硅氧化膜的形成方法及其形成装置制造方法
硅氧化膜的形成方法及其形成装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种硅氧化膜的形成方法及其形成装置。该硅氧化膜的形成方法具备：成膜工序，向收纳有多个被处理体的反应室内供给含氯原子的硅源，并在所述多个被处理体上形成硅氧化膜，其中，在所述成膜工序中，向所述反应室内供给氢气气体并使该反应室内处于氢气气氛下。
【专利说明】硅氧化膜的形成方法及其形成装置
[0001]相关申请的交叉参考
[0002]本申请基于并要求于2012年7月4日提交的日本专利申请第2012-150758号的优先权的权益，并将该日本申请的全部内容结合于此作为参考。
【技术领域】
[0003]本发明涉及硅氧化膜的形成方法及其形成装置。
【背景技术】
[0004]在半导体装置的制造工序中，通过CVD(Chemical Vapor Deposition,化学气相沉积)等处理，对被处理体例如半导体晶圆进行形成硅氧化膜等薄膜的薄膜形成处理。对于这样的薄膜形成处理，认为通过在高温下成膜，使膜中的杂质浓度减低，膜质良好，例如，在现有技术中记载有利用CVD法在80011C附近的高温下形成娃氧化膜(ΗΤ0 (High TemperatureOxide，高温氧化膜)膜)。
【发明内容】
[0005]发明要解决的问题
[0006]对于通过CVD法形成的硅氧化膜，为了使耐DHF (稀氟酸)性大幅提高，可以在硅氧化膜中掺杂例如C2H4、NH3等杂质。
[0007]但是，如果在硅氧化膜中掺杂C2H4、NH3等杂质，则恐怕会损害对其它化学品的耐性例如对H3PO4的蚀刻耐性，或者对装置性能带来不良影响。
[0008]本发明提供一种使耐蚀刻性提高且不对装置性能带来不良影响的硅氧化膜的形成方法及其形成装置。
[0009] 用于解决问题的方案
[0010]本发明的第一方面涉及的硅氧化膜的形成方法具备:成膜工序，向收纳有多个被处理体的反应室内供给含氯原子的硅源，并在前述多个被处理体上形成硅氧化膜，其中，在前述成膜工序中，向前述反应室内供给氢气气体并使该反应室内处于氢气气氛下。
[0011]本发明的第二方面涉及的硅氧化膜的形成装置具备:成膜用气体供给单元，向收纳有多个被处理体的反应室内供给具有含氯原子的硅源的成膜用气体；氢气供给单元，向前述反应室内供给氢气气体；以及控制单元，控制前述成膜用气体供给单元以及前述氢气供给单元，其中，前述控制单元控制前述氢气供给单元，使其向前述反应室内供给氢气气体，使该反应室内处于氢气气氛下，并且控制前述成膜用气体供给单元，向前述反应室内供给成膜用气体，从 而在前述多个被处理体上形成硅氧化膜。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]包括在本说明书中并构成本说明书一部分的【专利附图】
【附图说明】了本发明的实施方案，并与以上所给出的一般性描述以及以下所给出的实施方案的详细描述一起，用于解释本发明的原理。
[0013]图1是示出本发明的实施方式的热处理装置的图。
[0014]图2是示出图1的控制部的结构的图。
[0015]图3是示出用于说明本实施方式的硅氧化膜的形成方法的制程的图。
[0016]图4是示出相对于DHF的湿式蚀刻速率的图表。
[0017]图5是示出硅氧化膜中含有的氢浓度以及氯浓度的图表。
【具体实施方式】
[0018]现将详细参考各实施方案，且附图中说明了其实例。在以下详细描述中，阐述了许多具体细节，以便提供对本发明的深入理解。然而，本发明可在没有这些具体细节下实施，这对于本领域普通技术人员而言是显而易见的。在其他情况下，未详细描述公知的方法、步骤、体系和组分，以免不必要地使各实施方案的方面难以理解。
[0019]以下，对本发明的硅氧化膜的形成方法及其形成装置进行说明。在本实施方式中，以使用图1所示的批量式立式热处理装置作为硅氧化膜的形成装置的情况为例进行说明。
[0020]如图1所示，热处理装置I具备长度方向朝向垂直方向的大致圆筒状的反应管2(反应室的一例)。反应管2具有由内管3和以覆盖内管3且与内管3存在一定间隔的方式形成的有顶部的外管4构 成的双重管结构。内管3及外管4由耐热及耐腐蚀性优异的材料例如石英形成。
[0021]外管4的下方配置有形成为筒状的由不锈钢(SUS)形成的歧管5。歧管5与外管4的下端气密地连接。而且，内管3被从歧管5的内壁突出且与歧管5 —体地形成的支撑环6支撑。
[0022]歧管5的下方配置有盖体7，盖体7构成为能够通过晶舟升降机8上下移动。而且，当晶舟升降机8使盖体7上升，则歧管5的下方侧(炉口部分)关闭，当晶舟升降机8使盖体7下降，则歧管5的下方侧(炉口部分)开口。
[0023]盖体7上放置有例如由石英形成的晶圆舟9。晶圆舟9被构成为能够在垂直方向上以规定间隔收纳多个被处理体例如半导体晶圆IO。
[0024]在反应管2的周围，以环绕反应管2的方式设有绝热体11。绝热体11的内壁面设有例如包含电阻发热元件的升温用加热器12。通过该升温用加热器12将反应管2的内部加热到规定的温度，其结果，半导体晶圆10被加热到规定的温度。
[0025]歧管5的侧壁上贯通(连接)有多个处理气体导入管13。需要说明的是，在图1中只画出一个处理气体导入管13。处理气体导入管13被配置为面对内管3的内侧。例如，如图1所示，处理气体导入管13贯通支撑环6下方(内管3的下方)的歧管5的侧壁。
[0026]处理气体导入管13经由未图示的质量流量控制器等与未图示的处理气体供给源连接。因此，所需量的处理气体从处理气体供给源经由处理气体导入管13被供给到反应管2内。作为由处理气体导入管13供给的处理气体，例如，可以列举用于形成硅氧化膜的成膜用气体、使成膜时的反应管2内处于氢气(H2)气氛的氢气气体等。成膜用气体含有含氯原子的硅源和氧化剂。作为含氯原子的硅源，可以列举:四氯硅烷、三氯硅烷、二氯硅烷(DCS)、一氯硅烷、六氯二硅烷(HCD)等。作为氧化剂，可以列举:氧化二氮(N20)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(N02)、臭氧(O3)等。[0027]歧管5的侧壁上设有用于排出反应管2内的气体的排气口 14。排气口 14被设置在支撑环6的上方，并与反应管2内的内管3和外管4之间所形成的空间连通。而且，内管3产生的废气等通过内管3与外管4之间的空间被排到排气口 14。
[0028]歧管5的侧壁的排气口 14的下方贯通有吹扫气体供给管15。吹扫气体供给管15连接有未图示的吹扫气体供给源，所需量的吹扫气体例如氮气从吹扫气体供给源经由吹扫气体供给管15被供给到反应管2内。
[0029]排气管16被气密地连接到排气口 14。在排气管16中，从其上游侧起设有阀17和真空泵18。阀17调整排气管16的开口度，将反应管2内的压力控制成规定的压力。真空泵18经由排气管16排出反应管2内的气体，并调整反应管2内的压力。
[0030]另外，在排气管16中设有未图示的存水弯、洗涤器等，并被构成为在将从反应管2排出的废气无害化后将其排出到热处理装置I外。
[0031]而且，热处理装置I具备用于控制装置各部的控制部100。图2示出控制部100的结构。如图2所示，控制部100连接有操作面板121、温度传感器(组)122、压力计(组)123、加热器控制器124、MFC控制部125、阀控制部126等。
[0032]操作面板121具备显示画面和操作按钮，并将操作者的操作指示传递到控制部100，并在显示画面上显示来自控制部100的各种信息。
[0033]温度传感器(组)122测定反应管2、处理气体导入管13、排气管16等各部内的温度，并将其测定值通知控制部100。
[0034]压力计(组)123测定反应管2、处理气体导入管13、排气管16等各部内的压力，并将其测定值通知控制部100。
[0035]加热器控制器124用于独立地控制升温用加热器12，并响应于来自控制部100的指示，使其通电对它们进行加热，而且，独立地测定它们的电力消耗，并通知控制部100。
[0036]MFC控制部125控制设于处理气体导入管13及吹扫气体供给管15的未图示的质量流量控制器(MFC)，将要流向它们的气体流量设为控制部100指示的流量，并且测定实际流过的气体流量，通知控制部100。
[0037]阀控制部126将配置于各管的阀的开口度控制为控制部100指示的值。
[0038]控制部100由制程存储部111、ROM (Read Only Memory，只读存储器)112、RAM(Random Access Memory,随机存取存储器)113、I/O 端口 114、CPU (Central ProcessingUnit,中央处理器)115以及使它们彼此连接的总线116构成。
[0039]制程存储部111存储有安装用制程和多个工艺用制程。在热处理装置I的制造最初只存储有安装用制程。安装用制程在生成与各热处理装置对应的热模型等时被执行。工艺用制程是对用户实际进行的每个热处理(工艺)准备的制程，例如，规定从向反应管2装载半导体晶圆10至卸载处理完毕的半导体晶圆10为止的、各部的温度变化、反应管2内的压力变化、处理气体的供给开始及停止的时间点和供给量等。
[0040]ROMl12 由 EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory,电可擦写可编程只读存储器)、闪速存储器、硬盘等构成，是存储CPU115的动作程序等的存储介质。
[0041]RAMl 13作为CPUl 15的工作区等发挥作用。
[0042]1/0端口 114被连接到操作面板121、温度传感器(组)122、压力计(组)123、加热器控制器124、MFC控制部125、阀控制部126等，控制数据、信号的输入输出。
[0043]CPUl 15构成控制部100的中枢，执行存储在ROMl 12中的控制程序，并根据来自操作面板121的指示，按照存储在制程存储部111中的制程(工艺用制程)控制热处理装置I的动作。也就是说，CPUl 15使温度传感器(组)122、压力计(组)123、MFC控制部125等测定反应管2、处理气体导入管13以及排气管16的各部内的温度、压力、流量等，并根据该测定数据向加热器控制器124、MFC控制部125、阀控制部126等输出控制信号等，上述各部按照工艺用制程进行控制。
[0044]总线116在各部之间传递信息。
[0045]接下来，对使用了由上述方式构成的热处理装置I的硅氧化膜的形成方法进行说明。需要说明的是，在以下的说明中，构成热处理装置I的各部的动作由控制部100(CPU115)进行控制。而且，如前所述，通过控制部100 (CPU115)控制加热器控制器124 (升温用加热器12)、MFC控制部125、阀控制部126等，从而将各处理中的反应管2内的温度、压力、气体流量等设定成例如符合图3所示的制程的条件。[0046]首先，如图3的(a)所示，将反应管2 (内管3)内设定为规定的温度。而且，如图3的(C)所示，从吹扫气体供给管15向内管3 (反应管2)内供给规定量的氮气。接着，将收纳有半导体晶圆10的晶圆舟9安装在盖体7上。然后，通过晶舟升降机8使盖体7上升，将半导体晶圆10 (晶圆舟9)装载在反应管2内(装载工序)。
[0047]然后，如图3的(C)所示，从吹扫气体供给管15向内管3内供给规定量的氮气，并且，将反应管2内设定为规定温度例如图3的(a)所示的780°C。而且，排出反应管2内的气体，将反应管2减压到规定的压力例如图3的(b)所示的250Pa (1.88Torr)。然后，使反应管2内稳定在上述规定的温度和压力下(稳定化工序)。
[0048]成膜工序中反应管2内的温度优选600°C~1000°C，更加优选700°C~900°C。而且，在成膜工序中，反应管2内的压力优选1.33Pa~1330Pa(0.01Torr~lOTorr)，更加优选13.3Pa~665Pa (0.1Torr~5Torr)。这是因为，通过将反应管2内的温度及压力设定在这样的范围内，能够更均匀地形成硅氧化膜。
[0049]当反应管2内稳定在规定的压力及温度下，则停止从吹扫气体供给管15供给氮气。然后，从处理气体导入管13向反应管2内供给规定量的成膜用气体例如图3的(d)所示的0.175slm的作为硅源的DCS，并且，如图3的(e)所示，供给0.175slm的作为氧化剂的N2O0而且，如图3的(f)所示，供给0.35slm的氢气(H2)气体(成膜工序)。由此，在半导体晶圆10的表面形成硅氧化膜(ΗΤ0膜)。
[0050]其中，在成膜工序中，供给氢气气体，使反应管2内处于氢气气氛下(H2气氛下)，因此，形成于半导体晶圆10的表面的硅氧化膜中不易含有氢原子、氯原子。因此，硅氧化膜的耐蚀刻性提高，并且不会对装置性能带来不良影响。
[0051]氢气气体的供给量优选是DCS (硅源)的供给量的0.5倍~10倍，更加优选0.8倍~5倍。这是因为，通过将氢气气体的供给量设定在这样的范围，在形成的硅氧化膜中不易含有氢原子、氯原子，硅氧化膜的耐蚀刻性进一步提高，并且不会对装置性能带来不良影响。氢气气体的供给量最优选是DCS的供给量的I倍~2.5倍。这是因为，如果氢气气体的供给量增加，则硅氧化膜中的氯原子的量可能降低，但可能引起HTO膜的成膜速率降低。
[0052]当在半导体晶圆10上形成规定量的硅氧化膜，则停止从处理气体导入管13供给成膜用气体以及氢气气体。然后，如图3的(C)所示，从吹扫气体供给管15向内管3内供给规定量的氮气，并如图3的(a)所示，将反应管2内设定为规定的温度。而且，排出反应管2内的气体，使反应管2内的压力回到常压(吹扫工序)。需要说明的是，为了确实地排出反应管2内的气体，优选反复进行几次反应管2内的气体的排出以及氮气的供给。然后，通过晶舟升降机8使盖体7下降，从而从反应管2内卸载半导体晶圆10 (晶圆舟9)(卸载工序)。由此，完成了硅氧化膜的形成。
[0053]接下来，为了确认本发明的硅氧化膜的形成方法的效果，在按照图3所示的制程在半导体晶圆10上形成硅氧化膜(ΗΤ0膜)后，测定了以50%DHF (稀氟酸):DIW (纯水)=I: 200的比例混合的DHF中的HTO膜的湿式蚀刻速率(实施例1 )。而且，在成膜工序中的氢气(H2)气体的供给量为0.175slm的情况下，同样地测定了 DHF中的HTO膜的湿式蚀刻速率(实施例2)。另外，为了比较，对于在成膜工序中未供给氢气(H2)气体的情况也同样地测定了 DHF中的HTO膜的湿式蚀刻速率(比较例)。结果示于图4。
[0054]如图4所示，能够确认，通过在成膜工序中供给氢气气体，DHF中的HTO膜的湿式蚀刻速率降低10%以上，对DHF的耐性提高。
[0055]而且，针对实施例1、比较例，测定了硅氧化膜中含有的氢浓度(氢原子数)以及氯浓度(氯原子数)。结果示于图5。如图5所示，能够确认，与比较例相比，实施例1中氢浓度以及氯浓度都减少。因此，能够确认，通过在成膜工序中供给氢气气体，所形成的硅氧化膜中的氢浓度以及氯浓度减少。
[0056]因此，能够确认，通过在成膜工序中供给氢气气体，耐蚀刻性提高，而且，不会对装置性能带来不良影响。
[0057]综上所述，根据本实施方式，由于在形成硅氧化膜的成膜工序中供给氢气气体，所以耐蚀刻性提高，而且不会对装置性能带来不良影响。
[0058]需要说明的是，本`发明不限于上述实施方式，可以是各种变形、应用。以下，针对可应用本发明的其它实施方式进行说明。
[0059]在上述实施方式中，以使用DCS作为成膜用气体的情况为例对本发明进行了说明，但只要是含氯原子的硅源，也可以是四氯硅烷、三氯硅烷、六氯二硅烷(HCD)。而且，作为氧化剂，也可以使用一氧化氮(NO )、二氧化氮(NO2)、臭氧(O3)。
[0060]在上述实施方式中，以使用双重管结构的批量式立式热处理装置作为热处理装置的情况为例对本发明进行了说明，但本发明也可以应用于例如单管结构的批量式热处理装置。
[0061]本发明的实施方式所涉及的控制部100不基于专用系统，使用通常的电脑系统也能够实现。例如，能够通过将该程序从存储有用于执行上述处理的程序的存储介质(软盘、⑶-ROM等)安装到通用电脑中，从而构成执行上述处理的控制部100。
[0062]而且，用于供给这些程序的单元是任意的。除了能够如上所述地经由规定的存储介质进行供给之外，也可以例如经由通信线路、通信网络、通信系统等进行供给。此时，例如，可以将该程序公告在通信网络的公告牌(BBS)上，经由网络叠加载波，以提供该程序。然后，启动以上述方式提供的程序，并在操作系统(OS)的控制下与其它应用程序同样地执行，从而能够执行上述处理。
[0063]根据本发明能够提供一种使耐蚀刻性提高并且不会对装置性能带来不良影响的硅氧化膜的形成方法及其形成装置。
[0064]在描述某些实施方案时，仅借助实施例来提出这些实施方案，并不意欲限制本发明的范围。的确，本文所述的新方法和设备可以以各种其他形式具体化。此外，可在不偏离本发明的精神下对本文所述实施方案的形式进行各种省略、替代和更改。所附权利要求及其同等表达意欲覆盖此类形式或修改，同样将其落入本发明的范围和精神内。
【权利要求】
1.一种娃氧化膜的形成方法，其具备: 成膜工序，向收纳有多个被处理体的反应室内供给含氯原子的硅源，并在所述多个被处理体上形成硅氧化膜， 在所述成膜工序中，向所述反应室内供给氢气气体并使该反应室内处于氢气气氛下。
2.根据权利要求1所述的硅氧化膜的形成方法，其中，所述含氯原子的硅源含有四氯硅烷、三氯硅烷、二氯硅烷、一氯硅烷以及六氯二硅烷中的任意种。
3.根据权利要求1所述的硅氧化膜的形成方法，其中，所述成膜工序中的反应室内的温度维持在600°C~1000°C。
4.根据权利要求1所述的硅氧化膜的形成方法，其中，供给到所述反应室内的氢气气体的供给量是所述含氯原子的硅源的供给量的0.5倍~5倍。
5.一种硅氧化膜的形成装置，其具备: 成膜用气体供给单元，向收纳有多个被处理体的反应室内供给具有含氯原子的硅源的成膜用气体； 氢气供给单元，向所述反应室内供给氢气气体；以及 控制单元，控制所述成膜用气体供给单元以及所述氢气供给单元， 所述控制单元控制所述氢气供给单元，使其向所述反应室内供给氢气气体，使该反应室内处于氢气气氛下，并且控制所述成膜用气体供给单元，向所述反应室内供给成膜用气体，从而在所述多个被处理体上形成硅氧化膜。
6.根据权利要求5所述的硅氧化膜的形成装置，其中，所述含氯原子的硅源含有四氯硅烷、三氯硅烷、二氯硅烷、一氯硅烷以及六氯二硅烷中的任意种。
【文档编号】H01L21/316GK103526178SQ201310279436
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年7月4日 优先权日:2012年7月4日
【发明者】大部智行, 黑川昌毅 申请人:东京毅力科创株式会社
【专利摘要】本发明提供一种硅氧化膜的形成方法及其形成装置。该硅氧化膜的形成方法具备：成膜工序，向收纳有多个被处理体的反应室内供给含氯原子的硅源，并在所述多个被处理体上形成硅氧化膜，其中，在所述成膜工序中，向所述反应室内供给氢气气体并使该反应室内处于氢气气氛下。
【专利说明】硅氧化膜的形成方法及其形成装置
[0001]相关申请的交叉参考
[0002]本申请基于并要求于2012年7月4日提交的日本专利申请第2012-150758号的优先权的权益，并将该日本申请的全部内容结合于此作为参考。
【技术领域】
[0003]本发明涉及硅氧化膜的形成方法及其形成装置。
【背景技术】
[0004]在半导体装置的制造工序中，通过CVD(Chemical Vapor Deposition,化学气相沉积)等处理，对被处理体例如半导体晶圆进行形成硅氧化膜等薄膜的薄膜形成处理。对于这样的薄膜形成处理，认为通过在高温下成膜，使膜中的杂质浓度减低，膜质良好，例如，在现有技术中记载有利用CVD法在80011C附近的高温下形成娃氧化膜(ΗΤ0 (High TemperatureOxide，高温氧化膜)膜)。
【发明内容】
[0005]发明要解决的问题
[0006]对于通过CVD法形成的硅氧化膜，为了使耐DHF (稀氟酸)性大幅提高，可以在硅氧化膜中掺杂例如C2H4、NH3等杂质。
[0007]但是，如果在硅氧化膜中掺杂C2H4、NH3等杂质，则恐怕会损害对其它化学品的耐性例如对H3PO4的蚀刻耐性，或者对装置性能带来不良影响。
[0008]本发明提供一种使耐蚀刻性提高且不对装置性能带来不良影响的硅氧化膜的形成方法及其形成装置。
[0009] 用于解决问题的方案
[0010]本发明的第一方面涉及的硅氧化膜的形成方法具备:成膜工序，向收纳有多个被处理体的反应室内供给含氯原子的硅源，并在前述多个被处理体上形成硅氧化膜，其中，在前述成膜工序中，向前述反应室内供给氢气气体并使该反应室内处于氢气气氛下。
[0011]本发明的第二方面涉及的硅氧化膜的形成装置具备:成膜用气体供给单元，向收纳有多个被处理体的反应室内供给具有含氯原子的硅源的成膜用气体；氢气供给单元，向前述反应室内供给氢气气体；以及控制单元，控制前述成膜用气体供给单元以及前述氢气供给单元，其中，前述控制单元控制前述氢气供给单元，使其向前述反应室内供给氢气气体，使该反应室内处于氢气气氛下，并且控制前述成膜用气体供给单元，向前述反应室内供给成膜用气体，从 而在前述多个被处理体上形成硅氧化膜。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]包括在本说明书中并构成本说明书一部分的【专利附图】
【附图说明】了本发明的实施方案，并与以上所给出的一般性描述以及以下所给出的实施方案的详细描述一起，用于解释本发明的原理。
[0013]图1是示出本发明的实施方式的热处理装置的图。
[0014]图2是示出图1的控制部的结构的图。
[0015]图3是示出用于说明本实施方式的硅氧化膜的形成方法的制程的图。
[0016]图4是示出相对于DHF的湿式蚀刻速率的图表。
[0017]图5是示出硅氧化膜中含有的氢浓度以及氯浓度的图表。
【具体实施方式】
[0018]现将详细参考各实施方案，且附图中说明了其实例。在以下详细描述中，阐述了许多具体细节，以便提供对本发明的深入理解。然而，本发明可在没有这些具体细节下实施，这对于本领域普通技术人员而言是显而易见的。在其他情况下，未详细描述公知的方法、步骤、体系和组分，以免不必要地使各实施方案的方面难以理解。
[0019]以下，对本发明的硅氧化膜的形成方法及其形成装置进行说明。在本实施方式中，以使用图1所示的批量式立式热处理装置作为硅氧化膜的形成装置的情况为例进行说明。
[0020]如图1所示，热处理装置I具备长度方向朝向垂直方向的大致圆筒状的反应管2(反应室的一例)。反应管2具有由内管3和以覆盖内管3且与内管3存在一定间隔的方式形成的有顶部的外管4构 成的双重管结构。内管3及外管4由耐热及耐腐蚀性优异的材料例如石英形成。
[0021]外管4的下方配置有形成为筒状的由不锈钢(SUS)形成的歧管5。歧管5与外管4的下端气密地连接。而且，内管3被从歧管5的内壁突出且与歧管5 —体地形成的支撑环6支撑。
[0022]歧管5的下方配置有盖体7，盖体7构成为能够通过晶舟升降机8上下移动。而且，当晶舟升降机8使盖体7上升，则歧管5的下方侧(炉口部分)关闭，当晶舟升降机8使盖体7下降，则歧管5的下方侧(炉口部分)开口。
[0023]盖体7上放置有例如由石英形成的晶圆舟9。晶圆舟9被构成为能够在垂直方向上以规定间隔收纳多个被处理体例如半导体晶圆IO。
[0024]在反应管2的周围，以环绕反应管2的方式设有绝热体11。绝热体11的内壁面设有例如包含电阻发热元件的升温用加热器12。通过该升温用加热器12将反应管2的内部加热到规定的温度，其结果，半导体晶圆10被加热到规定的温度。
[0025]歧管5的侧壁上贯通(连接)有多个处理气体导入管13。需要说明的是，在图1中只画出一个处理气体导入管13。处理气体导入管13被配置为面对内管3的内侧。例如，如图1所示，处理气体导入管13贯通支撑环6下方(内管3的下方)的歧管5的侧壁。
[0026]处理气体导入管13经由未图示的质量流量控制器等与未图示的处理气体供给源连接。因此，所需量的处理气体从处理气体供给源经由处理气体导入管13被供给到反应管2内。作为由处理气体导入管13供给的处理气体，例如，可以列举用于形成硅氧化膜的成膜用气体、使成膜时的反应管2内处于氢气(H2)气氛的氢气气体等。成膜用气体含有含氯原子的硅源和氧化剂。作为含氯原子的硅源，可以列举:四氯硅烷、三氯硅烷、二氯硅烷(DCS)、一氯硅烷、六氯二硅烷(HCD)等。作为氧化剂，可以列举:氧化二氮(N20)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(N02)、臭氧(O3)等。[0027]歧管5的侧壁上设有用于排出反应管2内的气体的排气口 14。排气口 14被设置在支撑环6的上方，并与反应管2内的内管3和外管4之间所形成的空间连通。而且，内管3产生的废气等通过内管3与外管4之间的空间被排到排气口 14。
[0028]歧管5的侧壁的排气口 14的下方贯通有吹扫气体供给管15。吹扫气体供给管15连接有未图示的吹扫气体供给源，所需量的吹扫气体例如氮气从吹扫气体供给源经由吹扫气体供给管15被供给到反应管2内。
[0029]排气管16被气密地连接到排气口 14。在排气管16中，从其上游侧起设有阀17和真空泵18。阀17调整排气管16的开口度，将反应管2内的压力控制成规定的压力。真空泵18经由排气管16排出反应管2内的气体，并调整反应管2内的压力。
[0030]另外，在排气管16中设有未图示的存水弯、洗涤器等，并被构成为在将从反应管2排出的废气无害化后将其排出到热处理装置I外。
[0031]而且，热处理装置I具备用于控制装置各部的控制部100。图2示出控制部100的结构。如图2所示，控制部100连接有操作面板121、温度传感器(组)122、压力计(组)123、加热器控制器124、MFC控制部125、阀控制部126等。
[0032]操作面板121具备显示画面和操作按钮，并将操作者的操作指示传递到控制部100，并在显示画面上显示来自控制部100的各种信息。
[0033]温度传感器(组)122测定反应管2、处理气体导入管13、排气管16等各部内的温度，并将其测定值通知控制部100。
[0034]压力计(组)123测定反应管2、处理气体导入管13、排气管16等各部内的压力，并将其测定值通知控制部100。
[0035]加热器控制器124用于独立地控制升温用加热器12，并响应于来自控制部100的指示，使其通电对它们进行加热，而且，独立地测定它们的电力消耗，并通知控制部100。
[0036]MFC控制部125控制设于处理气体导入管13及吹扫气体供给管15的未图示的质量流量控制器(MFC)，将要流向它们的气体流量设为控制部100指示的流量，并且测定实际流过的气体流量，通知控制部100。
[0037]阀控制部126将配置于各管的阀的开口度控制为控制部100指示的值。
[0038]控制部100由制程存储部111、ROM (Read Only Memory，只读存储器)112、RAM(Random Access Memory,随机存取存储器)113、I/O 端口 114、CPU (Central ProcessingUnit,中央处理器)115以及使它们彼此连接的总线116构成。
[0039]制程存储部111存储有安装用制程和多个工艺用制程。在热处理装置I的制造最初只存储有安装用制程。安装用制程在生成与各热处理装置对应的热模型等时被执行。工艺用制程是对用户实际进行的每个热处理(工艺)准备的制程，例如，规定从向反应管2装载半导体晶圆10至卸载处理完毕的半导体晶圆10为止的、各部的温度变化、反应管2内的压力变化、处理气体的供给开始及停止的时间点和供给量等。
[0040]ROMl12 由 EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory,电可擦写可编程只读存储器)、闪速存储器、硬盘等构成，是存储CPU115的动作程序等的存储介质。
[0041]RAMl 13作为CPUl 15的工作区等发挥作用。
[0042]1/0端口 114被连接到操作面板121、温度传感器(组)122、压力计(组)123、加热器控制器124、MFC控制部125、阀控制部126等，控制数据、信号的输入输出。
[0043]CPUl 15构成控制部100的中枢，执行存储在ROMl 12中的控制程序，并根据来自操作面板121的指示，按照存储在制程存储部111中的制程(工艺用制程)控制热处理装置I的动作。也就是说，CPUl 15使温度传感器(组)122、压力计(组)123、MFC控制部125等测定反应管2、处理气体导入管13以及排气管16的各部内的温度、压力、流量等，并根据该测定数据向加热器控制器124、MFC控制部125、阀控制部126等输出控制信号等，上述各部按照工艺用制程进行控制。
[0044]总线116在各部之间传递信息。
[0045]接下来，对使用了由上述方式构成的热处理装置I的硅氧化膜的形成方法进行说明。需要说明的是，在以下的说明中，构成热处理装置I的各部的动作由控制部100(CPU115)进行控制。而且，如前所述，通过控制部100 (CPU115)控制加热器控制器124 (升温用加热器12)、MFC控制部125、阀控制部126等，从而将各处理中的反应管2内的温度、压力、气体流量等设定成例如符合图3所示的制程的条件。[0046]首先，如图3的(a)所示，将反应管2 (内管3)内设定为规定的温度。而且，如图3的(C)所示，从吹扫气体供给管15向内管3 (反应管2)内供给规定量的氮气。接着，将收纳有半导体晶圆10的晶圆舟9安装在盖体7上。然后，通过晶舟升降机8使盖体7上升，将半导体晶圆10 (晶圆舟9)装载在反应管2内(装载工序)。
[0047]然后，如图3的(C)所示，从吹扫气体供给管15向内管3内供给规定量的氮气，并且，将反应管2内设定为规定温度例如图3的(a)所示的780°C。而且，排出反应管2内的气体，将反应管2减压到规定的压力例如图3的(b)所示的250Pa (1.88Torr)。然后，使反应管2内稳定在上述规定的温度和压力下(稳定化工序)。
[0048]成膜工序中反应管2内的温度优选600°C~1000°C，更加优选700°C~900°C。而且，在成膜工序中，反应管2内的压力优选1.33Pa~1330Pa(0.01Torr~lOTorr)，更加优选13.3Pa~665Pa (0.1Torr~5Torr)。这是因为，通过将反应管2内的温度及压力设定在这样的范围内，能够更均匀地形成硅氧化膜。
[0049]当反应管2内稳定在规定的压力及温度下，则停止从吹扫气体供给管15供给氮气。然后，从处理气体导入管13向反应管2内供给规定量的成膜用气体例如图3的(d)所示的0.175slm的作为硅源的DCS，并且，如图3的(e)所示，供给0.175slm的作为氧化剂的N2O0而且，如图3的(f)所示，供给0.35slm的氢气(H2)气体(成膜工序)。由此，在半导体晶圆10的表面形成硅氧化膜(ΗΤ0膜)。
[0050]其中，在成膜工序中，供给氢气气体，使反应管2内处于氢气气氛下(H2气氛下)，因此，形成于半导体晶圆10的表面的硅氧化膜中不易含有氢原子、氯原子。因此，硅氧化膜的耐蚀刻性提高，并且不会对装置性能带来不良影响。
[0051]氢气气体的供给量优选是DCS (硅源)的供给量的0.5倍~10倍，更加优选0.8倍~5倍。这是因为，通过将氢气气体的供给量设定在这样的范围，在形成的硅氧化膜中不易含有氢原子、氯原子，硅氧化膜的耐蚀刻性进一步提高，并且不会对装置性能带来不良影响。氢气气体的供给量最优选是DCS的供给量的I倍~2.5倍。这是因为，如果氢气气体的供给量增加，则硅氧化膜中的氯原子的量可能降低，但可能引起HTO膜的成膜速率降低。
[0052]当在半导体晶圆10上形成规定量的硅氧化膜，则停止从处理气体导入管13供给成膜用气体以及氢气气体。然后，如图3的(C)所示，从吹扫气体供给管15向内管3内供给规定量的氮气，并如图3的(a)所示，将反应管2内设定为规定的温度。而且，排出反应管2内的气体，使反应管2内的压力回到常压(吹扫工序)。需要说明的是，为了确实地排出反应管2内的气体，优选反复进行几次反应管2内的气体的排出以及氮气的供给。然后，通过晶舟升降机8使盖体7下降，从而从反应管2内卸载半导体晶圆10 (晶圆舟9)(卸载工序)。由此，完成了硅氧化膜的形成。
[0053]接下来，为了确认本发明的硅氧化膜的形成方法的效果，在按照图3所示的制程在半导体晶圆10上形成硅氧化膜(ΗΤ0膜)后，测定了以50%DHF (稀氟酸):DIW (纯水)=I: 200的比例混合的DHF中的HTO膜的湿式蚀刻速率(实施例1 )。而且，在成膜工序中的氢气(H2)气体的供给量为0.175slm的情况下，同样地测定了 DHF中的HTO膜的湿式蚀刻速率(实施例2)。另外，为了比较，对于在成膜工序中未供给氢气(H2)气体的情况也同样地测定了 DHF中的HTO膜的湿式蚀刻速率(比较例)。结果示于图4。
[0054]如图4所示，能够确认，通过在成膜工序中供给氢气气体，DHF中的HTO膜的湿式蚀刻速率降低10%以上，对DHF的耐性提高。
[0055]而且，针对实施例1、比较例，测定了硅氧化膜中含有的氢浓度(氢原子数)以及氯浓度(氯原子数)。结果示于图5。如图5所示，能够确认，与比较例相比，实施例1中氢浓度以及氯浓度都减少。因此，能够确认，通过在成膜工序中供给氢气气体，所形成的硅氧化膜中的氢浓度以及氯浓度减少。
[0056]因此，能够确认，通过在成膜工序中供给氢气气体，耐蚀刻性提高，而且，不会对装置性能带来不良影响。
[0057]综上所述，根据本实施方式，由于在形成硅氧化膜的成膜工序中供给氢气气体，所以耐蚀刻性提高，而且不会对装置性能带来不良影响。
[0058]需要说明的是，本`发明不限于上述实施方式，可以是各种变形、应用。以下，针对可应用本发明的其它实施方式进行说明。
[0059]在上述实施方式中，以使用DCS作为成膜用气体的情况为例对本发明进行了说明，但只要是含氯原子的硅源，也可以是四氯硅烷、三氯硅烷、六氯二硅烷(HCD)。而且，作为氧化剂，也可以使用一氧化氮(NO )、二氧化氮(NO2)、臭氧(O3)。
[0060]在上述实施方式中，以使用双重管结构的批量式立式热处理装置作为热处理装置的情况为例对本发明进行了说明，但本发明也可以应用于例如单管结构的批量式热处理装置。
[0061]本发明的实施方式所涉及的控制部100不基于专用系统，使用通常的电脑系统也能够实现。例如，能够通过将该程序从存储有用于执行上述处理的程序的存储介质(软盘、⑶-ROM等)安装到通用电脑中，从而构成执行上述处理的控制部100。
[0062]而且，用于供给这些程序的单元是任意的。除了能够如上所述地经由规定的存储介质进行供给之外，也可以例如经由通信线路、通信网络、通信系统等进行供给。此时，例如，可以将该程序公告在通信网络的公告牌(BBS)上，经由网络叠加载波，以提供该程序。然后，启动以上述方式提供的程序，并在操作系统(OS)的控制下与其它应用程序同样地执行，从而能够执行上述处理。
[0063]根据本发明能够提供一种使耐蚀刻性提高并且不会对装置性能带来不良影响的硅氧化膜的形成方法及其形成装置。
[0064]在描述某些实施方案时，仅借助实施例来提出这些实施方案，并不意欲限制本发明的范围。的确，本文所述的新方法和设备可以以各种其他形式具体化。此外，可在不偏离本发明的精神下对本文所述实施方案的形式进行各种省略、替代和更改。所附权利要求及其同等表达意欲覆盖此类形式或修改，同样将其落入本发明的范围和精神内。
【权利要求】
1.一种娃氧化膜的形成方法，其具备: 成膜工序，向收纳有多个被处理体的反应室内供给含氯原子的硅源，并在所述多个被处理体上形成硅氧化膜， 在所述成膜工序中，向所述反应室内供给氢气气体并使该反应室内处于氢气气氛下。
2.根据权利要求1所述的硅氧化膜的形成方法，其中，所述含氯原子的硅源含有四氯硅烷、三氯硅烷、二氯硅烷、一氯硅烷以及六氯二硅烷中的任意种。
3.根据权利要求1所述的硅氧化膜的形成方法，其中，所述成膜工序中的反应室内的温度维持在600°C~1000°C。
4.根据权利要求1所述的硅氧化膜的形成方法，其中，供给到所述反应室内的氢气气体的供给量是所述含氯原子的硅源的供给量的0.5倍~5倍。
5.一种硅氧化膜的形成装置，其具备: 成膜用气体供给单元，向收纳有多个被处理体的反应室内供给具有含氯原子的硅源的成膜用气体； 氢气供给单元，向所述反应室内供给氢气气体；以及 控制单元，控制所述成膜用气体供给单元以及所述氢气供给单元， 所述控制单元控制所述氢气供给单元，使其向所述反应室内供给氢气气体，使该反应室内处于氢气气氛下，并且控制所述成膜用气体供给单元，向所述反应室内供给成膜用气体，从而在所述多个被处理体上形成硅氧化膜。
6.根据权利要求5所述的硅氧化膜的形成装置，其中，所述含氯原子的硅源含有四氯硅烷、三氯硅烷、二氯硅烷、一氯硅烷以及六氯二硅烷中的任意种。
【文档编号】H01L21/316GK103526178SQ201310279436
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年7月4日 优先权日:2012年7月4日
【发明者】大部智行, 黑川昌毅 申请人:东京毅力科创株式会社
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