衬底处理装置及半导体器件的制造方法与流程

本公开涉及衬底处理装置及半导体器件的制造方法。

背景技术：

作为半导体器件(器件)的制造工序的一个工序，进行对衬底供给处理气体和反应气体，从而在衬底上形成膜的处理工序。

技术实现要素：

发明要解决的问题

然而，有时衬底的温度分布变得不均一，处理均一性降低。

本公开的目的之一在于，提供一种提高衬底的处理均一性的技术。

解决问题的手段

根据一个方式，提供一种技术，其包括：设置有加热衬底的第一加热部的衬底支承部；设置于衬底支承部的上侧、向衬底供给处理气体的气体供给部；对衬底支承部上的处理空间的气氛进行排气的第一排气口；以与衬底支承部相对的方式设置的气体分散部；盖部，其设置有对气体供给部和气体分散部之间的缓冲空间进行排气的第二排气口；气体整流部，其设置在缓冲空间内，并且具有至少一部分与第二排气口相对的第二加热部，并对处理气体进行整流；和控制第二加热部的控制部。

发明效果

根据本公开涉及的技术，能够至少提高衬底的处理均一性。

附图说明

图1为一实施方式涉及的衬底处理装置的构成简图。

图2为一实施方式涉及的第二加热部的构成简图。

图3为示出一实施方式涉及的第二加热部的温度测定部和电力供给控制部的连接关系的图。

图4为一实施方式中适合使用的衬底处理装置的气体供给系统的构成简图。

图5为一实施方式中适合使用的衬底处理装置的控制器的构成简图。

图6为一实施方式中适合使用的第一表图。

图7为一实施方式中适合使用的第二表图。

图8为一实施方式中适合使用的第三表图。

图9为示出一实施方式涉及的衬底处理工序的流程图。

图10为一实施方式涉及的向簇射头供给的气体供给顺序图。

附图标记说明

100 衬底处理装置

200 晶片(衬底)

201 处理室

202 处理容器

211 载置面

212 衬底载置台

215 外周面

232 缓冲空间

234 簇射头

234 分散板

234b 分散孔

241 第一气体导入口

具体实施方式

＜第一实施方式＞

以下，结合附图说明本公开的第一实施方式。

(1)衬底处理装置的构成

首先，对第一实施方式涉及的衬底处理装置进行说明。

对本实施方式涉及的处理装置100进行说明。衬底处理装置100为薄膜形成单元，如图1所示，以单片式衬底处理装置的形式构成。通过衬底处理装置100进行半导体元器件制造的一个工序。这里，所谓半导体元器件，是指包括集成电路、电子元件单体(作为电阻元件、线圈元件、电容元件、半导体元件而发挥作用的膜)中的任一个或多个。此外，也可以进行半导体元器件的制造中途所必须的虚设膜的形成工序等。

这里，发明人等发现，在衬底处理装置100中，当处理温度成为高温的情况下，会产生以下的课题的一个或多个。这里，所谓高温，是指例如400℃～850℃的温度。

＜课题1＞

当处理温度成为高温的情况下，存在这样的课题，来自加热器213的热向上部容器202a方向发散，晶片200的温度均一性降低、处理均一性降低。这里，热的发散通过热传导、热传递等的热的移动而发生。另外，关于热的发散，例如，热自作为气体分散部的气体分散板234a的外周、整流部270的外周和/或上方、作为第二排气部的排气口240，向衬底处理装置100的外部、与处理室201相比为低温的部分移动。

＜课题2＞

由于为了对热的发散进行补偿需要控制加热器213，因此电力消耗增大。

＜课题3＞

由于衬底和上部容器202a的盖231之间产生温度差，因此会对设置于它们之间的分散板234a产生热应力。由于该热应力，分散板234a可能发生变形、破损。另外，附着于分散板234a的膜有时由于热应力而剥离、产生颗粒。

＜课题4＞

由于在整流部270的上端和下端之间、中心和外周之间产生温度差，因此产生热应力。因此，附着于整流部270的表面的膜有时发生剥离、产生颗粒。

＜课题5＞

在排气引导件235的上端和下端之间、中心和外周之间产生温度差，施加热应力，附着于整流部270的内表面、排气流路238的膜有时剥离、产生颗粒。

作为解决这些课题的技术，发明人等发现以下这样的衬底处理装置。

如图1所示，衬底处理装置100具有处理容器202。处理容器202构成作为例如横截面为圆形且扁平的密闭容器。另外，处理容器202例如由铝(Al)、不锈钢(SUS)等金属材料或石英构成。在处理容器202内形成有：处理作为衬底的硅晶片等晶片200的处理空间(处理室)201、搬送空间203。处理容器202由上部容器202a和下部容器202b构成。在上部容器202a与下部容器202b之间设置了分隔板204。将由上部处理容器202a包围且位于分隔板204上方的空间称为处理空间(也称为处理室)201，将由下部容器202b包围且位于分隔板下方的空间称为搬送空间203。

在下部容器202b的侧面设置有与闸阀205相邻的衬底搬入搬出口1480，晶片200经由衬底搬入搬出口1480在与未图示的输送室之间移动。在下部容器202b的底部设置有多个提升销207。此外，下部容器202b接地。

在处理室201内设有支承晶片200的衬底支承部210。衬底支承部210具有载置晶片200的载置面211、在表面具有载置面211和外周面215的衬底载置台212。优选地，设置作为第一加热部的加热器213。通过设置第一加热部，对衬底加热，能够提高形成于衬底上的膜的品质。在衬底载置台212中，可以在与提升销207对应的位置分别设置供提升销207贯通的贯通孔214。需要说明的是，形成于衬底载置台212表面的载置面211的高度可以形成为比外周面215低了相当于晶片200的厚度的部分。通过以这种方式构成，晶片200的上表面的高度与衬底载置台212的外周面215的高度之差变小，能够抑制由于该差而发生的气体的湍流。另外，在气体的湍流不对晶片200的处理均一性产生影响的情况下，也可以构成为外周面215的高度成为与载置面211在同一平面上的高度以上。

作为第一加热部的加热器213连接有电力供给线213b。电力供给线213b中的与加热器213不同的一侧，连接由用于控制加热器213的温度的电力控制部213c。另外，在加热器213的附近，设置对加热器213的温度进行计测的温度检测部213d。温度检测部213d经由布线213e与第一温度测定部213f连接。

作为温度控制部的电力控制部213c与控制器260电连接。控制器260对电力控制部213c发送用于控制加热器213的电力值，接收了该电力值的电力控制部213b向加热器213供给基于该信息的电力，从而控制加热器213的温度。

关于第一温度测定部213f，温度检测部213d经由布线213e而对加热器213的温度进行计测。所检测的温度以电压值的方式进行计测。与后述的其他温度测定部相同，温度以电压值的方式进行计测。通过第一温度测定部213f计测的温度(电压值)在第一温度测定部213f进行模数转换，从而生成温度数据(温度信息)。第一温度测定部213f电连接于控制器260，所生成的温度信息向控制器260发送。另外，第一温度测定部213f也可以构成为可以向电力控制部213c发送温度信息，电力控制部213c可以构成为基于自第一温度测定部213f发送的温度信息进行反馈控制，以使加热器213的温度成为规定的温度。

衬底载置台212由轴217支承。轴217贯通处理容器202的底部，并且在处理容器202的外部与升降机构218连接。通过使升降机构218工作而使轴217和衬底载置台212升降，能够使载置在衬底载置面211上的晶片200升降。需要说明的是，轴217下端部的周围由波纹管219覆盖，处理室201内部被气密性地保持。此外，电力供给线213b和布线213e在轴217的内侧布线。

对于衬底载置台212而言，在搬送晶片200时，下降至使衬底载置面211处于衬底搬入搬出口1480的位置(晶片搬送位置)，在处理晶片200时，如图1所示，晶片200上升至处理空间201内的处理位置(晶片处理位置)。

具体而言，在使衬底载置台212下降至晶片搬送位置时，使得提升销207的上端部从衬底载置面211的上表面突出，从而使提升销207从下方支承晶片200。另外，在使衬底载置台212上升至晶片处理位置时，使得提升销207从衬底载置面211的上表面没入，从而使衬底载置面211从下方支承晶片200。需要说明的是，由于提升销207与晶片200直接接触，所以优选由例如石英、氧化铝等材质形成。需要说明的是，可以在提升销207设置升降机构，从而使衬底载置台212和提升销207构成为可相对运动。

(排气部)

在处理室201(上部容器202a)的内壁上表面，设置作为对处理室201的气氛进行排气的第一排气部的第一排气口221。第一排气口221连接有作为第一排气管的排气管224，在排气管224依次串联连接有将处理室201内控制为规定压力的APC(Auto Pressure Controller，自动压力控制器)等压力调节器227、真空泵223。主要由第一排气口221、排气管224、压力调节器227构成第一排气部(排气线路)。需要说明的是，可构成为将真空泵223包括在第一排气部。

在缓冲空间232的内壁上表面，设置作为对缓冲空间232的气氛进行排气的第二排气部的第二排气口(簇射头排气口)240。第二排气口240连接有作为第二排气管的排气管236，在排气管236依次串联地连接有阀237等。主要由簇射头排气口240、阀237、排气管236构成第二排气部(排气线路)。

(气体导入口)

在上部容器202a的上表面(顶壁)，设置有用于向处理室201内供给各种气体的气体导入口241。对于连接于作为气体供给部的气体导入口241的各气体供给单元的构成，在后面描述。像这样，通过自中央进行供给的构成，缓冲空间232内的气流自中心向外周流动，能够使空间内的气流变得均一，并使对晶片200的气体供给量变得均一化。

(气体分散单元)

作为气体分散单元的簇射头234由缓冲室(空间)232、作为气体分散部的分散板234a、整流部270构成。簇射头234设置于气体导入口241和处理室201之间。自气体导入口241导入的处理气体向簇射头234的缓冲空间232供给，并经由分散孔234b向处理室201供给。构成簇射头234的、分散板234a和整流部270可由例如石英、氧化铝等耐热材料中的任一种或复合材料构成。

气体整流部270设置有作为第二加热部的加热器(整流部加热器)271，并且构成为能够加热整流部270、缓冲空间232内的气氛、分散板234a、盖231中的至少某一者。

另外，如图2所示，作为第二加热部的加热器被分割构成，且构成为可在每个区域(中心部271a、中间部271b、外周部271c)进行加热。优选地，如后面所述，以提高与第二排气口240相对的区域的温度的方式，控制第二加热部271。例如，若与第二排气口240相对的区域为中心部271a，则以提高中心部271a的温度的方式控制第二加热部271。来自设置于衬底支承部210的作为第一加热部的加热器213的热经由第二排气口240向衬底处理装置100之外流出，由此能够抑制晶片200的温度分布、处理室201的温度分布变得不均一。

需要说明的是，簇射头234的盖231由具有导电性的金属形成，可以作为用于将存在于缓冲空间232或处理室201内的气体激发的活化部(激发部)。此时，在盖231与上部容器202a之间设置有绝缘块233，使盖231与上部容器202a之间绝缘。在作为活化部的电极(盖231)上，可以将匹配器251与高频电源252连接，供给电磁波(高频电力、微波)。

另外，优选地，在盖231的外周部231b和分散板234a的外周部之间，设置作为隔热部的隔热件239。通过设置隔热件239，能够抑制自加热器213、第二加热部271向上部容器密封部202c、下部容器密封部202d的热传导。由此，能够抑制上部容器密封部202c、下部容器密封部202d的劣化。另外，能够减小盖的外周部231b和分隔板204的热膨胀差，能够抑制由热膨胀错位引起的密封性的降低。需要说明的是，隔热件239可由石英、氧化铝等任一者，或将它们组合而成的材料构成。

簇射头234具有用于在缓冲空间232和处理室201之间将自气体导入口241导入的气体分散的功能。

整流部270为以气体导入口241为中心、随着朝向晶片200的径向而直径变大的圆锥形状。整流部270的外周下端以比衬底200的端部更靠近外周的位置方式构成。

图2示出了从晶片200一侧观察设置于整流部270的第二加热部(整流部加热体)271的图。如图2所示，第二加热部271由多个区域构成，中心的区域以与作为第二排气部的排气口240相对的区域的方式构成，并且以能够补偿从排气口240逃逸的热的方式构成。

另外，簇射头的盖231设置有第三加热部(盖加热体)272，并且构成为可加热缓冲室232的排气流路238、盖上部231a等。第三加热部272连接有电力供给线2721，在电力供给线2721中的与第三加热部不同的一侧连接有电力供给控制部2722。

作为温度控制部的电力控制部2722经由布线2723而与控制器260电连接。控制器260对电力控制部2722发送用于控制第三加热部272的电力值，接收了该电力值的电力控制部2722向第三加热部272供给基于该信息的电力，从而控制第三加热部272的温度。

此外，第三加热部272的附近设置有温度检测部2724。温度检测部2724经由布线2725而连接于第三温度测定部2726，并且可通过第三温度测定部2726对第三加热部272的温度进行监测。

第三温度测定部2726计测的温度(电压值)通过第三温度测定部2726进行模数转换，从而生成温度数据(温度信息)。第三温度测定部2726电连接于控制器260，向控制器260发送生成的温度信息。另外，第三温度测定部2726也可以构成为可以向电力控制部2722发送温度信息，电力控制部2722可以构成为基于自第三温度测定部2726发送的温度信息进行反馈控制，以使第三加热部272的温度成为规定的温度。

需要说明的是，排气流路238由整流部270、设置于盖231的排气引导件235构成，盖加热体272构成为经由盖231和排气引导件235而可对排气流路238进行加热。

接下来，使用图3对第二加热部271的周边的构成进行说明。如图3所记载的，第二加热部271按每个区域而连接有电力供给线2811a、2811b、2811c，设置为可按每个区域控制第二加热部的温度。电力供给线2811a、2811b、2811c连接于向第二加热部271供给电力的电力供给控制部2812。

具体而言，在中心部271a连接有电力供给线2811a，中间部217b连接有电力供给线2811b，外周部271c连接有电力供给线2811c。此外，电力供给线2811a连接于电力供给控制部2812a，电力供给线2811b连接于电力供给控制部2812b，电力供给线2811c连接于电力供给控制部2812c。

作为温度控制部的电力控制部2812(电力供给控制部2812a、电力供给控制部2812b、电力供给控制部2812c)经由布线2813而电连接于控制器260。控制器260对电力控制部2812发送用于控制第二加热部271的电力值(设定温度数据)，接收了该电力值的电力控制部2812基于该信息而向第二加热部271(中心部271a、中间部217b、外周部271c)供给电力，从而控制第二加热部271的温度。

此外，如图3所示，在第二加热部271的附近设置有与各区域对应的温度检测部2821a、2821b、2821c。温度检测部2821a、2821b、2821c经由布线2822连接于温度测定部2823，并且可检测每个区域的温度。

具体而言，中心部271a附近设置有温度检测部2821a。温度检测部2821a经由布线2822a而连接于第二温度测定部2823a。中间部271b附近设置有温度检测部2821b。温度检测部2821b经由布线2822b而连接于第二温度测定部2823b。外周部271c附近设置有温度检测部2821c。温度检测部2821c经由布线2822c而连接于第二温度测定部2823c。

各第二温度测定部2823(第二温度测定部2823a、第二温度测定部2823b、第二温度测定部2823c)经由温度检测部2821(温度检测部2821a、温度检测部2821b、温度检测部2821c)和布线2822(布线2822a、布线2822b、布线2822c)而对分别与其对应的区域的温度进行监测(计测)。由第二温度测定部2823计测的温度(电压值)通过第二温度测定部2823进行模数转换，从而生成温度数据(温度信息)。所生成的温度信息构成为可经由布线2824向控制器260发送。

在分散板234a中的与整流部270相对的面234c设置有温度检测部2341。温度检测部2341经由布线2342连接于第四温度测定部2343。

第四温度测定部2343对面234c的温度进行计测。由第四温度测定部2343计测的温度(电压值)通过第四温度测定部2343进行模数转换，从而生成温度数据(温度信息)。第四温度测定部2343电连接于控制器260，构成为所生成的温度信息可向控制器260发送。

在分散板234a中的与衬底载置面211相对的面234d设置有温度检测部2345。温度检测部2345经由布线2346连接于温度测定部2347。

温度测定部2347对面234d的温度进行计测。温度测定部2347计测的温度(电压值)通过温度测定部2347进行模数转换，从而生成温度数据(温度信息)。温度测定部2347电连接于控制器260，构成为可将所生成的温度信息向控制器260发送。

(处理气体供给部)

连接于整流部270的气体导入口241连接有共通气体供给管242。如图4所示，共通气体供给管242连接有第一气体供给管243a、第二气体供给管244a、第三气体供给管245a、清洁气体供给管248a。

从包含第一气体供给管243a的第一气体供给部243主要供给含有第一元素的气体(第一处理气体)，从包含第二气体供给管244a的第二气体供给部244主要供给含有第二元素的气体(第二处理气体)。从包含第三气体供给管245a的第三气体供给部245主要供给吹扫气体，从包含清洁气体供给管248a的清洁气体供给部248供给清洁气体。供给处理气体的处理气体供给部由第一处理气体供给部和第二处理气体供给部中的任一个或两者构成，处理气体由第一处理气体和第二处理气体中的任一个或两者构成。

(第一气体供给部)

在第一气体供给管243a上，从上游方向开始依次设置有第一气体供给源243b、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC)243c、及作为开闭阀的阀243d。

从第一气体供给源243b供给含有第一元素的气体(第一处理气体)，其经由质量流量控制器243c、阀243d、第一气体供给管243a、共通气体供给管242被供给至缓冲空间232。

第一处理气体为原料气体，即，为处理气体之一。

此处，第一元素例如为硅(Si)。即，第一处理气体例如为含硅气体。作为含硅气体，可使用例如二氯硅烷(Dichlorosilane(SiH₂Cl₂)：DCS)气体。需要说明的是，第一处理气体的原料在常温常压下可以为固体、液体及气体中的任一种。第一处理气体的原料在常温常压下为液体时，在第一气体供给源243b和质量流量控制器243c之间设置未图示的气化器即可。此处，以气体的形式对原料进行说明。

在第一气体供给管243a的比阀243d更靠近下游的一侧，连接有第一非活性气体供给管246a的下游端。在第一非活性气体供给管246a上，从上游方向开始依次设置有非活性气体供给源246b、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC)246c、及作为开闭阀的阀246d。

此处，非活性气体例如为氮(N₂)气。需要说明的是，作为非活性气体，除N₂气外，例如可使用氦气(He)、氖气(Ne)、氩气(Ar)等稀有气体。

主要由第一气体供给管243a、质量流量控制器243c、阀243d构成含有第一元素的气体供给部243(也称为含硅气体供给部)。

另外，主要由第一非活性气体供给管246a、质量流量控制器246c及阀246d构成第一非活性气体供给部。需要说明的是，可考虑将非活性气体供给源246b、第一气体供给管243a包括在第一非活性气体供给部。

此外，可考虑将第一气体供给源243b、第一非活性气体供给部包括在含有第一元素的气体供给部。

(第二气体供给部)

在第二气体供给管244a的上游，从上游方向开始依次设置有第二气体供给源244b、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC)244c、及作为开闭阀的阀244d。

从第二气体供给源244b供给含有第二元素的气体(以下记作“第二处理气体”)，其经由作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC)244c、阀244d、第二气体供给管244a、共通气体供给管242被供给至缓冲空间232。

第二处理气体为处理气体之一。需要说明的是，第二处理气体可考虑为反应气体或改质气体。

此处，第二处理气体含有与第一元素不同的第二元素。作为第二元素，例如含有氧(O)、氮(N)、碳(C)、氢(H)中的一种以上。在本实施方式中，第二处理气体例如为含氮气体。具体而言，作为含氮气体，使用氨(NH₃)气。

第二处理气体供给部244主要由第二气体供给管244a、质量流量控制器244c、阀244d构成。

除此之外，还可以以下述方式构成：设置作为活化部的远程等离子体单元(RPU)244e，从而能够活化第二处理气体。

另外，在第二气体供给管244a的比阀244d更靠近下游一侧，连接有第二非活性气体供给管247a的下游端。在第二非活性气体供给管247a上，从上游方向开始依次设置有非活性气体供给源247b、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC)247c、及作为开闭阀的阀247d。

从第二非活性气体供给管247a将非活性气体经由质量流量控制器247c、阀247d、第二气体供给管247a供给至缓冲空间232。非活性气体在薄膜形成工序(后述的S203～S207)中作为载气或稀释气体发挥作用。

第二非活性气体供给部主要由第二非活性气体供给管247a、质量流量控制器247c及阀247d构成。需要说明的是，可考虑在第二非活性气体供给部中包括非活性气体供给源247b、第二气体供给管244a。

进而，可考虑在含有第二元素的气体的供给部244中包括第二气体供给源244b、第二非活性气体供给部。

(第三气体供给部)

在第三气体供给管245a上，从上游方向开始依次设置有第三气体供给源245b、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC)245c、及作为开闭阀的阀245d。

从第三气体供给源245b供给作为吹扫气体的非活性气体，其经由质量流量控制器245c、阀245d、第三气体供给管245a、共通气体供给管242被供给至缓冲空间232。

此处，非活性气体例如为氮气(N₂)。需要说明的是，作为非活性气体，除N₂气外，例如可使用氦气(He)、氖气(Ne)、氩气(Ar)等稀有气体。

第三气体供给部245(也称为吹扫气体供给部)主要由第三气体供给管245a、质量流量控制器245c、阀245d构成。

(清洁气体供给部)

在清洁气体供给管248a上，从上游方向开始依次设置有清洁气体源248b、质量流量控制器(MFC)248c、阀248d、远程等离子体单元(RPU)250。

从清洁气体源248b供给清洁气体，其经由MFC248c、阀248d、RPU250、清洁气体供给管248a、共通气体供给管242被供给至缓冲空间232。

在清洁气体供给管248a的比阀248d更靠近下游的一侧，连接有第四非活性气体供给管249a的下游端。在第四非活性气体供给管249a上，从上游方向开始依次设置有第四非活性气体供给源249b、MFC249c、阀249d。

另外，清洁气体供给部主要由清洁气体供给管248a、MFC248c及阀248d构成。需要说明的是，可考虑在清洁气体供给部中包括清洁气体源248b、第四非活性气体供给管249a、RPU250。

需要说明的是，也可以供给从第四非活性气体供给源249b供给的非活性气体，使其作为清洁气体的载气或稀释气体发挥作用。

从清洁气体源248b供给的清洁气体，在清洁工序中作为除去附着于缓冲空间232、处理室201的副产物等的清洁气体发挥作用。

此处，清洁气体例如为三氟化氮(NF₃)气体。需要说明的是，作为清洁气体，例如可使用氟化氢(HF)气体、三氟化氯(ClF₃)气体、氟气(F₂)等，另外，还可以将这些气体组合使用。

另外，优选地，作为设置于上述的各气体供给部的流量控制部，适合的是针阀、孔板等气流的响应性高的流量控制部。例如，气体的脉冲宽度为毫秒级的情况下，有时候通过MFC不能做出响应，但在针阀、孔板的情况下，通过组合高速的ON/OFF阀，可实现应对毫秒以下的气体脉冲。

(控制部)

如图1所示，衬底处理装置100具有控制衬底处理装置100的各部的动作的控制器260。

图5示出控制器260的概略。作为控制部(控制手段)的控制器260构成为具备作为运算部的CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)260a、RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)260b、存储装置260c、I/O端口260d的计算机。RAM260b、存储装置260c、I/O端口260d经由内部总线260e而能够与CPU260a进行数据交换。在控制器260可连接例如构成为触摸面板等的输入输出装置261、外部存储装置262。

存储装置260c例如由闪存、HDD(Hard Disk Drive，硬盘驱动器)等构成。在存储装置260c内，可读出地保存有控制衬底处理装置的动作的控制程序、记载了后述衬底处理的步骤、条件等的工艺制程、存储有直至对衬底200设定工艺制程为止的运算过程中使用的处理数据、控制条件的表等。需要说明的是，工艺制程是以使控制器260执行后述的衬底处理工序的各步骤并能获得规定的结果的方式组合而成，工艺制程作为程序发挥功能。以下，也将该程序制程、控制程序等统称而仅称为程序。需要说明的是，在本说明书中使用了程序这样的措辞的情况下，有时仅包含程序制程本身，有时仅包含控制程序本身，或者有时包含上述两者。另外，RAM260b构成作为暂时保持由CPU260a读出的程序、运算数据，处理数据，等的存储区域(工作区)

I/O端口260d连接于闸阀1330、1350、1490，升降机构218、加热器213、压力调节器227、真空泵223、远程等离子体单元244e、250、MFC243c、244c、245c、246c、247c、248c、249c，阀243d、244d、245d、246d、247d、248d、249d等。另外，还可连接于匹配器251、高频电源252、搬送机械装置1700，大气搬送机械装置1220，加载互锁单元1300等。

作为运算部的CPU260a被构成为：读取并执行来自存储装置260c的控制程序，并且与来自输入输出装置261的操作命令的输入等相应地、从存储装置260c读取工艺制程。另外，构成为：将从接收部285输入的设定值与存储于存储装置260c的工艺制程、控制数据进行比较·运算，能够计算出运算数据。另外，构成为能够由运算数据执行对应的处理数据(工艺制程)的决定处理等。而且，CPU260a被构成为：能够按照读取的工艺制程的内容，控制闸阀1330、1350、1490的开闭动作；升降机构218的升降动作；压力调节器227的压力调节动作；真空泵223的起停控制、远程等离子体单元250的气体激发动作，MFC243c、244c、245c、246c、247c、248c、249c的流量调节动作，阀243d、244d、245d、246d、247d、248d、249d的气体的起停控制，加热器213、加热器271、加热器272的温度控制等。

需要说明的是，控制器260可以以专用计算机的方式构成，但不限于此，也可以以通用的计算机的方式构成。例如，准备存储了上述程序的外部存储装置(例如磁带、软盘、硬盘等磁盘；CD、DVD等光盘；MO等光磁盘；USB存储器、存储卡等半导体存储器)262，可以通过使用外部存储装置262向通用的计算机安装程序等而能构成本实施方式涉及的控制器260。需要说明的是，用于向计算机提供程序的手段不限于经由外部存储装置262提供的情况。例如经由接收部285使用也可以使用网络263(互联网、专用线路)等通信手段，不经由外部存储装置262地提供程序。需要说明的是，存储装置260c、外部存储装置262构成为计算机可读取记录介质。以下，也将它们统括地简称为记录介质。需要说明的是，在本说明书中使用了记录介质这样的措辞的情况下，有时仅包含存储装置260c自身，有时仅包含外部存储装置262自身，或者有时包含上述两者。

作为表，至少记录了分别与第一加热器213、第二加热器271、第三加热器272对应的表。具体而言，记录了如图6记载的第一表、图7记载的第二表、图8记载的第三表。

第一表为对通过温度测定部计测的温度信息A1、B1、C1，和向第一加热器213供给的电力值进行比较的表。该表中的温度信息例如通过第一温度测定部213f、温度测定部2347而测定。在该情况下，可以是某一方的温度信息，也可以是考虑两方而算出的温度信息。

在使用第一表时，例如，在检测温度信息A1时，控制器260对电力控制部213c进行指示使其对第一加热部231供给电力值α1。对于其他温度信息B1、C1也是同样的。

第二表为对通过温度测定部2823测定的温度信息A2、B2、C2，和向第二加热器271供给的电力值进行比较的表。该表中的温度信息例如通过温度测定部2823、第四温度测定部2343而测定。在该情况下，可以是某一方的温度信息，也可以是考虑两方而算出的温度信息。

在使用第二表时，例如，在检测温度信息A2时，控制器260指示电力控制部2812a使其对第二加热部的中心部271a供给电力值α2a，指示电力供给控制部2812b使其对第二加热部的中间部271b供给电力值α2b、指示电力控制部2812c使其对第二加热部的外周部271c供给电力值α2c。对于其他检测值B2、C2也是同样的。

第三表为对通过温度测定部2726检测的温度信息A3、B3、C3，和向第三加热器272供给的电力值进行比较的表。该表中的温度信息例如通过温度测定部2726、第四温度测定部2343而测定。在该情况下，可以是某一方的温度信息，也可以是考虑两方而算出的温度信息。

在使用第三表时，例如，在检测温度信息A3时，控制器260指示电力控制部2722从而供给电力值α3。对于其他检测值B3、C3也是同样的。

(2)衬底处理工序

接下来，对于衬底处理工序的例子，通过作为半导体元器件的制造工序之一的、使用DCS气体及NH₃(氨)气形成氮化硅(SixNy)膜的例子进行说明。需要说明的是，在以下的说明中，构成衬底处理装置的各部的动作由控制器260控制。

图9中示出了在作为衬底的晶片200上形成氮化硅(SixNy)膜时的衬底处理工序的流程。

(衬底搬入工序S201)

在衬底处理时，首先，将晶片200搬入处理室201。具体而言，利用升降机构218使衬底支承部210下降，成为提升销207从贯通孔214向衬底支承部210的上表面侧突出的状态。另外，将处理室201内调节为规定压力后，打开闸阀1490，将晶片200载置于提升销207上。在将晶片200载置于提升销207上后，利用升降机构218使衬底支承部210上升至规定位置，由此晶片200被从提升销207载置到衬底支承部210。另外，也可以使之上升至衬底载置台212的突出部212b和分隔板204接触(抵接)的位置。

此时，可以利用加热器213将衬底载置台212预加热。通过预加热，能够缩短晶片200的加热时间。另外，在将晶片200从提升销207载置于载置面211时，在晶片200弹起时、晶片200产生翘曲时等，也可以对晶片200进行预备加热。预备加热可在衬底处理装置100内进行，也可在衬底处理装置100外进行。例如，在衬底处理装置100内进行的情况下，在通过提升销207支承晶片200的状态下，将衬底载置台212和衬底的距离设为规定的第一距离、使之待机规定时间从而加热。这里的第一距离可以是晶片200自闸阀1490被搬送时的搬送位置。另外，也可以设为比搬送位置的距离短的距离。对于衬底处理装置100内进行预备加热时的升温时间，可根据晶片200和衬底载置台212的距离而变化、对于距离更短的情况可缩短升温时间。具体而言，对衬底载置台进行预加热，自晶片200或衬托器(susceptor)不再温度变化起，保持一定时间。此时，也可以自第三气体供给部245供给非活性气体，通过设置于整流部270的第二加热部271一边将晶片200加热，一边上升至规定的位置。通过利用第二加热部271进行加热，能够抑制晶片200的翘曲的量、晶片200的弹起。

此时，基于通过各温度测定部所检测的温度信息对各加热部的温度进行控制。例如按以下的方式设定。加热器213以成为400℃～850℃、优选400℃～800℃、更优选400℃～750℃的范围内的一定温度的方式进行设定。利用加热器213进行的晶片200的加热或衬底载置台212的加热，持续进行例如直至重复工序S207。第二加热部271设定为与加热器213同等的温度，盖部加热体272设定为250～400℃程度的范围内的一定温度。需要说明的是，第二加热部271的各区域的温度设为使与第二排气口240相对的区域的温度升高。例如，若与第二排气口240相对的区域为中心部271a，则以升高中心部271a的温度的方式控制第二加热部271。具体而言，设定为中心部271a＞外周部271c＞中间部271b。另外，第二加热部271的各区域的温度优选设为第一处理气体和第二处理气体(反应气体)中的一方或两方发生分解的温度以下。通过设为处理气体和反应气体的一方或两方发生分解的温度以下，能够抑制在整流部270上的成膜。

(减压升温工序S202)

接下来，以处理室201内部变成规定压力(真空度)的方式，经由排气管224对处理室201进行排气。这时，根据压力传感器测定的压力值，对作为压力调节器227的APC阀的开度进行反馈控制。另外，根据温度传感器(未图示)检测的温度值，以处理室201内成为规定温度的方式，对向加热器213的通电量进行反馈控制。在直至晶片200的温度变为一定的期间，也可以设置利用真空排气、N2气体的供给而进行的吹扫、从而除去残留在处理室201内的水分或者从构件脱离的气体等的工序。由此，完成成膜工艺前的准备。需要说明的是，在将处理室201内排气从而成为规定的压力时，可以进行一次真空排气从而达到能够到达的真空度。

(第一处理气体供给工序S203)

接下来，如图10所示，自第一处理气体供给部向处理室201内供给作为第一处理气体(原料气体)的DCS气体。另外，继续进行利用排气部进行的处理室201内的排气、并以处理室201内的压力成为规定的压力(第一压力)的方式进行控制。具体而言，打开第一气体供给管243a的阀243d、第一非活性气体供给管246a的阀246d，向第一气体供给管243a流入DCS气体、向第一非活性气体供给管246a流入N2气。DCS气体从第一气体供给管243a流出，利用MFC243c调节为规定的流量。N2气体自第一非活性气体供给管246a流出，利用MFC246c调节为规定的流量。进行了流量调节的DCS气体与流量调节了的N2气体在第一气体供给管243a内进行混合，并从缓冲空间232向处理室201内供给，自排气管224进行排气。此时，实现对晶片200供给DCS气体(原料气体(DCS)供给工序)。DCS气体以规定的压力范围(第一压力：例如100Pa以上10000Pa以下)向处理室201内供给。由此，向晶片200供给DCS。通过供给DCS，在晶片200上形成含硅层。含硅层为含有硅(Si)、或者含有硅和氯(Cl)的层。

(第一吹扫工序S204)

在晶片200上形成含硅层之后，关闭第一气体供给管243a的阀243d，停止DCS气体的供给。这时，将排气管224的压力调节器227保持打开，通过真空泵223对处理室201内进行真空排气，将残留在处理室201内的DCS气体、未反应的DCS气体、或者对含硅层形成发挥积极作用后的DCS气体从处理室201内排除。另外，还可以将阀246d保持打开，维持向处理室201内供给作为非活性气体的N₂气。从阀246d持续供给的N2气作为吹扫气体发挥作用。由此，能够进一步提高将残留在第一气体供给管243a、共通气体供给管242、处理室201内的未反应或者对含硅层形成发挥积极作用后的DCS气体排除的效果。

需要说明的是，这时，也可以不将残留在处理室201内和缓冲空间232内的气体完全排除(不完全吹扫处理室201内)。若在处理室201内残留微量气体，则在之后进行的工序中不会产生不良影响。这时，向处理室201内供给的N₂气的流量也无需设为大流量，例如，通过供给与处理室201的容积同等程度的量，能够进行在下一工序中不产生不良影响的程度的吹扫。这样，通过不完全吹扫处理室201内部，能够缩短吹扫时间并使制造生产能力提高。另外，还能将N₂气的消耗控制在必要的最小限度。

这时的加热器213的温度与向晶片200供给原料气体时同样地进行设定。从各非活性气体供给部供给的作为吹扫气体的N₂气的供给流量分别设为例如100～20000sccm的范围内的流量。作为吹扫气体，除了N₂气之外，还可以使用Ar、He、Ne、Xe等稀有气体。

另外，此时，可构成为打开第二排气部的阀237，经由排气流路238、排气管236等，对残留在缓冲空间232、共通气体供给管242内未反应或者对含硅层形成发挥积极作用后的DCS气体进行排气。通过自排气流路238、排气管236对缓冲空间232、共通气体供给管242内的气氛进行排气，可降低残留的未反应或者对含硅层形成发挥积极作用后的DCS气体向处理空间201(晶片200)的供给。另外，上述自第二排气部的排气可构成为在第一吹扫工序之前和后的任一方或两方进行。或者也可以同时进行。

(第二处理气体供给工序S205)

在除去处理室201内的DCS残留气体之后，停止吹扫气体的供给，并供给作为反应气体的NH₃气。具体而言，打开第二气体供给管244a的阀244d，使NH₃气流进第二气体供给管244a内。在第二气体供给管244a内流动的NH₃气由MFC244c进行流量调节。经过流量调节的NH₃气经由共通气体供给管242、缓冲空间232向晶片200供给。供给到晶片200上的NH₃气与形成在晶片200上的含硅层反应，使硅氮化，并排出氢、氯、氯化氢等杂质。

此时的加热器213的温度与对晶片200进行原料气体的供给时相同。

(第二吹扫工序S206)

在第二处理气体供给工序之后，停止反应气体的供给，进行与第一吹扫工序S204同样的处理。通过进行残留气体除去工序，能够使残留在第二气体供给管244a、共通气体供给管242、缓冲空间232、处理室201内等的未反应或者对硅的氮化发挥积极作用后的NH₃气体排除。通过除去残留气体，能够抑制由残留气体造成的预期之外的膜形成。

另外，此时，可构成为打开第二排气部的阀237，经由排气流路238、排气管236等，对残留在缓冲空间232、共通气体供给管242内未反应或者对含硅层形成发挥积极作用后的DCS气体进行排气。通过自排气流路238、排气管236对缓冲空间232、共通气体供给管242内的气氛进行排气，可降低残留的未反应或者对含硅层形成发挥积极作用后的DCS气体向处理空间201(晶片200)的供给。另外，上述自第二排气部的排气可构成为在第一吹扫工序之前和后的任一方或两方进行。或者也可以同时进行。

(判定工序(重复工序)S207)

通过将以上的第一处理气体供给工序S203、第一吹扫工序S204、第二处理气体供给工序S205、第二吹扫工序S206分别各进行一次，能够在晶片200上沉积规定厚度的氮化硅(SixNy)层。通过重复这些工序，能够控制晶片200上的氮化硅膜的膜厚。进行控制使其重复规定次数直到形成为规定膜厚为止。

(搬送压力调节工序S208)

重复工序S203至工序S207而实施规定次数之后，进行搬送压力调节工序S208，晶片200从处理室201被输送出。具体而言，向处理室201内供给非活性气体，并将压力调节到能够进行输送的压力。

(衬底搬出工序S209)

调压后，衬底支承部210通过升降机构218而下降，提升销207从贯通孔214突出，并且晶片200被载置到提升销207上。在晶片200被载置到提升销207上之后，打开闸阀1490，晶片200从处理室201被搬出。需要说明的是，在搬出前，可进行降温直至能够进行搬出的温度。

(3)本实施方式涉及的效果

根据本实施方式，能够实现以下(a)～(f)所示的1种或多种效果。

(a)

通过设置第二加热部，对分散板234a进行加热，能够抑制热自分散板234a的发散，能够提高晶片200的温度均一性。另外，能够降低第一加热部(加热器213)的消耗电力。

(b)

将第二加热部分割为多个区域，并使与第二排气口相对的位置的区域的温度高于其他区域的温度，能够抑制向第二排气口的热传导，提高晶片200的温度均一性。

(c)

能够抑制分散板234a的温度差，抑制分散板234a的热应力的发生。另外，能够抑制附着于分散板234a的膜的剥离。

(d)

抑制由整流部270的温度差而引起的热应力的发生，能够抑制膜自整流部270的剥离。

(e)

能够抑制由排气引导件235的温度而引起的热应力的发生，能够抑制膜自排气引导件235的剥离。

(f)

通过盖231的外周部231b、与分散板234a和绝缘块233之间，设置作为隔热部的隔热件239，能够抑制自分散板234a、向分散板234a的外周方向(径向)的热传导，能够提高簇射头234的温度均一性。另外，能够抑制自加热器213、第二加热部271向上部容器密封部202c、下部容器密封部202d的热传导。由此，能够抑制上部容器密封部202c、下部容器密封部202d的劣化。另外，能够减小盖的外周部231b和分隔板204的热膨胀差，能够抑制由热膨胀错位引起的密封性的降低。

需要说明的是，上述中记载了交替供给原料气体和反应气体进行成膜的方法，但只要原料气体和反应气体的气相反应量、副生成物的发生量在容许范围内，可以适用其他方法。例如，原料气体和反应气体的供给时机重合这样的方法。

另外，在上述中，对成膜处理进行了记载，但也可以适用于其他处理。例如，有扩散处理、氧化处理、氮化处理、氧氮化处理、还原处理、氧化还原处理、蚀刻处理、加热处理等。例如，在仅使用反应气体对衬底表面、形成于衬底的膜进行等离子体氧化处理、等离子体氮化处理时，也可以应用本公开。另外，也可以适用于仅使用了反应气体的等离子体退火处理。

另外，在上述中记载了衬底处理，但不限于此，也可适用于衬底处理装置的清洁处理。例如，在将清洁气体供给至簇射头234时，通过对整流部加热器271的各区域设置温度差，能够提高附着于整流部270的膜、异物的除去效率。

另外，在上述中记载了半导体器件的制造工序，实施方式涉及的公开也可适用于半导体器件的制造工序以外的工序。例如，包括液晶器件的制造工序，对陶瓷衬底的等离子体处理等。

另外，在上述中示出了使用含硅气体、含氮气体作为原料气体形成氮化硅膜的例子，但也可适用于使用其他气体的成膜。例如有含氧膜、含氮膜、含碳膜、含硼膜、含金属膜和含有这些元素中的多个元素的膜。需要说明的是，作为这些膜，例如有SiO膜、AlO膜、ZrO膜、HfO膜、HfAlO膜、ZrAlO膜、SiC膜、SiCN膜、SiBN膜、TiN膜、TiC膜、TiAlC膜等。通过比较为了形成这些膜所使用的原料气体和反应气体各自的气体特性(吸附性、脱离性、蒸汽压等)，适当改变供给位置、簇射头234内的构造，可以获得同样的效果。

另外，在上述中，为了对第二加热部271的3个区域分别进行加热，分为中心部271a、中间部271b、外周部271c，但不限于此。只要构成为与第二排气口240相对的区域的温度比其他区域高的方式即可，可构成为例如对应于2个区域、4个以上的区域。