TWI817226B - 基板處理方法、半導體裝置的製造方法、預塗方法、基板處理裝置、及為了基板處理的電腦程式 - Google Patents

基板處理方法、半導體裝置的製造方法、預塗方法、基板處理裝置、及為了基板處理的電腦程式 Download PDF

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Abstract

具有：(a)供給成膜氣體至收容了基板的處理容器內，在前述基板上形成膜之工序；(b)供給含氟氣體至未收容前述基板的前述處理容器內，除去包括附著於前述處理容器內的前述膜的堆積物之工序；(c)供給預塗(precoat)氣體至未收容前述基板的前述堆積物除去後的前述處理容器內，在前述處理容器內形成預塗膜之工序；及(d)供給成膜氣體至收容了基板的前述預塗膜形成後的前述處理容器內，在前述基板上形成膜之工序
在(c)中，配合前述處理容器內的殘留氟濃度的分佈來調整前述預塗膜的膜厚分佈。

Description

基板處理方法、半導體裝置的製造方法、預塗方法、基板處理裝置、及為了基板處理的電腦程式
本案是關於基板處理方法、半導體裝置的製造方法、預塗方法、基板處理裝置、及為了基板處理的電腦程式。
作為半導體裝置的製造工序的一工序，有進行在被收容於處理容器內的基板上形成膜的成膜處理之後，進行洗滌此處理容器內的處理的情形(例如參照專利文獻1)。
專利文獻1：日本特開2012-216696號公報
然而，若實施洗滌，則會有在洗滌後進行的成膜處理中成膜速率降低，被形成於基板上的膜的厚度變薄的現象(膜厚落差(drop))在處理容器內產生的情況。本案是以抑制洗滌後的處理容器內的膜厚落差的發生為目的。
若根據本案的一形態，則提供一種具有：(a)供給成膜氣體至收容了基板的處理容器內，在前述基板上形成膜之工序；(b)供給含氟氣體至未收容前述基板的前述處理容器內，除去包括附著於前述處理容器內的前述膜的堆積物之工序；(c)供給預塗(precoat)氣體至未收容前述基板的前述堆積物除去後的前述處理容器內，在前述處理容器內形成預塗膜之工序；及(d)供給成膜氣體至收容了基板的前述預塗膜形成後的前述處理容器內，在前述基板上形成膜之工序
在(c)中，配合前述處理容器內的殘留氟濃度的分佈來調整前述預塗膜的膜厚分佈之技術。
若根據本案，則可抑制洗滌後的處理容器內的膜厚落差的發生。
115:晶舟升降機
115s:擋板開閉機構
121:控制器
121a:CPU
121b:RAM
121c:記憶裝置
121d:I/O埠
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:製程管
204:內管
205:外管
206:加熱器
208:隔熱材
209:集合管
209a:基板搬送口
211:第1部
222:第2部
216:隔熱板
217:晶舟
219:密封蓋
219a:擋板
220a:O型環
220b:O型環
220c:O型環
230a,230b:噴嘴
231:排氣管
232a,232b:氣體供給管
232c,232d:氣體供給管
232e,232f:氣體供給管
241a,241b:MFC(質量流控制器)
241c,241d:MFC
241e,241f:MFC
242:APC閥
245:壓力感測器
246:真空泵
248:集聚型氣體供給系統
250:筒狀空間
251:加熱器底部
254:旋轉機構
255:旋轉軸
261a,261b:閥
261c,261d:閥
261e,261f:閥
262a,262b:閥
262c,262d:閥
262e,262f:閥
263:溫度感測器
271,272,273,274:氣體供給源
[圖1]是在本案的一形態所適用的基板處理裝置的縱型處理爐的概略構成圖，以縱剖面圖來表示處理爐202部 分的圖。
[圖2]是在本案的一形態所適用的基板處理裝置的控制器121的概略構成圖，以方塊圖來表示控制器121的控制系的圖。
[圖3]是在本案的一形態所適用的基板處理裝置的縱型處理爐的概略構成圖，以縱剖面圖來表示處理容器部分的圖。
[圖4]是在本案的一形態所進行的半導體裝置的製造工序的一工序的流程圖。
<本案的一形態>
以下，主要邊參照圖1邊說明有關本案的一形態。
另外，在以下的說明中使用的圖面皆為模式性者，在圖面中所示的各要素的尺寸的關係、各要素的比率等是不一定與現實者一致。又，複數的圖面的相互間也各要素的尺寸的關係、各要素的比率等是不一定一致。
(1)基板處理裝置的構成
如圖1所示般，處理爐202是具有作為溫度調整部(加熱部)的加熱器206。加熱器206是圓筒形狀，藉由被支撐於作為保持板的加熱器底部251而垂直地安裝。加熱器206是從上部依序分割成U(Upper)、CU(Center Upper)、 C(Center)、CL(Center Lower)、L(Lower)的5個的區域(zone)，被構成可個別地獨立溫度控制各個的區域。加熱器206是亦作為以熱來使氣體活化(激發)的活化機構(激發部)機能。在加熱器206的周圍及上部是以覆蓋該的方式設置隔熱材208。
在加熱器206的內側是與加熱器206同心圓狀地配設有作為反應管的製程管203。製程管203是具備：作為內部反應管的內管204、及被設在其外側的作為外部反應管的外管205。內管204是例如藉由石英(SiO2)或碳化矽(SiC)等的耐熱性材料所構成，被形成上端及下端為開口的圓筒形狀。在內管204的筒中空部是形成對於作為基板的晶圓200進行處理的處理室201。處理室201是被構成可收容後述的晶舟217。外管205是例如藉由石英或SiC等的耐熱性材料所構成，內徑會比內管204的外徑更大，被形成上端為閉塞且下端為開口的圓筒形狀，與內管204同心圓狀地設置。
在外管205的下方，與外管205同心圓狀地配設集合管209。集合管209是例如藉由不鏽鋼(SUS)等的金屬材料所構成，被形成上端及下端為開口的圓筒形狀。集合管209是卡合於內管204及外管205，被構成為支撐該等。在集合管209與外管205之間是設有作為密封構件的O型環220a。製程管203是與加熱器206同樣地垂直安裝。主要藉由製程管203及集合管209來構成處理容器(反應容器)。亦可將藉由製程管203及集合管209所構成的處理容 器內的空間稱為處理室201。
另外，有將處理容器內的對應於U區域的區域稱為上部區域的情況。亦有將處理容器內的對應於CU區域的區域含在上部區域中思考的情況。又，亦有將處理容器內的對應於L區域的區域稱為下部區域的情況。亦有將處理容器內的比L區域更下方的區域例如集合管209或後述的隔熱板216或密封蓋219等所位置的區域含在下部區域中思考的情況。亦有將處理容器內的對應於CL區域的區域含在下部區域中思考的情況。又，有將處理容器內的對應於C區域的區域稱為中央部區域的情況。亦有將處理容器內的對應於CU區域及CL區域至中至少任一方的區域含在中央部區域中思考的情況。
在集合管209是作為氣體導入部的噴嘴230a，230b會被連接為連通至處理室201內。噴嘴230a，230b是分別連接氣體供給管232a，232b。
在氣體供給管232a，232b中，從氣流的上游側依序分別設有氣體供給源271，272、開閉閥的閥262a，262b、作為流量控制器的MFC(質量流控制器)241a，241b、閥261a，261b。
在氣體供給管232a，232b的比閥261a，262b更下游側是分別連接氣體供給管232c，232d。在氣體供給管232c，232d中，從氣流的上游側依序分別設有氣體供給源273、閥262c，262d、MFC241c，241d、閥261c，261d。
在氣體供給管232a，232b的比閥261a，261b更下游側，進一步比和氣體供給管232c，232d的連接部更下游側是分別連接氣體供給管232e，232f。在氣體供給管232e，232f中，從氣流的上游側依序分別設有氣體供給源274、閥262e，262f、MFC241e，241f、閥261e，261f。
氣體供給管232a~232f是藉由SUS等的金屬材料所構成。
從氣體供給管232a是原料氣體會經由氣體供給源271、閥262a、MFC241a、閥261a來供給至處理室201內。在本說明書中，基於方便起見，亦有將原料氣體稱為原料的情況。
從氣體供給管232b是反應氣體會經由氣體供給源272、閥262b、MFC241b、閥261b來供給至處理室201內。在本說明書中，基於方便起見，亦有將反應氣體稱為反應體的情況。
從氣體供給管232c，232d是惰性氣體會經由氣體供給源273、閥262c，262d、MFC241c，241d、閥261c，261d來供給至處理室201內。惰性氣體是作為淨化氣體、載流氣體、稀釋氣體等作用。
從氣體供給管232e，232f是含氟(F)氣體會經由氣體供給源274、閥262e，262f、MFC241e，241f、閥261e，261f來供給至處理室201內。在本說明書中，基於方便起見，亦有將含F氣體稱為洗滌氣體的情況。
主要藉由氣體供給管232a、MFC241a、閥 261a，262a來構成原料氣體供給系。亦可思考將氣體供給源271含在原料氣體供給系中。主要藉由氣體供給管232b、MFC241b、閥261b，262b來構成反應氣體供給系。亦可思考將氣體供給源272含在反應氣體供給系中。主要藉由氣體供給管232c，232d、MFC241c，241d、閥261c，262c，261d，262d來構成惰性氣體供給系。亦可思考將氣體供給源273含在惰性氣體供給系中。主要藉由氣體供給管232e，232f、MFC241e，241f、閥261e，262e，261f，262f來構成含氟氣體供給系。亦可思考將氣體供給源274含在含氟氣體供給系中。
另外，也將原料氣體、反應氣體的各者或雙方稱為成膜氣體，也將原料氣體供給系、反應氣體供給系的各者或雙方稱為成膜氣體供給系。並且，使用後述的預塗氣體作為成膜氣體時，也將成膜氣體供給系稱為預塗氣體供給系。而且，也將含F氣體供給系稱為洗滌氣體供給系。
上述的各種氣體供給系之中，任一個或全部的氣體供給系是亦可被構成為閥261a~261f，262a~262f、MFC241a~241f等被集聚而成的集聚型氣體供給系統248。集聚型氣體供給系統248是被構成為對於氣體供給管232a~232f的各者連接，往氣體供給管232a~232f內的各種氣體的供給動作、亦即閥261a~261f，262a~262f的開閉動作或MFC241a~241f的調整流量動作等會藉由後述的控制器121來控制。集聚型氣體供給系統248是被構成為一體型 或分割型的集聚單元，可對於氣體供給管232a~232f等以集聚單元單位來進行裝卸，被構成為可以集聚單元單位來進行集聚型氣體供給系統248的維修、更換、增設等。
在集合管209是設有將處理室201內的氣氛排氣的排氣管231。排氣管231是藉由SUS等的金屬材料所構成。排氣管231是被配置於藉由內管204及外管205的間隙所形成的筒狀空間250的下端部，連通至筒狀空間250。排氣管231是經由作為檢測出處理室201內的壓力的壓力檢測器(壓力檢測部)的壓力感測器245及作為壓力調整器(壓力調整部)的APC(Auto Pressure Controller)閥242來連接作為真空排氣裝置的真空泵246。APC閥242是被構成為藉由在使真空泵246作動的狀態下開閉閥，可進行處理室201內的真空排氣及真空排氣停止，進一步，在使真空泵246作動的狀態下，根據藉由壓力感測器245所檢測出的壓力資訊來調節閥開度，可調整處理室201內的壓力。主要藉由排氣管231、APC閥242、壓力感測器245來構成排氣系。亦可思考將真空泵246含在排氣系中。
集合管209的下端開口是作為將晶圓200搬送至處理容器內外亦即處理室201內外的基板搬送口209a使用。在集合管209的下方是設有：在將後述的晶舟217搬入至處理室201內的狀態下，可氣密地閉塞基板搬送口209a之作為爐口蓋體的密封蓋219。密封蓋219是例如藉由SUS等的金屬材料所構成，被形成圓盤狀。在密封蓋219的上面是設有抵接於集合管209的下端之作為密封構件的O型環 220b。在密封蓋219的下方是設置有使晶舟217旋轉的旋轉機構254。旋轉機構254的旋轉軸255是例如藉由SUS等的金屬材料所構成，貫通密封蓋219來連接至晶舟217。旋轉機構254是被構成為藉由使晶舟217旋轉來使晶圓200旋轉。密封蓋219是被構成為藉由被設在製程管203的外部之作為昇降機構的晶舟升降機115來昇降於垂直方向。晶舟升降機115是被構成為藉由使密封蓋219昇降來將晶圓200搬入及搬出(搬送)於處理室201內外的搬送裝置(搬送機構)。
在集合管209的下方是設有：在使密封蓋219降下從處理室201內搬出晶舟217的狀態下，可氣密地閉塞基板搬送口209a的下端開口之作為爐口蓋體的擋板219a。擋板219a是例如藉由SUS等的金屬材料所構成，被形成圓盤狀。擋板219a是被構成為藉由昇降及轉動，將集合管209的下端氣密地閉塞。在擋板219a的上面是設有與集合管209的下端抵接之作為密封構件的O型環220c。擋板219a的開閉動作(昇降動作或轉動動作等)是藉由圖2所示的擋板開閉機構115s來控制。
作為基板支撐具的晶舟217是被構成為使複數片例如25~200片的晶圓200以水平姿勢且彼此中心一致的狀態下排列於鉛直方向而多段地配置(支撐)，亦即空出間隔而配列。晶舟217是例如藉由石英或SiC等的耐熱性材料來構成。晶舟217是被構成為在比使晶圓200配列的區域更下方側(集合管209側)的區域中，使複數片例如2~20片 的隔熱板216以水平姿勢且彼此中心一致的狀態下排列於鉛直方向而多段地配置(支撐)，亦即空出間隔而配列。隔熱板216是例如藉由石英或SiC等的耐熱性材料所構成。藉由隔熱板216設於比使晶圓200配列的區域更下方側，來自加熱器206的熱不易傳導至集合管209側。
在製程管203內是設置有作為溫度檢測器的溫度感測器263。根據藉由溫度感測器263所檢測出的溫度資訊，獨立調整往加熱器206所具有的5個的區域(L，CL，C，CU，U)的各者的通電情況，藉此使處理室201內的溫度成為所望的溫度分佈。溫度感測器263是沿著製程管203的內壁而設。
如圖2所示般，控制部(控制手段)的控制器121是被構成為具備CPU(Central Processing Unit)121a、RAM(Random Access Memory)121b、記憶裝置121c、I/O埠121d的電腦。RAM121b、記憶裝置121c、I/O埠121d是被構成為可經由內部匯流排121e來與CPU121a交換資料。控制器121是被構成為可連接例如構成為觸控面板等的輸出入裝置122或外部記憶裝置123。
記憶裝置121c是例如以快閃記憶體、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)等所構成。在記憶裝置121c內是可讀出地儲存有控制基板處理裝置的動作的控制程式、記載後述的基板處理的程序或條件等的製程處方、控制基板處理裝置的動作的控制程式、記載後述的基板處理的程序或條件等的製程處方、記載後述的洗滌處 理的程序或條件等的洗滌處方、記載後述的預塗處理的程序或條件等的預塗處方等。製程處方是被組合為可使後述的基板處理的各程序實行於控制器121，可取得預定的結果，作為程式機能。洗滌處方是被組合為可使後述的洗滌處理的各程序實行於控制器121，可取得預定的結果，作為程式機能。預塗處方是被組合為可使後述的預塗處理的各程序實行於控制器121，可取得預定的結果，作為程式機能。以下，亦將製程處方、洗滌處方、預塗處方、控制程式等總簡稱為程式。又，亦將製程處方、洗滌處方、預塗處方簡稱為處方。在本說明書中使用程式的用語時，是有只包含處方單體時，只包含控制程式單體時，或包含該等的雙方時。RAM121b是被構成為暫時性地保持藉由CPU121a所讀出的程式或資料等之記憶區域(工作區域)。
I/O埠121d是被連接至上述的MFC241a~241f、閥261a~261f，262a~262f、壓力感測器245、APC閥242、真空泵246、溫度感測器263、加熱器206、旋轉機構254、晶舟升降機115、擋板開閉機構115s等。
CPU121a是被構成為從記憶裝置121c讀出控制程式而實行，且可按照來自輸出入裝置122的操作指令的輸入等，從記憶裝置121c讀出處方。CPU121a是被構成為可按照讀出的處方的內容，控制MFC241a~241f之各種氣體的調整流量動作、閥261a~261f，262a~262f的開閉動作、APC閥242的開閉動作及根據壓力感測器245的APC閥242之壓力調整動作、真空泵246的啟動及停止、根據溫度 感測器263的加熱器206的溫度調整動作、旋轉機構254之晶舟217的旋轉及旋轉速度調節動作、晶舟升降機115之晶舟217的昇降動作、擋板開閉機構115s之擋板219a的開閉動作等。
控制器121是可藉由將被儲存於外部記憶裝置123的上述的程式安裝於電腦來構成。外部記憶裝置123是例如包括HDD等的磁碟、CD等的光碟、MO等的光磁碟、USB記憶體或SSD等的半導體記憶體等。記憶裝置121c或外部記憶裝置123是被構成為電腦可讀取的記錄媒體。以下，亦可將該等總簡稱為記錄媒體。在本說明書中使用記錄媒體的用語時，是有只包含記憶裝置121c單體時，只包含外部記憶裝置123單體時，或包含該等雙方時。另外，對電腦的程式的提供是亦可不使用外部記憶裝置123，而利用網際網路或專用線路等的通訊手段來進行。
(2)成膜處理(洗滌前)
主要利用圖4來說明有關使用上述的基板處理裝置，對於作為基板的晶圓200進行處理的順序例，亦即在晶圓200上形成膜的成膜順序例，作為半導體裝置的製造工序的一工序。在以下的說明中，構成基板處理裝置的各部的動作是藉由控制器121來控制。
在本形態的成膜順序中，供給成膜氣體至收容晶圓200的處理容器內，在晶圓200上形成膜。
以下說明有關形成氮化膜作為膜的例子。在此，所謂氮化膜是除了矽氮化膜(SiN膜)以外，還包括含碳(C)、氧(O)或硼(B)等的氮化膜。亦即、氮化膜是包括矽氮化膜(SiN膜)、矽碳氮化膜(SiCN膜)、矽氧氮化膜(SiON膜)、矽氧碳氮化膜(SiOCN膜)、矽硼碳氮化膜(SiBCN膜)、矽硼氮化膜(SiBN膜)、矽硼氧碳氮化膜(SiBOCN膜)、矽硼氧氮化膜(SiBON膜)等。以下說明有關形成SiN膜作為氮化膜的例子。
又，以下是說明有關在成膜處理中，進行預定次數(m次，m是1以上的整數)包含對於晶圓200供給原料氣體作為成膜氣體的步驟及對於晶圓200供給反應氣體作為成膜氣體的步驟之循環的例子。另外，亦可交替亦即非同時進行供給原料氣體的步驟及供給反應氣體的步驟，又，亦可同時進行該等的步驟。在本說明書中，基於方便起見，亦有將非同時進行該等的步驟的處理順序及同時進行的處理順序分別如以下般表示的情形。在以下的其他的形態或變形例等的說明中也使用同樣的表記。以下，本形態是說明有關同時進行該等的步驟的例子，亦即後者的處理順序例，作為一例。
(原料氣體→反應氣體)×m
(原料氣體+反應氣體)×m
在本說明書中使用「晶圓」的用語時，是有意思晶圓本身時，或意思晶圓與被形成於其表面的預定的 層或膜的層疊體時。在本說明書中使用「晶圓的表面」的用語時，是有意思晶圓本身的表面時，或被形成於晶圓上的預定的層等的表面時。在本說明書中記載為「在晶圓上形成預定的層」時，是有意思在晶圓本身的表面直接形成預定的層時，或在被形成於晶圓上的層等上形成預定的層時。在本說明書中使用「基板」的用語時，是與使用「晶圓」的用語時同義。
(晶圓充填)
複數片的晶圓200會被裝填於晶舟217(晶圓充填)。然後，藉由擋板開閉機構115s來使擋板219a移動，集合管209的下端開口會被開放(擋板開放)。
(晶舟裝載)
然後，如圖1所示般，支撐複數片的晶圓200的晶舟217是藉由晶舟升降機115來舉起而搬入至處理室201內(晶舟裝載)。在此狀態下，密封蓋219是成為隔著O型環220b來密封集合管209的下端的狀態。
(壓力調整及溫度調整)
晶舟裝載結束後，藉由真空泵246來真空排氣(減壓排氣)，使得處理室201內亦即存在晶圓200的空間成為所望的壓力(真空度)。此時，處理室201內的壓力是以壓力感測器245來測定，根據被此測定的壓力資訊，反饋控制 APC閥242(壓力調整)。並且，藉由加熱器206來加熱，使得處理室201內的晶圓200會成為所望的處理溫度。此時，根據溫度感測器263所檢測出的溫度資訊，獨立反饋控制往加熱器206的通電情況亦即加熱器206所具有的5個區域(L，CL，C，CU，U)的各者的通電情況(溫度調整)，使得處理室201內會成為所望的溫度分佈。而且，開始旋轉機構254所致的晶圓200的旋轉。處理室201內的排氣、晶圓200的加熱及旋轉皆是至少至對於晶圓200的處理結束的期間繼續進行。
(成膜處理)
然後，依序實行以下的步驟1，2。
[步驟1]
在步驟1中，對於處理室201內的晶圓200，同時供給原料氣體及反應氣體作為成膜氣體。
具體而言，開啟閥261a，262a，261b，262b，往氣體供給管232a，232b內分別流動原料氣體、反應氣體。原料氣體、反應氣體是分別藉由MFC241a，241b來調整流量，經由噴嘴230a，230b來供給至處理室201內。往處理室201內供給的原料氣體、反應氣體是上昇於處理室201內，從內管204的上端開口流出至筒狀空間250，流下於筒狀空間250之後，從排氣管231排氣。在此過程中，原料氣體與反應氣體會被混合，對於晶圓200供 給被混合的原料氣體及反應氣體(供給成膜氣體)。此時，亦可開啟閥261c，262c，261d，262d，經由噴嘴230a，230b的各者來供給惰性氣體至處理室201內。
作為本步驟的處理條件是舉以下般為例。
處理溫度：600~850℃，理想是650~800℃
處理壓力：1~2666Pa，理想是13~1333Pa
原料氣體供給流量：0.01~2slm，理想是0.05~0.2slm
反應氣體供給流量：0.1~10slm，理想是0.5~2slm
惰性氣體供給流量(每個氣體供給管)：0~5slm
各氣體供給時間：1~600分，理想是1~60分。
另外，本說明書的「1~2666Pa」般的數值範圍的表記是意思下限值及上限值含在其範圍中。因此，例如，所謂「1~2666Pa」是意思「1Pa以上2666Pa以下」。有關其他的數值範圍也同樣。又，本說明書的所謂處理溫度是意思晶圓200的溫度或處理室201內的溫度，所謂處理壓力是意思處理室201內的壓力。又，所謂氣體供給流量：0slm是意思不供給該氣體的情況。該等是在以下的說明中也同樣。
例如使用後述的鹵矽烷系氣體作為原料氣體，例如使用後述的氮化氣體作為反應氣體，在上述的處理條件下進行步驟1，藉此在作為底層的晶圓200的最表面上，藉由熱CVD反應來形成含Si及N的層亦即矽氮化層(SiN層)。
原料氣體是例如可使用含有作為被形成於晶 圓200上的膜的主元素的矽(Si)之矽烷系氣體。矽烷系氣體是例如可使用含有Si及鹵素的氣體、亦即鹵代矽烷系氣體。鹵素是包含氯(Cl)、氟(F)、溴(Br)、碘(I)等。鹵代矽烷系氣體是例如可使用含有Si及Cl的鹵矽烷系氣體。
原料氣體是例如可使用氯矽烷(SiH3Cl，簡稱：MCS)氣體、二氯矽烷(SiH2Cl2，簡稱：DCS)氣體、三氯矽烷(SiHCl3，簡稱：TCS)氣體、四氯矽烷(SiCl4，簡稱：STC)氣體、六氯矽乙烷氣體(Si2Cl6，簡稱：HCDS)氣體、八氯三矽烷(Si3Cl8，簡稱：OCTS)氣體等的鹵矽烷系氣體。原料氣體是可使用該等之中1個以上。
原料氣體是除了鹵矽烷系氣體以外，例如亦可使用四氟化矽(SiF4)氣體、二氟矽烷(SiH2F2)氣體等的氟矽烷系氣體、或四溴化矽(SiBr4)氣體、二溴矽烷(SiH2Br2)氣體等的溴矽烷系氣體、或四碘化矽(SiI4)氣體、二碘甲矽烷(SiH2I2)氣體等的碘矽烷系氣體。原料氣體是可使用該等之中1個以上。
原料氣體是除了該等以外，例如，亦可使用含有Si及胺基的氣體、亦即胺基矽烷系氣體。所謂胺基是從氨、第一級胺或第二級胺除去H後的1價的官能基，可表示為-NH2，-NHR，-NR2。另外，R是表示烷基，-NR2的2個的R是可為相同，或亦可為相異。
原料氣體是例如亦可使用四(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(叔丁基氨基)矽烷(SiH2[NH(C4H9)]2，簡稱：BTBAS)氣體、(二異丙氨基乙基)矽烷(SiH3[N(C3H7)2]，簡稱：DIPAS)氣體等的胺基矽烷系氣體。原料氣體是可使用該等之中1個以上。
反應氣體是例如可使用氮化氣體(氮化劑)的含氮(N)及氫(H)氣體。含N及H氣體是亦為含N氣體，亦為含H氣體。含N及H氣體是具有N-H結合為理想。
反應氣體是例如可使用氨(NH3)氣體、二亞胺(N2H2)氣體、肼(N2H4)氣體、N3H8氣體等的氮化氫系氣體。反應氣體是可使用該等之中1個以上。
反應氣體是除了該等以外，例如亦可使用含氮(N)、碳(C)及氫(H)氣體。含N、C及H氣體是例如可使用胺系氣體或有機肼系氣體。含N、C及H氣體是亦為含N氣體，亦為含C氣體，亦為含H氣體，亦為含N及C氣體。
反應氣體是例如可使用一乙胺(C2H5NH2，簡稱：MEA)氣體、二乙胺((C2H5)2NH，簡稱：DEA)氣體、三乙胺((C2H5)3N，簡稱：TEA)氣體等的乙胺系氣體、或甲胺(CH3NH2，簡稱：MMA)氣體、二甲胺((CH3)2NH，簡稱：DMA)氣體、三甲胺((CH3)3N，簡稱：TMA)氣體等的甲胺系氣體、或甲基肼((CH3)HN2H2，簡稱：MMH)氣體、二甲肼((CH3)2N2H2，簡稱：DMH)氣體、三甲肼((CH3)2N2(CH3)H，簡稱：TMH)氣體等的有機肼系氣體等。反應氣體是可使用該等之中1個以上。
惰性氣體是例如可使用氮(N2)氣體或氬(Ar) 氣體、氦(He)氣體、氖(Ne)氣體、氙(Xe)氣體等的稀有氣體。惰性氣體是可使用該等之中1個以上。此點是在後述的各步驟中也同樣。
[步驟2]
步驟1結束之後，關閉閥261a，262a，261b，262b，分別停止往處理室201內的原料氣體、反應氣體的供給。然後，將處理室201內真空排氣，從處理室201內排除殘留於處理室201內的氣體等(淨化)。此時，亦可開啟閥261c，262c，261d，262d，供給淨化氣體至處理室201內，從排氣管231排氣。
作為本步驟的處理條件是舉以下般為例。
處理壓力：1~20Pa，理想是1~10Pa
淨化氣體供給流量：0~10slm，理想是0~5slm
淨化時間：1~60分，理想是1~10分。
其他的處理條件是可設為與步驟1的處理條件同樣的處理條件。另外，淨化氣體是可使用上述的反應氣體或惰性氣體。
[預定次數實施]
藉由進行預定次數(m次，m是1以上的整數)非同時亦即不使同步進行上述的步驟1，2之循環，可在晶圓200的表面上例如形成所望的厚度的矽氮化膜(SiN膜)作為膜。上述的循環是重複複數次為理想。亦即，將每1循環形成 的SiN層的厚度設為比所望的膜厚更薄，至藉由層疊SiN層而形成的SiN膜的厚度形成所望的厚度為止，重複複數次上述的循環為理想。另外，使用含N、C及H氣體作為反應氣體時，亦可在晶圓200的表面上例如形成矽碳氮化膜(SiCN膜)作為膜。
(後淨化及大氣壓恢復)
往晶圓200上的膜的形成結束之後，由噴嘴230a，230b的各者供給惰性氣體作為淨化氣體至處理室201內，從排氣管231排氣。藉此，處理室201內會被淨化，殘留於處理室201內的氣體或副生成物等會從處理室201內除去(後淨化)。然後，處理室201內的氣氛會被置換成惰性氣體(惰性氣體置換)，處理室201內的壓力會恢復成常壓(恢復大氣壓)。
(晶舟卸載)
然後，密封蓋219會藉由晶舟升降機115來下降，集合管209的下端會被開口。然後，處理完了的晶圓200會在被支撐於晶舟217的狀態下從集合管209的下端開口搬出至反應管203的外部(晶舟卸載)。晶舟卸載之後，擋板219a會被移動，集合管209的下端開口會隔著O型環220c而藉由擋板219a來密封(擋板關閉)。
(晶圓釋放)
晶舟卸載後，亦即擋板關閉後，處理完了的晶圓200是在被支撐於晶舟217的狀態下被冷卻至成為可取出的預定的溫度為止(晶圓冷卻)。晶圓冷卻後，被冷卻至成為可取出的預定的溫度為止的處理完了的晶圓200是從晶舟217取出(晶圓釋放)。
(3)洗滌處理
若進行上述的成膜處理，則包括膜的堆積物會附著於處理容器內的構件的表面、例如製程管203的內壁面或晶舟217的表面等。於是，實行預定次數(1次以上)上述的成膜處理之後，供給含F氣體至未收容晶圓200的處理容器內，實施除去包括附著於處理容器內的膜的堆積物之處理。以下，主要利用圖4來說明有關此洗滌處理的順序例、亦即洗滌順序例。在以下的說明中，構成基板處理裝置的各部的動作也是藉由控制器121來控制。
(空晶舟裝載)
藉由擋板開閉機構115s來使擋板219a移動，集合管209的下端開口會被開放(擋板開放)。然後，包括膜的堆積物附著於表面的空的晶舟217、亦即未保持晶圓200的晶舟217會藉由晶舟升降機115來舉起而搬入至包括膜的堆積物附著於表面的處理室201內(空晶舟裝載)。在此狀態下，密封蓋219是成為經由O型環220b來密封集合管209的下端的狀態。另外，空的晶舟217是不保持晶圓200，但例 如有保持隔熱板216的情況，亦即設為維持保持隔熱板216的狀態的情況。
(壓力調整及溫度調整)
空晶舟裝載結束之後，藉由真空泵246來真空排氣(減壓排氣)，使得處理室201內成為所望的壓力(真空度)。此時，處理室201內的壓力是以壓力感測器245來測定，根據此被測定的壓力資訊，反饋控制APC閥242(壓力調整)。並且，藉由加熱器206加熱，使得處理室201內成為所望的處理溫度。此時，根據溫度感測器263所檢測出的溫度資訊，獨立反饋控制往加熱器206的通電情況、亦即加熱器206所具有的5個區域(L，CL，C，CU，U)的各者的通電情況(溫度調整)，使得處理室201內成為所望的溫度分佈。而且，開始旋轉機構254之空的晶舟217的旋轉。真空泵246的運轉、處理室201內的加熱、晶舟217的旋轉皆是至少至洗滌處理結束的期間繼續進行。另外，晶舟217是亦可不使旋轉。
(含F氣體供給)
然後，將含F氣體供給至未收容晶圓200的處理室201內。
具體而言，開啟閥261e，262e，261f，262f，從氣體供給源274往氣體供給管232e，232f內流動含F氣體。含F氣體是藉由MFC241e，241f來調整流量，分別 經由噴嘴230a，230b來供給至處理室201內。供給至處理室201內的含F氣體是上昇於處理室201內，從內管204的上端開口流出至筒狀空間250，流下於筒狀空間250之後，從排氣管231排氣。在此過程中，含F氣體會被供給至處理容器內的構件的表面(供給含F氣體)。此時，亦可開啟閥261c，262c，261d，262d，經由噴嘴230a，230b的各者來供給惰性氣體至處理室201內。
作為本步驟的處理條件是舉以下般為例。
處理溫度：300~500℃，理想是350~450℃
處理壓力：1~60000Pa，理想是5000~20000Pa
含F氣體供給流量：1~20slm，理想是1~10slm
惰性氣體供給流量(每個氣體供給管)：0~5slm
各氣體供給時間：1~600分，理想是1~80分。
使用後述的氣體作為含F氣體，在上述的處理條件下供給含F氣體，藉此可將包括附著於處理容器內的膜的堆積物藉由與含F氣體的熱化學反應(蝕刻反應)而除去。
含F氣體是例如可使用氟(F2)氣體、三氟化氯(ClF3)氣體、一氟化氯(ClF)氣體、三氟化氮(NF3)氣體、氟化氫(HF)氣體、亞硝醯氟(FNO)氣體、F2氣體+氧化氮(NO)氣體、ClF3氣體+NO氣體、ClF氣體+NO氣體、NF3氣體+NO氣體等的含氟(F)氣體。含F氣體是可使用該等之中1個以上。另外，在本說明書中「NF3氣體+NO氣體」之類的2種的氣體的併記記載是意思NF3氣體與NO氣體的混合 氣體。供給混合氣體時，可使2種的氣體在供給管內混合(預混和)之後，供給至處理室201內，或亦可藉由不同的供給管來個別地供給2種的氣體至處理室201內，使在處理室201內混合(後混和)。
(後淨化)
包括附著於處理容器內的膜的堆積物的除去結束之後，關閉閥261e，262e，261f，262f，停止往處理室201內的含F氣體的供給。然後，由噴嘴230a，230b的各者供給惰性氣體至處理室201內，從排氣管231排氣。藉此，處理室201內會被淨化，殘留於處理室201內的氣體或副生成物等會從處理室201內除去(後淨化)。
(4)預塗處理
如上述般，在洗滌處理中，包括附著於處理容器內的膜的堆積物的除去結束後，進行從處理容器內除去含F氣體等的處理亦即後淨化。但，即使進行後淨化，也會有在剛洗滌處理後的時機，F以預定的濃度殘留於處理容器內的情況。殘留於處理容器內的F(以下稱為殘留F成分)是在其次的成膜處理中使成膜氣體耗費，有使對於晶圓200供給的成膜氣體的量減少的情形。亦即，處理容器內的殘留F成分是不貢獻於膜的形成，有增加被耗費的成膜氣體的量，使成膜速率降低的情況。亦即，處理容器內的殘留F成分是在其次的成膜處理中，成為使被形成於晶圓200上 的膜的厚度變薄的現象、亦即引起膜厚落差的主要因素。
於是，本形態是實行洗滌處理之後，供給預塗氣體至未收容晶圓200的堆積物除去後的處理容器內，實施在處理容器內形成預塗膜的處理。藉由進行此預塗處理，可使處理容器內的殘留F成分與預塗氣體反應，從處理容器內除去殘留F成分，使殘留於處理容器內的F的濃度(以下稱為殘留F濃度)降低。其結果，在其次的成膜處理中，可抑制膜厚落差的發生。
然而，本案揭示者等發現即使進行了上述的預塗處理，依其處理條件等，在其次的成膜處理中，有時在處理容器內的一部分的區域局部地發生膜厚落差。根據本案揭示者等的深入研究，明確此現象是在剛洗滌處理後的時機，因處理容器內的殘留F濃度在處理容器內的全體並非均一(不均一)所引起。亦即，在剛洗滌處理後的時機，在處理容器內存在殘留F濃度最高的第1部211及殘留F濃度比第1部211更低的第2部222。如此，在處理容器內存在第1部211、第2部222的狀況下，在處理容器內的全域，例如，在均一的處理條件(均一的溫度分佈等)下進行預塗處理時，即使在殘留F濃度比較低的第2部222中可使殘留F成分充分地減低，還是會發生在殘留F濃度比較高的第1部211中無法使殘留F成分充分地減低的情況。若在此狀態下進行其次的成膜處理，則即使在可使殘留F成分充分地減低的第2部222中防止膜厚落差的發生，還是會在無法使殘留F成分充分地減低的第1部211中局部地發生膜厚落差， 結果會有使被形成於晶圓200上的膜的膜厚均一性、特別是晶圓間膜厚均一性降低的情況。
對於如此的課題，例如，亦可思考拉長確保預塗處理的時間，遍及處理容器內的全域形成厚預塗膜，藉此不僅第2部222，連在第1部211中也可使殘留F成分充分地減低的方法。但，就此方法而言，會有基板處理裝置的中斷(down time)變長，使半導體裝置的生產性降低的情況。又，由於預塗膜在處理容器內的全域過度地形成厚，也會有招致洗滌處理的實施頻率的增加或半導體裝置的製造成本的增加的情況。
於是，本形態的預塗處理是配合處理容器內的殘留F濃度的分佈來調整預塗膜的膜厚分佈。理想是在預塗處理中，將在處理容器內的殘留F濃度為最高的第1部211所形成的預塗膜設為比在處理容器內的殘留F濃度比第1部211更低的第2部222所形成的預塗膜更厚。以下，主要利用圖4來說明有關在處理容器內形成預塗膜的順序例，亦即預塗順序例。在以下的說明中，構成基板處理裝置的各部的動作也是藉由控制器121來控制。
就本形態的預塗順序而言，是供給預塗氣體至未收容晶圓200的堆積物除去後的處理容器內，在處理容器內形成預塗膜。
以下是說明有關形成氮化膜作為預塗的例子。如上述般，氮化膜是除了SiN膜以外，亦包括含C、O或B等的氮化膜。亦即，氮化膜是包括SiN膜、SiCN膜、 SiON膜、SiOCN膜、SiBCN膜、SiBN膜、SiBOCN膜、SiBON膜等。以下是說明有關形成SiN膜作為氮化膜的例子。
又，以下是說明有關在預塗處理中，進行預定次數(n次，n是1以上的整數)包含往處理容器內供給原料氣體作為預塗氣體的步驟及往處理容器內供給反應氣體作為預塗氣體的步驟之循環的例子。另外，如以下所示的處理順序般，亦可交替亦即非同時進行供給原料氣體的步驟及供給反應氣體的步驟，又，亦可同時進行該等的步驟。以下，本形態是說明有關同時進行該等的步驟的例子，亦即後者的處理順序例。
(原料氣體→反應氣體)×n
(原料氣體+反應氣體)×n
又，以下，利用圖3來說明第1部211、第2部222的形態的一例。但，以下所示的形態到底只是一例，在處理容器內能成為第1部211、第2部222的區域是依據處理容器的構造、洗滌處理的處理程序、處理條件等的各種的要素而定，有與圖3所示的形態不一致的情況。
如本形態般，在處理容器內設置配置有隔熱板216的區域時，有時第1部211是包括處理容器內的配置有隔熱板216的區域，第2部222是包括處理容器內的未配置有隔熱板216的區域。又，如本形態般，在處理容器內設置配置有晶圓200的區域及配置有隔熱板216的區域時， 有時第1部211是包括處理容器內的配置有隔熱板216的區域，第2部222是包括處理容器內的配置有晶圓200的區域。在圖3中，以實線來表示隔熱板216，以點線來表示晶圓200。另外，所謂配置有晶圓200的區域是意思成膜處理時在處理容器內配置有晶圓200的區域。
又，如本形態般，在處理容器內設置配列有複數片的隔熱板216的區域時，有時第1部211是包括處理容器內的配列有複數片的隔熱板216的區域，第2部222是包括處理容器內的未配列有複數片的隔熱板216的區域。又，如本形態般，在處理容器內設置配列有複數片的晶圓200的區域及配列有複數片的隔熱板216的區域時，有時第1部211是包括處理容器內的配列有複數片的隔熱板216的區域，第2部222是包括處理容器內的配列有複數片的晶圓200的區域。另外，所謂配列有複數片的晶圓200的區域是意思成膜處理時在處理容器內配列有複數片的晶圓200的區域。
又，如本形態般，在處理容器內設有下部區域、中央部區域、上部區域時，有時第1部211是處理容器內的下部區域，第2部222是處理容器內的上部區域及中央部區域之中至少任一的區域。又，如本形態般，在處理容器內設有下部區域及下部區域以外的區域時，有時第1部211是處理容器內的下部區域，第2部222是處理容器內的下部區域以外的區域。
又，如本形態般，在處理容器內設有氣流的 上游側的區域、中流側的區域、下游側的區域時，有時第1部211是處理容器內的氣流的上游側的區域，第2部222是處理容器內的氣流的下游側及中流側之中至少任一區域。又，如本形態般，在處理容器內設有氣流的上游側的區域、上游側以外的區域時，有時第1部211是處理容器內的氣流的上游側的區域，第2部222是處理容器內的氣流的上游側的區域以外的區域。另外，在本形態中，氣體是在處理容器內從上述的下部區域側朝向上部區域側流動，因此氣流的上游側的區域、中流側的區域、下游側的區域是分別相當於上述的下部區域、中央部區域、上部區域。
又，如本形態般，處理容器具有往處理容器內搬送晶圓200的基板搬送口209a時，有時第1部211是處理容器內的基板搬送口209a側的區域，第2部222是與處理容器內的基板搬送口209a側相反側的區域。又，有時第1部211是處理容器內的基板搬送口209a側的區域，第2部222是處理容器內的基板搬送口209a側的區域以外的區域。
另外，作為第1部211、第2部222包括上述的各區域之一個的理由，可舉處理容器內的氣體的傳導(conductance)亦即流動阻力的不同。如上述般，洗滌處理是在處理容器內收容了空的晶舟217例如只保持隔熱板216的晶舟217之狀態下進行。因此，洗滌處理的實行中，就處理容器內的配置或配列有隔熱板216的區域而言，含F氣體的流動會因隔熱板216而被阻礙，在此區域是含F氣體會 容易滯留而殘留。相對於此，洗滌處理的實行中，就處理容器內的成膜處理時配置或配列有晶圓200的區域而言，由於不存在晶圓200，因此含F氣體的流動是不易被妨礙，不易發生含F氣體的滯留或殘留。結果，在剛洗滌處理後的時機，第1部211是形成包括處理容器內的配置或配列有隔熱板216的區域，又，第2部222是形成包括處理容器內的不配置或不配列有隔熱板216的區域(處理容器內的成膜處理時配置或配列有晶圓200的區域)。
又，作為第1部211、第2部222包括上述的各區域之一個的理由，可舉處理容器內的能吸附含F氣體的構件的表面積的不同。如上述般，洗滌處理是在處理容器內收容了空的晶舟217例如只保持隔熱板216的晶舟217之狀態下進行。因此，洗滌處理的實行中，就處理容器內的配置或配列有隔熱板216的區域而言，能吸附含F氣體的構件的表面積比較大，含F氣體的吸附量變多。相對於此，洗滌處理的實行中，就處理容器內的成膜處理時配置或配列有晶圓200的區域而言，由於不存在晶圓200，因此能吸附含F氣體的構件的表面積比較小，含F氣體的吸附量變少。結果，第1部211是形成包括處理容器內的配置或配列有隔熱板216的區域，又，第2部222是形成包括處理容器內的不配置或不配列有隔熱板216的區域(處理容器內的成膜處理時配置或配列有晶圓200的區域)。
又，作為第1部211、第2部222包括上述的各區域之一個的理由，可舉在處理容器內的溫度分佈。洗滌 處理的實行中，在處理容器內的氣流的上游側的區域(基板搬送口209a側的區域)，相較於處理容器內的氣流的下游側及中流側之中至少任一方的區域(氣流的上游側的區域以外的區域，與基板搬送口209a側的區域相反側的區域)，成為低溫，有吸附於構件的表面的含F氣體不易從構件的表面脫離的傾向。相對於此，洗滌處理的實行中，就處理容器內的氣流的下游側及中流側之中至少任一方的區域(氣流的上游側的區域以外的區域，與基板搬送口209a側的區域相反側的區域)而言，相較於處理容器內的氣流的上游側的區域(基板搬送口209a側的區域)，成為高溫，有吸附於構件的表面的含F氣體容易從構件的表面脫離的傾向。結果，第1部211是形成包括處理容器內的氣流的上游側的區域(基板搬送口209a側的區域)，又，第2部222是形成包括處理容器內的氣流的下游側及中流側之中至少任一方的區域(氣流的上游側的區域以外的區域，與基板搬送口209a側的區域相反側的區域)。
(壓力調整及溫度調整)
洗滌處理結束之後，藉由真空泵246來真空排氣(減壓排氣)，使得處理室201內成為所望的壓力(真空度)。此時，處理室201內的壓力是以壓力感測器245來測定，根據此被測定的壓力資訊，反饋控制APC閥242(壓力調整)。並且，藉由加熱器206來加熱，使得處理室201內成為所望的處理溫度。此時，根據溫度感測器263所檢測出的溫度資 訊，獨立反饋控制往加熱器206的通電情況、亦即加熱器206所具有的5個區域(L，CL，C，CU，U)的各者的通電情況(溫度調整)，使得處理室201內成為所望的溫度分佈。而且，開始旋轉機構254之空的晶舟217的旋轉。真空泵246的運轉、處理室201內的加熱、晶舟217的旋轉皆是至少至洗滌處理結束的期間繼續進行。另外，晶舟217是亦可不使旋轉。
(預塗處理)
然後，依序實施以下的步驟3，4。
[步驟3]
在步驟3中，同時供給原料氣體及反應氣體作為預塗氣體至未收容晶圓200的處理室201內。
有關具體的處理程序是可設為與上述的成膜處理的步驟1的處理程序同樣。原料氣體是可使用在上述的成膜處理舉例的原料氣體之中1個以上。反應氣體是可使用在上述的成膜處理舉例的反應氣體之中1個以上。被供給至處理室201內的原料氣體、反應氣體是上昇於處理室201內，從內管204的上端開口流出至筒狀空間250，流下於筒狀空間250之後，從排氣管231排氣。在此過程中，原料氣體與反應氣體會被混合，被混合的原料氣體及反應氣體會被供給至處理容器內的構件的表面(供給預塗氣體)。此時，亦可開啟閥261c，262c，261d，262d，經由 噴嘴230a，230b的各者來供給惰性氣體至處理室201內。
作為本步驟的處理條件是舉以下般為例。
處理溫度：600~850℃，理想是700~800℃
處理壓力：1~2666Pa，理想是13~1333Pa
原料氣體供給流量：0.01~2slm，理想是0.05~0.5slm
反應氣體供給流量：0.1~10slm，理想是0.5~5slm
惰性氣體供給流量(每個氣體供給管)：0~5slm
各氣體供給時間：1~120分，理想是1~60分。
例如使用上述的鹵矽烷系氣體作為原料氣體，例如使用上述的氮化氣體作為反應氣體，在上述的處理條件下進行步驟3，藉此在處理容器內的構件的最表面上，藉由熱CVD反應來形成含Si及N的層，亦即矽氮化層(SiN層)。另外，在此過程中，處理容器內的殘留F成分是藉由與預塗氣體反應而被除去，從處理容器內排出。另外，處理容器內的構件是例如包括製程管203、晶舟217、隔熱板216、集合管209、旋轉軸255、密封蓋219等之中至少任一個。
[步驟4]
步驟3結束之後，依據與成膜處理的步驟2同樣的處理程序、處理條件，將處理室201內真空排氣，從處理室201內排除殘留於處理室201內的氣體等，淨化處理室201內。此時，亦可與步驟2同樣，供給淨化氣體至處理室201內。淨化氣體是可與步驟2同樣，使用上述的反應氣體、惰性 氣體。
[預定次數實施]
藉由進行預定次數(n次，n是1以上的整數)進行非同時亦即使不同步進行上述的步驟3，4之循環，可在處理容器內的構件的表面上例如形成所望的厚度的矽氮化膜(SiN膜)作為預塗膜。重複複數次上述的循環為理想的點、或使用含N、C及H氣體作為反應氣體時，亦可在處理容器內的構件的表面上形成SiCN膜作為預塗膜的點是與上述的成膜處理同樣。
如上述般，本形態的預塗處理是配合實行洗滌處理之後的處理容器內的殘留F濃度的分佈來調整預塗膜的膜厚分佈。理想是在本形態的預塗處理中，將在處理容器內的殘留F濃度為最高的第1部211所形成的預塗膜設為比在處理容器內的殘留F濃度比第1部211更低的第2部222所形成的預塗膜更厚。
就本形態而言，為了實現預塗膜的上述的膜厚分佈，理想是獨立調整加熱器206所具有的5個區域(L，CL，C，CU，U)的各者的通電情況，將預塗處理的第1部211的溫度相對於第2部222的溫度的比設為比上述的成膜處理(洗滌前)及後述的成膜處理(預塗後)之中至少任一方的第1部211的溫度相對於第2部222的溫度的比更大。
又，本形態為了實現預塗膜的上述的膜厚分佈，理想是在預塗處理中，獨立調整加熱器206所具有的5 個區域(L，CL，C，CU，U)的各者的通電情況，將第1部211的溫度設為比第2部222的溫度更高。
又，本形態為了實現預塗膜的上述的膜厚分佈，理想是獨立調整加熱器206所具有的5個區域(L，CL，C，CU，U)的各者的通電情況，將預塗處理的第1部211的溫度設為比上述的成膜處理(洗滌前)及後述的成膜處理(預塗後)之中至少任一方的第1部211的溫度更高。
(後淨化及大氣壓恢復)
往處理容器內的預塗膜的形成結束之後，由噴嘴230a，230b的各者供給惰性氣體至處理室201內，從排氣管231排氣。藉此，處理室201內會被淨化，殘留於處理室201內的氣體或副生成物等會從處理室201內除去(後淨化)。然後，處理室201內的氣氛會被置換成惰性氣體(惰性氣體置換)，處理室201內的壓力會恢復成常壓(恢復大氣壓)。
(空晶舟卸載)
然後，密封蓋219會藉由晶舟升降機115來下降，集合管209的下端會被開口。然後，空的晶舟217會從集合管209的下端開口(基板搬送口209a)搬出至製程管203的外部(晶舟卸載)。晶舟卸載之後，擋板219a會被移動，集合管209的下端開口會隔著O型環220c而藉由擋板219a來密封(擋板關閉)。
(5)成膜處理(預塗後)
實行預塗處理之後，對於新的晶圓200，再度進行與上述的成膜處理(洗滌前)同樣的成膜處理。亦即，供給成膜氣體至收容新的晶圓200之預塗膜形成後的處理容器內，再度進行在新的晶圓200上形成膜的處理。此時的處理程序、處理條件是可設為與上述的成膜處理(洗滌前)的處理程序、處理條件同樣。原料氣體是可使用在成膜處理(洗滌前)舉例的原料氣體之中1個以上。反應氣體是可使用在成膜處理(洗滌前)舉例的反應氣體之中1個以上。
(6)本形態所致的效果
若根據本形態，則可取得以下所示的1個或複數個的效果。
(a)就預塗處理而言，藉由配合處理容器內的殘留F濃度的分佈來調整預塗膜的膜厚分佈，在成膜處理(預塗後)，可抑制處理容器內殘留F成分與成膜氣體的反應局部地發生。藉此，在成膜處理(預塗後)，可抑制不貢獻於晶圓200上的膜的形成而被耗費的成膜氣體的量局部地變多，可抑制膜厚落差的局部地發生。
(b)就預塗處理而言，藉由將形成於第1部211的預塗膜設為比形成於第2部222的預塗膜更厚，可在成膜處理(預塗後)，抑制處理容器內殘留F成分與成膜氣體的反應在殘留F濃度最高的部分局部地過度發生。藉 此，在成膜處理(預塗後)，可抑制不貢獻於晶圓200上的膜的形成而被耗費的成膜氣體的量在該部分局部地變多，可抑制膜厚落差在該部分局部地過度發生。
(c)將預塗處理的第1部211的溫度相對於第2部222的溫度的比設為比成膜處理(洗滌前)及成膜處理(預塗後)之中至少任一方的第1部211的溫度相對於第2部222的溫度的比更大，容易在預塗處理中，將形成於第1部211的預塗膜設為比形成於第2部222的預塗膜更厚。
(d)就預塗處理而言，藉由將第1部211的溫度設為比第2部222的溫度更高，可在預塗處理中，將形成於第1部211的預塗膜設為比形成於第2部222的預塗膜更厚。
(e)藉由將預塗處理的第1部211的溫度設為比成膜處理(洗滌前)的第1部211的溫度更高，容易在預塗處理中，將形成於第1部211的預塗膜設為比形成於第2部222的預塗膜更厚。
(f)第1部211及第2部222為使用圖3舉例說明的上述的形態時，也可取得上述的各種效果之中1個或複數個的效果。
(g)上述的效果是在成膜處理(洗滌前、預塗後)，使用上述的原料氣體、反應氣體時，或在預塗處理中，使用上述的原料氣體、反應氣體時，或在洗滌處理中，使用上述的含F氣體時，或在該等的各處理中，使用上述的各種惰性氣體時，也同樣可取得。
(7)變形例
本形態的各種處理是可如以下所示的變形例般變更。在該等的各變形例中也可取得與上述的形態同樣的效果。另外，該等的變形例是可任意地組合。除非特別說明，否則各變形例的各步驟的處理程序、處理條件是可設為與上述的各處理的各步驟的處理程序、處理條件同樣。
(變形例1)
就成膜處理(洗滌前)而言，是亦可將第1部211的溫度設為第2部222的溫度以下。若根據本變形例，則在成膜處理(洗滌前)，可使被形成於晶圓200上的膜的膜厚均一性、特別是晶圓間膜厚均一性提升。另外，就成膜處理(洗滌前)而言，藉由將第1部211的溫度設為比第2部222的溫度更低，可更提高在此所述的效果。
(變形例2)
就洗滌處理而言，是亦可將第1部211的溫度設為第2部222的溫度以下。若根據本變形例，則可在洗滌處理中，均一地除去包括附著於處理容器內的膜的堆積物。另外，就洗滌處理而言，藉由將第1部211的溫度設為比第2部222的溫度更低，可更提高在此所述的效果。
(變形例3)
就成膜處理(預塗後)而言，是亦可將第1部211的溫度設為第2部222的溫度以下。若根據本變形例，則在成膜處理(預塗後)，可使被形成於晶圓200上的膜的膜厚均一性、特別是晶圓間膜厚均一性提升。另外，就成膜處理(預塗後)而言，藉由將第1部211的溫度設為比第2部222的溫度更低，可更提高在此所述的效果。
<本案的其他的形態>
以上，具體說明了本案的形態。但，本案是不被限定於上述的形態，可在不脫離其主旨的範圍實施各種變更。
例如，反應氣體是除了上述的含N及H氣體、含N、C及H氣體以外，例如可使用乙烯(C2H4)氣體、乙炔(C2H2)氣體、丙烯(C3H6)氣體等的含碳(C)氣體、或乙硼烷(B2H6)氣體、三氟化硼(BCl3)氣體等的含硼(B)氣體、或氧(O2)氣體、臭氧(O3)氣體、使電漿激發後的O2氣體(O2 *)、O2氣體+氫(H2)氣體、水蒸氣(H2O氣體)、過氧化氫(H2O2)氣體、一氧化二氮(N2O)氣體、一氧化氮(NO)氣體、二氧化氮(NO2)氣體、一氧化碳(CO)氣體、二氧化碳(CO2)氣體等的含氧(O)氣體等。
而且，依據以下所示的成膜順序，在基板上，除了SiN膜或SiCN膜以外，形成矽氧氮化膜(SiON膜)、矽氧碳化膜(SiOC膜)、矽氧碳氮化膜(SiOCN膜)、矽硼碳氮化膜(SiBCN膜)、矽硼氮化膜(SiBN膜)、矽氧化膜(SiO膜)等的含Si的膜時，也可適用上述的洗滌處理及預塗 處理。在該等的情況也可取得在上述的形態所述的效果之中至少一部分的效果。另外，供給原料氣體、反應氣體時的處理程序、處理條件是例如可設為與上述的形態的各步驟的該等同樣。在該等的情況也可取得與上述的形態同樣的效果。
又，例如，原料氣體使用含有鋁(Al)、鈦(Ti)、鉿(Hf)、鋯(Zr)、鉭(Ta)、鉬(Mo)、鎢(W)等的金屬元素的原料氣體，依據上述的成膜順序，在基板上形成鋁氮化膜(AlN膜)、鈦氮化膜(TiN膜)、鉿氮化膜(HfN膜)、鋯氮化膜(ZrN膜)、鉭氮化膜(TaN膜)、鉬氮化膜(MoN)、鎢氮化膜(WN)、鋁氧化膜(AlO膜)、鈦氧化膜(TiO膜)、鉿氧化膜(HfO膜)、鋯氧化膜(ZrO膜)、鉭氧化膜(TaO膜)、鉬氧化膜(MoO)、鎢氧化膜(WO)、鈦氧氮化膜(TiON膜)、鈦鋁碳氮化膜(TiAlCN膜)、鈦鋁碳化膜(TiAlC膜)、鈦碳氮化膜(TiCN膜)等的含有金屬元素的膜時，也可適用上述的洗滌處理及預塗處理。在該等的情況也可取得在上述的形態所述的效果之中至少一部分的效果。另外，供給原料氣體、反應氣體時的處理程序、處理條件是例如可設為與上述的形態的各步驟的該等同樣。在該等的情況也可取得與上述的形態同樣的效果。
被用在各處理的處方是按照處理內容來個別準備，經由電氣通訊線路或外部記憶裝置123來儲存於記憶裝置121c內為理想。然後，開始各處理時，CPU121a從被儲存於記憶裝置121c內的複數的處方之中，按照處理內 容來適當選擇恰當的處方為理想。藉此，可用1台的基板處理裝置來再現性佳地進行各種的膜種、組成比、膜質、膜厚的成膜處理，或對應於各種的膜的洗滌處理，或預塗處理。又，可減低操作員的負擔，一面迴避操作錯誤，一面可迅速地開始各處理。
上述的處方是不限於新作成的情況，例如亦可藉由變更已被安裝於基板處理裝置的既存的處方而準備。變更處方時，是亦可將變更後的處方經由電氣通訊線路或記錄該處方的記錄媒體來安裝於基板處理裝置。又，亦可操作既存的基板處理裝置所具備的輸出入裝置122，直接變更已被安裝於基板處理裝置的既存的處方。
上述的形態是說明有關使用一次處理複數片的基板的分批式的基板處理裝置來進行成膜處理、洗滌處理、預塗處理的例子。本案是不被限定於上述的形態，例如，在使用一次處理1片或數片的基板的單片式的基板處理裝置來進行成膜處理、洗滌處理、預塗處理時也可適用。又，上述的形態是說明有關使用具有熱壁型的處理爐的基板處理裝置來進行成膜處理、洗滌處理、預塗處理的例子。本案是不被限定於上述的形態，在使用具有冷壁型的處理爐的基板處理裝置來進行成膜處理、洗滌處理、預塗處理時也可適用。
在使用該等的基板處理裝置時，也能以和上述的形態或變形例的處理程序、處理條件同樣的處理程序、處理條件來進行各處理，可取得和上述的形態或變形 例同樣的效果。
上述的形態或變形例是可適當組合使用。此時的處理程序、處理條件是例如可設為與上述的形態或變形例的處理程序、處理條件同樣。
實施例
(實施例1)
使用圖1所示的基板處理裝置，進行上述的形態的成膜處理、洗滌處理、預塗處理。在預塗處理中，將處理容器內的下部區域的溫度設為比處理容器內的上部區域及中央部區域的溫度更高。測定預塗膜的膜厚時，確認了被形成於處理容器內的下部區域的預塗膜的膜厚T1是比被形成於處理容器內的上部區域及中央部區域的預塗膜的膜厚T2更厚。T1是T2的1.2~1.4倍。預塗處理後，在形成有預塗膜的處理容器內，再度進行成膜處理，測定被形成於晶圓上的膜的膜厚。另外，成膜處理是在晶圓上形成SiN膜，預塗處理是在處理容器內形成SiN膜作為預塗膜。
(比較例1)
使用圖1所示的基板處理裝置，進行上述的形態的成膜處理、洗滌處理，以和實施例1不同的處理條件來進行預塗處理。在預塗處理中，將處理容器內的下部區域的溫度設為比處理容器內的上部區域及中央部區域的溫度更 低。測定預塗膜的膜厚時，確認了被形成於處理容器內的下部區域的預塗膜的膜厚T3是比被形成於處理容器內的上部區域及中央部區域的預塗膜的膜厚T4更薄。T3是T4的0.7~0.9倍。預塗處理後，在形成有預塗膜的處理容器內，再度進行成膜處理，測定被形成於晶圓上的膜的膜厚。另外，成膜處理是在晶圓上形成SiN膜，預塗處理是在處理容器內形成SiN膜作為預塗膜。
另外，確認了在實施例1中被形成於處理容器內的下部區域的預塗膜的膜厚T1是比在比較例1中被形成於處理容器內的下部區域的預塗膜的膜厚T3更厚。T1是T3的1.4~1.6倍。並且，確認了在實施例1中被形成於處理容器內的上部區域及中央部區域的預塗膜的膜厚是與在比較例1中被形成於處理容器內的上部區域及中央部區域的預塗膜的膜厚同等的厚度。
結果，確認了比較例1是在預塗處理後的成膜處理中，在被配置於下部區域的晶圓上所形成的膜的膜厚會比在被配置於上部區域及中央部區域的各者的晶圓上所形成的膜的膜厚更薄。亦即，確認了比較例1是在下部區域中發生膜厚落差。
相對於此，確認了實施例1是在預塗處理後的成膜處理中，在被配置於上部區域、中央部區域及下部區域的各者的晶圓上所形成的膜的膜厚是同等。亦即，確認了實施例1是在上部區域、中央部區域及下部區域的任一區域中都不發生膜厚落差。
115:晶舟升降機
121:控制器
200:晶圓(基板)
201:處理室
202:處理爐
203:製程管
204:內管
205:外管
206:加熱器
208:隔熱材
209:集合管
209a:基板搬送口
216:隔熱板
217:晶舟
219:密封蓋
219a:擋板
220a,220b,220c:O型環
230a,230b:噴嘴
231:排氣管
232a~232f:氣體供給管
241a~241f:MFC
242:APC閥
246:真空泵
250:筒狀空間
251:加熱器底部
254:旋轉機構
255:旋轉軸
261a~261f:閥
262a~262f:閥
263:溫度感測器
271~274:氣體供給源

Claims (24)

  1. 一種基板處理方法，其特徵係具有：(a)供給成膜氣體至收容了基板的處理容器內，在前述基板上形成膜之工序；(b)供給含氟氣體至未收容前述基板的前述處理容器內，除去包括附著於前述處理容器內的前述膜的堆積物之工序；(c)供給預塗氣體至未收容前述基板的前述堆積物除去後的前述處理容器內，在前述處理容器內形成預塗膜之工序；及(d)供給成膜氣體至收容了基板的前述預塗膜形成後的前述處理容器內，在前述基板上形成膜之工序在(c)中，配合前述處理容器內的殘留氟濃度的分佈來調整前述預塗膜的膜厚分佈。
  2. 如請求項1記載的基板處理方法，其中，在(c)中，將在前述處理容器內的殘留氟濃度為最高的第1部所形成的前述預塗膜設為比在前述處理容器內的殘留氟濃度比前述第1部更低的第2部所形成的預塗膜更厚。
  3. 如請求項2記載的基板處理方法，其中，將(c)的前述第1部的溫度相對於前述第2部的溫度的比設為比(a)及(d)之中至少任一方的前述第1部的溫度相對於前述第2部的溫度的比更大。
  4. 如請求項2記載的基板處理方法，其中，在(c)中，將前述第1部的溫度設為比前述第2部的溫度更 高。
  5. 如請求項4記載的基板處理方法，其中，在(a)中，將前述第1部的溫度設為前述第2部的溫度以下。
  6. 如請求項4記載的基板處理方法，其中，在(b)中，將前述第1部的溫度設為前述第2部的溫度以下。
  7. 求項4記載的基板處理方法，其中，在(d)中，將前述第1部的溫度設為前述第2部的溫度以下。
  8. 如請求項2記載的基板處理方法，其中，將(c)的前述第1部的溫度設為比(a)及(d)之中至少任一方的前述第1部的溫度更高。
  9. 請求項2記載的基板處理方法，其中，在前述處理容器內設置配置有隔熱板的區域，前述第1部係包括前述處理容器內的配置有前述隔熱板的區域，前述第2部係包括前述處理容器內的未配置有前述隔熱板的區域。
  10. 如請求項2記載的基板處理方法，其中，在前述處理容器內設置配置有基板的區域及配置有隔熱板的區域，前述第1部係包括前述處理容器內的配置有前述隔熱板的區域，前述第2部係包括前述處理容器內的配置有前述基板的區域。
  11. 如請求項2記載的基板處理方法，其中，在前述處理容器內設置配列有複數片的隔熱板的區域，前述第1部係包括前述處理容器內的配列有前述複數片的隔熱板的區域，前述第2部係包括前述處理容器內的未配列有前述複數片的隔熱板的區域。
  12. 如請求項2記載的基板處理方法，其中，在前述處理容器內設置配列有複數片的基板的區域及配列有複數片的隔熱板的區域，前述第1部係包括前述處理容器內的配列有前述複數片的隔熱板的區域，前述第2部係包括前述處理容器內的配列有前述複數片的基板的區域。
  13. 如請求項2記載的基板處理方法，其中，前述第1部為前述處理容器內的下部區域，前述第2部為前述處理容器內的上部區域及中央部區域之中至少任一方的區域。
  14. 如請求項2記載的基板處理方法，其中，前述第1部為前述處理容器內的下部區域，前述第2部為前述處理容器內的前述下部區域以外的區域。
  15. 如請求項2記載的基板處理方法，其中，前述第1部為前述處理容器內的氣流的上游側的區域，前述第2部為前述處理容器內的氣流的下游側及中流側之中至少任一方的區域。
  16. 如請求項2記載的基板處理方法，其中，前述第1部為前述處理容器內的氣流的上游側的區域，前述第2部為前述處理容器內的氣流的上游側的區域以外的區域。
  17. 如請求項2記載的基板處理方法，其中，前述處理容器係具有將基板搬送至前述處理容器內的基板搬送口，前述第1部為前述處理容器內的前述基板搬送口側的區域，前述第2部為前述處理容器內的與前述基板搬送口側的區域相反側的區域。
  18. 如請求項2記載的基板處理方法，其中，前述處理容器係具有將基板搬送至前述處理容器內的基板搬送口，前述第1部為前述處理容器內的前述基板搬送口側的區域， 前述第2部為前述處理容器內的前述基板搬送口側的區域以外的區域。
  19. 一種半導體裝置的製造方法，其特徵係具有：(a)供給成膜氣體至收容了基板的處理容器內，在前述基板上形成膜之工序；(b)供給含氟氣體至未收容前述基板的前述處理容器內，除去包括附著於前述處理容器內的前述膜的堆積物之工序；(c)供給預塗氣體至未收容前述基板的前述堆積物除去後的前述處理容器內，在前述處理容器內形成預塗膜之工序；及(d)供給成膜氣體至收容了基板的前述預塗膜形成後的前述處理容器內，在前述基板上形成膜之工序在(c)中，配合前述處理容器內的殘留氟濃度的分佈來調整前述預塗膜的膜厚分佈。
  20. 一種預塗方法，其特徵係具有：供給含氟氣體至進行了在基板上形成膜的處理之後的處理容器內，除去包括附著於前述處理容器內的前述膜的堆積物之工序；及供給預塗氣體至前述堆積物除去後的前述處理容器內，在前述處理容器內形成預塗膜之工序，在形成前述預塗膜的工序中，配合前述處理容器內的殘留氟濃度的分佈來調整前述預塗膜的膜厚分佈。
  21. 一種基板處理裝置，其特徵係具有：處理基板的處理容器；供給成膜氣體至前述處理容器內的成膜氣體供給系；供給含氟氣體至前述處理容器內的含氟氣體供給系；供給預塗氣體至前述處理容器內的預塗氣體供給系；加熱前述處理容器內的加熱器；及控制部，其係被構成為可控制前述成膜氣體供給系、前述含氟氣體供給系、前述預塗氣體供給系及前述加熱器，使得進行：(a)供給前述成膜氣體至收容了基板的前述處理容器內，在前述基板上形成膜之處理；(b)供給前述含氟氣體至未收容前述基板的前述處理容器內，除去包括附著於前述處理容器內的前述膜的堆積物之處理；(c)供給前述預塗氣體至未收容前述基板的前述堆積物除去後的前述處理容器內，在前述處理容器內形成預塗膜之處理；及(d)供給前述成膜氣體至收容了基板的前述預塗膜形成後的前述處理容器內，在前述基板上形成膜之處理在(c)中，配合前述處理容器內的殘留氟濃度的分佈來調整前述預塗膜的膜厚分佈。
  22. 一種基板處理裝置，其特徵係具有：處理基板的處理容器；供給含氟氣體至前述處理容器內的含氟氣體供給系； 供給預塗氣體至前述處理容器內的預塗氣體供給系；加熱前述處理容器內的加熱器；及控制部，其係被構成為可控制前述含氟氣體供給系、前述預塗氣體供給系及前述加熱器，使得進行：供給含氟氣體至進行了在基板上形成膜的處理之後的處理容器內，除去包括附著於前述處理容器內的前述膜的堆積物之處理；及供給預塗氣體至前述堆積物除去後的前述處理容器內，在前述處理容器內形成預塗膜之處理，在形成前述預塗膜的處理中，配合前述處理容器內的殘留氟濃度的分佈來調整前述預塗膜的膜厚分佈。
  23. 一種為了基板處理的電腦程式，其特徵係藉由電腦來使下列程序實行於基板處理裝置，(a)供給成膜氣體至收容了基板的處理容器內，在前述基板上形成膜之程序；(b)供給含氟氣體至未收容前述基板的前述處理容器內，除去包括附著於前述處理容器內的前述膜的堆積物之程序；(c)供給預塗氣體至未收容前述基板的前述堆積物除去後的前述處理容器內，在前述處理容器內形成預塗膜之程序；及(d)供給成膜氣體至收容了基板的前述預塗膜形成後的前述處理容器內，在前述基板上形成膜之程序在(c)中，配合前述處理容器內的殘留氟濃度的分佈來 調整前述預塗膜的膜厚分佈。
  24. 一種為了基板處理的電腦程式，其特徵係藉由電腦來使下列程序實行於基板處理裝置，供給含氟氣體至進行了在基板上形成膜的處理之後的處理容器內，除去包括附著於前述處理容器內的前述膜的堆積物之程序；供給預塗氣體至前述堆積物除去後的前述處理容器內，在前述處理容器內形成預塗膜之程序；及在形成前述預塗膜的程序中，配合前述處理容器內的殘留氟濃度的分佈來調整前述預塗膜的膜厚分佈之程序。
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