半导体器件的制造方法、衬底处理装置及记录介质的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及半导体器件的制造方法、衬底处理装置及记录介质。
【背景技术】
[0002] 作为半导体器件的制造工序的一工序，有时进行对处理室内的衬底供给原料气 体、反应气体而在衬底上形成膜的工序。
【发明内容】
[0003] 然而，在衬底上形成膜时，有时在处理室内的原料气体的浓度产生偏差，针对衬底 的处理变得不均匀。为此，在例如处理室内收纳多个衬底而同时进行处理时等，存在所形成 的膜的膜厚在衬底之间变得不均匀的情况。
[0004] 本发明的目的在于提高形成于衬底上的膜的膜厚均匀性。
[0005] 根据本发明的一方案，提供一种半导体器件的制造方法，包括通过进行规定次数 的包括如下工序的循环而在衬底上形成膜的工序，所述循环包括如下工序：
[0006] 对处理室内的所述衬底供给原料气体；
[0007] 将残留于所述处理室内的所述原料气体排出；
[000引对所述处理室内的所述衬底供给反应气体；
[0009] 将残留于所述处理室内的所述反应气体排出，
[0010] 在供给所述原料气体的工序中，在实质上停止了所述处理室内的排气的状态下， 向所述处理室内供给所述原料气体，其后，在实质上停止了所述处理室内的排气及所述原 料气体的供给的状态下，向所述处理室内供给惰性气体。
[0011] 根据本发明的另一方案，提供一种衬底处理装置，包括：
[0012] 收纳衬底的处理室；
[0013] 向所述处理室内供给原料气体的原料气体供给系统；
[0014] 向所述处理室内供给反应气体的反应气体供给系统；
[0015] 向所述处理室内供给惰性气体的惰性气体供给系统；
[0016] 对所述处理室内进行排气的排气系统；W及
[0017] 控制部，其被构成为W如下方式控制所述原料气体供给系统、所述反应气体供给 系统、所述惰性气体供给系统及所述排气系统；进行通过进行规定次数的包括如下处理的 循环而在所述衬底上形成膜的处理，所述循环包括如下处理；对所述处理室内的衬底供给 所述原料气体；将残留于所述处理室内的所述原料气体排出；对所述处理室内的所述衬底 供给所述反应气体；将残留于所述处理室内的所述反应气体排出，
[001引在供给所述原料气体的处理中，在实质上停止了所述处理室内的排气的状态下， 向所述处理室内供给所述原料气体，其后，在实质上停止了所述处理室内的排气及所述原 料气体的供给的状态下，向所述处理室内供给惰性气体。
[0019] 根据本发明的又一方案，提供一种计算机可读取的记录介质，记录有如下程序，所 述程序使计算机执行通过进行规定次数的包括如下步骤的循环而在衬底上形成膜的步骤， 所述循环包括如下步骤：对所述处理室内的所述衬底供给原料气体；将残留于所述处理室 内的所述原料气体排出；对所述处理室内的所述衬底供给反应气体；将残留于所述处理室 内的所述反应气体排出，
[0020] 在供给所述原料气体的步骤中，在实质上停止了所述处理室内的排气的状态下， 向所述处理室内供给所述原料气体，其后，在实质上停止了所述处理室内的排气及所述原 料气体的供给的状态下，向所述处理室内供给惰性气体。
[0021] 根据本发明，提高形成于衬底上的膜的膜厚均匀性。
【附图说明】
[0022] 图1是本发明的一实施方式中优选使用的衬底处理装置的立式处理炉的概略构 成图，是用纵剖视图表示处理炉部分的图。
[0023] 图2是本发明的一实施方式中优选使用的衬底处理装置的立式处理炉的概略构 成图，是用图1的A-A线剖视图表示处理炉部分的图。
[0024] 图3是本发明的一实施方式中优选使用的衬底处理装置的控制器的概略构成图， 是用框图表示控制器的控制系统的图。
[0025] 图4是表示本发明的一实施方式的成膜顺序中的成膜流程的图。
[0026] 图5是表示本发明的一实施方式的成膜顺序中的气体供给、设定压力变更、APC阀 开闭及高频电力供给的定时的图。
[0027] 图6的（a)是表示本发明的一实施方式的变形例的成膜顺序中的气体供给、设定 压力变更、APC阀开闭及高频电力供给的定时的图，图6的化）是表示本发明的一实施方式 的其他变形例的成膜顺序中的气体供给、设定压力变更、APC阀开闭及高频电力供给的定时 的图。
[002引图7是表示本发明的实施例及比较例的SiO膜的膜厚和其面间均匀性的曲线图。
[0029] 图8是表示本发明的实施例及比较例的SiO膜的膜厚的面内均匀性的曲线图。
[0030] 图9是表示本发明的实施例及比较例的BTBAS气体的使用量的曲线图。
[003U图10的（a)是分别表示本发明的实施例的BTBAS气体的供给流量与SiO膜的膜 厚的关系、及BTBAS气体的供给流量与SiO膜的膜厚的面内均匀性的关系的曲线图，图10 的化）是表示本发明的实施例的BTBAS气体的供给流量与SiO膜的膜厚的面内分布图。
[0032] 图11是表示比较例的成膜顺序的气体供给的定时的图。
【具体实施方式】
[0033] < 一实施方式>
[0034] W下，参照图1~图3说明本发明的一实施方式。
[0035] (1)衬底处理装置的整体构成
[0036] 如图1所示，处理炉202具有作为加热手段（加热机构）的加热器207。加热器 207为圆筒形状，通过被支承于作为保持板的加热器基座（未图示）而被垂直安装。加热器 207也如后述那样起到利用热使气体活化（激发）的活化机构（激发部）。
[0037] 在加热器207的内侧，与加热器207呈同屯、圆状地配设有反应管203。反应管203 例如由石英（Si〇2)或碳化娃（SiC)等耐热性材料形成，形成为上端封闭、下端开口的圆筒 形状。在反应管203的下方，与反应管203呈同屯、圆状地配设有集流管（入口法兰）209。 集流管209例如由不诱钢（SU巧等金属形成，形成为上端及下端开口的圆筒形状。集流管 209的上端部与反应管203的下端部卡合，构成为支承反应管203。在集流管209与反应管 203之间设有作为密封部件的0型环220a。集流管209被支承于加热器基座，由此成为反 应管203被垂直安装的状态。主要由反应管203和集流管209构成处理容器（反应容器）。 在处理容器的筒中空部形成处理室201。处理室201被构成为可利用后述的晶舟217将多 张作为衬底的晶片200W水平姿势且在垂直方向排列多层的状态加W收纳。
[003引在处理室201内，W贯穿集流管209的侧壁的方式设有喷嘴249a、249b。在喷嘴 249a、249b分别连接有气体供给管232a、232b。如此，在反应管203设有2个喷嘴249a、249b 和2根气体供给管232a、232b，构成为能够向处理室201内供给多种（在此为2种）气体。
[0039] 在气体供给管232a、232b自上游方向依次分别设有作为流量控制器（流量控制 部）的质量流量控制器（MFC)241a、24化及作为开闭阀的阀243a、243b。在气体供给管 232a、23化的阀243a、243b的下游侧分别连接有供给惰性气体的气体供给管232c、232d。 在气体供给管232c、232d自上游方向依次分别设有作为流量控制器（流量控制部）的 MFC241c、241d及作为开闭阀的阀243c、243d。
[0040] 在气体供给管232a的前端部连接有喷嘴249a。如图2所示，在反应管203的内壁 与晶片200之间的圆环状空间，W自反应管203的内壁的下部沿着上部向晶片200的积载 方向上方竖立的方式设置喷嘴249a。目P，在排列有晶片200的晶片排列区域的侧方的、水平 包围晶片排列区域的区域，沿着晶片排列区域地设置喷嘴249a。喷嘴249a构成为L字型的 延伸喷嘴，其水平部被设置成贯穿集流管209的侧壁，其垂直部被设置成从至少晶片排列 区域的一端侧向另一端侧竖立。在喷嘴249a的侧面设有供给气体的气体供给孔250a。气 体供给孔250aW朝向反应管203的中屯、的方式开口，可W向晶片200供给气体。在从反应 管203的下部到上部的范围设有多个气体供给孔250a，所述气体供给孔250a分别具有相同 的开口面积，而且W相同的开口间距设置。
[0041] 在气体供给管23化的前端部连接有喷嘴249b。喷嘴249b设于作为气体分散空 间的缓冲室237内。如图2所示，在反应管203的内壁与晶片200之间的圆环状空间，而且 在从反应管203内壁的下部到上部的部分，沿着晶片200的积载方向设置缓冲室237。良P， 缓冲室237被设置成在晶片排列区域的侧方的、水平包围晶片排列区域的区域，沿着晶片 排列区域。在缓冲室237的与晶片200相邻的壁的端部设有供给气体的气体供给孔250c。 气体供给孔250cW朝向反应管203的中屯、的方式开口，可W向晶片200供给气体。在从反 应管203的下部到上部的范围设有多个气体供给孔250c，所述气体供给孔250c分别具有相 同的开口面积，而且W相同的开口间距设置。
[0042] 在缓冲室237的与设有气体供给孔250c的端部相反一侧的端部，W自反应管203 的内壁的下部沿着上部而向晶片200的积载方向上方竖立的方式设置喷嘴249b。目P，喷嘴 249b被设置成在排列有晶片200的晶片排列区域的侧方的、水平包围晶片排列区域的区 域，沿着晶片排列区域。喷嘴249b构成为L字型的延伸喷嘴，其水平部被设置成贯穿集流 管209的侧壁，其垂直部被设置成从至少晶片排列区域的一端侧向另一端侧竖立。在喷嘴 249b的侧面设有供给气体的气体供给孔25化。气体供给孔25化W朝向缓冲室237的中屯、 的方式开口。与气体供给孔250c同样，在从反应管203的下部到上部的范围设置多个气 体供给孔25化。在缓冲室237内与处理室201内之间的压差小时，可W使多个气体供给孔 250c的开口面积及开口间距在从上游侧（下部）到下游侧（上部）的范围分别相等。此外， 在缓冲室237内与处理室201内之间的压差大时，可W使气体供给孔250c的开口面积从上 游侧向下游侧逐渐变大，或使气体供给孔250c的开口间距从上游侧向下游侧逐渐减小。
[0043] 通过如上述该样在从上游侧到下游侧的范围调节各个气体供给孔25化的开口面 积、开口间距，由此能够从各个气体供给孔25化分别喷出虽然存在流速差但流量大致相同 的气体。并且，通过将从所述多个气体供给孔25化分别喷出的气体一起导入到缓冲室237 内，由此能够在缓冲室237内进行气体的流速差的均匀化。从多个气体供给孔25化分别喷 出到缓冲室237内的气体，在缓冲室237内使各气体的粒子速度缓和之后，从多个气体供给 孔250c向处理室201内喷出。从多个气体供给孔25化分别喷出到缓冲室237内的气体， 在从气体供给孔250c分别向处理室201内喷出时成为具有均匀的流量和流速的气体。
[0044] 如此，在本实施方式中，经由配置在由反应管203的内壁与所积载的多个晶片200 的端部定义的圆环状的纵长空间内、即配置在圆筒状空间内的喷嘴249a、249b及缓冲室 237来输送气体。并且，从喷嘴249a、249b及分别开口于缓冲室237的气体供给孔250a~ 250c在晶片200的近旁首先向反应管203内喷出气体。然后，使反应管203内的气体的主 要流动成为与晶片200的表面平行的方向，即水平方向。通过该样构成，由此能够向各晶片 200均匀地供给气体，能够提高形成于各晶片200的膜的膜厚均匀性。在晶片200的表面上 流动的气体、即反应后的残余气体朝向排气口、即后述的排气管231的方向流动。但是，该 残余气体的流动方向根据排气口的位置而适当确定，不限于垂直方向。
[0045] 从气体供给管232a经由MFC241a、阀243a、喷嘴249a而向处理室201内供给例如 至少含有娃（Si)的原料气体（含娃气体）即娃类原料气体，作为含有规定元素的原料。
[0046] 娃类原料气体是指气体状态的娃类原料，例如通过将在常温常压下为液体状态的 娃类原料气化而得的气体、在常温常压下为气体状态的娃类原料等。在本说明书中使用"原 料"该一措辞的情况下，有时表示"液体状态的液体原料"，有时表示"气体状态的原料气 体"，或有时表示该二者。因而，在本说明书中使用"娃类原料"该一措辞的情况下，有时表 示"液体状态的娃类原料"，有时表示"气体状态的娃类原料气体"，或有时表示该二者。作 为娃类原料气体，例如可W使用至少含有Si和氨基（胺基）的原料气体即氨基硅烷类原料 气体。氨基硅烷类原料是指具有氨基的硅烷类原料，而且也是具有甲基、己基、了基等烷基 的硅烷类原料，是至少含有Si、氮（脚及碳（C)的原料。目P，在此所述的氨基硅烷类原料也 称为有机类的原料，也称为有机氨基硅烷类原料。作为氨基硅烷类原料气体，例如可W使用 双叔了基氨基硅烷（SiH2[NH(C4Hg)]2,简称；BTBA巧气体。在使用如BTBAS该样在常温常压 下为液体状态的液体原料时，利用汽化器、起泡器等气化系统将液体原料气化，由此作为原 料气体炬TBAS气体）来供给。
[0047] 从气体供给管23化经由MFC24化、阀243b、气体供给管23化、喷嘴249b、缓冲室 237而向处理室201内供给例如氧化气体、即含有氧的气体（含氧气体），来作为反应气体。 作为含氧气体，可W使用例如氧（〇2)气体。
[0048] 从气体供给管232c、232d分别经由MFC241c、241d、阀243c、243d、气体供给管 232a、232b、喷嘴249a、249b和缓冲室237而向处理室201内供给例如氮（馬）气体，来作为 惰性气体。
[0049] 在从各气体供给管分别流过上述的气体的情况下，主要由气体供给管232a、 MFC241a和阀243a构成供给含有规定元素的原料的原料供给系统、即作为原料气体供给系 统（娃类原料气体供给系统）的氨基硅烷类原料气体供给系统。可W认为将喷嘴249a包 含于氨基硅烷类原料气体供给系统。可W将氨基硅烷类原料气体供给系统称为氨基硅烷类 原料供给系统。
[0化日]此外，主要由气体供给管232b、MFC24化和阀243b构成供给反应气体的反应气体 供给系统、即供给作为反应气体的氧化气体的氧化气体供给系统（含氧气体供给系统）。可 W认为将喷嘴249b、缓冲室237包含于氧化气体供给系统。也可W将氧化气体供给系统称 为氧化剂供给系统。
[005U 此外，主要由气体供给管232c、232d、MFC241c、241d、阀243c、243d构成惰性气体 供给系统。可W将惰性气体供给系统称为吹扫气体供给系统。
[0化2] 如图2所示，在缓冲室237内，由导电体形成且具有细长构造的2根椿状电极269、 270在从反应管203的下部到上部的范围沿晶片200的层叠方向设置。椿状电极269、270分别被设置成与喷嘴249b平行。在从上部到下部的范围由电极保护管275覆盖各个椿状电 极269、270而加W保护。椿状电极269、270的任一方经由整合器272连接于高频电源273， 另一方连接于作为基准电位的地线。经由整合器272从高频电源273向椿状电极269、270 之间施加高频（RF)电力，由此在椿状电极269、270之间的等离子体生成区域224生成等离 子体。主要由椿状电极269、270、电极保护管275构成作为等离子体发生器（等离子体发生 部）的等离子体源。可W认为整合器272、高频电源273包含于等离子体源。等离子体源如 后所述作为将气体活化（激发）为等离子体状态的活化机构（激发部）发挥作用。
[0化3] 电极保护管275成为能够W使椿状电极269、270分别相对于缓冲室237内的气氛 隔离的状态而插入于缓冲室237内的构造。若电极保护管275内部的氧浓度为与外部气体 (大气）的氧浓度相同程度，则分别插入于电极保护管275内的椿状电极269、270由于加热 器207的热而被氧化。通过在电极保护管275的内部预先填充馬气体等惰性气体，或使用 惰性气体吹扫机构用N,气体等惰性气体对电极保护管275的内部进行吹扫，由此能够降低 电极保护管275内部的氧浓度，防止椿状电极26