行第1成膜處理時便執行第2成膜處理的情況，可降低施行第2成膜處理的頻度，俾能減少第2成膜劑的使用量。
(h)藉由第2成膜處理係在處理容器內未收容晶圓200之情況下實施，因而不會對晶圓200上所形成之第1氮化膜造成不良影響，可緩和處理容器內所附著之膜的應力。
(i)藉由第1成膜處理係在處理容器內由晶舟217支撐著晶圓200之狀態下實施，且第2成膜處理係在處理容器內收容未支撐晶圓200的空晶舟217之狀態下實施，便可緩和晶舟217上所附著之膜的應力。
(j)藉由在第2成膜處理中，激發成電漿狀態的惰性氣體係使用N 2氣體及稀有氣體中之至少任一者，便可有效率地形成具壓縮應力之第2氮化膜。
(k)藉由在第1成膜處理與第2成膜處理中，氮化劑係使用含有N與H的氣體，便可有效率地分別形成第1氮化膜與第2氮化膜。
(l)使用上述各種原料氣體中之任一氣體的情況、使用上述各種氮化劑中之任一氣體的情況、以及使用上述各種惰性氣體中之任一者的情況，均可獲得上述各種效果。
(4)變化例 本態樣的處理序列係可變更為如下所示之變化例。該等變化例係可任意組合。在無特別說明之前提下，各變化例中各步驟的處理程序、處理條件，係可設為與上述處理序列的各步驟之處理程序、處理條件相同。
(變化例1) 當利用第1成膜處理形成具拉伸應力之第1氮化膜的情況，亦可在第2成膜處理中，供應原料與激發為電漿狀態之惰性氣體作為第2成膜劑，而在第1氮化膜表面上形成具壓縮應力的第2氮化膜。
具體而言，如圖7與以下所示之處理序列，本變化例的第2成膜處理亦可藉由施行下述循環既定次數(n 3次、n 3係1以上的整數)，而在第1氮化膜表面上形成具壓縮應力之第2氮化膜。該循環係非同時施行： 對處理容器內所附著之第1氮化膜供應原料的步驟C1；以及 對處理容器內所附著之第1氮化膜供應激發為電漿狀態之惰性氣體的步驟C2。
第2成膜處理：(原料→電漿激發惰性氣體)×n 3
步驟C1中，依照與上述步驟A1的原料供應之同樣的處理程序、處理條件，對處理容器內所附著的第1氮化膜供應原料(原料供應)。原料係可使用含Si-N鍵的原料，可使用例如：單矽烷胺((SiH 3)NH 2、簡稱：MSA)氣體、二矽烷胺((SiH 3) 2NH、簡稱：DSA)氣體、三矽烷胺((SiH 3) 3N、簡稱：TSA)氣體等矽烷胺氣體。原料係可使用該等中之1種以上。作為原料，較佳為於該等之中使用含有3個Si-N鍵的TSA氣體。該等原料係可利用上述原料供應系統供應給晶圓200。藉由施行本步驟，便可在處理容器內所附著之第1氮化膜的表面上，形成含Si-N鍵的SiN層。
步驟C2中，依照與上述步驟B3的電漿激發惰性氣體供應同樣的處理程序、處理條件，對在處理容器內所附著之第1氮化膜表面上形成的SiN層，使惰性氣體電漿激發後才供應(電漿激發惰性氣體供應)。惰性氣體係與步驟B3的惰性氣體相同，可使用例如：N 2氣體、以及Ar氣體、He氣體、Ne氣體、Xe氣體等稀有氣體。惰性氣體係可使用該等中之1種以上。另外，本變化例中，惰性氣體係就該等之中較佳為使用N 2氣體。該等惰性氣體係利用上述惰性氣體供應系統便可供應給晶圓200。
本變化例的第2成膜處理中，亦可在具拉伸應力的第1氮化膜表面上，沉積具壓縮應力的第2氮化膜，仍可獲得與上述態樣同樣的效果。又，根據本變化例，在第2成膜處理時可省略氮化劑供應，便可縮短處理時間。結果可提升產能(即生產性)。
(變化例2) 當利用第1成膜處理形成具拉伸應力之第1氮化膜時，亦可在第2成膜處理中施行供應第2成膜劑之激發為電漿狀態之惰性氣體的步驟D，而在第1氮化膜的表面上形成具壓縮應力的第2氮化膜。
步驟D中，依照與上述步驟B3的電漿激發惰性氣體供應為同樣的處理程序、處理條件，對處理容器內所附著之第1氮化膜，先使惰性氣體電漿激發後才供應(電漿激發惰性氣體供應)。惰性氣體係同步驟B3的惰性氣體，可使用例如：N 2氣體、以及Ar氣體、He氣體、Ne氣體、Xe氣體等稀有氣體。惰性氣體係可使用該等中之1種以上。另外，於本變化例中，作為惰性氣體，較佳為於該等之中使用N 2氣體。該等惰性氣體係可利用上述惰性氣體供應系統供應給晶圓200。
於本變化例的第2成膜處理中，使具拉伸應力之第1氮化膜表面改質，便可使表面變化為具壓縮應力的第2氮化膜。即，於本變化例的第2成膜處理中，使具拉伸應力的第1氮化膜表面端之其中一部分進行改質，便可使表面端之其中一部分變化為具壓縮應力的第2氮化膜。結果在處理容器內形成由具拉伸應力的第1氮化膜、與具壓縮應力的第2氮化膜積層而成的積層膜，便可獲得與上述態樣同樣的效果。又，根據本變化例，因為在第1氮化膜表面上沒有沉積第2氮化膜，而是使第1氮化膜的表面改質變化為第2氮化膜，所以可在不增加處理容器內所附著之膜的厚度(累積膜厚)之情況下，控制性佳地緩和處理容器內所附著之膜的應力。又，根據本變化例，分別可省略原料、氮化劑的供應，便可縮短處理時間。結果可提升產能(即生產性)。
＜本發明之第2態樣＞ 本態樣的成膜序列係施行： 藉由對處理容器內所收容之晶圓200供應第1成膜劑，而在晶圓200上形成第1氮化膜的處理(第1成膜處理)；以及 藉由對在第1成膜處理中附著於處理容器內的第1氮化膜供應第2成膜劑，而在處理容器內所附著之第1氮化膜的表面上形成第2氮化膜的處理(第2成膜處理)； 當第1成膜處理係形成具壓縮應力的第1氮化膜時，便利用第2成膜處理形成具拉伸應力的第2氮化膜。
本態樣中，第1成膜處理中，例如第1成膜劑係供應：原料、氮化劑、及激發為電漿狀態之惰性氣體，便可在晶圓200上形成具壓縮應力的第1氮化膜。又，於此情況，在第2成膜處理中，係供應例如原料與氮化劑作為第2成膜劑，便可在處理容器內所附著之第1氮化膜的表面上，形成具拉伸應力的第2氮化膜。
本態樣中，在第1成膜處理與第2成膜之分別處理時，均可先使氮化劑激發為電漿狀態後才供應。
本態樣的第1成膜處理係如圖6與以下所示之處理序列，藉由施行下述循環既定次數(n 4次，n 4係1以上的整數)，而在晶圓200上形成具壓縮應力的第1氮化膜。該循環係非同時施行： 對處理容器內的晶圓200供應原料的步驟E1； 對處理容器內的晶圓200，供應激發為電漿狀態之氮化劑的步驟E2；以及 對處理容器內的晶圓200，供應激發為電漿狀態之惰性氣體的步驟E3。
再者，本態樣的第2成膜處理係如圖5與以下所示之處理序列，藉由施行下述循環既定次數(n 5次，n 5係1以上的整數)，而在處理容器內所附著之第1氮化膜的表面上，形成具拉伸應力的第2氮化膜。該循環係非同時施行： 對處理容器內所附著之第1氮化膜供應原料的步驟F1；以及 對處理容器內所附著之第1氮化膜供應激發為電漿狀態之氮化劑的驟F2。
第1成膜處理：(原料→電漿激發氮化劑→電漿激發惰性氣體)×n 4第2成膜處理：(原料→電漿激發氮化劑)×n 5
步驟E1、F1的處理程序、處理條件係可設為與上述步驟A1的處理程序、處理條件相同。步驟E2、F2的處理程序、處理條件係可設為與上述步驟A2的處理程序、處理條件相同。步驟E3的處理程序、處理條件係可設為與上述步驟B3的處理程序、處理條件相同。相關其他事項均可設為與上述第1態樣相同。
如本態樣，當利用第1成膜處理形成具壓縮應力的第1氮化膜時，藉由利用第2成膜處理形成具拉伸應力的第2氮化膜，便可獲得與上述態樣同樣的效果。即，藉由在具壓縮應力的第1氮化膜表面上沉積具拉伸應力的第2氮化膜，便可緩和處理容器內所附著之膜的應力，可增加膜剝落發生的累積膜厚。藉此，可使清洗週期長期化，便能縮短成膜裝置的停機時間，結果可提升成膜處理的生產性。又，抑制微小微粒產生，提升晶圓200上所形成之膜的品質，俾能大幅提升良率。
再者，如本態樣，於第1成膜處理中，藉由供應原料、氮化劑以及激發為電漿狀態之惰性氣體作為第1成膜劑，便可在低溫下有效率地形成具壓縮應力之第1氮化膜。
＜本發明之第3態樣＞ 本態樣的成膜序列係與第2態樣相同，當利用第1成膜處理形成具壓縮應力的第1氮化膜時，便利用第2成膜處理形成具拉伸應力的第2氮化膜。
於本態樣，在第1成膜處理中，例如所供應第1成膜劑係原料、氮化劑與激發為電漿狀態之惰性氣體，便可在晶圓200上形成具壓縮應力的第1氮化膜。又，於此情況，在第2成膜處理中，係供應例如原料與氮化劑作為第2成膜劑，便可在處理容器內所附著之第1氮化膜的表面上，形成具拉伸應力的第2氮化膜。
本態樣亦係可在第2成膜處理中，先使氮化劑激發成電漿狀態後才供應。
本態樣的第1成膜處理係如圖7與以下所示之處理序列，藉由施行下述循環既定次數(n 6次，n 6係1以上的整數)，而在晶圓200上形成具壓縮應力的第1氮化膜。該循環係非同時施行： 對處理容器內的晶圓200供應原料的步驟G1；以及 對處理容器內的晶圓200，供應激發為電漿狀態之惰性氣體的步驟G2。
再者，本態樣的第2成膜處理係如圖5與以下所示之處理序列，藉由施行下述循環既定次數(n 7次，n 7係1以上的整數)，而在處理容器內所附著之第1氮化膜的表面上，形成具拉伸應力的第2氮化膜。該循環係非同時施行： 對處理容器內所附著之第1氮化膜供應原料的步驟H1；以及 對處理容器內所附著之第1氮化膜供應激發為電漿狀態之氮化劑的步驟H2。
第1成膜處理：(原料→電漿激發惰性氣體)×n 6第2成膜處理：(原料→電漿激發氮化劑)×n 7
步驟G1、H1的處理程序、處理條件，係可設為與上述步驟A1的處理程序、處理條件相同。步驟G1中，原料係可使用上述步驟C1所例示含Si-N鍵的原料。步驟H1中，原料係可使用上述步驟A1所例示的原料。步驟G2的處理程序、處理條件係可設為與上述步驟B3的處理程序、處理條件相同。步驟H2的處理程序、處理條件係可設為與上述步驟A2的處理程序、處理條件相同。其他事項均可設為與上述第1態樣相同。
如本態樣，當利用第1成膜處理形成具壓縮應力的第1氮化膜時，藉由利用第2成膜處理形成具拉伸應力的第2氮化膜，便可獲得與上述態樣同樣的效果。即，藉由在具壓縮應力的第1氮化膜表面上沉積具拉伸應力的第2氮化膜，便可緩和處理容器內所附著膜的應力，可增加膜剝落發生的累積膜厚。藉此，可使清洗週期長期化，便能縮短成膜裝置的停機時間，結果可提升成膜處理的生產性。又，抑制微小微粒產生，提升晶圓200上所形成之膜的品質，俾能大幅提升良率。
再者，如本態樣，於第1成膜處理中，藉由供應原料與激發為電漿狀態之惰性氣體作為第1成膜劑，便可在低溫下有效率地形成具壓縮應力之第1氮化膜。
再者，根據本態樣，在第1成膜處理中可省略氮化劑供應，俾能縮短處理時間。結果可提升產能，即可提升生產性。
＜本發明之其他態樣＞ 以上，針對本發明之態樣進行具體說明。然而，本發明並不僅侷限於上述態樣，在不脫逸主旨的範圍內均可進行各種變更。
例如亦可在同一處理容器內，施行形成具拉伸應力之第1氮化膜的第1成膜處理、與形成具壓縮應力之第1氮化膜的第1成膜處理二者。於此情況，在同一處理容器內，分別依既定時序實施：形成具壓縮應力之第2氮化膜的第2成膜處理、與形成具拉伸應力之第2氮化膜的第2成膜處理二者。即，在處理容器內，當利用第1成膜處理在晶圓200上形成具拉伸應力之第1氮化膜時，可利用第2成膜處理，在處理容器內所附著之具拉伸應力之第1氮化膜的表面上形成具壓縮應力的第2氮化膜。又，在同一處理容器內，當利用第1成膜處理在晶圓200上形成具壓縮應力的第1氮化膜時，便利用第2成膜處理在處理容器內所附著之具壓縮應力的第1氮化膜表面上形成具拉伸應力的第2氮化膜。該等情況亦可獲得與上述各種態樣同樣的效果。
再者，例如在第1成膜處理中，亦可交互而連續地重複施行：形成具拉伸應力之第1氮化膜的處理、與形成具壓縮應力之第1氮化膜的處理，而形成由該等膜交互積層的膜(第1積層氮化膜)。例如當利用第1成膜處理在晶圓200上形成具有總拉伸應力的第1積層氮化膜時，便利用第2成膜處理，在處理容器內所附著之具有總拉伸應力之第1積層氮化膜的表面上形成具壓縮應力的第2氮化膜。又，例如當利用第1成膜處理在晶圓200上形成具有總壓縮應力的第1積層氮化膜時，便利用第2成膜處理，在處理容器內所附著具有壓縮應力之第1積層氮化膜的表面上形成具有總拉伸應力的第2氮化膜。該等情況亦可獲得與上述各種態樣同樣的效果。
再者，例如在第2成膜處理中，亦可交互而連續地重複施行：形成具拉伸應力之第2氮化膜的處理、與形成具壓縮應力之第2氮化膜的處理，形成由該等膜交互積層的膜(第2積層氮化膜)。例如當利用第1成膜處理在晶圓200上形成具拉伸應力之第1氮化膜時，利用第2成膜處理在處理容器內所附著之具有拉伸應力的第1氮化膜表面上形成具有總壓縮應力的第2積層氮化膜。又，例如當利用第1成膜處理在晶圓200上形成具壓縮應力的第1氮化膜時，便利用第2成膜處理，在處理容器內所附著之具有壓縮應力的第1氮化膜表面上形成具有總拉伸應力的第2積層氮化膜。該等情況亦可獲得與上述各種態樣同樣的效果。
另外，積層氮化膜係例如可依以下所示之處理序列(x、y、z分別係1以上的整數)形成。於此情況，積層氮化膜所具有的總應力，係例如藉由變更以下所示之處理序列的x對y的比率(x/y)，亦即調整具拉伸應力的氮化膜膜厚Tx相對於具壓縮應力的氮化膜膜厚Ty之比率(Tx/Ty)，便可自由控制。例如藉由設為x/y＞1(x＞y)，亦即設為Tx/Ty＞1(Tx＞Ty)，便可輕易將積層氮化膜的總應力設為拉伸應力。又，例如藉由設為x/y＜1(x＜y)，亦即設為Tx/Ty＜1(Tx＜Ty)，便可輕易將積層氮化膜的總應力設為壓縮應力。
[(原料→電漿激發氮化劑)×x→(原料→電漿激發氮化劑→電漿激發惰性氣體)×y]×z
再者，例如上述態樣，針對非同時供應複數種成膜劑的例子進行說明，惟各種成膜劑亦可同時供應。例如於上述第1態樣中，亦可使步驟A1、A2實施期間之至少其中一部分重複，而設計同時施行該等的期間。又，例如亦可使步驟B1、B2、B3實施期間之至少其中一部分重複，而設計同時施行該等的期間。針對該等事項在變化例與其他態樣中亦同。該等情況亦可獲得與上述態樣同樣的效果。
再者，例如上述態樣，針對在處理容器內收容空晶舟217之狀態下實施第2成膜處理的例子進行說明，但亦可在晶舟217中裝填測試晶圓之狀態下實施第2成膜處理。若在晶舟217中裝填測試晶圓之狀態下實施第1成膜處理，因為就連測試晶圓表面上亦會附著第1氮化膜，因而藉由在晶舟217裝填測試晶圓之狀態下實施第2成膜處理，亦可緩和測試晶圓表面上所附著膜的應力。於此情況亦可獲得與上述態樣同樣的效果。
再者，例如上述態樣，針對在處理容器內收容晶舟217之狀態下實施第2成膜處理的例子進行說明，但亦可在處理容器內未收容晶舟217，且利用閘門219s封閉歧管209下端開口的狀態下實施第2成膜處理。於此情況亦可獲得與上述態樣同樣的效果。
再者，例如上述態樣，第1氮化膜、第2氮化膜係針對形成矽系氮化膜的例子進行說明，但亦可形成金屬系氮化膜。即，原料係使用含有例如：鋁(Al)、鈦(Ti)、鉿(Hf)、鋯(Zr)、鉭(Ta)、鉬(Mo)、鎢(W)等金屬元素的原料氣體，藉由上述處理序列，形成第1氮化膜、第2氮化膜之例如：氮化鋁膜(AlN膜)、氮化鈦膜(TiN膜)、氮化鉿膜(HfN膜)、氮化鋯膜(ZrN膜)、氮化鉭膜(TaN膜)、氮化鉬膜(MoN)、氮化鎢膜(WN)、氮碳化鋁膜(AlCN膜)、氮碳化鈦膜(TiCN膜)、氮碳化鉿膜(HfCN膜)、氮碳化鋯膜(ZrCN膜)、氮碳化鉭膜(TaCN膜)、氮碳化鉬膜(MoCN)、氮碳化鎢膜(WCN)、氮化鋁鈦膜(TiAlN膜)、氮碳化鋁鈦膜(TiAlCN膜)等含金屬的氮化膜時，亦可適用本發明。供應各種成膜劑時的處理程序、處理條件，係可設為例如與上述態樣各步驟中的該等相同。該等情況亦可獲得與上述態樣同樣的效果。
再者，例如電漿生成方式係除電容耦合電漿(Capacitively Coupled Plasma、簡稱：CCP)之外，尚亦可使用感應耦合電漿(Inductively Coupled Plasma、簡稱：ICP)。於此情況亦可獲得與上述態樣同樣的效果。
各處理所使用的配方係配合處理內容個別準備，較佳為經由電氣通訊線路、外部記憶裝置123預先儲存於記憶裝置121c內。然後，在開始各處理時，較佳為由CPU121a從記憶裝置121c內儲存的複數配方中，配合處理內容選擇適當的配方。藉此，利用1台基板處理裝置便可重現性佳地形成各種膜種、組成比、膜質、膜厚的膜。又，可減輕操作員的負擔，且可在避免操作失誤情況下，迅速地開始各處理。
上述配方並不僅侷限於新製成的情況，例如亦可藉由變更已安裝於成膜裝置中的現有配方而準備。於變更配方的情況，亦可將變更後的配方經由電氣通訊線路或記錄該配方的記錄媒體安裝至成膜裝置中。又，亦可操縱現有成膜裝置所具備的輸入輸出裝置122，直接變更已安裝於成膜裝置中的現有配方。
上述態樣係針對使用一次處理複數片基板的批次式成膜裝置進行膜形成之例子進行說明。本發明並不僅侷限於上述各種態樣與各種變化例，例如即使使用一次處理1片或數片基板的單片式成膜裝置進行膜形成的情況，仍頗適用。又，上述各種態樣與各種變化例係針對使用具有熱壁式處理爐的成膜裝置進行膜形成之例子進行說明。本發明並不僅侷限於上述各種態樣與各種變化例，即便使用設有冷壁式處理爐的成膜裝置進行膜形成之情況，仍頗適用。
使用該等成膜裝置的情況，亦可依照與上述各種態樣與各種變化例的處理程序、處理條件為同樣之處理程序、處理條件施行各項處理，可獲得與上述各種態樣與各種變化例同樣的效果。
再者，上述各種態樣與各種變化例係可適當組合使用。此時的處理程序、處理條件係例如可設為與上述各種態樣與各種變化例的處理程序、處理條件相同。 [實施例]
實施例1係使用上述態樣的成膜裝置，依照圖5與以下所示之處理序列，在複數片晶圓上形成SiN膜。原料係使用DCS氣體，氮化劑係使用NH 3氣體，惰性氣體係使用N 2氣體。其他的處理條件係設為在上述態樣處理條件範圍內的共通條件。
實施例2係使用上述態樣的成膜裝置，依照圖6與以下所示之處理序列，在複數片晶圓上形成SiN膜。原料係使用DCS氣體，氮化劑係使用NH 3氣體，惰性氣體係使用N 2氣體。其他的處理條件係設為在上述態樣處理條件範圍內的共通條件。
然後，分別測定實施例1、2的SiN膜所具有之應力(stress)。結果如圖10所示。圖10中的横軸係表示SiN膜的應力[MPa]，正應力係指拉伸應力，負應力係表示壓縮應力。縱軸係表示晶舟內的晶圓處理位置，0係指底部端，70係指頂部端。圖中的●記號係表示實施例1，▲記號係表示實施例2。
如圖10所示，實施例1的SiN膜應力係可確認到達1200~1500MPa程度之大小的拉伸應力。相對於此，實施例2的SiN膜應力係可確認到達1000~1300MPa程度之大小的壓縮應力。即，可確認到藉由適當選擇圖5、圖6所示之處理序列，便可自如控制SiN膜的應力。
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:輸入輸出裝置 123:外部記憶裝置 200:晶圓 201:處理室 202:處理爐 203:反應管 207:加熱器 209:歧管 217:晶舟 219:密封蓋 219s:閘門 220a~220c:O形環 231:排氣管 231a:排氣口 232a~232f:氣體供應管 241a~241f:MFC 243a~243c:閥 244:APC閥 245:壓力感測器 246:真空泵 248:集聚型供應系統 249a~249c:噴嘴 250a~250c:氣體供應孔 254、267:旋轉機構 263:溫度感測器 300:電極 300a:第1電極 300b:第2電極 300c:開口部 301:電極固定具 301a:突起部 305:整合器 320:高頻電源(RF電源)
圖1係本發明之一態樣較佳使用之成膜裝置的直立式處理爐概略構成圖，為處理爐202部分的縱剖圖。 圖2係本發明之一態樣較佳使用之成膜裝置的直立式處理爐概略構成圖，為處理爐202部分的圖1之A-A線切剖圖。 圖3係本發明之一態樣較佳使用之成膜裝置的控制器121概略構成圖，為控制器121的控制系統方塊圖。 圖4係本發明之一態樣較佳使用之成膜裝置的電極單元概略構成圖，為電極單元的立體示意圖。 圖5係本發明之一態樣的處理序列一例圖。 圖6係本發明之一態樣的處理序列另一例圖。 圖7係本發明之一態樣的處理序列另一例圖。 圖8係第1氮化膜所附著之處理容器內壁的截面部分放大圖。 圖9係由第1氮化膜與第2氮化膜交互積層形成積層膜，所附著處理容器內壁的截面部分放大圖。 圖10係氮化膜所具有之應力的測定結果圖。
203:反應管

Claims (21)

  1. 一種成膜方法，係包括有： (a)藉由對處理容器內收容的基板供應第1成膜劑，而在上述基板上形成第1氮化膜的步驟；以及 (b)藉由對在(a)中附著於上述處理容器內的上述第1氮化膜供應第2成膜劑，而在上述處理容器內所附著之上述第1氮化膜的表面上形成第2氮化膜的步驟； 其中，當在(a)中形成具拉伸應力之上述第1氮化膜時，在(b)中便形成具壓縮應力的上述第2氮化膜； 當在(a)中形成具壓縮應力之上述第1氮化膜時，在(b)中便形成具拉伸應力的上述第2氮化膜。
  2. 如請求項1之成膜方法，其中，當利用(a)形成具拉伸應力之上述第1氮化膜時，在(b)中，上述第2成膜劑係供應激發為電漿狀態的惰性氣體。
  3. 如請求項1之成膜方法，其中，當利用(a)形成具拉伸應力之上述第1氮化膜時，在(b)中係供應原料與激發為電漿狀態的惰性氣體作為上述第2成膜劑。
  4. 如請求項1之成膜方法，其中，當利用(a)形成具拉伸應力之上述第1氮化膜時，在(b)中係供應原料、氮化劑及激發為電漿狀態的惰性氣體作為上述第2成膜劑。
  5. 如請求項2之成膜方法，其中，在(b)中，使上述第1氮化膜的表面改質，而使表面變化為上述第2氮化膜。
  6. 如請求項3之成膜方法，其中，在(b)中，在上述第1氮化膜表面上沉積上述第2氮化膜。
  7. 如請求項2之成膜方法，其中，在(a)中係供應原料與氮化劑作為上述第1成膜劑。
  8. 如請求項1之成膜方法，其中，當利用(a)形成具壓縮應力的上述第1氮化膜時，在(b)中係供應原料與氮化劑作為上述第2成膜劑。
  9. 如請求項8之成膜方法，其中，在(b)中，於上述第1氮化膜表面上沉積上述第2氮化膜。
  10. 如請求項8之成膜方法，其中，在(a)中係供應原料與激發為電漿狀態的惰性氣體作為上述第1成膜劑。
  11. 如請求項8之成膜方法，其中，在(a)中係供應原料、氮化劑、以及激發為電漿狀態的惰性氣體作為上述第1成膜劑。
  12. 如請求項4之成膜方法，其中，使上述氮化劑激發成電漿狀態後才供應。
  13. 如請求項1至12中任一項之成膜方法，其中，每施行1次(a)，便施行(b)。
  14. 如請求項1至12中任一項之成膜方法，其中，每施行複數次(a)，便施行(b)。
  15. 如請求項1至12中任一項之成膜方法，其中，(b)係在上述處理容器內未收容上述基板之情況下實施。
  16. 如請求項1至12中任一項之成膜方法，其中， (a)係在上述處理容器內由支撐器支撐著上述基板之狀態下實施； (b)係在上述處理容器內收容未支撐上述基板的上述支撐器之狀態下實施。
  17. 如請求項2至12中任一項之成膜方法，其中，上述惰性氣體係N 2氣體與稀有氣體中之至少任一者。
  18. 如請求項4、7、8、11及12中任一項之成膜方法，其中，上述氮化劑係含氮與氫的氣體。
  19. 一種半導體裝置之製造方法，係包括有： (a)藉由對處理容器內收容的基板供應第1成膜劑，而在上述基板上形成第1氮化膜的步驟；以及 (b)藉由對在(a)中附著於上述處理容器內的上述第1氮化膜供應第2成膜劑，而在上述處理容器內所附著之上述第1氮化膜的表面上形成第2氮化膜的步驟； 其中，當在(a)中形成具拉伸應力之上述第1氮化膜時，在(b)中便形成具壓縮應力的上述第2氮化膜； 當在(a)中形成具壓縮應力之上述第1氮化膜時，在(b)中便形成具拉伸應力的上述第2氮化膜。
  20. 一種成膜裝置，係具備有： 處理容器，其係對基板施行處理； 第1成膜劑供應系統，其係對上述處理容器內的基板供應第1成膜劑； 第2成膜劑供應系統，其係對上述處理容器內的基板供應第2成膜劑；以及 控制部，其係構成可對上述第1成膜劑供應系統及上述第2成膜劑供應系統進行控制，使在上述處理容器內施行：(a)藉由對上述處理容器內所收容之基板供應上述第1成膜劑，而在上述基板上形成第1氮化膜的處理；與(b)藉由對在(a)中附著於上述處理容器內的上述第1氮化膜供應上述第2成膜劑，而在上述處理容器內所附著之上述第1氮化膜的表面上形成第2氮化膜的處理；其中，當在(a)中形成具拉伸應力之上述第1氮化膜時，在(b)中便形成具壓縮應力的上述第2氮化膜，當在(a)中形成具壓縮應力之上述第1氮化膜時，在(b)中便形成具拉伸應力的上述第2氮化膜。
  21. 一種利用電腦使成膜裝置執行程序的程式，係執行： (a)藉由對處理容器內所收容之基板供應第1成膜劑，而在上述基板上形成第1氮化膜的程序；與 (b)藉由對在(a)中附著於上述處理容器內的上述第1氮化膜供應第2成膜劑，而在上述處理容器內所附著之上述第1氮化膜的表面上形成第2氮化膜的程序； 其中，當在(a)中形成具拉伸應力之上述第1氮化膜時，在(b)中便形成具壓縮應力的上述第2氮化膜； 當在(a)中形成具壓縮應力之上述第1氮化膜時，在(b)中便形成具拉伸應力的上述第2氮化膜的程序。
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