硅氧化膜的形成方法以及硅氧化膜的形成装置制造方法

硅氧化膜的形成方法以及硅氧化膜的形成装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种硅氧化膜的形成方法以及硅氧化膜的形成装置。一种硅氧化膜的形成方法，在该形成方法中进行一次以上组合工序，该组合工序包括如下工序：待机工序，将被处理体收纳／回收到舟皿内；装载工序，将收纳在上述舟皿内的被处理体收纳到反应室内；硅氧化膜形成工序，在收纳于上述反应室内的被处理体形成硅氧化膜；卸载工序，将形成有上述硅氧化膜的被处理体输送到上述反应室外，其中，在上述卸载工序、上述待机工序以及上述装载工序的至少1个工序中，在对上述反应室内进行加热的同时，向该反应室内供给含有水蒸气的气体。
【专利说明】硅氧化膜的形成方法以及硅氧化膜的形成装置

【技术领域】
[0001]本发明涉及一种硅氧化膜的形成方法以及硅氧化膜的形成装置。

【背景技术】
[0002]作为硅氧化膜的形成方法，提出了能够在低温下在被处理体例如半导体晶圆上形成优质的娃氧化膜的ALD (Atomic Layer Deposit1n)法。例如，以往公开有在300°C?600°C的低温下形成薄膜的方法。
[0003]但是，存在如下问题:所形成的硅氧化膜不仅堆积(附着)在半导体晶圆的表面，也堆积(附着)在例如反应管的内壁、各种夹具等的热处理装置的内部。当在该附着物附着于热处理装置内的状态下进行薄膜的形成时，由于构成反应管的石英与附着物的热膨胀率不同而产生应力，由于该应力而导致附着物裂开。这样一来，附着物裂开而产生颗粒，成为使生产率降低的原因。尤其是，从将形成有硅氧化膜的半导体晶圆向反应管外输送的卸载工序到将新的半导体晶圆收纳于反应管内的装载工序容易产生颗粒。因此，需要一种能够抑制颗粒产生的硅氧化膜的形成方法。


【发明内容】

[0004]本发明提供一种能够抑制颗粒产生的硅氧化膜的形成方法和硅氧化膜的形成装置。
[0005]为了达成上述目的，本发明的第I技术方案的硅氧化膜的形成方法进行一次以上组合工序，该组合工序包括如下工序:待机工序,将被处理体收纳/回收到舟皿内；装载工序，将收纳在上述舟皿内的被处理体收纳于反应室内；硅氧化膜形成工序，在收纳于上述反应室内的被处理体上形成硅氧化膜；卸载工序，将形成有上述硅氧化膜的被处理体输送到上述反应室外，其中，在上述卸载工序、上述待机工序以及上述装载工序的至少I个工序中，在对上述反应室内进行加热的同时，向该反应室内供给含有水蒸气的气体。
[0006]本发明的第2技术方案是一种硅氧化膜的形成装置，其具有:反应室，其用于收纳被收纳在舟皿内的被处理体；加热部件，其用于将上述反应室内加热到规定的温度；成膜用气体供给部件，其用于向上述反应室内供给成膜用气体；气体供给部件，其用于向上述反应室内供给含有水蒸气的气体；以及控制部件，其用于控制装置的各部分，上述控制部件进行一次以上组合工序，该组合工序包括如下工序:待机工序,在上述舟皿内收纳/回收被处理体；装载工序，将收纳于上述舟皿内的被处理体收纳于反应室内；硅氧化膜形成工序，通过控制上述成膜用气体供给部件，而在收纳于上述反应室内的被处理体上形成硅氧化膜；卸载工序，将形成有上述硅氧化膜的被处理体输送到上述反应室外，在上述卸载工序、上述待机工序以及上述装载工序的至少I个工序中，在控制上述加热部件将上述反应室内加热了的状态下，控制上述气体供给部件向上述反应室内供给含有水蒸气的气体。

【专利附图】

【附图说明】
[0007]附图作为本说明书的一部分而被编入本说明书并用于表示本发明的实施方式，与上述的一般性说明以及后述的实施方式的详细描述一起说明本发明的概念。
[0008]图1是表示本发明的实施方式的处理装置的图。
[0009]图2是表示图1的控制部的结构的图。
[0010]图3是说明硅氧化膜的形成方法的图。
[0011]图4是表示更换了退火用气体的情况下的硅氧化膜的膜应力的图。
[0012]图5是表示本发明的其他实施方式的处理装置的图。
[0013]图6是表示待机工序中的处理装置的概要图。
[0014]图7是表示退火用气体供给时间以及N2置换压力与加载区域内的02MAX浓度之间的关系的图。
[0015]图8是表示在待机工序时供给退火用气体前后的颗粒数量的图。

【具体实施方式】
[0016]以下，说明本发明的实施方式的硅氧化膜的形成方法以及硅氧化膜的形成装置。在下述详细说明中，为了能够充分理解本发明而给予了较多的具体的详细描述。但是，即使没有这样的详细的说明，本领域技术人员也能够得到本发明，这是不言而喻的。在其他的例子中，为了避免各种各样的实施方式难以理解，未对公知的方法、顺序、系统或组成要素进行详细表示。在本实施方式中，作为本发明的硅氧化膜的形成装置，以使用分批式的立式处理装置的情况为例来进行说明。图1表示本实施方式的处理装置的结构。
[0017]如图1所示,处理装置I具有长度方向朝向铅垂方向的反应管2。反应管2具有由内管2a和外管2b构成的双重管结构,该外管2b有顶且以覆盖内管2a并且与内管2a具有规定的间隔的方式形成。如图1的箭头所示，内管2a和外管2b的侧壁具有多个开口。内管2a和外管2b是由耐热及耐腐性优异的材料、例如石英形成的。
[0018]在反应管2的一侧方配置有用于排放反应管2内的气体的排气部3。排气部3以沿着反应管2向上方延伸的方式形成，借助设于反应管2的侧壁的开口而与反应管2连通。排气部3的上端连接于配置在反应管2的上部的排气口 4。该排气口 4连接有未图示的排气管，在排气管上设置有未图示的阀、后述的真空泵127等压力调整机构。利用该压力调整机构，将自外管2b的一侧的侧壁侧(源气体供给管8)供给来的气体经由内管2a、外管2b的另一侧的侧壁侧、排气部3以及排气口 4排入排气管，从而将反应管2内控制为所希望的压力(真空度)。
[0019]在反应管2的下方配置有盖体5。盖体5是由耐热及耐腐性优异的材料、例如石英形成的。此外，盖体5构成为能够利用后述的晶舟升降机128上下移动。而且，当盖体5利用晶舟升降机128上升时，将反应管2的下方侧(炉口部分)封闭，当盖体5利用晶舟升降机128下降时，将反应管2的下方侧(炉口部分)敞开。
[0020]在盖体5之上载置有晶圆舟6。晶圆舟6例如由石英形成。晶圆舟6构成为能够在铅垂方向上隔开预定间隔地收纳多张半导体晶圆W。此外，也可以是，在盖体5的上部设置有保温筒、旋转台，在这些之上载置晶圆舟6，该保温筒用于防止从反应管2的炉口部分到反应管2内的温度降低，该旋转台以使晶圆舟6能够转动的方式载置用于收纳半导体晶圆W的晶圆舟6。在这些情况下，能够易于将收纳于晶圆舟6的半导体晶圆W控制为相同的温度。
[0021]在反应管2的周围，以包围反应管2的方式设置有例如由电阻发热体构成的升温用加热器7。利用该升温用加热器7将反应管2的内部加热到预定的温度，其结果，将收纳于反应管2的内部的半导体晶圆W加热到预定的温度。
[0022]在反应管2的下端附近的侧面贯穿有用于向反应管2 (外管2b)内供给源气体的源气体供给管8。源气体是用于使源(Si)吸附于被处理体的Si源，并在后述的吸附步骤中被使用。在本例中，使用二异丙基氨基硅烷(DIPAS)作为Si源。
[0023]在源气体供给管8上，以铅垂方向的预定间隔设置有供给孔，并从供给孔向反应管2 (外管2b)内供给源气体。因此，如图1的箭头所示，能够从铅垂方向的多处位置向反应管2内供给源气体。
[0024]此外，在反应管2的下端附近的侧面贯穿有用于向反应管2 (外管2b)内供给氧化气体的氧化气体供给管9。氧化气体是对被吸附的源(Si)进行氧化的气体，并在后述的氧化步骤中被使用。在本例中，使用臭氧(O3)作为氧化气体。
[0025]而且,在反应管2的下端附近的侧面贯穿有用于向反应管2 (内管2a)内供给作为稀释气体和吹扫气体的氮气(N2)的氮气供给管10。
[0026]此外，在反应管2的下端附近的侧面贯穿有用于向反应管2 (内管2a)内供给退火用气体的退火用气体供给管11。退火用气体供给管11与用于产生水蒸气的水蒸气产生装置12、用于供给空气的空气供给装置13相连接，通过控制自水蒸气产生装置12和空气供给装置13供给的水蒸气和空气的流量，来向反应管2内供给所希望的!120浓度的气体。例如，通过将自水蒸气产生装置12和空气供给装置13供给的水蒸气和空气的流量控制为水蒸气(H2O 气体):空气(O2 气和 N2 气)=0.2slm:20.0slm (与 O2 气体 4.0slm, N2 气体 16.0slm 相当)，而向反应管2内供给H2O的浓度为1%的气体。
[0027]源气体供给管8、氧化气体供给管9、氮气供给管10、退火用气体供给管11经由后述的质量流量控制器(MFC:Mass Flow Controller) 125连接于未图示的源气体供给源。
[0028]此外，在反应管2内配设有多个用于测量反应管2内的温度的、例如由热电偶组成的温度传感器122、以及用于测量反应管2内的压力的压力计123。
[0029]此外，处理装置I具有用于执行装置各部分的控制的控制部100。图2表示控制部100的结构。如图2所示，控制部100与操作面板121、温度传感器122、压力计123、加热器控制器124、MFC125、阀控制部126、真空泵127、晶舟升降机128等连接。
[0030]操作面板121具有显示画面和操作按钮，将操作员的操作指示传递到控制部100，还有，在显示画面上显示来自控制部100的各种各样的信息。
[0031]温度传感器122用于测量反应管2内和排气管内等的各部分的温度，并将该测量值通知给控制部100。压力计123用于测量反应管2内以及排气管内等的各部分的压力，并将该测量值通知给控制部100。
[0032]加热器控制器124作为用于单独控制升温用加热器7的构件，对来自控制部100的指示做出响应，对升温用加热器7通电并使其加热，此外，单独测量升温用加热器7的功耗并通知给控制部100。
[0033]MFC125配置于源气体供给管8、氧化气体供给管9、氮气供给管10、退火用气体供给管11等各配管，在将流经各配管的气体的流量控制为控制部100所指示的量的同时，测量实际流经的气体的流量，并通知给控制部100。
[0034]阀控制部126配置于各配管，用于将配置于各配管的阀的开度控制为控制部100所指示的值。真空泵127与排气管连接，并将反应管2内的气体排出。
[0035]晶舟升降机128通过使盖体5上升，而将晶圆舟6 (半导体晶圆W)装载到反应管2内，通过使盖体5下降，而从反应管2内卸载晶圆舟6 (半导体晶圆W)。
[0036]控制部100由制程程序储存部111、R0M (Read Only Memory,只读内存)112、RAM(Random Access Memory,随机存取存储器)113、I / O 端口(Input / Output Port,输入 /输出端口)114、CPU (Central Processing Unit,中央处理单元)115以及将这些彼此相连的总线116构成。
[0037]在制程程序储存部111中存储有安装用制程程序和多个工艺用制程程序。处理装置I的制造初期只存储有安装用制程程序。安装用制程程序是在生成与各处理装置相对应的热模型时被执行的制程程序。工艺用制程程序为针对使用者实际上执行的每个热处理(工艺)所准备的制程程序，对从向反应管2装载半导体晶圆W到卸载处理完毕的半导体晶圆W为止的各部分的温度的变化、反应管2内的压力变化、各种气体的供给的开始以及停止的时间点还有供给量等进行限制。
[0038]ROMl12 由 EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory,电可擦可编程只读存储器)、闪存以及硬盘等构成，是用于存储CPU115的工作程序等的记录介质。RAM113作为CPU115的工作区域等发挥作用。
[0039]I / O端口 114与操作面板121、温度传感器122、压力计123、加热器控制器124、MFC125、阀控制部126、真空泵127、晶舟升降机128等相连接，用于控制数据、信号的输入输出。
[0040]CPUl 15构成控制部100的中枢，用于执行存储在ROMl 12的控制程序。此外，CPUl 15根据来自操作面板121的指示，按照存储于制程程序储存部111的制程程序(工艺用制程程序)来控制处理装置I的工作。即，CPUl 15使温度传感器122、压力计123、MFC125等测量反应管2内和排气管内等的各部分的温度、压力、流量等，并基于该测量的数据将控制信号等向加热器控制器124、MFC125、阀控制部126、真空泵127等输出，从而按照工艺用制程程序来控制上述各部分。总线116用于在各部分之间传递信息。
[0041]接着，参照图3所示的制程程序(时序)说明采用上述那样构成的处理装置I的、硅氧化膜的形成方法。在本实施方式的硅氧化膜的形成方法中，利用ALD法或者CVD(Chemical Vapor Deposit1n,化学气相沉积)法在半导体晶圆W上形成娃氧化膜。
[0042]以下，在使用ALD法的情况下，如图3所示，在本实施方式中，具有将硅(Si)吸附在半导体晶圆W的表面的吸附步骤和将所吸附的Si氧化的氧化步骤，这些步骤表示ALD法的I次循环。此外，如图3所示，在本实施方式中，使用二异丙基氨基硅烷(DIPAS)作为Si源气体、使用臭氧(O3)作为氧化气体、使用氮气(N2)作为稀释气体、使用水蒸气(H2O)作为退火气体。通过多次执行该图3的制程程序所示的循环，例如执行100次循环(反复)，而在半导体晶圆W上形成所希望的硅氧化膜。
[0043]此外，在以下的说明中，构成处理装置I的各部分的工作由控制部100 (CPU115)来控制。此外，如上所述，通过控制部100 (CPU115)控制加热器控制器124 (升温用加热器7)、MFC125 (源气体供给管8等)、阀控制部126、真空泵127，而将在各处理中的反应管2内的温度、压力以及气体流量等设定成遵循图3所示的制程程序的条件。
[0044]首先，利用升温用加热器7将反应管2内维持为规定的装载温度，例如，如图3所示，维持为250°C。还有，如图3所示，从退火用气体供给管11向反应管2内供给退火用气体，例如，将H2O浓度为1%的气体供给到反应管2内。
[0045]在此，退火用气体所含有的H2O的浓度优选在1%以上，更加优选在3%以上，最为优选在5%以上。此外，退火用气体所含有的H2O的浓度为1%是指，例如水蒸气(H2O气体):空气(O2气体和N2气体)=0.2slm:20.0slm (与O2气体4.0slnuN2气体16.0slm相当)的情况。通过将退火用气体所含有的H2O的浓度控制在这个范围内，能够使附着于反应管2等的处理装置I的内部的硅氧化膜的膜应力降低。这是因为，退火用气体所包含的&0被附着于处理装置I的内部的硅氧化膜吸收，减弱硅氧化膜的剥落的程度，从而使附着于处理装置I的内部的硅氧化膜难以从处理装置I的内部剥落。因此，能够抑制颗粒的产生。
[0046]此外，反应管2内的温度优选为100°C?600°C，更优选为150°C?400°C，最优选为200°C?300°C。通过将温度控制在这样的范围内，使退火用气体所含有的H2O容易被附着于处理装置I的内部的硅氧化膜吸收，减弱硅氧化膜的剥落程度，从而使附着于处理装置I的内部的硅氧化膜难以从处理装置I的内部剥落。因此，能够抑制颗粒的产生。
[0047]接着，将收纳有半导体晶圆W的晶圆舟6载置于盖体5上。而且，利用晶舟升降机128使盖体5上升，从而将半导体晶圆W (晶圆舟6)装载到反应管2内(装载工序)。
[0048]接着，利用升温用加热器7将反应管2内设定为预定的温度，例如，如图3所示，设定为350°C。此外，在从氮气供给管10向反应管2内供给预定量的氮气的同时，将反应管2内的气体排出，从而将反应管2设定为预定的压力，例如，如图3所示，设定为133Pa( ITorr)(稳定化工序)。
[0049]实施在半导体晶圆W上形成硅氧化膜的氧化膜形成工序。首先，执行使Si吸附于半导体晶圆W的表面的吸附步骤。吸附步骤是向半导体晶圆W供给源气体、并使Si吸附于半导体晶圆W的表面的工序。
[0050]在吸附步骤中，将来自源气体供给管8的作为Si源的DIPAS以预定量，例如，如图3所示的0.3slm连同预定量的氮气供给到反应管2内(吹气工序)。
[0051]在此，反应管2内的温度优选为室温(RT:Room Temperature)?700°C。这是因为，当比室温低时，将产生不能形成硅氧化膜的问题，当反应管2内的温度高于700°C时，将产生所形成的硅氧化膜的膜质、膜厚均匀性等变差的问题。反应管2内的温度优选为RT?7000C，更优选为RT?500°C。这是因为，通过将温度控制在这样的范围内，能够使所形成的硅氧化膜的膜质、膜厚均匀性等进一步提高。
[0052]DIPAS的供给量优选为1sccm?1slm。这是因为，当比1sccm少时，将产生无法向半导体晶圆W的表面供给充足的Si的问题，当比1slm多时，将会产生较多未参与反应的Si。DIPAS的供给量更加优选为0.1slm?3slm。这是因为，通过将供给量控制在这样的范围内，能够促进半导体晶圆W的表面与Si的反应。
[0053]反应管2内的压力优选为0.133Pa (0.0OlTorr)?13.3kPa (10Torr)0这是因为，通过将压力控制在这样的范围内，能够促进半导体晶圆W的表面与Si的反应。反应管2内的压力更加优选为40Pa (0.3Torr)?400Pa (3Torr)。这是因为，通过将压力控制在这样的范围内，反应管2内的压力控制变容易。
[0054]供给到反应管2内的DIPAS在反应管2内被加热而活化。因此，当将DIPAS供给到反应管2内时，活化的Si与半导体晶圆W的表面发生反应，进而使Si吸附于半导体晶圆W的表面。
[0055]当预定量的Si吸附于半导体晶圆W的表面时，就停止从源气体供给管8供给DIPAS以及从氮气供给管10供给氮气。而且，在向反应管2外排出反应管2内的气体的同时，例如，如图3所示,从氮气供给管10向反应管2内供给预定量的氮气(吹扫、Vacuum (真空)工序)。
[0056]接着，利用升温用加热器7将反应管2内设定为预定的温度，例如，如图3所示，设定为350°C。此外，如图3所示，在从氮气供给管10向反应管2内供给预定量的氮气的同时，排出反应管2内的气体，并将反应管2设定为预定的压力，例如，如图3所示，设定为133Pa(ITorrX
[0057]接着，执行使半导体晶圆W的表面氧化的氧化步骤。该氧化步骤是将氧化气体供给到吸附有Si的半导体晶圆W上、并将所吸附的Si氧化的工序。在本实施方式中，是通过向半导体晶圆W上供给臭氧(O3)来将所吸附的Si氧化。
[0058]在氧化步骤中，从氧化气体供给管9向反应管2内供给预定量的臭氧，例如，如图3所示，供给1slm臭氧。此外，如图3所示，从氮气供给管10向反应管2内供给预定量的作为稀释气体的氮气(吹气工序)。
[0059]在此,臭氧的供给量优选为Isccm?50slm,更优选为0.1slm?20slm,最优选为Islm?lOslm。这是因为，通过将供给量控制在这样的范围内，能够进行充分的氧化以形成硅氧化膜。
[0060]反应管2内的压力优选为0.133Pa (0.0OlTorr)?13.3kPa (10Torr)0通过将压力控制在这样的范围内，能够促进半导体晶圆W表面的Si的氧化。反应管2内的压力更优选为40Pa (0.3Torr)?400Pa (3Torr)。这是因为，通过将压力控制在这样的范围内，反应管2内的压力控制变容易。
[0061]当向反应管2内供给臭氧气体时，将吸附于半导体晶圆W上的Si氧化，并在半导体晶圆W上形成硅氧化膜。当在半导体晶圆W上形成所希望厚度的硅氧化膜时，停止从氧化气体供给管9供给臭氧。此外，也停止从氮气供给管10供给氮气。而且，在排出反应管2内的气体的同时，例如，如图3所示，从氮气供给管10向反应管2内供给预定量的氮气(吹扫、Vacuum (真空)工序)。
[0062]由此，就完成了由吸附步骤和氧化步骤组成的ALD法的I次循环。接着，再一次开始以吸附步骤开头的、ALD法的I次循环。而且，按预定次数反复进行该循环。由此，能够在半导体晶圆W上形成所希望厚度的硅氧化膜。
[0063]当在半导体晶圆W上形成所希望厚度的硅氧化膜时，反复多次进行从氮气供给管10向反应管2内供给预定量的氮气并将反应管2内的气体排放到反应管2外的操作(循环吹扫工序)。此外，利用升温用加热器7将反应管2内维持为预定的装载温度，例如，如图3所示，维持为250°C。在这样的状态下，利用N2对炉内进行循环吹扫并回复到常压(常压复原工序)。
[0064]而且，从炉内大致接近常压的阶段起，如图3所示，从退火用气体供给管11向反应管2内供给退火用气体，例如，将H2O浓度为1%的气体向炉内(反应管2内)供给。此外，退火用气体所包含的H2O的浓度以及反应管2内的温度的优选范围与在装载工序中的退火用气体所包含的H2O的浓度以及反应管2内的温度的优选范围相同。
[0065]接着，通过利用晶舟升降机128使盖体5下降，从而将半导体晶圆W卸载(卸载工序)。此外，卸载工序是晶圆舟6从炉内的正常位置移动到炉外的正常位置的工序。而且，进行将收纳有新要处理的半导体晶圆W的晶圆舟6载置于盖体5上等的准备(待机工序)。此外，从晶圆舟6回收半导体晶圆W的卸下工序和将新的半导体晶圆W载置于晶圆舟6的晶圆装填工序合称为待机工序。而且，利用晶舟升降机128使盖体5上升并将半导体晶圆W (晶圆舟6)装载到反应管2内(装载工序)。由此，接着，在新的半导体晶圆W上形成所希望厚度的硅氧化膜。
[0066]这样一来，在容易产生颗粒的、卸载工序到装载工序之间，因为从退火用气体供给管11向反应管2内供给H2O浓度为1%的气体(退火用气体)，气体所包含的H2O容易被附着于处理装置I的内部的硅氧化膜吸收，从而减弱硅氧化膜的剥落程度。因此，附着于处理装置I的内部的硅氧化膜难以从处理装置I的内部剥落，从而能够抑制颗粒的产生。
[0067]接着，为了确认本发明的效果，除了吸附步骤、氧化步骤的反应管2内的温度为150°C以外，测量利用上述的硅氧化膜的形成方法在半导体晶圆W上形成了 50nm厚的硅氧化膜时的硅氧化膜的膜应力(实施例1)。此外，除了退火用气体的H2O浓度为5%以外，测量利用相同的方法在半导体晶圆W上形成了 50nm厚的硅氧化膜时的硅氧化膜的膜应力(实施例2)。并且，为了进行比较，也在使用20%的氧气和80%的氮气的混合气体(比较例1)、100%氮气(比较例2)作为退火用气体的情况下，测量同样地在半导体晶圆W上形成了 50nm厚的硅氧化膜时的硅氧化膜的膜应力。结果在图4中表示。
[0068]如图4所示，能够确认出:退火用气体使用H2O浓度为1%以上的气体,从而使硅氧化膜的膜应力降低。尤其是，能够确认出:退火用气体使用H2O浓度为5%的气体，从而使硅氧化膜的膜应力大幅降低。
[0069]如以上说明的那样，采用本实施方式，因为退火用气体使用包含水蒸气(H2O)的气体，气体所含有的H2O容易被附着于处理装置I的内部的硅氧化膜吸收，从而减弱硅氧化膜的剥落程度。因此，附着于处理装置I的内部的硅氧化膜难以从处理装置I的内部剥落，能够抑制颗粒的产生。
[0070]此外，本发明并不限于上述实施方式，能够进行各种变形、应用。以下，说明能够适用于本发明的其他实施方式。
[0071]在上述实施方式中，虽然以使用DIPAS作为Si源的情况为例来说明本发明，但Si源只要是能够形成硅氧化膜的有机源气体即可，例如，可以使用SiH4、SiH3Cl, SiH2Cl2,SiHCl3'SiH3 (NHC (CH3)3)'SiH3 (N (CH3)2)'SiH2 (NHC (CH3) 3)2、SiH (N (CH3) 2)3 等。
[0072]在上述实施方式中，虽然以使用臭氧作为氧化气体的情况为例来说明本发明，但氧化气体只要是将所吸附的源(Si)氧化并且能够形成硅氧化膜的气体即可，例如，可以是利用等离子体、催化剂、UV、热、磁力等使氧气(O2)等产生氧自由基的情况。例如，在利用等离子体使氧化气体活化的情况下，能够使用图5所示的处理装置I。
[0073]在图5所示的处理装置I中，在反应管2的一侧的相反侧设置有等离子体产生部20，该反应管2的一侧配置有反应管2的排气部3。等离子体产生部20具有电极21等，在电极21贯穿有氧化气体供给管9。电极21与未图示的高频电源、匹配器等连接。而且，通过从高频电源经由匹配器向电极21施加高频电力，使供给到电极21的氧化气体(O2)发生等离子体激活(活化)，从而生成氧自由基(O2*)等。将如此生成的氧自由基(O2*)等从等离子体产生部20向反应管2内供给。
[0074]在上述实施方式中，以在从卸载工序到装载工序之间向反应管2内供给了退火用气体的情况为例来说明本发明，也可以在卸载工序、待机工序、装载工序的至少I个工序中向反应管2内供给退火用气体。在该情况下，气体所含有的H2O也容易被附着于处理装置I的内部的硅氧化膜吸收，从而减弱硅氧化膜的剥落程度。因此，附着于处理装置I的内部的硅氧化膜难以从处理装置I的内部剥落，能够抑制颗粒的产生。
[0075]这样的退火用气体的供给优选只在待机工序中执行。这是因为，在待机工序中，由于从晶圆舟6回收半导体晶圆W、并且将新半导体晶圆W载置于晶圆舟6需要预定的时间，不会产生用于供给退火用气体的新的时间(中断时间)。
[0076]在图6中表示待机工序中的处理装置I的概要。如图6所示，在待机工序中，利用晶舟升降机128使盖体5下降，而将收纳有半导体晶圆W的晶圆舟6配置于反应管2的下方(炉外)的加载区域LA内。在该状态下，从退火用气体供给管11向反应管2内供给退火用气体。如果退火用气体的H2O浓度为所希望的以上的浓度，就也可以直接使用清洁室内的大气。这样一来，退火气体所含有的H2O容易被附着于处理装置I的内部的硅氧化膜吸收，从而减弱硅氧化膜的剥落程度。因此，附着于处理装置I的内部的硅氧化膜难以从处理装置I的内部剥落，能够抑制颗粒的产生。
[0077]在此，优选的是，将向反应管2内供给的退火用气体以使反应管2内达到预定的压力例如86.45kPa (650Torr)的方式向反应管2内供给后，从氮气供给管10向反应管2内供给预定量的氮气而对反应管2内进行氮气置换。通过氮气置换，能够使退火用气体(大气成分)所包含的水分只供给到反应管2内，能够在保持加载区域LA内的氧气浓度较低的状态下将退火用气体供给到反应管2内。其结果，能够抑制颗粒、特别是微小的颗粒的产生。
[0078]图7表示退火用气体供给时间、氮气置换压力(N2置换压力)以及加载区域内LA的氧气的最大浓度(O2MAX浓度)的关系。如图7所示，通过将退火用气体供给后的N2置换压力设在200Torr (26.6kPa)以下，从而能够降低O2MAX浓度。因此，优选的是，将退火用气体供给后的氮气置换压力设定为26.6kPa (200Torr)的真空度，再利用氮气置换直接使压力复原到常压。
[0079]为了确认待机工序中的退火用气体供给的效果，利用上述的硅氧化膜的形成方法，在半导体晶圆W上形成12.2 μ m厚的硅氧化膜，并执行3次(RUN1、RUN2、RUN3)对在反应管2的上部(T)、中央部(C)、下部(B)所形成的硅氧化膜上产生的0.05 μ m以上大小的颗粒数量进行测量的处理。之后，在待机工序时执行供给退火用气体的处理，再一次利用上述硅氧化膜的形成方法，在半导体晶圆W上形成12.2 μ m厚的硅氧化膜，并执行3次(RUN4、RUN5、RUN6)对在反应管2的上部(T)、中央部(C)、下部(B)所形成的硅氧化膜上产生的
0.05 μ m以上大小的颗粒数量进行测量的处理。在图8中表示所测量的各部分的颗粒数量
[0080]如图8所示，能够确认出:通过在待机工序时执行供给退火用气体的处理，所测量的各部分的颗粒数量大幅减少。因此，确认出通过在待机工序时供给退火用气体，能够抑制颗粒的产生。
[0081]在上述实施方式中，以在常压复原工序中从炉内大致接近常压的阶段起将退火用气体供给到反应管2内的情况为例来说明本发明，但例如也可以是与卸载工序开始同时向反应管2内供给退火用气体。这种情况也能抑制颗粒的产生。
[0082]在上述实施方式中，以使用水蒸气产生装置12和空气供给装置13将含有水蒸气的气体供给到反应管2内的情况为例来说明本发明，但例如，在处理装置I的加载区域LA具有装载锁定机构的情况下，也可以不设置空气供给装置13，而是设置用于供给氮气和氧气的装置。在该情况下，通过控制成H2O气体:02气体=N2气体=0.2slm:4.0slm:16.0slm,能够向反应管2内供给H2O的浓度为1%的气体。
[0083]此外，也可以是使处理装置I的加载区域LA为与清洁室相同的大气氛围，通过在装载、卸载时向反应管2内供给加载区域LA的大气,从而将含有水蒸气的气体供给到反应管2内。
[0084]在上述实施方式中，以通过执行100次循环而在半导体晶圆W上形成硅氧化膜的情况为例来说明本发明，但例如，也可以是像执行50次循环那样减少循环次数。此外，也可以是像执行200次循环那样增加循环次数。在该情况下，也能够通过根据循环次数来调整例如Si源以及氧气的供给量等，从而形成所希望的厚度的硅氧化膜。
[0085]在上述实施方式中，以使用ALD法在半导体晶圆W上形成硅氧化膜的情况为例来说明本发明，但本发明并不限于使用ALD法的情况，也可以使用CVD法在半导体晶圆W上形成硅氧化膜。
[0086]在上述实施方式中，以在源气体和氧化气体供给时供给作为稀释气体的氮气的情况为例来说明本发明，但也可以是在源气体和氧化气体供给时不供给氮气。但是，通过将氮气作为稀释气体进行供给而使处理时间的设定等变得容易，因此优选供给稀释气体。作为稀释气体，优选非活性性气体，除了氮气以外，例如能够适用氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)、氣(Xe)。
[0087]在上述实施方式中，以双重管结构的分批式处理装置作为处理装置I的情况为例来说明本发明，但本发明也能适用于例如单管结构的分批式的处理装置。此外，本发明也能应用于分批式的卧式处理装置、单片式处理装置。此外，被处理体并不限于半导体晶圆W，例如，也可以是LCD (Liquid Crystal Display,液晶显示器)用的玻璃基板。
[0088]本发明的实施方式的控制部100不依靠专用的系统，使用通常的计算机系统即可实现。例如，通过从存储有用于执行上述处理的程序的记录介质(软盘、⑶-ROM (CompactDisc Read Only Memory,只读光盘)等)将该程序安装到通用的计算机上，能够构成用于执行上述处理的控制部100。
[0089]而且，用于供给这些程序的部件是任意的。除了能够像上述那样借助预定的记录介质进行供给以外，例如，也可以借助通信线路、网络通信、通信系统等进行供给。在该情况下，例如，在网络通信的公告板(BBS:Bulletin Board System)上将该程序进行公告，也可以借助网络进行提供。而且，通过启动这样提供的程序，在OS (Operating System)的控制下，与其他的应用程序一样地执行，而能够执行上述处理。
[0090]本发明对硅氧化膜的形成方法以及硅氧化膜的形成装置是有用的。
[0091]采用本发明，能够抑制颗粒的产生。
[0092]这次所公开的实施方式应被认为在所有方面都只是例示而不是进行限定。事实上，上述的实施方式能够以多种多样的形式具体化。此外，上述的实施方式可以在不脱离附加的权利要求书以及其主旨的情况下，以各种各样的形式来省略、置换以及变更。本发明的范围是指与附加的权利要求书的范围具有相同的意思并且包含范围内的所有变更。
[0093]本发明基于2013年3月27日申请的日本专利申请第2013-066713号以及2014年I月29日申请的日本专利申请第2014-014262号的优先权的利益，并包含该日本申请的全部内容以作为参考文献。
【权利要求】
1.一种硅氧化膜的形成方法，在该形成方法中进行一次以上组合工序，该组合工序包括如下工序: 待机工序,将被处理体收纳/回收到舟皿内； 装载工序，将收纳在上述舟皿内的被处理体收纳到反应室内； 硅氧化膜形成工序，在收纳于上述反应室内的被处理体形成硅氧化膜； 卸载工序，将形成有上述硅氧化膜的被处理体输送到上述反应室外，其中， 在上述卸载工序、上述待机工序以及上述装载工序的至少I个工序中，在对上述反应室内进行加热的同时，向该反应室内供给含有水蒸气的气体。
2.根据权利要求1所述的硅氧化膜的形成方法，其中， 上述气体内的水蒸气的浓度为1%以上。
3.根据权利要求1所述的硅氧化膜的形成方法，其中， 在上述卸载工序、上述待机工序以及上述装载工序中，在对上述反应室内进行加热的同时，向该反应室内供给含有水蒸气的气体。
4.根据权利要求1所述的硅氧化膜的形成方法，其中， 在上述硅氧化膜形成工序中，在将上述反应室内的压力减压到了小于常压的状态下在上述被处理体形成硅氧化膜， 上述组合工序还具有将上述反应室内的压力变为常压的常压复原工序，该常压复原工序在上述硅氧化膜形成工序和上述卸载工序之间进行， 在上述常压复原工序内使上述反应室内复原到常压的同时，向上述反应室内供给含有水蒸气的气体，或者与上述卸载工序开始同时地向上述反应室内供给含有水蒸气的气体。
5.根据权利要求1所述的硅氧化膜的形成方法，其中， 只在上述待机工序中对上述反应室内进行加热的同时，向该反应室内供给含有水蒸气的气体。
6.根据权利要求5所述的硅氧化膜的形成方法，其中， 在上述待机工序中，在以使上述反应室内达到预定的压力的方式供给了含有上述水蒸气的气体后，以使该反应室内的压力达到26.6kPa以下的方式供给氮气来进行氮气置换。
7.根据权利要求1所述的硅氧化膜的形成方法，其中， 向上述反应室内供给的、含有水蒸气的气体是水蒸气、氮气以及氧气的混合气体，或者是空气。
8.根据权利要求1所述的硅氧化膜的形成方法，其中， 上述硅氧化膜形成工序具有: 吸附工序，向收纳有上述被处理体的反应室内供给硅源气体，并使硅吸附于上述被处理体； 氧化工序，向在上述吸附工序中所吸附的硅供给氧化气体，使该硅氧化而在上述被处理体上形成硅氧化膜， 该硅氧化膜的形成方法进行一次以上包括上述吸附工序和上述氧化工序的组合工序。
9.根据权利要求8所述的硅氧化膜的形成方法，其中， 在上述氧化工序中，向被设定为200°C~600°C的反应室内供给臭氧并使臭氧活化，向上述吸附的硅供给该被活化了的臭氧而使该硅氧化，从而在上述被处理体形成硅氧化膜。
10.一种硅氧化膜的形成装置，其具有: 反应室，其用于收纳被收纳于舟皿内的被处理体； 加热部件，其用于将上述反应室内加热到预定的温度； 成膜用气体供给部件，其用于向上述反应室内供给成膜用气体； 气体供给部件，其用于向上述反应室内供给含有水蒸气的气体；以及 控制部件，其用于控制装置的各部分， 上述控制部件进行一次以上组合工序，该组合工序包括如下工序: 待机工序,将被处理体收纳/回收到上述舟皿内； 装载工序，将收纳于上述舟皿内的上述被处理体收纳到反应室内； 硅氧化膜形成工序，通过控制上述成膜用气体供给部件，而在收纳于上述反应室内的被处理体形成硅氧化膜； 卸载工序，将形成有上述硅氧化膜的被处理体输送到上述反应室外， 在上述卸载工序、上述待机工序以及上述装载工序的至少I个工序中，在控制上述加热部件而将上述 反应室内加热了的状态下，控制上述气体供给部件而向上述反应室内供给含有水蒸气的气体。
【文档编号】H01L21/02GK104078386SQ201410120634
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年3月27日 优先权日:2013年3月27日
【发明者】池内俊之, 木村法史, 大部智行 申请人:东京毅力科创株式会社