半導體處理用的成膜方法和裝置的制作方法

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專利名稱：半導體處理用的成膜方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在半導體晶片等被處理基板上形成硅氮化膜的半導體
處理用的成膜方法和裝置。在此，所謂半導體處理，是指在晶片、LCD (Liquid Crystal Display:液晶顯示器)這樣的FPD (Flat Panel Display:
平板顯示器)用的玻璃基板等被處理基板上以規(guī)定的圖案形成半導體層、絕緣層、導電層等，從而在該被處理基板上制造半導體器件、和包括與半導體器件連接的配線、電極等的結構物而實施的各種處理。
背景技術：
在構成半導體集成電路的半導體器件的制造中，在被處理基板例如半導體晶片上實施成膜、蝕刻、氧化、擴散、改性、退火、自然氧化膜的除去等各種處理。在US2006/0286817 Al中公開了立式(所謂批(batch)式的)熱處理裝置中的這種半導體處理方法。在該方法中，首先半導體晶片被從晶片盒中移置在立式的晶舟上，并被多層支撐。在晶片盒中能夠收納例如25塊晶片，在晶舟中能夠載置30 150塊晶片。接著，從處理容器的下方將晶舟安裝在處理容器內部，并且將處理容器密封。接著，在處理氣體的流量、處理壓力、處理溫度等各種處理條件己被控制的狀態(tài)下進行規(guī)定的熱處理。
為了提高半導體集成電路的特性，重要的是提高半導體器件的絕緣膜的特性。作為半導體器件中的絕緣膜，使用Si02、 PSG (Phospho Silicate Glass:磷硅玻璃)、P (通過等離子體CVD形成)—SiO、 P (通過等離子體CVD形成)一SiN、 SOG (Spin On Glass:自旋玻璃)、Si3N4 (硅氮化膜)等。特別是由于硅氮化膜的絕緣特性比硅氧化膜好，且作為蝕刻阻止膜或層間絕緣膜也能夠充分發(fā)揮作用，所以有被大量使用的趨勢。另外，因為同樣的理由，也常常使用摻雜有硼的氮化碳膜。
作為在半導體晶片的表面上形成上述那樣的硅氮化膜的方法，已. 知有作為硅源氣體，使用甲硅烷(SiH4)、二氯硅烷(DCS: SiH2Cl2)、六氯二硅烷(HCD: Si2Cl6)、雙叔丁基氨基硅垸(BTBAS: SiH2 (NH (C4H9))2、 (t—C4H9NH)2SiH2)等硅垸類氣體，通過熱CVD(Chemical Vapor Deposition:化學氣相沉積)進行成膜的方法。例如利用SiH2Cl2 十NH3(參照US5874368A)或Si2Cl6+NH3等氣體的組合，通過熱CVD 形成硅氮化膜。另外，也提案有為了減小介電常數(shù)，而在硅氮化膜中作為雜質添加例如硼(B)的方法。
近年來，隨著半導體集成電路的進一步的高集成化和高微細化的要求，要求減少半導體器件的制造工序中的熱經歷工序，提高器件的特性。在立式的處理裝置中，伴隨著這樣的要求也希望改良半導體處理方法。例如有以下方法，在作為一種成膜處理的CVD(Chemical Vapor Deposition:化學氣相沉積)中，在間歇供給原料氣體等的同時，反復形成 -層或多層原子或分子級別的厚度的層(例如參照日本特開平2 —93071號公報、日本特開平6—45256號公報、US6165916A)。這樣的成膜方法一般被稱為ALD (Atomic layer Deposition:原子層沉積) 或MLD (Molecular layer Deposition:分子層沉積)，由此，即使將晶片W暴露于那種程度的高溫中也能夠進行目的的處理。
例如，在使用作為硅烷類氣體的二氯硅烷(DCS)和作為氮化氣體的NH3形成硅氮化膜(SiN)的情況下，進行以下的處理。目卩，在處理容器內夾著吹掃(purge)期間交替且間斷地供給DCS和NH3氣體。通過在供給NH3氣體時施加RF (高頻波)，在處理容器內生成等離子體，促進氮化反應。在此，首先，DCS被供向處理容器內，從而在晶片表面上以分子級別吸附一層或多層DCS。多余的DCS在吹掃期間中被排除。接著，通過供給NH3而生成等離子體，通過低溫下的氮化而形成硅氮化膜。反復進行這樣的一連串的工序，形成規(guī)定的厚度的膜。

發(fā)明內容
本發(fā)明目的在于提供一種能夠精度良好地控制硅氮化膜的膜質要素的半導體處理用的成膜方法和裝置。
本發(fā)明第一方面是一種半導體處理用的成膜方法，其能夠有選擇地供給包含硅烷類氣體的第一處理氣體和包含氮化氣體的第二處理氣體，并且在與用于在供給上述第二處理氣體時對其進行激發(fā)的激發(fā)機構連通的處理容器的處理區(qū)域內，進行在被處理基板上形成硅氮化膜的成膜處理，上述成膜處理在配置有上述被處理基板的上述處理區(qū)域內反復進行多次等離子體循環(huán)和非等離子體循環(huán)，通過疊層在每個上述循環(huán)內形成的薄膜而在上述被處理基板上形成具有規(guī)定的厚度的硅氮化膜，上述等離子體循環(huán)和非等離子體循環(huán)分別包括向上述處理區(qū)域供給上述第一處理氣體，另一方面維持不向上述處理區(qū)域供給上述第二處理氣體的第一供給工序；和向上述處理區(qū)域供給上述第二處理氣體，另一方面維持不向上述處理區(qū)域供給上述第一處理氣體的第二供給工序，并且，在上述等離子體循環(huán)中，上述第二供給工序具有在已通過上述激發(fā)機構將上述第二處理氣體激發(fā)的狀態(tài)下將其供向上述處理區(qū)域的激發(fā)期間，在上述非等離子體循環(huán)中，上述第二供給工序不具有通過上述激發(fā)機構激發(fā)上述第二處理氣體的期間，上述方法包括求取表示上述等離子體循環(huán)和上述非等離子體循環(huán)的循環(huán)混合方式相對于上述硅氮化膜的膜質要素的關系的關系式或關系表的工序；根據上述膜質要素的目標值并參照上述關系式或關系表，決定上述循環(huán)混合方式的具體方式的工序；和在根據上述具體方式安排
(arrange)上述成膜處理后，進行上述成膜處理的工序。
本發(fā)明第二方面是一種半導體處理用的成膜裝置，其包括具有收納被處理基板的處理區(qū)域的處理容器；在上述處理區(qū)域內支撐上述被處理基板的支撐部件；對上述處理區(qū)域內的上述被處理基板進行加熱的加熱器；對上述處理區(qū)域內進行排氣的排氣系統(tǒng)；向上述處理區(qū) 域供給包含硅烷類氣體的第一處理氣體的第一處理氣體供給系統(tǒng)；向上述處理區(qū)域供給包含氮化氣體的第二處理氣體的第二處理氣體供給系統(tǒng)；用于在供給上述第二處理氣體時對其進行激發(fā)的激發(fā)機構；和控制上述裝置的動作的控制部，上述控制部以使得在上述處理區(qū)域內進行在被處理基板上形成硅氮化膜的成膜處理的方式被預先設定，上述成膜處理在配置有上述被處理基板的上述處理區(qū)域內反復進行多次等離子體循環(huán)和非等離子體循環(huán)，通過疊層在每個上述循環(huán)內形成的薄膜而在上述被處理基板上形成具有規(guī)定的厚度的硅氮化膜，上述等離子體循環(huán)和非等離子體循環(huán)分別包括向上述處理區(qū)域供給上述第一處理氣體，另一方面維持不向上述處理區(qū)域供給上述第二處理氣體的第一供給工序；和向上述處理區(qū)域供給上述第二處理氣體，另一方
面維持不向上述處理區(qū)域供給上述第一處理氣體的第二供給工序，并且，在上述等離子體循環(huán)中，上述第二供給工序具有在已通過上述激發(fā)機構將上述第二處理氣體激發(fā)的狀態(tài)下將其供向上述處理區(qū)域的激發(fā)期間，在上述非等離子體循環(huán)中，上述第二供給工序不具有通過上述激發(fā)機構激發(fā)上述第二處理氣體的期間，在此，上述控制部被預先
設定為訪問存儲部，讀出存儲在其中的與表示上述等離子體循環(huán)和上述非等離子體循環(huán)的循環(huán)混合方式相對于上述硅氮化膜的膜質要素的關系的關系式或關系表相關的數(shù)據，根據上述膜質要素的目標值并參照上述關系式或關系表，決定上述循環(huán)混合方式的具體方式，然后在根據上述具體方式安排上述成膜處理后進行上述成膜處理。
本發(fā)明的第三方面是一種計算機能夠讀取的介質，其包含用于在處理器上執(zhí)行的程序指令，該計算機能夠讀取的介質用于半導體處理用的成膜裝置，該半導體處理用的成膜裝置能夠有選擇地供給包含硅烷類氣體的第一處理氣體和包含氮化氣體的第二處理氣體，并且具有與用于在供給上述第二處理氣體時對其進行激發(fā)的激發(fā)機構連通的處理容器內的處理區(qū)域，上述程序指令在通過處理器被執(zhí)行時，使上述成膜裝置在上述處理區(qū)域內執(zhí)行在被處理基板上形成硅氮化膜的成膜處理，上述成膜處理在配置有上述被處理基板的上述處理區(qū)域內反復進行多次等離子體循環(huán)和非等離子體循環(huán)，通過疊層在每個上述循環(huán) 內形成的薄膜而在上述被處理基板上形成具有規(guī)定的厚度的硅氮化膜，上述等離子體循環(huán)和非等離子體循環(huán)分別包括向上述處理區(qū)域供給上述第一處理氣體，另一方面維持不向上述處理區(qū)域供給上述第二處理氣體的第一供給工序；和向上述處理區(qū)域供給上述第二處理氣體，另一方面維持不向上述處理區(qū)域供給上述第一處理氣體的第二供給工序，并且，在上述等離子體循環(huán)中，上述第二供給工序具有在已通過上述激發(fā)機構將上述第二處理氣體激發(fā)的狀態(tài)下將其供向上述處理區(qū)域的激發(fā)期間，在上述非等離子體循環(huán)中，上述第二供給工序不具有通過上述激發(fā)機構激發(fā)上述第二處理氣體的期間，在此，上述程序指令進一步使上述裝置的控制部執(zhí)行以下工序訪問存儲部，讀取存儲在其中的與表示上述等離子體循環(huán)和上述非等離子體循環(huán)的循環(huán)混合方式相對于上述硅氮化膜的膜質要素的關系的關系式或關系表相關的數(shù)據，根據上述膜質要素的目標值并參照上述關系式或關系表，決定上述循環(huán)混合方式的具體方式，然后在根據上述具體方式安排上述成膜處理后進行上述成膜處理。

圖1是表示本發(fā)明的實施方式的成膜裝置(立式CVD裝置)的剖面圖。
圖2是表示圖1所示的裝置的一部分的橫剖平面圖。
圖3A是表示本發(fā)明的實施方式的成膜方法中的氣體供給和RF(高頻波)施加的方式的時序圖(timing chart)。
圖3B、圖3C、圖3D是表示變形例的成膜方法中的RF (高頻波) 施加的方式的時序圖。
圖4A、圖4B、圖4C、圖4D是表示使用圖3A、圖3B、圖3C、圖3D所示的時序圖的情況下的硅氮化膜的疊層狀態(tài)的剖面圖。
圖5是表示等離子體循環(huán)和非等離子體循環(huán)的混合方式與硅氮化膜的1個循環(huán)的成膜率的關系的圖表。
圖6是表示等離子體循環(huán)和非等離子體循環(huán)的混合方式與硅氮化膜的折射率的關系的圖表。
圖7是表示等離子體循環(huán)和非等離子體循環(huán)的混合方式與硅氮化膜的應力的關系的圖表。
具體實施例方式
本發(fā)明的發(fā)明人在本發(fā)明的開發(fā)的過程中，針對在半導體處理中與硅氮化膜的成膜方法相關的現(xiàn)有技術的問題點進行了研究。其結果，本發(fā)明的發(fā)明人等得到了如下所述的見解。
艮P，如上所述，作為現(xiàn)有技術，在所謂的ALD或MLD成膜中，有在供給作為氮化氣體的NH3氣體時通過高頻波(RF)生成等離子體而促進氮化反應的技術。這種情況下，與不使用等離子體的情況相比，能夠提高成膜率(成膜速度)。另外，通過提高堆積的硅氮化膜的應力能夠改善電子、空穴的移動度，還能夠大幅度提高硅氮化膜的膜質。另外，已知，這種硅氮化膜在作為存儲元件的電荷捕捉(charge tmp)層被使用時，能夠有效發(fā)揮作用(日本特開2006—156626)。
近年來，伴隨著半導體集成電路的進一步的高集成化和高微細化的要求，要求硅氮化膜具有更高且被準確地控制的膜質。以往，將溫度、壓力、氣體流量等作為參數(shù)進行硅氮化膜的膜質的控制。關于此點，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在ALD或MLD成膜中，將等離子體循環(huán)和非等離子體循環(huán)的循環(huán)混合方式作為參數(shù)，能夠可靠地控制幾個膜質要素。
以下，參照附圖，對根據這樣的見解構成的本發(fā)明的實施方式進行說明。而且，在以下的說明中，對于具有大致相同的功能和結構的結構要素，標注相同的符號，僅在必要的情況下進行重復說明。
圖1是表示本發(fā)明的實施方式的成膜裝置(立式CVD裝置)的剖面圖。圖2是表示圖1所示的裝置的一部分的橫剖平面圖。該成膜裝置2設置有能夠有選擇地供給包含作為硅烷類氣體的二氯硅烷(DCS)氣體的第一處理氣體和包含作為氮化氣體的氨氣(NH3)的第二處理氣體的處理區(qū)域。成膜裝置2構成為在這樣的處理區(qū)域內在被處理基板上形成硅氮化膜。
成膜裝置2具有圓筒體狀的處理容器4，該處理容器4下端開口、有頂部，并在內部設定有收納并處理有間隔地重疊的多個半導體晶片(被處理基板)的處理區(qū)域5。整個處理容器4例如由石英形成。在處理容器4內的頂部配置有石英制的頂板6并將該頂板6密封。在處理容器4的下端開口處經由0型環(huán)等密封部件10連接有形成為圓筒體狀的總管8。而且，不另外設置總管8，也能夠以圓筒體狀的石英制的處理容器構成整體。
總管8例如由不銹鋼構成，支撐處理容器4的下端。通過總管8的下端開口使石英制的晶舟12升降，由此晶舟12被加載到處理容器4上或被卸載。在晶舟12上，作為被處理基板以多層載置多塊半導體晶片W。例如，在本實施方式的情況下，在晶舟12的支柱12A上能夠以大致等間距多層地支撐例如50 100塊左右的直徑為300mm的晶片W。
晶舟12隔著石英制的保溫筒14載置于工作臺16上。工作臺16被支撐在旋轉軸20上，該旋轉軸20貫通對總管8的下端開口進行開閉的例如不銹鋼制的蓋體18。
在旋轉軸20的貫通部上設置有例如磁性流體密封件22，該磁性流體密封件22能夠在密封旋轉軸20的同時以能夠旋轉的方式支撐。在蓋體18的周邊部和總管8的下端部上設置有例如由O型環(huán)等構成的密封部件24，保持容器內的密封性。
旋轉軸20例如安裝在由晶舟升降機等升降機構25支撐的臂26的前端上。通過升降機構25，使晶舟12和蓋體18等一體地升降。另外，也可以將工作臺16固定設置在蓋體18頂lj，不使晶舟12旋轉地進行晶片W的處理。
在總管8的側部上連接有用于向處理容器4內的處理區(qū)域5供給規(guī)定的處理氣體的氣體供給部。氣體供給部包括第二處理氣體供給系統(tǒng)28、第一處理氣體供給系統(tǒng)30和吹掃氣體供給系統(tǒng)36。第一處理氣體供給系統(tǒng)30供給包含作為硅烷類氣體的DCS (二氯硅烷)氣體的第一處理氣體。第二處理氣體供給系統(tǒng)28供給包含作為氮化氣體的氨氣(NH3)的第二處理氣體。吹掃氣體供給系統(tǒng)36作為吹掃氣體供給不活潑氣體例如N2氣。在第一和第二處理氣體中根據需要混合適當量的載氣，以下為了使說明變得容易，不言及載氣。
具體而言，第二和第一處理氣體供給系統(tǒng)28、 30分別具有石英管構成的氣體分散噴嘴38、 40，其中，該石英管向內側貫通總管8的側壁并向上方折曲延伸(參照圖1)。在各氣體分散噴嘴38、 40上，沿著其長度方向(上下方向)并以遍及晶舟12上的所有晶片W的方式，隔開規(guī)定的間隔形成有多個氣體噴射孔38A、 40A。氣體噴射孔38A、40A以相對于晶舟12上的多個晶片W形成平行的氣流的方式，分別在水平方向上大致均勻地供給對應的處理氣體。另一方面，吹掃氣體供給系統(tǒng)36具有貫通總管8的側壁設置的短的氣體噴嘴46。
噴嘴38、 40、 46經由氣體供給線路(氣體通路)48、 50、 56分別與NH3氣體、DCS氣體、以及N2氣體的氣體源28S、 30S、 36S連接。在氣體供給線路48、 50、 56上設置有開閉閥48A、 50A、 56A和質量流量控制器這樣的流量控制器48B、 50B、 56B。由此，能夠在分別進行流量控制的同時供給NH3氣體、DCS氣體和N2氣體。在處理容器4的側壁的一部分上沿著其高度方向設置有氣體激發(fā)
部66。在處理容器4的與氣體激發(fā)部66相對的相反側，為了對內部氣氛進行真空排氣而設置有細長的排氣口 68，該排氣口 68是通過對處理容器4的側壁例如向上下方向切削而形成的。
具體而言，氣體激發(fā)部66具有細長的開口 70，該開口70是通過將處理容器4的側壁沿著上下方向以規(guī)定的寬度切削而形成的。開口 70被與處理容器4的外壁密封地熔接接合的石英制的蓋72 (等離子體生成箱)覆蓋。蓋72以向處理容器4的外側突出的方式形成為截面凹部狀，并且具有上下細長的形狀。
通過該結構，形成從處理容器4的側壁突出并且一側向處理容器4 內開口的氣體激發(fā)部66。即，氣體激發(fā)部66的內部空間與處理容器4 內的處理區(qū)域5連通。開口 70以能夠在高度方向遍及保持在晶舟12 上的全部晶片W的方式沿上下方向形成得足夠長。
在蓋72的兩個側壁的外側面上設置有-對細長的電極74，該一對細長的電極74沿著長度方向(上下方向)相互相對。在電極74上經由供電線78連接有用于生成等離子體的高頻電源76。通過在電極74 上施加例如13.56MHz的高頻電壓，在一對電極74之間形成用于激發(fā) 等離子體的高頻電場。其中，高頻電壓的頻率不限于13.56MHz，也可以使用其它頻率例如400kHz等。
第二處理氣體的氣體分散噴嘴38在比晶舟12上的最下層的晶片 W更位于下方的位置上，向處理容器4的半徑方向外側折曲。之后，氣體分散噴嘴38在氣體激發(fā)部66內的最里側(離處理容器4的中心最遠的部分)的位置上垂直立起。如圖2所示，氣體分散噴嘴38設置于由一對相對的電極74夾著的區(qū)域(高頻電場最強的位置)、即設置在比等離子體生成區(qū)域PS更向外側離開的區(qū)域上，該等離子體生成區(qū) 域PS是實際上產生主要的等離子體的區(qū)域。從氣體分散噴嘴38的氣體噴射孔38A噴射的包含NH3氣體的第二處理氣體朝向等離子體生成區(qū)域PS噴射，在此被有選擇地激發(fā)(分解或活化)，在此狀態(tài)下被供向晶舟12上的晶片W。
在蓋72的外側，以覆蓋它的方式安裝有例如由石英構成的絕緣保護蓋80。在絕緣保護蓋80的內側與電極74相對的部分上配置有由致冷劑通路構成的冷卻機構(未圖示)。通過在致冷劑通路中流通作為致
冷劑的例如已被冷卻的氮氣而冷卻電極74。而且，在絕緣保護蓋80
的外側，配置有為了防止高頻泄露而覆蓋它的遮蔽體(未圖示)。
在氣體激發(fā)部66的開口 70的外側附近、即開口 70的外側(處理容器4內)的一側垂直立起地配置有第一處理氣體的氣體分散噴嘴40。從形成在氣體分散噴嘴40上的氣體噴射孔40A朝向處理容器4的中心方向噴射包含DCS氣體的第一處理氣體。
另一方面，在與氣體激發(fā)部66相對設置的排氣口 68上通過熔接安裝有排氣口蓋部件82，該排氣口蓋部件82覆蓋排氣口 68，由石英構成并形成為截面3字形。排氣口蓋部件82沿著處理容器4的側壁向上方延伸，在處理容器4的上方形成有氣體出口 84。在氣體出口 84 上連接有配置有真空泵等的真空排氣系統(tǒng)GE。
以包圍處理容器4的方式配置有對處理容器4內的氣氛和晶片W 進行加熱的加熱器86。在處理容器4內的排氣口 68的附近配置有用于控制加熱器86的熱電偶(未圖示)。
另外，成膜裝置2具有控制裝置整體的動作的由計算機等構成的主控制部60。主控制部60根據預先存儲在其附帶的存儲部62上的處理方案、例如根據形成的膜的膜厚和組成等條件進行后述的成膜處理。在該存儲部62中作為控制數(shù)據還預先存儲有處理氣體流量與膜的膜厚、組成的關系。因此，主控制部60能夠根據這些存儲的處理方案和控制數(shù)據控制升降機構25、氣體供給系統(tǒng)28、 30、 36、排氣系統(tǒng)GE、氣體激發(fā)部66、加熱器86等。其中，存儲介質例如是磁盤(軟盤、硬盤(例如包括于存儲部62中的硬盤)等)、光盤(CD、 DVD等)、磁光盤(MO等)、半導體存儲器等。
接著，說明使用圖1所示的裝置進行的成膜方法(所謂的ALD或 MLD成膜)。該成膜方法中，通過ALD或MLD在半導體晶片W上形成硅氮化膜。因此，向收納有晶片W的處理區(qū)域5內有選擇地供給包含作為硅烷類氣體的二氯硅烷(DCS)氣體的第一處理氣體、和包含作為氮化氣體的氨氣(NH3)的第二處理氣體。具體而言，通過以下操作進行成膜處理。
<成膜處理>
16首先，將保持有多塊例如50 100塊的300mm尺寸的晶片W的常溫的晶舟12加載到設定為規(guī)定的溫度的處理容器4內，然后將處理容器4密封。接著，將處理容器4內真空抽吸，維持在規(guī)定的處理壓力下，并使晶片溫度上升直到穩(wěn)定在成膜用的處理溫度，進行待機。接著，使晶舟12旋轉，同時在分別對第一和第二處理氣體進行流量控制的同時從氣體分散噴嘴40、 38將其間歇供給。
包含DCS氣體的第一處理氣體從氣體分散噴嘴40的氣體噴射孔 40A，以相對于晶舟12上的多個晶片W形成平行的氣流的方式被供給。在此期間，DCS氣體被處理區(qū)域5的加熱溫度活化，DCS氣體的分子、或者由它們的分解而產生的分解生成物的分子或原子被吸附在晶片上。
另一方面，包含NH3氣體的第二處理氣體從氣體分散噴嘴38的氣體噴射孔38A，以相對于晶舟12上的多個晶片W形成平行的氣流的方式被供給。在供給第二處理氣體時，如后所述，氣體激發(fā)部66按照等離子體循環(huán)和非等離子體循環(huán)而被設定為打開(ON)狀態(tài)或關閉 (OFF)狀態(tài)。
在氣體激發(fā)部66被設定為打開狀態(tài)的情況下，第二處理氣體在通過- -對電極74間的等離子體生成區(qū)域PS時被激發(fā)，其一部分被等離子體化。這時，例如N、 NH*、 NH2*、 NH,等自由基(活性種)(記號"*"表示是自由基)。在氣體激發(fā)部66被設定為關閉狀態(tài)的情況下，第二處理氣體的NH3主要保持氣體分子的狀態(tài)通過氣體激發(fā)部66。這些自由基或氣體分子從氣體激發(fā)部66的開口 70朝向處理容器4的中心流出，以層流狀態(tài)被供給到晶片W彼此間。
源于被等離子體激發(fā)的NH3氣體的自由基或、被處理區(qū)域5的加熱溫度活化后的NH3氣體分子或因它們的分解而產生的分解生成物的分子或原子，與附著在晶片W的表面上的DCS氣體的分子等反應，由此在晶片W上形成薄膜。而且，與此相反，在DCS氣體流入晶片 W的表面的附著有源于NH3氣體的自由基、分解生成物的分子或原子的位置的情況下，也發(fā)生同樣的反應，在晶片W上形成硅氮化膜。其中，若氣體激發(fā)部66被設定為打開狀態(tài)，則在反應受到促進的狀態(tài)下進行成膜；若氣體激發(fā)部66被設定為關閉狀態(tài)，則在反應速度慢的狀態(tài)下進行成膜。
圖3A是表示本發(fā)明的實施方式的成膜方法中的氣體供給和RF(高頻波)施加的方式的時序圖。而且，圖3A表示對1批晶片進行成膜處理的--部分期間的狀態(tài)。如圖3A所示，該實施方式的成膜方法將等離子體循環(huán)ECL和非等離子體循環(huán)NCL混合地反復進行多次，例如如本例所示，各一個循環(huán)地交替地反復進行多次。等離子體循環(huán)ECL由通過氣體激發(fā)部66對包含NH3氣體的第二處理氣體進行等離子體激發(fā) 的循環(huán)構成。非等離子體循環(huán)ECL由不通過氣體激發(fā)部66對第二處理氣體進行等離子體激發(fā)的循環(huán)構成。等離子體循環(huán)ECL和非等離子體循環(huán)NCL分別由第一第四工序T1 T4構成。即，多次反復進行由第一第四工序T1 T4構成的循環(huán)，疊層在每個循環(huán)中形成的硅氮化物的薄膜，從而得到最終的厚度的硅氮化膜。
具體而言，在第一工序T1中，向處理區(qū)域5供給第一處理氣體(圖 3A中表示為DCS)，另一方面維持不向處理區(qū)域5供給第二處理氣體 (圖3A中表示為NH3)。在第二工序T2中，維持不向處理區(qū)域5供給第一和第二處理氣體。在第三工序T3中，向處理區(qū)域5供給第二處理氣體，另一方面維持不向處理區(qū)域5供給第一處理氣體。在第四工序 T4中，維持不向處理區(qū)域5供給第一和第二處理氣體。
第二和第四工序T2、 T4用作對殘留在處理容器4內的氣體進行排除的吹掃(purge)工序。在此，吹掃是指在流入氮氣等不活潑氣體的同時對處理容器4內進行真空排氣，或指維持不供給全部氣體對處理容器4內進行真空排氣，從而除去處理容器4內的殘留氣體。另外，也可以在第二和第四工序T2、 T4的前半部分僅進行真空排氣，在后半部分一并進行真空排氣和不活潑氣體的供給。另外，在第一和第三工序T1、 T3中，在供給第一和第二處理氣體時，能夠停止處理容器4內的真空排氣。但是，在對處理容器4內進行真空排氣的同時供給第一和第二處理氣體的情況下，能夠遍及全部第一第四工序T1 T4地持續(xù)地對處理容器4內進行真空排氣。
在等離子體循環(huán)ECL的第三工序T3中，將RF電源76設定為打開狀態(tài)，通過氣體激發(fā)部66對第二處理氣體進行等離子體化，由此，在已激發(fā)第二處理氣體的狀態(tài)下將其供向處理區(qū)域5。在非等離子體循環(huán)NCL的第三工序T3中，將RF電源76設定為關閉狀態(tài)，在氣體激發(fā)部66中不對第二處理氣體進行等離子體化，將該第二處理氣體供向處理區(qū)域5。但是，相對于處理區(qū)域5的加熱器86的設定加熱溫度在等離子體循環(huán)ECL和非等離子體循環(huán)NCL中相同，實質上不會因循環(huán)不同而變化。
在圖3A中，設定為第一工序Tl為大約2 10秒、第二工序T2 為大約5 15秒、第三工序T3中為大約10 20秒、第四工序T4中為大約5 15秒。另外，通過等離子體循環(huán)ECL的第一第四工序T1 T4的一個循環(huán)形成的膜厚為0.13nm左右，通過非等離子體循環(huán)NCL 的第一第四工序T1 T4的一個循環(huán)形成的膜厚為0.09nm左右。因此，若目標膜厚為例如50nm，則反復進行該循環(huán)455次左右。其中，這些時間和厚度僅是一個例子，不限于該數(shù)值。在圖3A中，為了使得容易理解發(fā)明，僅簡化表示這樣的455個循環(huán)內的20個循環(huán)。
其中，在等離子體循環(huán)ECL的第三工序T3中，能夠對NH3氣體的供給期間的RF電源的打開狀態(tài)進行變形。例如，在一個變形例的第三工序T3中，從途中將RF電源76變?yōu)榇蜷_(ON)，從而僅在子工序 T3b的期間在已將第二處理氣體激發(fā)的狀態(tài)下將該第二處理氣體供向處理區(qū)域5。 g卩，在此情況下，經過規(guī)定時間At后使RF電源76為打開，在氣體激發(fā)部66中對第二處理氣體進行等離子體化，從而僅在子工序T3b期間在已激發(fā)第二處理氣體的狀態(tài)下將其供向處理區(qū)域5。該規(guī)定的時間At是指直到NH3氣體的流量穩(wěn)定為止的時間，例如為5秒左右。這樣，通過在第二處理氣體的流量穩(wěn)定之后接通RF電源而生成等離子體，能夠使晶片W的面間方向(高度方向)的活性種的濃度均勻性提高。
圖4A是表示使用圖3A所示的時序圖的情況下的硅氮化膜的疊層狀態(tài)的剖面圖。如圖4A所示，在晶片W的表面上各一層地交替疊層使用等離子體形成的SiN膜(即等離子體SiN膜IOOA)、和不使用等離子體通過熱分解形成的SiN膜(即熱SiN膜IOOB)。如圖3A所示，這是由于設定為，等離子體循環(huán)ECL和非等離子體循環(huán)NCL被各一個循環(huán)地交替地反復進行(混合比為1:1)多次。
上述成膜處理的處理條件如下所述。DCS氣體的流量在50
192000sccm的范圍內、例如為1000sccm(lslm)。NH3氣體的流量在500 5000sccm的范圍、例如為1000sccm。處理溫度為比通常的CVD處理低的溫度，具體而言在200 700。C的范圍內，優(yōu)選在300 70(TC，更優(yōu)選在450 630。C的范圍內。處理溫度若比20(TC低，則不發(fā)生反應，幾乎不堆積膜。處理溫度若大于70(TC，則形成膜質劣化的CVD的堆積膜，并且會對已形成的金屬膜等施加熱損傷。而且，在等離子體循環(huán)ECL和非等離子體循環(huán)NCL中，處理區(qū)域5的溫度根據等離子體的有無有所變化，但是加熱器86對處理區(qū)域5設定的加熱溫度在等離子體循環(huán)ECL和非等離子體循環(huán)NCL中實質上相同。
處理壓力在13Pa (O.lTorr) 13300Pa (100Torr)的范圍內、優(yōu) 選在40Pa(0.3Torr) 266Pa(2Torr)的范圍內，更優(yōu)選在93Pa(0.7Torr) 107Pa (0.8Torr)的范圍內。例如，處理壓力在第一工序(DCS供給工序)Tl中為1Torr、在第三工序(NH3供給工序)T3中為0.3Torr。在處理壓力小于13Pa的情況下，成膜率為實用水平以下。當處理壓力為 13300Pa以下時，因為對晶片W的反應主要是吸附反應，所以能夠以高的成膜速度穩(wěn)定地堆積膜質良好的薄膜，能夠得到良好的結果。但是，處理壓力若比13300Pa大，則反應方式從吸附反應變化為氣相反應，氣相反應成為主流。結果，不僅膜的面間和面內均勻性降低，而且因氣相反應而生成的顆粒也會急劇增大，所以不令人滿意。
<變形例>
圖3B、圖3C、圖3D是表示變形例的成膜方法中的RF (高頻波) 施加的方式的時序圖。在這些圖中，RF的脈沖的位置與圖3A的NH3 的脈沖的位置對應地被表示。圖4B、圖4C、圖4D是表示使用圖3B、圖3C、圖3D所示的時序圖的情況下的硅氮化膜的疊層狀態(tài)的剖面圖。
在圖3B的變形例中，與NH3的脈沖同步的RF的脈沖在三次中被取消一次。換言之，對于第三工序(NH3供給工序)T3，反復進行兩次RF打開(ON)狀態(tài)和一次RF關閉狀態(tài)。由此，由兩個等離子體循環(huán)ECL構成的循環(huán)組和一個非等離子體循環(huán)NCL被交替地反復進行多次(混合比為2 : 1)。在此情況下，如圖4B所示，在晶片W的表面上交替地疊層使用等離子體形成的兩層的SiN膜(即等離子體SiN 膜100A)和不使用等離子體而通過熱分解形成的一層的SiN膜(即熱SiN膜IOOB)。
在圖3C的變形例中，與NH3的脈沖同步的RF的脈沖在四次中被取消--.次。換言之，對于第三工序(NH3供給工序)T3，反復進行三次RF打開狀態(tài)和一次RF關閉狀態(tài)。由此，由三個等離子體循環(huán)ECL 構成的循環(huán)組和一個非等離子體循環(huán)NCL被交替地反復進行多次(混合比為3 : 1)。在此情況下，如圖4C所示，在晶片W的表面上交替地疊層使用等離子體形成的三層的等離子體SiN膜100A和一層的熱SiN 膜100B。
而且，在圖3A—圖3C的例子中，等離子體循環(huán)ECL和非等離子體循環(huán)NCL被設定為以混合比1 : 1 3 : 1交替地進行。但是，這些僅是示例，該混合比能夠根據所要求的膜質要素的目標值進行各種變更。S卩，能夠根據第三工序(NH3供給工序)T3的反復次數(shù)N (N為 2以上的正整數(shù))，將上述混合比設定為所有的比(1 :N—1 N—1 : 1)。
在圖3D的變形例中，與NH3的脈沖同步的RF的脈沖被連續(xù)施加 IO次后，被連續(xù)取消10次。換=之，對于第三工序(NH3供給工序) T3，反復進行IO次RP打開狀態(tài)和IO次RF關閉狀態(tài)。由此，由10 個等離子體循環(huán)ECL構成的循環(huán)組和由10個非等離子體循環(huán)NCL構成的循環(huán)組被交替地反復進行多次(混合比為1 : 1)。在此情況下，如圖4D所示，在晶片W的表面上交替地疊層使用等離子體形成的10層的等離子體SiN膜100A和10層的熱SiN膜100B。
這樣，循環(huán)的混合方式能夠設定為交替地進行由一個以上的等離子體循環(huán)構成的第一循環(huán)組和由一個以上的非等離子體循環(huán)構成的第
二循環(huán)組。 <實驗〉
作為上述實施方式的實施例PE1、 PE2、 PE3和比較例CE1、 CE2，使用圖1所示的裝置，通過等離子體循環(huán)和非等離子體循環(huán)的混合方式不同的成膜方法形成硅氮化膜，進行其評價。在實施例PE1、 PE2、 PE3屮，分別根據圖3A、圖3B、圖3C所示的例子在各循環(huán)的第三工序(NH3供給工序)T3中進行等離子體激發(fā)。在比較例CE1中，在所有循環(huán)的第三工序(NH3供給工序)T3中未進行等離子體激發(fā)(RF:ON = 0%)。在比較例CE2中，在所有循環(huán)的第三工序(NH3供給工序)T3中進行等離子體激發(fā)(RF: ON=100%)。該實驗中的成膜處理的處理條件的基準如上所述，成膜溫度為630°C、目標膜厚為50nm左右。測量用晶片的位置為晶舟12的頂部(TOP)、中間(CTR)、底部(BTM)。
圖5是表示等離子體循環(huán)和非等離子體循環(huán)的混合方式、與硅氮化膜的一個循環(huán)的成膜率的關系的圖表。在比較例CE1 (ON = 0%)中成膜率最低，為0.089nm左右。在實施例PE1、 PE2、 PE3中，隨著逐漸增加等離子體循環(huán)的比例，成膜率按照0.111nm左右、0.117nm左右、0.119nm左右的順序增加。在比較例CE2 (ON=100%)中，成膜率最高，為0.126nm左右。即，可知，通過調整等離子體循環(huán)相對于非等離子體循環(huán)的混合比，能夠與通過等離子體促進的氮化相關聯(lián)地控制硅氮化膜的成膜率。
圖6是表示等離子體循環(huán)和非等離子體循環(huán)的混合方式、與硅氮化膜的折射率的關系的圖表。在比較例CE1 (ON = 0%)中，折射率最高，為2.05左右。在實施例PE1、 PE2、 PE3中，隨著逐漸增加等離子體循環(huán)的比例，折射率為2.00左右、1.99左右、1.98左右，精度良好且每次少量地可靠地變化。在比較例CE2 (ON=100。％)中，折射率最低，為1.97左右。g卩，可直，通過調整等離子體循環(huán)相對于非等離子體循環(huán)的混合比，能夠以非常高的精度控制硅氮化膜的折射率。
硅氮化膜的折射率依賴于硅氮化膜中的N原子相對于Si原子的比例即組成比。因為N原子相對于Si原子的比例越高則折射率越低，所以通過提高等離子體循環(huán)的比例，能夠以使得N原子相對于Si原子的比例變高的方式進行控制。折射率變化雖然非常少量，但是因為該少量的差對組成比施加大的影響，所以在成膜處理中優(yōu)選高精度地控制該折射率。
圖7是表示等離子體循環(huán)和非等離子體循環(huán)的混合方式、與硅氮化膜的應力的關系的圖表。在比較例CE1 (ON=0%)中，應力最低，為0.27 0.31GPa左右。在實施例PE1、 PE2、 PE3中，隨著逐漸增加等離子體循環(huán)的比例，應力為0.33 0.34GPa左右、0.35 0.40GPa左右、0.36 0.41GPa左右，精度良好且每次少量地可靠地變化。在比較例CE2 (ON=100%)中，應力最高，為0,62 0.64GPa左右。艮P，可
22知，通過調整等離子體循環(huán)相對于非等離子體循環(huán)的混合比，能夠以非常高的精度控制硅氮化膜的應力。而且，該應力如上所述對電子、空穴的移動度施加大的影響。<成膜方法的執(zhí)行順序>
因此，根據本實施方式，能夠提供按照以下的順序進行成膜處理的方法。首先，求取表示等離子體循環(huán)和非等離子體循環(huán)的循環(huán)混合方式相對于硅氮化膜的膜質要素的關系的關系式或關系表。在此，膜質要素例如如上所述能夠從由折射率、N原子相對于Si原子的組成比、和應力構成的組中選擇。這樣的關系式或關系表能夠通過預先進行實驗取得。接著，根據膜質要素例如折射率、組成比、應力等的目標值并參照關系式或關系表，決定循環(huán)混合方式的具體方式。然后，根據循環(huán)混合方式的具體方式安排成膜處理，如上所述進行成膜處理。
其中，決定循環(huán)混合方式的具體方式和據此安排成膜處理，雖然能夠通過工序操作人員的作業(yè)而進行，但也能夠利用成膜裝置2的控
制部60自動地進行。g卩，在為后者的情況下，將如上所述那樣得到的關系式或關系表預先存儲在控制部60能夠讀出數(shù)據的存儲部例如存儲部62中。在此情況下，控制部60預先被設定為，若膜質要素的目標值被輸入，則與此相應地訪問存儲部，讀出與上述關系式或關系表相關的數(shù)據，并根據輸入的目標值，參照關系式或關系表，決定循環(huán)混合方式的具體方式。進一步，控制部60被預先設定為，根據該具體方式安排成膜處理，然后控制裝置執(zhí)行成膜處理。
而且，如上述的實驗數(shù)據所示，在膜質要素為硅氮化膜的折射率的情況下，目標值越高，令等離子體循環(huán)相對于非等離子體循環(huán)的混合比越小。在膜質要素為硅氮化膜的組成比(N原子相對于Si原子的比例)的情況下，目標值越高，令等離子體循環(huán)相對于非等離子體循環(huán)的混合比越大。在膜質要素為硅氮化膜的應力的情況下，目標值越高，令等離子體循環(huán)相對于非等離子體循環(huán)的混合比越大。
作為循環(huán)混合方式，能夠設定為交替地進行各自以1個以上的由等離子體循環(huán)構成的循環(huán)構成的第一循環(huán)組、和各自以1個以上的由非等離子體循環(huán)構成的循環(huán)構成的第二循環(huán)組。
<其它變形例>
23在上述實施方式中，列舉DCS氣體作為第一處理氣體中的硅烷類
氣體。關于這點，作為硅焼類氣體，能夠使用從由二氯硅烷(dichloro silane) (DCS)、六氯二硅烷(hexachlorodisilane) (HCD)、甲硅烷 (monosilane) (SiH4)、二硅烷(disilane) (Si2H6)、六甲基二硅氮烷 (hexamethyldisilane) (HMDS)、四氯硅烷(tetrachlorosilane) (TCS)、二硅烷胺(disilylamine) (DSA)、三硅烷胺(trisilylamine) (TSA)、雙叔丁基氨基硅烷(bis tertial butyl amino silane) (BTBAS)、三甲基硅烷(trimethyl silane) (TMS)、二甲基硅烷(dimethyl silane) (DMS)、單甲基硅垸(monomethyl silane) (MMS)、三(二甲基氨基硅烷)(tri di methyl amino silane) (3DMAS)構成的組中選擇的一種以上的氣體。
在上述實施方式中，列舉NH3氣作為第二處理氣體中的氮化氣體。關于這點，作為氮化氣體，能夠使用從由氨氣(NH3)、氮氣(N2)、一氧化二氮(N20)、一氧化氮(NO)構成的組中選擇的一種以上的氣體。
在通過上述實施方式形成的硅氮化膜中，能夠添加硼(B)和/或碳(C)等成分。在此情況下，成膜處理的各循環(huán)進一步具備供給摻雜氣體和/或碳化氫氣體的一個以上的工序。作為用于摻雜硼的含硼氣體，能夠包含從由BCl3、 B2H6、 BF3、 B (CH3) 3構成的組中選擇的一種以上的氣體。作為用于添加碳的碳化氫氣體，能夠使用從由乙炔、乙烯、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷構成的組中選擇的一種以上的氣體。
作為被處理基板，不限于半導體晶片，也可以是LCD基板、玻璃基板等其它基板。
2權利要求
1. 一種半導體處理用的成膜方法，其能夠有選擇地供給包含硅烷類氣體的第一處理氣體和包含氮化氣體的第二處理氣體，并且在與用于在供給所述第二處理氣體時對其進行激發(fā)的激發(fā)機構連通的處理容器的處理區(qū)域內，進行在被處理基板上形成硅氮化膜的成膜處理，該半導體處理用的成膜方法的特征在于所述成膜處理是在配置有所述被處理基板的所述處理區(qū)域內反復進行多次等離子體循環(huán)和非等離子體循環(huán)，通過疊層在每個所述循環(huán)內形成的薄膜而在所述被處理基板上形成具有規(guī)定的厚度的硅氮化膜，所述等離子體循環(huán)和非等離子體循環(huán)各自包括向所述處理區(qū)域供給所述第一處理氣體，另一方面維持不向所述處理區(qū)域供給所述第二處理氣體的第一供給工序；和向所述處理區(qū)域供給所述第二處理氣體，另一方面維持不向所述處理區(qū)域供給所述第一處理氣體的第二供給工序，并且，在所述等離子體循環(huán)中，所述第二供給工序具有在已通過所述激發(fā)機構將所述第二處理氣體激發(fā)的狀態(tài)下將其供向所述處理區(qū)域的激發(fā)期間，在所述非等離子體循環(huán)中，所述第二供給工序不具有通過所述激發(fā)機構激發(fā)所述第二處理氣體的期間，所述方法包括求取表示所述等離子體循環(huán)和所述非等離子體循環(huán)的循環(huán)混合方式相對于所述硅氮化膜的膜質要素的關系的關系式或關系表的工序；根據所述膜質要素的目標值并參照所述關系式或關系表，決定所述循環(huán)混合方式的具體方式的工序；和根據所述具體方式安排所述成膜處理，然后進行所述成膜處理的工序。
2. 如權利要求1所述的半導體處理用的成膜方法，其特征在于所述膜質要素從由折射率、N原子相對于Si原子的組成比、和應力構成的組中選擇。
3. 如權利要求2所述的半導體處理用的成膜方法，其特征在于所述膜質要素為所述折射率，所述目標值越高，令所述循環(huán)混合方式中的所述等離子體循環(huán)相對于所述非等離子體循環(huán)的混合比越小。
4. 如權利要求2所述的半導體處理用的成膜方法，其特征在于所述膜質要素為所述組成比，所述目標值越高，令所述循環(huán)混合方式中的所述等離子體循環(huán)相對于所述非等離子體循環(huán)的混合比越大。
5. 如權利要求2所述的半導體處理用的成膜方法，其特征在于所述膜質要素為所述應力，所述目標值越高，令所述循環(huán)混合方式中的所述等離子體循環(huán)相對于所述非等離子體循環(huán)的混合比越大。
6. 如權利要求1所述的半導體處理用的成膜方法，其特征在于所述循環(huán)混合方式被設定為，交替地進行以各自由1個以上的等離子體循環(huán)構成的循環(huán)構成的第一循環(huán)組、和以各自由1個以上的非等離子體循環(huán)構成的循環(huán)構成的第二循環(huán)組。
7. 如權利要求6所述的半導體處理用的成膜方法，其特征在于所述第一循環(huán)組的循環(huán)數(shù)比所述第二循環(huán)組的循環(huán)數(shù)大。
8. 如權利要求6所述的半導體處理用的成膜方法，其特征在于在所述等離子體循環(huán)和所述非等離子體循環(huán)中，相對于所述處理區(qū)域的設定加熱溫度實質上相同。
9. 如權利要求8所述的半導體處理用的成膜方法，其特征在于在所述第一和第二供給工序中，所述處理區(qū)域的溫度被設定在200。C 70(TC的范圍內。
10. 如權利要求l所述的半導體處理用的成膜方法，其特征在于在所述第一和第二供給工序中，所述處理區(qū)域的壓力被設定在13Pa (0.1Torr) 13300Pa (100Torr)的范圍內。
11. 如權利要求1所述的半導體處理用的成膜方法，其特征在于所述等離子體循環(huán)和非等離子體循環(huán)各自在所述第一和第二供給工序之間以及所述第二供給工序后的各自中，還具有維持不向所述處理區(qū)域供給第一和第二處理氣體，并對所述處理區(qū)域進行排氣的第一和第二介入工序。
12. 如權利要求11所述的半導體處理用的成膜方法，其特征在于所述等離子體循環(huán)和非等離子體循環(huán)各自構成為，貫穿所述第一供給工序、所述第一介入工序、所述第二供給工序、和所述第二介入工序，對所述處理區(qū)域持續(xù)地進行排氣。
13. 如權利要求11所述的半導體處理用的成膜方法，其特征在于所述第一和第二介入工序具有向所述處理區(qū)域供給吹掃氣體的期間。
14. 如權利要求l所述的半導體處理用的成膜方法，其特征在于所述等離子體循環(huán)的所述第二供給工序在所述激發(fā)期間之前還具有在不通過所述激發(fā)機構激發(fā)所述第二處理氣體的狀態(tài)下將其供向所述處理區(qū)域的期間。
15. 如權利要求l所述的半導體處理用的成膜方法，其特征在于所述硅烷類氣體包含從由二氯硅垸、六氯二硅烷、甲硅烷、二硅烷、六甲基二硅氮烷、四氯硅烷、二硅烷胺、三硅烷胺、雙叔丁基氨基硅垸、三甲基硅垸、二甲基硅垸、單甲基硅垸、三(二甲基氨基硅烷)構成的組中選擇的一種以上的氣體，所述氮化氣體包含從由氨氣、氮氣、一氧化二氮、一氧化氮構成的組中選擇的一種以上的氣體。
16. 如權利要求1所述的半導體處理用的成膜方法，其特征在于所述處理區(qū)域構成為，在支撐部件上，在相互空開間隔且在垂直方向上重疊的狀態(tài)下收納多個被處理基板。
17. 如權利要求l所述的半導體處理用的成膜方法，其特征在于: 還具有將所述關系式或關系表存儲在控制部能夠讀出數(shù)據的存儲部中的工序，在所述控制部中進行決定所述循環(huán)混合方式的具體方式的工序。
18. 如權利要求17所述的半導體處理用的成膜方法，其特征在于: 根據所述具體方式安排所述成膜處理的工序在所述控制部中進行，執(zhí)行所述成膜處理的工序在所述控制部的控制下進行。
19. 一種半導體處理用的成膜裝置，其包括具有用于收納被處理基板的處理區(qū)域的處理容器；在所述處理區(qū)域內支撐所述被處理基板的支撐部件；對所述處理區(qū)域內的所述被處理基板進行加熱的加熱器；對所述處理區(qū)域內進行排氣的排氣系統(tǒng)；向所述處理區(qū)域供給包含硅烷類氣體的第一處理氣體的第一處理氣體供給系統(tǒng)；向所述處理區(qū)域供給包含氮化氣體的第二處理氣體的第二處理氣體供給系統(tǒng)；用于在供給所述第二處理氣體時對其進行激發(fā)的激發(fā)機構；和控制所述裝置的動作的控制部，其中，所述控制部以使得在所述處理區(qū)域內進行在被處理基板上形成硅氮化膜的成膜處理的方式被預先設定，所述成膜處理是在配置有所述被處理基板的所述處理區(qū)域內反復進行多次等離子體循環(huán)和非等離子體循環(huán)，通過疊層在每個所述循環(huán)內形成的薄膜而在所述被處理基板上形成具有規(guī)定的厚度的硅氮化膜，所述等離子體循環(huán)和非等離子體循環(huán)各自包括向所述處理區(qū)域供給所述第一處理氣體，另一方面維持不向所述處理區(qū)域供給所述第二處理氣體的第一供給工序；和向所述處理區(qū)域供給所述第二處理氣體，另一方面維持不向所述處理區(qū)域供給所述第一處理氣體的第二供給工序，并且，在所述等離子體循環(huán)中，所述第二供給工序具有在已通過所述激發(fā)機構將所述第二處理氣體激發(fā)的狀態(tài)下將其供向所述處理區(qū)域的激發(fā)期間，在所述非等離子體循環(huán)中，所述第二供給工序不具有通過所述激發(fā)機構激發(fā)所述第二處理氣體的期間，在此，所述控制部被預先設定為訪問存儲部，讀出存儲在其中的與表示所述等離子體循環(huán)和所述非等離子體循環(huán)的循環(huán)混合方式相對于所述硅氮化膜的膜質要素的關系的關系式或關系表相關的數(shù)據，根據所述膜質要素的目標值并參照所述關系式或關系表，決定所述循環(huán)混合方式的具體方式，根據所述具體方式安排所述成膜處理后進行所述成膜處理。
20. —種計算機能夠讀取的介質，其包含用于在處理器上執(zhí)行的程序指令，該計算機能夠讀取的介質的特征在于用于半導體處理用的成膜裝置，該半導體處理用的成膜裝置能夠有選擇地供給包含硅烷類氣體的第一處理氣體和包含氮化氣體的第二處理氣體，并且具有與用于在供給所述第二處理氣體時對其進行激發(fā) 的激發(fā)機構連通的處理容器內的處理區(qū)域，所述程序指令在通過處理器被執(zhí)行時，使所述成膜裝置在所述處理區(qū)域內執(zhí)行在被處理基板上形成硅氮化膜的成膜處理，所述成膜處理在配置有所述被處理基板的所述處理區(qū)域內反復進行多次等離子體循環(huán)和非等離子體循環(huán)，通過疊層在每個所述循環(huán)內形成的薄膜而在所述被處理基板上形成具有規(guī)定的厚度的硅氮化膜，所述等離子體循環(huán)和非等離子體循環(huán)各自包括向所述處理區(qū)域供給所述第一處理氣體，另一方面維持不向所述處理區(qū)域供給所述第二處理氣體的第一供給工序；和向所述處理區(qū)域供給所述第二處理氣體，另一方面維持不向所述處理區(qū)域供給所述第一處理氣體的第二供給工序，并且，在所述等離子體循環(huán)中，所述第二供給工序具有在已通過所述激發(fā)機構將所述第二處理氣體激發(fā)的狀態(tài)下將其供向所述處理區(qū)域的激發(fā)期間，在所述非等離子體循環(huán)中，所述第二供給工序不具有通過所述激發(fā)機構激發(fā)所述第二處理氣體的期間，在此，所述程序指令進一步使所述裝置的控制部執(zhí)行以下工序訪問存儲部，讀出存儲在其中的與表示所述等離子體循環(huán)和所述非等離子體循環(huán)的循環(huán)混合方式相對于所述硅氮化膜的膜質要素的關系的關系式或關系表相關的數(shù)據，根據所述膜質要素的目標值并參照所述關系式或關系表，決定所述循環(huán)混合方式的具體方式，根據所述具體方式安排所述成膜處理后進行所述成膜處理。
全文摘要
本發(fā)明提供一種半導體處理用的成膜方法和裝置。該成膜方法能夠有選擇地供給包含硅烷類氣體的第一處理氣體和包含氮化氣體的第二處理氣體，并且在與用于在供給第二處理氣體時對其進行激發(fā)的激發(fā)機構連通的處理區(qū)域內反復進行多次等離子體循環(huán)和非等離子體循環(huán)，在被處理基板上形成硅氮化膜。該方法包括求取表示等離子體循環(huán)和非等離子體循環(huán)的循環(huán)混合方式相對于硅氮化膜的膜質要素的關系的關系式或關系表的工序；根據膜質要素的目標值并參照關系式或關系表，決定循環(huán)混合方式的具體方式的工序；和根據具體方式安排成膜處理的工序。
文檔編號H01L21/205GK101488452SQ20091000551
公開日2009年7月22日申請日期2009年1月19日優(yōu)先權日2008年1月19日
發(fā)明者佐藤潤, 周保華, 松永正信, 野寺伸武, 長谷部一秀申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社

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