基板处理装置、等离子体发光装置、半导体装置的制造方法以及程序与流程

1.本公开涉及基板处理装置、等离子体发光装置、半导体装置的制造方法以及程序。


背景技术：

2.作为半导体装置(器件)的制造工序的一个工序，如日本特开2017-34067号公报所公开的那样，有时进行如下的基板处理：向基板处理装置的处理室内搬入基板，向处理室内供给原料气体和反应气体来在基板上形成绝缘膜、半导体膜、导体膜等各种膜，或者去除各种膜。
3.在形成微细图案的量产设备中，为了抑制杂质的扩散或能够使用有机材料等耐热性低的材料，要求处理温度的低温化。


技术实现要素：

4.发明所要解决的课题
5.为了解决这样的问题，通常使用等离子体进行基板处理，但对于基板的中央部，需要等离子体或经由等离子体生成的活性种的供给量充足。在将等离子体封闭在被称为缓冲室的空间中并通过孔向基板供给活性种时，特别是对于表面积大的低温的基板，由于活性种的消耗多，因此容易产生活性种的供给不足，有时基板中央部的处理性能变低。
6.本公开的目的在于提供一种即使对于表面积大的低温的基板也能够发挥高的基板处理性能的技术。
7.用于解决课题的手段
8.根据本公开的一个方式，提供一种技术，该技术具有：处理室，其对基板进行处理；以及等离子体生成部，其具备供给第一气体的第一气体供给管、被施加高频电力的施加电极、通过接地而被赋予基准电位的基准电极以及使所述第一气体光激发的发光管。
9.发明效果
10.根据本公开，能够提供一种对于表面积大的低温的基板也发挥高的基板处理性能的技术。
附图说明
11.图1是本公开的实施方式中优选使用的基板处理装置的立式处理炉的概略结构图，以纵剖面表示处理炉部分。
12.图2是图1所示的基板处理装置的a-a剖视图。
13.图3是图1所示的基板处理装置中的控制器的概略结构图，是表示控制器的控制系统的一例的框图。
14.图4是表示使用了图1所示的基板处理装置的基板处理过程的一例的流程图。
具体实施方式
15.以下，参照附图对本公开的实施方式进行说明。此外，在以下的说明中使用的附图均是示意性的附图，附图所示的各要素的尺寸的关系、各要素的比率等未必与现实一致。另外，在多个附图的相互之间，各要素的尺寸的关系、各要素的比率等也未必一致。
16.(1)基板处理装置的结构
17.(加热装置)
18.如图1所示，处理炉202具有作为加热装置(加热机构)的加热器207。加热器207为圆筒形状，通过支承在保持板上而垂直地安装。如后所述，加热器207也作为利用热使气体活化(激发)的活化机构(激发部)发挥功能。
19.(处理室)
20.在加热器207的内侧，与加热器20同心圆状地配设有反应管203。反应管203例如由石英(sio2)或碳化硅(sic)等耐热性材料构成，形成为上端封闭且下端开口的圆筒形状。在反应管203的下方，与反应管203同心圆状地配设有歧管209。歧管209例如由不锈钢(sus)等金属构成，形成为上端及下端开口的圆筒形状。歧管209的上端部构成为与反应管203的下端部卡合，支承反应管203。在歧管209与反应管203之间设置有作为密封部件的o型环220a。歧管209支承在加热器基座上，从而反应管203成为垂直安装的状态。主要由反应管203和歧管209构成处理容器(反应容器)。在处理容器的筒中空部形成有处理室201。处理室201构成为能够收容多张作为基板的晶圆200。另外，处理容器不限于上述结构，有时仅将反应管203称为处理容器。
21.(气体供给部)
22.在处理室201内，喷嘴249a及喷嘴249b被设置成贯穿歧管209的侧壁，发光管249e被设置成贯穿歧管209的侧壁。对喷嘴249a连接气体供给管232a，对喷嘴249b连接气体供给管232b，对发光管249e连接气体供给管232e。这样，在处理容器中设置有2个喷嘴(即，喷嘴249a及喷嘴249b)、1个发光管249e、3条气体供给管(即，气体供给管232a、气体供给管232b及气体供给管232e)，能够向处理室201内供给多种气体。此外，在仅将反应管203设为处理容器时，可以将喷嘴249a、喷嘴249b及发光管249e设置为贯穿反应管203的侧壁。
23.在气体供给管232a、气体供给管232b及气体供给管232e上，从上游方向开始按顺序分别设置了作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(mfc)241a、mfc241b和mfc241e以及作为开闭阀的阀243a、阀243b和阀243e。在气体供给管232a、气体供给管232b及气体供给管232e的阀243a、阀243b及阀243e的下游侧分别连接了用于供给惰性气体的气体供给管232c、232d、232f。在气体供给管232c、232d、232f上，从上游方向开始按顺序分别设置了mfc241c、241d、241f及阀243c、243d、243f。而且，在气体供给管232e的阀243e的下游侧，经由排气阀243g连接了对发光管249e内的气体进行排出的气体排气管232g。
24.如图2所示，喷嘴249a被设置为在反应管203的内壁与晶圆200之间的在俯视下为圆环状的空间，从反应管203的内壁的下部沿着上部朝向晶圆200的堆叠方向朝上方立起。即，将喷嘴249a沿着排列(放置)晶圆200的晶圆排列区域(放置区域)设置在晶圆排列区域侧方的水平包围晶圆排列区域的区域中。即，在已搬入处理室201内的各晶圆200的端部(周缘部)的侧方，在与晶圆200的表面(平坦面)垂直的方向上设置了喷嘴249a。在喷嘴249a的侧面设置有供给原料气体的气体供给孔250a。气体供给孔250a以朝向反应管203中心的方
式开口，能够向晶圆200供给气体。气体供给孔250a从反应管203的下部到上部设置有多个，分别具有相同的开口面积，并且以相同的开口间距设置。
25.如图2所示，在反应管203的内壁与晶圆200之间的在俯视下为圆环状的空间，另外，在反应管203的内壁的从下部到上部的部分，沿着晶圆200的堆叠方向设置有作为缓冲室的等离子体生成部237。即，等离子体生成部237具有在晶圆排列区域侧方的水平地包围晶圆排列区域的区域中以沿着晶圆排列区域的方式由缓冲结构300形成的作为缓冲室的构造。缓冲结构300由石英等绝缘物构成，在缓冲结构300的形成为圆弧状的壁面上形成有供给气体的气体供给口302。如图2所示，气体供给口302在与配置在后述的基准电极270与施加电极271之间的发光管249e对置的位置以朝向反应管203的中心的方式开口，能够向晶圆200供给气体。气体供给口302从反应管203的下部到上部设置有多个，分别具有相同的开口面积，并且以相同的开口间距设置。
26.喷嘴249b及发光管249e被设置成从反应管203的内壁的下部沿着上部朝向晶圆200的堆叠方向朝上方立起。即，喷嘴249b及发光管249e在缓冲结构300的内侧，且在排列晶圆200的晶圆排列区域的侧方的水平包围晶圆排列区域的区域中，以沿着晶圆排列区域的方式设置。即，在已搬入处理室201内的晶圆200的端部的侧方，在与晶圆200的表面垂直的方向上设置了喷嘴249b及发光管249e。在喷嘴249b的侧面设置有供给第一气体的气体供给孔250b。气体供给孔250b以朝着相对于缓冲结构300的形成为圆弧状的壁面在径向上形成的壁面的方式开口，能够向壁面供给气体。由此，第一气体在等离子体生成部237内分散，不会直接吹向基准电极270和施加电极271，抑制微粒的产生。与气体供给孔250a同样地，从反应管203的下部到上部设置有多个气体供给孔250b。发光管249e作为用于使封闭的气体等离子体化的后述的发光源，被配置为经由气体供给口302对处理室201的中心进行光照射。
27.这样，在本实施方式中，经由喷嘴249a、喷嘴249b及等离子体生成部237来输送气体，其中，喷嘴249a、喷嘴249b及等离子体生成部237配置在由反应管203侧壁的内壁和在反应管203内排列的多片晶圆200的端部定义的在俯视时为圆环状的纵长的空间内，即圆筒状的空间内。而且，从在喷嘴249a、喷嘴249b及等离子体生成部237上分别开口的气体供给孔250a、气体供给孔250b、气体供给口302，在晶圆200的附近向反应管203内喷出气体。而且，使反应管203内的气体的主要流动为与晶圆200的表面平行的方向，即水平方向。通过设为这样的结构，能够向各晶圆200均匀地供给气体，能够提高在各晶圆200形成的膜的膜厚的均匀性。在晶圆200的表面上流动的气体，即反应后的残留气体朝向排气口即后述的排气管231的方向流动。但是，该残留气体的流动方向根据排气口的位置而适当确定，并不限于垂直方向。
28.从气体供给管232a经由mfc241a、阀243a及喷嘴249a向处理室201内供给原料气体。
29.从气体供给管232b经由mfc241b、阀243b、喷嘴249b向缓冲结构300内供给第一气体。
30.从气体供给管232c经由mfc241c、阀243c、喷嘴249a向处理室201内供给惰性气体。
31.从气体供给管232d经由mfc241d、阀243d、喷嘴249b向缓冲结构300内供给惰性气体。
32.从气体供给管232e经由mfc241e、阀243e向发光管249e内供给第二气体。另外，从
气体供给管232f经由mfc241f及阀243f向发光管249e内供给惰性气体。
33.主要由气体供给管232a、mfc241a、阀243a及喷嘴249a构成供给原料气体的原料气体供给系统。主要由气体供给管232b、mfc241b、阀243b及喷嘴249b构成供给第一气体的第一气体供给系统。主要由气体供给管232e、mfc241e、阀243e构成供给第二气体的第二气体供给系统。主要由气体供给管232c、232d、232f、mfc241c、241d、241f及阀243c、243d、243f构成惰性气体供给系统。也将原料气体供给系统、第一气体供给系统、第二气体供给系统及惰性气体供给系统简称为气体供给系统(气体供给部)。
34.(基板保持部)
35.如图1所示，作为基板保持部的晶舟217构成为将多片例如25～200片晶圆200以水平姿势且以彼此中心对齐的状态在垂直方向上整齐排列从而多层地保持(支承)晶圆，即，隔开间隔地排列晶圆。晶舟217例如由石英或sic等耐热性材料构成。在晶舟217的下部，多层地支承例如由石英或sic等耐热性材料构成的隔热板218。通过该结构，来自加热器207的热难以传递到密封盖219侧。但是，本实施方式并不限于这样的方式。例如，也可以不在晶舟217的下部设置隔热板218，而设置由石英或sic等耐热性材料构成的构成为筒状部件的隔热筒。
36.(等离子体发光部)
37.接着，使用图1和图2对等离子体发光部进行说明。
38.如图2所示，对于等离子体使用电容耦合等离子体(capacitively coupled plasma，简称：ccp)或电晕放电，在由石英等氧化硅(sio2)系材料制作的真空容器即发光管249e内封入了第二气体时，通过向后述的基准电极270和施加电极271供给高频电力从而生成等离子体。
39.在本实施方式的一例中，在作为缓冲室的等离子体生成部237内，从反应管203的下部到上部沿着晶圆200的层叠方向配设了由导电体构成且具有细长结构的2根棒状电极即基准电极270和施加电极271。基准电极270及施加电极271分别与发光管249e平行地设置。基准电极270和施加电极271分别从上部到下部被电极保护管275覆盖从而被保护。电极保护管275由石英管构成，该石英管保护基准电极270和施加电极271，并且具有在等离子体生成部237内的上部两者相连的u字、h字、∏字等形状。
40.在上述实施方式中，如图2所示，施加电极271经由匹配器272与高频电源273连接从而被施加高频电力。另外，基准电极270与作为基准电位的大地连接从而接地，被赋予基准电位。通过从高频电源273对施加电极271施加高频(rf)或脉冲波(作为一例为纳米脉冲)的电力，利用基准电极270与施加电极271的电的作用，在配置于它们之间的发光管249e内的等离子体生成区域224中生成等离子体。此外，在发光管249e的等离子体生成区域224的外侧，当从高频电源273向施加电极271施加了rf或脉冲波的电力时，在基准电极270与施加电极之间的区域生成等离子体。主要由基准电极270、施加电极271和发光管249e构成作为发光源的等离子体发光部(等离子体发光装置)。也可以考虑将匹配器272、高频电源273包含在发光源中。如后所述，发光源作为针对气体的光激发作用即光活化机构发挥功能。
41.电极保护管275成为能够将基准电极270和施加电极271分别在与等离子体生成部237内的气氛隔离的状态下插入到等离子体生成部237内的构造。当电极保护管275内部的o2浓度与外部空气(大气)的o2浓度为相同程度时，分别插入到电极保护管275内的基准电极
270和施加电极271由于加热器207的热而被氧化。因此，通过向电极保护管275内部填充n2气体等惰性气体，或者使用惰性气体吹扫机构用n2气体等惰性气体吹扫电极保护管275的内部，能够使电极保护管275内部的o2浓度降低，防止基准电极270和施加电极271的氧化。
42.(排气部)
43.如图1所示，在反应管203设置有对处理室201内的气氛进行排气的排气管231。在排气管231上，经由作为检测处理室201内的压力的压力检测器(压力检测部)的压力传感器245以及作为排气用阀(压力调节部)的apc(auto pressure controller：自动压力控制器)阀244，连接了作为真空排气装置的真空泵246。apc阀244构成为通过在使真空泵246工作的状态下使阀开闭，能够进行处理室201内的真空排气以及停止真空排气，而且，通过在使真空泵246工作的状态下基于由压力传感器245检测出的压力信息来调节阀开度，能够调节处理室201内的压力。主要由排气管231、apc阀244、压力传感器245构成排气系统。也可以考虑将真空泵246包含在排气系统中。排气管231不限于设置在反应管203的情况，也可以与喷嘴249a及喷嘴249b同样地设置在歧管209。
44.(周边装置)
45.在歧管209的下方设置有能够气密地封闭歧管209的下端开口的作为炉口盖体的密封盖219。密封盖219构成为从垂直方向的下侧与歧管209的下端抵接。密封盖219例如由sus等金属构成，形成为圆盘状。在密封盖219的上表面设置有与歧管209的下端抵接的作为密封部件的o型环220b。
46.在密封盖219的与处理室201相反的一侧设置有使晶舟217旋转的旋转机构267。旋转机构267的旋转轴255贯穿密封盖219而与晶舟217连接。旋转机构267构成为通过使晶舟217旋转来使晶圆200旋转。密封盖219构成为通过垂直地设置在反应管203外部的作为升降机构的晶舟升降机115而在垂直方向上进行升降。晶舟升降机115构成为通过使密封盖219升降而将晶圆200向处理室201内外搬入及搬出(搬送)的搬送装置(搬送机构)。
47.在歧管209的下方设置有在通过晶舟升降机115使密封盖219下降的期间能够气密地封闭歧管209的下端开口的作为炉口盖体的闸门219s。闸门219s例如由sus等金属构成，形成为圆盘状。在闸门219s的上表面设置有与歧管209的下端抵接的作为密封部件的o型环220c。通过闸门开闭机构115s来控制闸门219s的开闭动作(升降动作、转动动作等)。
48.在反应管203的内部设置有作为温度检测器的温度传感器263。基于温度传感器263检测出的温度信息来调节向加热器207的通电情况，从而处理室201内的温度成为所希望的温度分布。与喷嘴249a及喷嘴249b同样地，沿着反应管203的内壁设置温度传感器263。
49.(控制装置)
50.如图3所示，作为控制部(控制装置)的控制器121构成为具备cpu(central processing unit：中央处理单元)121a、ram(random access memory：随机存取存储器)121b、存储装置121c、i/o端口121d的计算机。ram121b、存储装置121c、i/o端口121d构成为能够经由内部总线121e与cpu121a进行数据交换。对控制器121连接了例如构成为触摸面板等的输入输出装置122。
51.存储装置121c例如由闪存、hdd(hard disk drive：硬盘驱动器)、ssd(solid state drive：固态硬盘)等构成。在存储装置121c内以能够读取的方式存储有控制基板处理装置的动作的控制程序、记载了后述的成膜处理的步骤和条件等的工艺制程等。工艺制
程是以使控制器121执行后述的各种处理(成膜处理)中的各步骤而能够得到预定结果的方式组合而成的，作为程序发挥功能。以下，也将工艺制程、控制程序等统一简称为程序。另外，也将工艺制程简称为制程。在本说明书中使用程序这样的用语的情况下，有时仅单独包含制程，有时仅单独包含控制程序，或者有时包含这两者。ram121b构成为暂时保持由cpu121a读出的程序、数据等的存储区域(工作区域)。
52.i/o端口121d与上述的mfc241a、mfc241b、mfc241e、mfc241c、241d、241f、阀243a、阀243b、阀243e、阀243c、243d、243f、排气阀243g、压力传感器245、apc阀244、真空泵246、加热器207、温度传感器263、旋转机构267、晶舟升降机115、闸门开闭机构115s及高频电源273等连接。
53.cpu121a构成为能够从存储装置121c读出并执行控制程序，并且根据来自输入输出装置122的操作命令的输入等从存储装置121c读出制程。cpu121a构成为能够按照读出的制程的内容，进行旋转机构267的控制，并控制mfc241a、mfc241b、mfc241e及mfc241c、241d、241f对各种气体的流量调节动作、阀243a、阀243b、阀243e、阀243c、243d、243f及排气阀243g的开闭动作、apc阀244的开闭动作以及基于压力传感器245由apc阀244进行的压力调节动作、真空泵246的启动及停止、基于温度传感器263由加热器207进行的温度调节动作、由旋转机构267进行的晶舟217的正反旋转、旋转角度及旋转速度调节动作、由晶舟升降机115进行的晶舟217的升降动作、由闸门开闭机构115s进行的闸门219s的开闭动作、高频电源273的电力供给等。
54.控制器121可通过将外部存储装置(例如硬盘等磁盘、cd等光盘、mo等光磁盘、usb存储器、ssd等半导体存储器)123中存储的上述程序安装在计算机中而构成。存储装置121c、外部存储装置123构成为计算机可读取的记录介质。以下，也将它们统一简称为记录介质。在本说明书中使用记录介质这样的用语时，有时仅单独包含存储装置121c，有时仅单独包含外部存储装置123，或者有时包含这两者。另外，向计算机提供程序也可以不使用外部存储装置123，而使用因特网或专用线路等通信手段来进行。
55.(2)基板处理工序
56.使用图4对使用上述基板处理装置，作为半导体装置(器件)的制造方法的工序之一，在基板上形成膜的工艺例子进行说明。在以下的说明中，构成基板处理装置的各部的动作由控制器121控制。
57.在本说明书中，为了方便起见，有时如以下那样表示图4所示的成膜处理的顺序。在以下的变形例、其他实施方式的说明中，也使用同样的标记。
58.(原料气体
→
第一气体)
×n59.在本说明书中，在使用“晶圆”这一用语时，有时指“晶圆本身”，有时指“晶圆以及在其表面形成的预定的层或膜等层叠体”。在本说明书中，在使用“晶圆的表面”这一用语时，有时指“晶圆本身的表面”，有时指“在晶圆上形成的预定的层等的表面”。在本说明书中，在记载为“在晶圆上形成预定的层”时，有时指“在晶圆本身的表面上直接形成预定的层”，有时指“在形成于晶圆上的层等上形成预定的层”。
60.另外，在本说明书中使用“基板”这一用语时与使用“晶圆”这一用语时为相同的意思。
61.(搬入步骤：s1)
62.当把多片晶圆200已装填(晶圆装填)到晶舟217时，通过闸门开闭机构115s使闸门219s移动，歧管209的下端开口被打开(闸门打开)。之后，如图1所示，支承了多片晶圆200的晶舟217通过晶舟升降机115被抬起而向处理室201内搬入(晶舟装载)。在该状态下，密封盖219成为经由o型环220b将歧管209的下端密封的状态。
63.(压力/温度调节步骤：s2)
64.通过真空泵246进行真空排气(减压排气)，以使处理室201的内部，即晶圆200所存在的空间成为所期望的压力(真空度)。此时，通过压力传感器245测定处理室201内的压力，基于该测定出的压力信息对apc阀244进行反馈控制。真空泵246至少在后述的成膜步骤结束之前的期间维持始终工作的状态。
65.另外，通过加热器207进行加热，使得处理室201内的晶圆200成为所期望的温度。此时，基于温度传感器263检测出的温度信息对于向加热器207的通电情况进行反馈控制，使得处理室201内成为所期望的温度分布。加热器207对处理室201内的加热至少在后述的成膜步骤结束之前的期间持续进行。但是，在室温以下的温度条件下进行成膜步骤时，可以不进行加热器207对处理室201内的加热。此外，在仅进行这样的温度下的处理时，不需要加热器207，可以不在基板处理装置设置加热器207。此时，能够简化基板处理装置的结构。
66.接着，开始通过旋转机构267进行晶舟217及晶圆200的旋转。由旋转机构267进行的晶舟217及晶圆200的旋转至少在后述的成膜步骤结束之前的期间持续进行。
67.(成膜步骤：s3、s4、s5、s6)
68.之后，通过依次执行步骤s3、s4、s5、s6来进行成膜步骤。
69.(原料气体供给步骤：s3、s4)
70.在步骤s3中，对处理室201内的晶圆200供给原料气体。
71.打开阀243a，使原料气体向气体供给管232a内流动。原料气体通过mfc241a进行流量调节，经由喷嘴249a从气体供给孔250a向处理室201内供给，并从排气管231排出。此时，对晶圆200供给原料气体。此时，同时打开阀243c，使惰性气体向气体供给管232c内流动。惰性气体通过mfc241c进行流量调节，与原料气体一起向处理室201内供给，并从排气管231排出。
72.另外，为了防止原料气体侵入喷嘴249b内，打开阀243d，使惰性气体向气体供给管232d内流动。惰性气体经由气体供给管232d、喷嘴249b向处理室201内供给，并从排气管231排出。
73.由mfc241a控制的原料气体的供给流量例如设为1sccm以上且2000sccm以下，优选设为10sccm以上且1000sccm以下的范围内的流量。由mfc241c、241d控制的惰性气体的供给流量例如分别设为100sccm以上且10000sccm以下的范围内的流量。如上所述，例如使处理室201内的压力为1pa以上且2666pa以下，优选为67pa以上且1333pa以下的范围内的压力。对晶圆200供给原料气体的时间例如设为1秒以上且100秒以下，优选设为1秒以上且50秒以下的范围内的时间。
74.将加热器207的温度设定为使晶圆200的温度例如成为0℃以上且150℃以下，优选成为室温(25℃)以上且100℃以下，更优选成为40℃以上且90℃以下的范围内的温度的温度。原料气体是容易吸附于晶圆200等反应性高的气体。因此，即使在例如室温左右的低温下，也能够使原料气体化学吸附在晶圆200上，能够得到实用的成膜速率。如本实施方式那
样，通过将晶圆200的温度设为150℃以下，进一步设为100℃以下，更进一步设为90℃以下，能够降低对晶圆200施加的热量，能够良好地进行晶圆200经受的热过程的控制。另外，若为0℃以上的温度，则能够使原料气体充分吸附在晶圆200上，能够得到充分的成膜速率。因此，晶圆200的温度可以为0℃以上且150℃以下、优选为室温以上且100℃以下，更优选为40℃以上且90℃以下的范围内的温度。
75.通过在上述条件下对晶圆200供给原料气体，在晶圆200(表面的基底膜)上形成例如小于1原子层(1分子层)至数原子层(数分子层)左右的厚度的含si层。含si层可以是si层，也可以是原料的吸附层，还可以包含这两者。
76.在此，小于1原子层(1分子层)的厚度的层是指不连续地形成的原子层(分子层)，1原子层(1分子层)的厚度的层是指连续地形成的原子层(分子层)。含si层可以包含si层和原料气体的吸附层这两者。但是，如上所述，关于含si层，使用“1原子层”、“数原子层”等表述，与“分子层”相同意思地使用“原子层”。
77.在形成了含si层后，关闭阀243a，停止向处理室201内供给原料气体。此时，使apc阀244保持打开，利用真空泵246对处理室201内进行真空排气，将残留在处理室201内的未反应或帮助形成含si层后的原料气体、反应副产物等从处理室201内排除(s4)。另外，阀243c、243d保持打开，维持向处理室201内供给惰性气体。惰性气体作为吹扫气体发挥作用。此外，可以省略该步骤s4而设为原料气体供给步骤。
78.作为原料气体，例如能够使用双(叔丁基氨基)硅烷(sih2[nh(c4h9)]2，简称：btbas)气体、四(二甲基氨基)硅烷(si[n(ch3)2]4，简称：4dmas)气体、三(二甲基氨基)硅烷(si[n(ch3)2]3h，简称：3dmas)气体、双(二甲基氨基)硅烷(si[n(ch3)2]2h2，简称：bdmas)气体、双二乙基氨基硅烷(si[n(c2h5)2]2h2，简称：bdeas)气体、二甲基氨基硅烷(dmas)气体、二乙基氨基硅烷(deas)气体、二丙基氨基硅烷(dpas)气体、二异丙基氨基硅烷(dipas)气体、丁基氨基硅烷(bas)气体、六甲基二硅氮烷(hmds)气体等各种氨基硅烷原料气体、一氯硅烷(sih3cl，简称：mcs)气体、二氯硅烷(sih2cl2，简称：dcs)气体、三氯硅烷(sihcl3，简称：tcs)气体、四氯硅烷(sicl4，简称：stc)气体、六氯乙硅烷(si2cl6，简称：hcds)气体、八氯三硅烷(si3cl8，简称：octs)气体等无机系卤代硅烷原料气体(氯硅烷原料气体)、单硅烷(sih4，简称：ms)气体、乙硅烷(si2h6，简称：ds)气体、丙硅烷(si3h8，简称：ts)气体等不含卤素基的无机系硅烷原料气体，即氢化硅气体。
[0079]
作为惰性气体，例如能够使用氮(n2)气，此外，能够使用氩(ar)气、氦(he)气、氖(ne)气、氙(xe)气等稀有气体。这一点在后述的各步骤中也是同样如此。
[0080]
(第一气体供给步骤：s5、s6)
[0081]
在原料气体供给步骤结束后，对处理室201内的晶圆200供给作为第一气体的光激发后的第一气体(s5)。
[0082]
在该步骤中，通过与步骤s3中的阀243a及阀243c、243d的开闭控制相同的顺序进行阀243b及阀243c、243d的开闭控制。第一气体通过mfc241b进行流量调节，经由喷嘴249b向等离子体生成部237内供给。此时，第二气体通过mfc241e进行流量调节，经由阀243e向发光管249e内供给。在发光管249e内成为希望的压力时停止第二气体的供给，将阀243e关闭。由此，第二气体被封入到维持为所希望的压力的发光管249e内。在该状态下，当从高频电源273向基准电极270以及施加电极271供给(施加)高频电力(在本实施方式中频率为
13.56mhz)时，在发光管249e内生成等离子体，使第二气体发光。经由等离子体生成部237和气体供给口302向处理室201供给的第一气体通过该发光在等离子体生成部237和处理室201内部被光激发，作为活性种提供给晶圆200，并从排气管231排出。此外，此时的等离子体生成部237中的活性种还包含未经由光激发而是通过被供给了高频电力的施加电极271和基准电极270直接生成的活性种。
[0083]
通过mfc241b控制的第一气体的供给流量例如设为10sccm以上且10000sccm以下的范围内的流量，通过mfc241e控制的第二气体的供给流量例如设为10sccm以上且1000sccm以下的范围内的流量。从高频电源273向基准电极270和施加电极271施加的高频电力例如设为50w以上且1000w以下的范围内的电力。发光管249e内的压力例如设为10kpa以上且100kpa以下的范围内的压力，处理室201内的压力例如设为1pa以上且100pa以下的范围内的压力。通过将发光管249e用作发光源，即使将处理室201内的压力设为这样的比较低的压力段，也能够使第一气体活化。对晶圆200供给通过对第一气体进行光激发而得到的活性种的时间例如设为1秒以上且100秒以下，优选为1秒以上且50秒以下的范围内的时间。其他的处理条件设为与上述的步骤s3相同的处理条件。
[0084]
电中性的这些活性种对于在晶圆200的表面形成的含si层进行后述的氧化处理。
[0085]
通过在上述条件下对晶圆200供给第一气体，在晶圆200上形成的含si层被氧化。此时，通过被光激发的第一气体的内部能量，含si层所具有的si-n键、si-h键被切断。与si的键被切断的n、h以及与n键合的c从含si层脱离。而且，因n等的脱离而具有悬空键(danglingbond)的含si层中的si与第一气体中所含的o键合，形成si-o键。通过该反应的进行，使含si层变化(改性)为包含si和o的层，即硅氧化层(sio层)。
[0086]
此外，为了使含si层改性为sio层，需要使第一气体光激发后供给第一气体。这是因为在第一气体未被激发的状态下即使供给第一气体，在上述的温度段中，使含si层氧化所需的内部能量不足，难以使n、c从含si层充分脱离、或者难以使含si层充分氧化而使si-o键增加。
[0087]
在使含si层变化为sio层后，将阀243b关闭，停止第一气体的供给。另外，停止向基准电极270和施加电极271供给高频电力。然后，通过与步骤s4同样的处理步骤、处理条件，将残留在处理室201内的第一气体、反应副产物从处理室201内排除，另外，被封入发光管249e内的第二气体经由排气阀243g从气体排气管232g排出(s6)。另外，可以省略该步骤s6的一部分而转移到下一步骤。
[0088]
作为光激发的第一气体，可使用氧(o2)气、一氧化二氮(n2o)气体、一氧化氮(no)气体、二氧化氮(no2)气体、臭氧(o3)气体、过氧化氢(h2o2)气体、水蒸气(h2o)、氢氧化铵(nh4(oh))气体、一氧化碳(co)气体、二氧化碳(co2)气体等。
[0089]
作为进行等离子体发光的第二气体，可使用氙(xe)气、氦(he)气、氖(ne)气、氩(ar)气、氪(kr)气等稀有气体、氮(n2)气、氕(h2)气、氘(d2)气等。另外，可以将这些气体中的2种以上的气体混合利用。
[0090]
作为惰性气体，例如能够使用在步骤s4中例示的各种稀有气体。
[0091]
(执行预定次数：s7)
[0092]
将按照上述步骤s3、s4、s5、s6的顺序，非同时即不同步地进行这些步骤作为1个循环，通过进行预定次数(n次)，即1次以上的该循环，能够在晶圆200上形成预定组成和预定
膜厚的sio膜。上述循环优选重复多次。即，优选使每1个循环中形成的sio层的厚度小于期望的膜厚，多次反复进行上述循环，直至通过层叠sio层而形成的sio膜的膜厚成为期望的膜厚。
[0093]
(大气压恢复步骤：s8)
[0094]
如果上述成膜处理完成，则从气体供给管232c、232d分别向处理室201内供给惰性气体，并从排气管231排出。由此，通过惰性气体吹扫处理室201内，从处理室201内去除残留在处理室201内的第一气体等(惰性气体吹扫)。之后，将处理室201内的气氛置换为惰性气体(惰性气体置换)，使处理室201内的压力恢复为常压(大气压恢复：s8)。
[0095]
(搬出步骤：s9)
[0096]
之后，通过晶舟升降机115使密封盖219下降，使歧管209的下端开口，并且将处理完的晶圆200在由晶舟217支承的状态下从歧管209的下端搬出至反应管203的外部(晶舟卸载)。晶舟卸载之后，使闸门219s移动，歧管209的下端开口经由o型环220c被闸门219s密封(闸门关闭)。处理完的晶圆200在被搬出到反应管203的外部后，从晶舟217取出(晶圆取出)。此外，也可以在取出晶圆后，向处理室201内搬入空的晶舟217。]
[0097]
在此，利用第一气体进行基板处理时的炉内压力优选控制在1pa以上且100pa以下的范围。这是因为在炉内的压力低于1pa的情况下，通过光激发而产生的活性种的供给量低，氧化处理需要时间。另外，在炉内的压力高于100pa的情况下，活性种的生成量饱和，因此无用地消耗第一气体，同时气体分子的平均自由行程变短，从而活性种到晶圆的输送效率变差。
[0098]
(3)本实施方式的效果
[0099]
根据本实施方式，能够得到以下所示的1个或多个效果。
[0100]
(a)通过改变发光管249e内的等离子体生成条件(气体种类、气体压力、高频电力、频率等)，能够控制等离子体发光的光量、波长，能够控制被照射光的气体的光激发状态、光激发的活性种的生成量。
[0101]
(b)通过利用发光源向处理室201的中心照射光，能够在晶圆中央部直接生成光激发的活性种，能够提高活性种向晶圆的供给效率。
[0102]
(c)通过控制等离子体发光的光量、波长，能够在晶圆上部调节光激发的活性种的生成分布，能够实现晶圆处理的面内均匀性。
[0103]
以上，对本公开的实施方式进行了具体的说明。但是，本公开并不限于上述实施方式，能够在不脱离其主旨的范围内进行各种变更。
[0104]
另外，例如，在上述实施方式中，对于构成发光源的发光管249e，说明了由石英等sio2系的材料构成的例子。在本公开中并不限于这样的方式，在第一气体的光激发所需的波长为紫外光区域的短波长侧时，可以具有以下的方式：由以氟化镁(mgf2)或氟化钙(caf2)为一部分材料的发光管249e构成发光源，使得上述光能够透射发光管249e。另外，作为第一气体的光激发所需的光的波段，例如为110nm～5μm，可以具有能够根据该光的波段更换为材质不同的发光管249e的方式。即，例如真空紫外光能够照射处理室201的中心，由此能够向晶圆供给内部能量更高的活性种，能够提高成膜速度。若光的波长小于110nm或超过5μm，则即使发光，光也无法透射发光管，因此无法用作发光源。即，通过将光的波段设为110nm～5μm，能够将发光管用作发光源。此外，本说明书中的“110nm～5μm”这样的数值范围的表述
意味着下限值和上限值包含在该范围内。由此，例如，“110nm～5μm”是指“110nm以上5μm以下”。对于其他数值范围也是同样如此。
[0105]
另外，例如，在上述实施方式中，对于通过缓冲结构300与发光源的一组的结构使第一气体光激发来向晶圆供给该活性种的例子进行了说明。在本公开中并不限于这样的方式，也可以具有通过多组结构使第一气体光激发来向晶圆供给活性种的方式。即，能够增大通过光激发而生成的活性种的供给量，提高成膜速度。
[0106]
另外，例如，在上述实施方式中，对于在供给原料气体后供给第一气体的例子进行了说明。本公开并不限于这样的方式，原料气体、第一气体的供给顺序也可以相反。即，可以在供给第一气体之后供给原料气体。通过改变供给顺序，能够改变所形成的膜的膜品质、组成比。
[0107]
另外，例如，在上述实施方式中说明了在非活性的状态下供给在步骤s4中使用的吹扫气体的例子。本公开不限于这样的方式，也可以如步骤s5那样通过发光源的光激发使吹扫气体活化。即，将通过光激发而活化的作为第一气体的氮气或稀有气体用于吹扫，由此能够改善未反应的原料气体、反应副生成物的去除效率来实现膜品质的提高。
[0108]
在上述实施方式等中，说明了在晶圆200上形成sio膜的例子。本公开不限于这样的方式，也能够适当地应用于在晶圆200上形成碳氧化硅膜(sioc膜)、碳氮氧化硅膜(siocn膜)、氮氧化硅膜(sion膜)等si系氧化膜的情况。
[0109]
例如，除了上述气体之外或者除了这些气体之外，还可使用氨(nh3)气等含氮(n)气体、丙烯(c3h6)气体等含碳(c)气体、三氯化硼(bcl3)气体等含硼(b)气体等，例如形成sin膜、sion膜、siocn膜、sioc膜、sicn膜、sibn膜、sibcn膜、bcn膜等。此外，各气体流动的顺序可适当变更。在进行这些成膜时，也能够在与上述实施方式相同的处理条件下进行成膜，能够得到与上述实施方式相同的效果。在这些情况下，作为第一气体的氧化剂能够使用上述第一气体。
[0110]
另外，在晶圆200上形成包含钛(ti)、锆(zr)、铪(hf)、钽(ta)、铌(nb)、铝(al)、钼(mo)、钨(w)等金属元素的金属系氧化膜或金属系氮化膜的情况下，也能够适当地应用本公开。即，在晶圆200上形成tio膜、tioc膜、tiocn膜、tion膜、tin膜、tisin膜、tibn膜、tibcn膜、zro膜、zroc膜、zrocn膜、zron膜、zrn膜、zrsin膜、zrbn膜、zrbcn膜、hfo膜、hfoc膜、hfocn膜、hfon膜、hfn膜、hfsin膜、hfbn膜、hfbcn膜、tao膜、taoc膜、taocn膜、taon膜、tan膜、tasin膜、tabn膜、tabcn膜、nbo膜、nboc膜、nbocn膜、nbon膜、nbn膜、nbsin膜、nbbn膜、nbbcn膜、alo膜、aloc膜、alocn膜、alon膜、aln膜、alsin膜、albn膜、albcn膜、moo膜、mooc膜、moocn膜、moon膜、mon膜、mosin膜、mobn膜、mobcn膜、wo膜、woc膜、wocn膜、won膜、wn膜、wsin膜、wbn膜、wbcn膜等的情况下，也能够适当地应用本公开。
[0111]
在这些情况下，例如，作为原料气体，可使用四(二甲基氨基)钛(ti[n(ch3)2]4，简称：tdmat)气体、四(乙基甲基氨基)铪(hf[n(c2h5)(ch3)]4，简称：temah)气体、四(乙基甲基氨基)锆(zr[n(c2h5)(ch3)]4，简称：temaz)气体、三甲基铝(al(ch3)3，简称：tma)气体、四氯化钛(ticl4)气体、四氯化铪(hfcl4)气体等。
[0112]
即，本公开能够适当地应用于形成包含半金属元素的半金属系膜或包含金属元素的金属系膜的情况。这些成膜处理的处理步骤、处理条件能够设为与上述实施方式、变形例所示的成膜处理同样的处理步骤、处理条件。在这些情况下，也能够得到与上述实施方式同
样的效果。
[0113]
成膜处理中使用的制程优选根据处理内容而单独准备，并经由电气通信线路或外部存储装置123存储在存储装置121c内。并且，在开始各种处理时，优选cpu121a根据处理内容从存储在存储装置121c内的多个制程中适当选择适当的制程。由此，能够利用1台基板处理装置通用地且再现性良好地形成各种膜种类、组成比、膜品质、膜厚的薄膜。另外，能够降低操作者的负担，避免操作失误，并且能够迅速地开始各种处理。
[0114]
上述制程不限于新制作的情况，例如，也可以通过变更已经安装在基板处理装置中的已有的制程来准备。在变更制程时，可以经由电气通信线路或记录了该制程的记录介质将变更后的制程安装在基板处理装置。另外，也可以操作已有的基板处理装置所具备的输入输出装置122，直接变更基板处理装置中已经安装的已有的制程。
[0115]
产业上的应用领域
[0116]
本公开能够用于基板处理装置、等离子体发光装置、半导体装置的制造方法以及程序。