專利名稱：：處理聚硅氮烷膜的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及對(duì)配設(shè)在硅晶片等被處理基板上的聚硅氮烷膜進(jìn)行處理的方法，特別是涉及可以適合在半導(dǎo)體處理中使用的方法。這里，所謂半導(dǎo)體處理是指通過按照規(guī)定的圖形，在晶片或LCD(液晶顯示器LiquidCrystalDisplay)那樣的FPD(平板顯示器FlatPanelDisplay)用的玻璃基板等的被處理基板上形成半導(dǎo)體層，絕緣層，導(dǎo)電層等，在該被處理基板上制造半導(dǎo)體器件或包含半導(dǎo)體器件連接的線路，電極等結(jié)構(gòu)物而進(jìn)行的各種處理。
背景技術(shù)：
：在半導(dǎo)體器件中，作為STI(淺槽絕緣結(jié)構(gòu)ShallowTrenchIsolation)結(jié)構(gòu)的元件分離膜或PMD(金屬沉積前的介電質(zhì)層Pre-MetalDielectric)結(jié)構(gòu)的層間絕緣膜等絕緣膜，一般使用硅氧化膜(SiOj莫)。作為這種硅氧化膜的形成方法一般為利用CVD(化學(xué)氣相沉積ChemicalVaporDeposition)形成BPSG(硼磷硅玻璃Boro-phosphoSilicateGlass)法或臭氧TEOS(四乙基原硅酸鹽tetraethylortho-silicate)法等的絕緣膜的過程。近年來，伴隨著半導(dǎo)體器件的高集成化，微細(xì)化不斷發(fā)展(例如，線寬比0.13pm狹窄的新一代的半導(dǎo)體裝置)、STI用的槽、部件間形成的間隙等的凹部縱橫尺寸比非常高。當(dāng)埋入這種縱橫尺寸比高的凹部時(shí)，用上述的BPSG法或臭氧TEOS法等方法形成的Si02膜存在凹部的埋入性(階梯覆蓋率stepcoverage)非常不好的問題。為了提高向縱橫尺寸比高的凹部的埋入性，已知使用聚硅氮垸(-(SiRl-NR2)n-:Rl，R2為烷基)膜作為元件分離膜或?qū)娱g絕緣膜等的技術(shù)。聚硅氮烷膜可通過在被處理基板上涂布聚硅氮烷涂布液，接著，進(jìn)行熱處理，燒制成包含硅和氧的絕緣膜(典型地為硅氧化膜(Si02膜))。這種涂布型的硅氧化膜具有覆蓋性能好、通過在水蒸氣氣氛下進(jìn)行熱處理可提高密度、形成沒有寬隙或接縫的膜的優(yōu)點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種處理聚硅氮垸膜的方法，其能夠在對(duì)表面配設(shè)有聚硅氮烷的涂布膜的被處理基板進(jìn)行處理時(shí)，高效抑制顆粒的產(chǎn)生。本發(fā)明的第一觀點(diǎn)為一種處理聚硅氮烷膜的方法，包括將表面配設(shè)有聚硅氮垸的涂布膜的被處理基板搬入反應(yīng)容器的處理區(qū)域的工序；在將所述處理區(qū)域設(shè)定為包含氧、并且具有6.7kPa26.7kPa的第一壓力的第一氣氛的狀態(tài)下，進(jìn)行使所述處理區(qū)域從預(yù)熱溫度變化至規(guī)定溫度的升溫的工序；和在將所述處理區(qū)域設(shè)定為包含氧化氣體、并且具有高于所述第一壓力的第二壓力的第二氣氛的狀態(tài)下，進(jìn)行用于在所述規(guī)定溫度以上的第一處理溫度燒制所述涂布膜、得到含有硅和氧的絕緣膜的第一熱處理的工序。本發(fā)明的第二觀點(diǎn)為一種處理聚硅氮烷膜的方法，包括將表面配設(shè)有聚硅氮烷的涂布膜的被處理基板搬入反應(yīng)容器的處理區(qū)域的工序；在將所述處理區(qū)域設(shè)定為包含氧、并且具有第一壓力的第一氣氛的狀態(tài)下，進(jìn)行以rc/分鐘io。c/分鐘的平均升溫速度使所述處理區(qū)域從預(yù)熱溫度變化至規(guī)定溫度的升溫的工序；和在將所述處理區(qū)域設(shè)定為包含氧化氣體、并且具有高于所述第一壓力的第二壓力的第二氣氛的狀態(tài)下，進(jìn)行用于在所述規(guī)定溫度以上的第一處理溫度燒制所述涂布膜、得到含有硅和氧的絕緣膜的第一熱處理的工序。本發(fā)明的第三觀點(diǎn)為一種處理聚硅氮垸膜的方法，包括將表面配設(shè)有聚硅氮烷的涂布膜的被處理基板搬入反應(yīng)容器的處理區(qū)域的工序；在將所述處理區(qū)域設(shè)定為包含氧、并且具有0.1kPa1.3kPa的預(yù)備壓力的預(yù)備氣氛的狀態(tài)下，對(duì)所述反應(yīng)容器內(nèi)進(jìn)行排氣的工序；在將所述處理區(qū)域設(shè)定為包含氧、并且具有第一壓力的第一氣氛的狀態(tài)下，進(jìn)行使所述處理區(qū)域從預(yù)熱溫度變化至規(guī)定溫度的升溫的工序；和在將所述處理區(qū)域設(shè)定為包含氧化氣體、并且具有高于所述第一壓力的第二壓力的第二氣氛的狀態(tài)下，進(jìn)行用于在所述規(guī)定溫度以上的第一處理溫度燒制所述涂布膜、得到含有硅和氧的絕緣膜的第一熱處理的工序。圖1為表示具有聚硅氮垸膜的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)例子的截面圖。圖2為表示本發(fā)明的實(shí)施方式的立式熱處理裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖3為說明本發(fā)明的實(shí)施方式的聚硅氮烷膜的處理方法的工序圖。圖4為表示圖3所示的處理方法的各工序的溫度和反應(yīng)管(反應(yīng)容器)內(nèi)的狀態(tài)的圖。圖5為表示升溫時(shí)的反應(yīng)管的壓力條件和顆粒在晶片上的附著量的關(guān)系的特性圖。圖6為表示升溫速度和顆粒在晶片上的附著量的關(guān)系的特性圖。圖7為表示晶片搬入后的減壓、循環(huán)清洗和顆粒附著量的關(guān)系的特性圖。具體實(shí)施例方式本發(fā)明者等在本發(fā)明開發(fā)過程中研究了在聚硅氮垸膜的熱處理中發(fā)生的問題。結(jié)果，本發(fā)明者等得到以下所述的認(rèn)識(shí)。艮P:對(duì)涂布的聚硅氮垸膜進(jìn)行燒制，變化為硅氧化膜等的處理在作為例如立式熱處理裝置的所謂間歇爐中進(jìn)行。這里，將搭載有多塊晶片的保持件搬入反應(yīng)管(反應(yīng)容器)內(nèi)，依次將反應(yīng)管內(nèi)的氣氛切換為水蒸氣氣氛、氮?dú)夥?，并根?jù)規(guī)定的升溫工序，對(duì)晶片進(jìn)行熱處理。通過這種熱處理除去涂布的聚硅氮烷中的氮、碳、氫等雜質(zhì)，將涂布膜的基本骨架結(jié)構(gòu)變化為Si02，由此得到絕緣膜。在對(duì)聚硅氮烷膜進(jìn)行燒制的一系列熱處理中，將反應(yīng)管內(nèi)預(yù)熱至比燒制時(shí)的處理溫度低的例如200°C，可縮短至處理溫度的升溫時(shí)間，提高生產(chǎn)率。另一方面，在晶片上的涂布膜的形成是通過將在溶劑中溶解的聚硅氮垸溶液涂布晶片上，其次，利用烘焙處理使該溶劑揮發(fā)進(jìn)行的。但是，由于在涂布膜中殘留有微量的溶劑，當(dāng)將涂布膜暴露在高溫氣氛時(shí)，在涂布膜內(nèi)殘留的溶劑在反應(yīng)管內(nèi)揮發(fā)。此外，聚硅氮垸有分7量分布，當(dāng)將涂布膜暴露在高溫氣氛中時(shí)，分子量低的聚硅氮烷部分升華，變成氣體。因此，當(dāng)將聚硅氮烷的涂布膜暴露在預(yù)熱溫度氣氛，進(jìn)行從預(yù)熱溫度至處理溫度的升溫時(shí)，溶劑的揮發(fā)氣體或低分子量的聚硅氮烷氣體(以下將這些氣體歸納稱為輸出氣體(outgas))從涂布膜釋放。在這種輸出氣體中具體包含硅烷、氫、氨等。這些輸出氣體在反應(yīng)管內(nèi)互相反應(yīng)，成為顆粒，附著在晶片表面上，污染晶片。從這個(gè)觀點(diǎn)出發(fā)，包含本發(fā)明者的研究小組開發(fā)了預(yù)先將被預(yù)熱的反應(yīng)管設(shè)為氧氣氛，將涂布有聚硅氮烷的晶片搬入其中的技術(shù)(曰本特開2005-116706號(hào)公報(bào)(權(quán)利要求8，第00910094段，圖15)(專利文獻(xiàn)1))。通過在氧氣氛中進(jìn)行使低分子量的聚硅氮垸的骨架結(jié)構(gòu)向Si02變化的反應(yīng)，可以抑制聚硅氮烷的升華，抑制輸出氣體的釋放或顆粒的產(chǎn)生。根據(jù)實(shí)驗(yàn)，在對(duì)涂布于200mm的100塊晶片上的涂布膜進(jìn)行燒制的熱處理中，利用專利文獻(xiàn)1所示的技術(shù)，附著在晶片上的顆粒(0.16pm以上)的數(shù)目為20個(gè)以下/塊。但是，為了提高處理效率，現(xiàn)在必需處理100塊300mm的晶片，或處理200塊200mm的晶片。這種處理量的增加，使涂布在晶片上的聚硅氮垸的量也增加，輸出氣體的總發(fā)生量也增加。由于這樣，即使使用專利文獻(xiàn)1所述的技術(shù)，顆粒的附著量增加，會(huì)成為成品率降低的重要原因。以下，參照根據(jù)這種認(rèn)識(shí)構(gòu)成的本明的實(shí)施方式。在以下的說明中，對(duì)于具有大致相同的功能和結(jié)構(gòu)的構(gòu)成元件，用相同的符號(hào)表示，只在必要的情況下進(jìn)行重復(fù)說明。圖1為表示具有聚硅氮垸膜的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)例的截面圖。在圖1中，半導(dǎo)體基板1由例如P型硅(Si)基板構(gòu)成。在半導(dǎo)體基板1的表面上形成N+型源極層11A和N+型漏極層IIB，與埋入STI結(jié)構(gòu)的凹部中的元件分離膜10。在半導(dǎo)體基板1上依次配設(shè)有例如由硅氧化膜構(gòu)成的柵極氧化膜13，和例如由多晶硅膜構(gòu)成的柵電極14。柵極氧化膜13和柵電極14由配設(shè)在半導(dǎo)體基板1上的第一層間絕緣膜12包在第一層間絕緣膜12上配設(shè)有構(gòu)成金屬配線層的Cu(銅)或Al(鋁)的配線層17(在圖1中表示銅的例子)。N+型源極層11八和1^+型漏極層11B與Cu配線層17利用W(鉤)的插頭(plug)層15連接。在第一層間絕緣膜12上配設(shè)有第二層間絕緣膜16。在第二層間絕緣膜16上，隔著由氮化膜構(gòu)成的硬掩模18配設(shè)有第三層間絕緣膜19。在這種多層結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件中，利用對(duì)聚硅氮烷膜進(jìn)行燒制而得的絕緣膜形成元件分離膜10、第一層間絕緣膜。圖2為表示本發(fā)明的實(shí)施方式的立式熱處理裝置的結(jié)構(gòu)圖。如圖2所示，該裝置包含下端部固定在基體23上的立式的加熱爐2。加熱爐2例如由具有頂部的筒狀的絕熱體21和配設(shè)在其內(nèi)部的加熱單元構(gòu)成。加熱單元例如由電阻發(fā)熱體構(gòu)成的加熱器22構(gòu)成。加熱器22沿著絕熱體21的內(nèi)壁面配設(shè)在周方向。加熱器22分開配設(shè)在每一個(gè)區(qū)域，由此在上下分割處理區(qū)域(熱處理氣氛區(qū)域)而形成的多個(gè)區(qū)域的每一個(gè)區(qū)域能夠分別進(jìn)行加熱控制。在加熱爐2中配設(shè)例如由石英制成的反應(yīng)管(反應(yīng)容器或處理室)3。反應(yīng)管3形成上端封閉，在其內(nèi)部形成有處理區(qū)域的立式結(jié)構(gòu)。反應(yīng)管3在由基體23包圍其基部周圍的狀態(tài)下被固定。該立式熱處理裝置還包含以隔開一定間隔層疊的狀態(tài)下，保持多塊(例如100塊)被處理基板(例如半導(dǎo)體晶片W)的作為保持具的晶舟31。晶舟31隔著作為絕熱件的保溫筒32和轉(zhuǎn)臺(tái)(turntable)33被載置在蓋體34上。蓋體34安裝在舟升降機(jī)35上，用于開閉反應(yīng)管3的下端開口部。在舟升降機(jī)35上配設(shè)有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)36，由此，晶舟31能夠與轉(zhuǎn)臺(tái)33—起旋轉(zhuǎn)。通過舟升降機(jī)35升降，進(jìn)行晶舟31相對(duì)于反應(yīng)管3的搬入搬出。在反應(yīng)管3的下部側(cè)，來自氣體供給系統(tǒng)40的氣體供給管4從外部插通內(nèi)部。氣體供給管4在反應(yīng)管3內(nèi)垂直立起，其前端部以在反應(yīng)管3的中心部附近向著頂部吹送處理氣體的方式被彎曲。另一方面，如圖2所示，氣體供給管4的上游側(cè)分支為第一氣體供給管41和第二氣體供給管42。作為水蒸氣發(fā)生單元的水蒸氣發(fā)生器5配設(shè)在第一氣體供給管41上。第一氣體供給管41在水蒸氣發(fā)生器5的上游側(cè)，分支為氧氣供給管43和氫氣供給管44。氧氣供給管43的基端側(cè)，通過閥VI和質(zhì)量流量控制器M1，與氧氣供給源45連接。氫氣供給管44的基端側(cè)，通過閥V2和質(zhì)量流量控制器M2，與氫氣供給源46連接。在質(zhì)量流量控制器Ml的跟前，使水蒸氣發(fā)生器5分支的分支管路43a與氧氣供給管43連接。分支管路43a通過質(zhì)量流量控制器M4、閥V4直接與氣體供給管4連接，用于直接將氧供給反應(yīng)管3。第二氣體供給管42的基端側(cè)通過閥V3和質(zhì)量流量控制器M3與氮?dú)夤┙o源47連接。質(zhì)量流量控制器M1M4和閥V1V4構(gòu)成調(diào)整氣體的供給流量用的氣體供給系統(tǒng)40。在水蒸氣發(fā)生器5的下游側(cè)，閥VO配設(shè)在第一氣體供給管41上。作為加熱使水蒸氣不結(jié)露的加熱單元的加熱器，例如帶式加熱器51巻繞在氣體供給管4、41的下游側(cè)的部分上。水蒸氣發(fā)生器5具有加熱在其中通過的氣體的加熱單元。在水蒸氣發(fā)生器5的氣體流路中配設(shè)有鉑等的催化劑。在水蒸氣發(fā)生器5內(nèi)將氧氣和氫氣加熱至例如500°C以下的規(guī)定溫度，與催化劑接觸。由此，在催化劑的存在下，氧氣和氫氣反應(yīng)，發(fā)生水蒸氣。采用水蒸氣發(fā)生器5，可在減壓的反應(yīng)管3內(nèi)，使水蒸氣對(duì)于水蒸氣和氧氣的濃度為1%90%左右的濃度。作為減壓?jiǎn)卧恼婵毡?5，通過排氣管24與反應(yīng)管3的下部側(cè)連接。壓力調(diào)整單元26配設(shè)在排氣管24上。在該實(shí)施方式中，壓力調(diào)整單元26除了調(diào)整蝶閥等的壓力的機(jī)器外，還包含進(jìn)行排氣管24的開閉的主閥等。該立式熱處理裝置具有例如由計(jì)算機(jī)構(gòu)成的控制部6?？刂撇?具有控制加熱器22、氣體供給系統(tǒng)40和壓力調(diào)整單元26等的功能?？刂撇?控制反應(yīng)管3內(nèi)的溫度或壓力，氧氣或水蒸氣供給量等。由此，控制部6從存放有用于執(zhí)行處理參數(shù)和處理順序的程序的存儲(chǔ)介質(zhì)(未圖示)讀取這些程序，在各單元中執(zhí)行。存儲(chǔ)介質(zhì)由例如硬盤、微型光盤、磁光盤，存儲(chǔ)器卡等存儲(chǔ)單元構(gòu)成。其次，參照?qǐng)D3和圖4說明使用圖2所示的裝置的聚硅氮烷膜的處理方法。在本實(shí)施方式中，聚硅氮垸膜作為圖1所示的半導(dǎo)體器件的元件分離膜10或在金屬配線的下方側(cè)形成的第一層間絕緣膜12使用。圖3為說明本發(fā)明的實(shí)施方式的聚硅氮烷膜的處理方法的工序圖。圖4為表示圖3所示的處理方法的各工序的溫度和反應(yīng)管內(nèi)的狀態(tài)的圖。在本實(shí)施方式中，如圖3所示，利用涂布單元(未圖示)進(jìn)行聚硅氮烷的涂布的前工序。然后，利用圖2所示的立式熱處理裝置進(jìn)行涂布膜的燒制。在涂布單元中，利用旋轉(zhuǎn)涂布法將包含聚硅氮烷(-(SiRl-NR2)n-:Rl，R2為烷基)的成分和溶劑的涂布液涂布在晶片W的表面上(處理Ql)。這樣形成的涂布膜在例如150'C左右的溫度下進(jìn)行3分鐘的烘焙處理，除去涂布液中的溶劑(處理Q2)。利用晶片載體(未圖示)將配設(shè)有這種涂布膜的晶片W搬送至圖2所示的立式熱處理裝置中。當(dāng)將晶片W搬入立式熱處理裝置中時(shí)，將反應(yīng)管3內(nèi)設(shè)定為作為比后述的處理溫度低的預(yù)熱溫度的例如200°C。在不使水蒸氣發(fā)生器5工作的狀態(tài)下，打開分支管路43a的閥V4，利用氧氣對(duì)反應(yīng)管3內(nèi)進(jìn)行清洗。在這個(gè)狀態(tài)下，利用晶片移放機(jī)(未圖示)，從晶片載體將例如100塊晶片W移放在下降至反應(yīng)管3下方側(cè)的裝載區(qū)域內(nèi)的晶舟31上。在晶片W的移放結(jié)束后，使晶舟31上升，搬入反應(yīng)管3內(nèi)。與此同時(shí)，利用蓋體34封閉反應(yīng)管3內(nèi)下端開口部。當(dāng)將晶片W搬入反應(yīng)管3內(nèi)時(shí)，將形成有涂布膜的晶片W從裝載區(qū)域的氣氛溫度，例如大概為室溫的狀態(tài)急劇地加熱至20(TC的預(yù)熱溫度。由此，在烘焙處理中沒有被徹底除去的溶劑、低分子量的聚硅氮垸開始從涂布膜作為輸出氣體釋放。為了抑制伴隨這些輸出氣體的釋放產(chǎn)生顆粒，如圖3所示，本實(shí)施方式在熱處理(處理P3)前實(shí)行循環(huán)清洗(處理P1)和低壓低速升溫(處理P2)。以下，說明這些處理。如上所述，如果關(guān)閉蓋體34，密閉反應(yīng)管3內(nèi)，則使真空泵25工作，繼續(xù)通過排氣管24對(duì)反應(yīng)管3內(nèi)的氣體進(jìn)行真空排氣。這時(shí)，如圖4所示，在預(yù)熱溫度一定的條件下，在例如O.lkPa1.3kPa(llOtorr)的范圍內(nèi)，周期地使壓力調(diào)整裝置26的設(shè)定值按"O.lkPa—1.3kPa—0.1kPa—…"等變化。與此同時(shí)，在110slm的范圍內(nèi)，使質(zhì)量流量控制器M4的設(shè)定值，周期性地按"lslm—10shn—lslm—…"變化。這樣，進(jìn)行530分鐘改變反應(yīng)管3內(nèi)的壓力和氧氣供給量的循環(huán)清洗(處理P1)。通過循環(huán)清洗，可以利用氧氣供給量或壓力的變動(dòng)攪拌反應(yīng)管3內(nèi)的氣氛，抑制滯留的發(fā)生，并有效地清洗掉反應(yīng)管3內(nèi)的氣體。通過在搬入晶片W后立即對(duì)反應(yīng)管3內(nèi)進(jìn)行循環(huán)清洗，首先可利用從室溫向預(yù)熱溫度的急劇的溫度變化，將一口氣從涂布膜釋放出的輸出氣體強(qiáng)制地排出至系統(tǒng)外。由此可以抑制搬入后的顆粒的發(fā)生。如果結(jié)束循環(huán)表洗，則如圖4所示，保持預(yù)熱溫度一定，使質(zhì)量流量控制器M4的設(shè)定值例如為lOslm，可使氧氣的供給量一定。另外，將壓力調(diào)整裝置26的設(shè)定值設(shè)定為6.7kPa(50torr)以上26.7kPa(200torr)以下的例如13.3kPa(100torr)，使反應(yīng)管3內(nèi)的壓力一定。如果結(jié)束反應(yīng)管3內(nèi)的壓力調(diào)整，在15分鐘內(nèi)使氧供給量和反應(yīng)管3內(nèi)的壓力維持原狀，在使涂布膜中的溶劑充分揮發(fā)后，開始反應(yīng)管3內(nèi)的升溫。在升溫過程中，控制加熱器22，以rc/分鐘iotv分鐘(例如1(TC/分鐘)的平均升溫速度將反應(yīng)管3內(nèi)的處理區(qū)域升溫至規(guī)定溫度，例如進(jìn)行熱處理(后述的第一熱處理)的400。C。其中，預(yù)熱溫度為100200°C，規(guī)定溫度為200500。C。在該升溫期間中，涂布膜受溫度變化的影響，輸出氣體從各晶片W被釋放。此外，在這個(gè)期間中，繼續(xù)反應(yīng)管3內(nèi)的真空排氣和氧氣的供給，并將反應(yīng)管3內(nèi)的壓力保持得比迸行熱處理的壓力低(低壓升溫)，降低直到處理溫度的升溫速度(低速升溫)。利用這種低壓和低速升溫(處理P2)，可以抑制由輸出氣體產(chǎn)生的顆粒。在處理P2中，如上所述，通過供給氧氣，可使低分子量的聚硅氮烷的骨架結(jié)構(gòu)變化為Si02骨架結(jié)構(gòu)。另外，在抑制輸出氣體放出的同時(shí)，通過排出被釋放的輸出氣體，可抑制反應(yīng)管3內(nèi)產(chǎn)生顆粒。為了實(shí)現(xiàn)處理P2的低壓升溫，在比循環(huán)清洗時(shí)的0.1kPa1.3kPa(l10torr)高的6.7kPa(50torr)26.7kPa(200torr)的范圍內(nèi)設(shè)定處理區(qū)域的壓力。當(dāng)使壓力比該范圍低時(shí)，連氧氣也被排出，可以充分地將氧供給聚硅氮烷。在這種情況下，來自聚硅氮烷膜的升華氣體量增多，結(jié)果，有產(chǎn)生大量的顆粒的可能性。此外，當(dāng)壓力比該范圍高時(shí)，輸出氣體的排氣性能不足，仍有使顆粒的發(fā)生量上升的可能性。另外，在處理P2中，降低升溫速度，可減小每單位時(shí)間從晶片W釋放的輸出氣體的量。這樣，可以充分確保低分子量的聚硅氮垸和氧的反應(yīng)時(shí)間。為了實(shí)現(xiàn)處理P2的低速升溫，可在TC/分鐘l(TC/分鐘的范圍內(nèi)設(shè)定處理區(qū)域的升溫速度。當(dāng)升溫速度比這個(gè)范圍高時(shí)，顆粒的抑制效果不充分。相反，當(dāng)升溫速度更低時(shí)，生產(chǎn)率降低引起的效率降低顯著。如果經(jīng)過以上的處理P1、P2，至40(TC的升溫結(jié)束，則進(jìn)行對(duì)涂布膜燒制的熱處理(處理P3)。如圖4所示，在該熱處理中包含第一、第二和第三熱處理。利用第一熱處理形成聚硅氮垸膜的骨架。利用第二熱處理除去乙醇成分，提高聚硅氮烷膜的機(jī)械強(qiáng)度。利用第三熱處理，使聚硅氮烷膜變的致密。以下簡(jiǎn)單地說明這些熱處理。通過先行的循環(huán)清洗、低壓和低速升溫已將涂布膜中的溶劑、低分子量的聚硅氮垸從反應(yīng)管3排出，又利用氧氣變化為Si02骨架。但是，在第一熱處理中，由于從涂布膜產(chǎn)生一些輸出氣體，因此必需繼續(xù)反應(yīng)管3內(nèi)的排氣，設(shè)定為減壓氣氛。另一方面，在第二和第三熱處理中，幾乎沒有輸出氣體引起的顆粒產(chǎn)生的問題。第一熱處理在低壓和低速升溫后進(jìn)行，在升溫時(shí)的規(guī)定溫度以上的溫度例如40(TC的溫度下，將反應(yīng)管3內(nèi)部從氧氣氣氛切換至水蒸氣氣氛(氧化氣體氣氛)。這種切換通過關(guān)閉分支管路43a的閥V4，打開閥V1、V2、V0，將氧氣和氫氣供給水蒸氣發(fā)生器5，將生成的水蒸氣導(dǎo)入反應(yīng)管3來進(jìn)行。另外，通過調(diào)整壓力調(diào)整單元26，可將反應(yīng)管3內(nèi)的壓力調(diào)整為比處理P2高，而且為101kPa以下(例如53.3kPa(400torr))，使減壓氣氛下的處理區(qū)域的水分濃度為例如80%。通過將這種條件維持例如30分鐘，利用第一熱處理，可除去氮、碳、氫等雜質(zhì)，形成Si02骨架，使聚硅氮垸膜具有絕緣性。又如下所述，由于第一第三熱處理的溫度慢慢地上升，該溫度范圍可以為例如2001000。C的范圍。另夕卜，為了說明方便，燒制后的膜稱為聚硅氮烷膜。接著，在壓力和水蒸氣的供給狀態(tài)保持不變(氧化氣體氣氛)下，控制加熱器22，以例如25X:/分鐘的平均升溫速度，使反應(yīng)管3內(nèi)的溫度為例如60(TC。通過維持該狀態(tài)例如30分鐘左右，利用第二熱處理可除去來自聚硅氮烷膜中包含的乙醇等的OH基的成分，提高聚硅氮垸膜的機(jī)械強(qiáng)度。然后，關(guān)閉閥V0V2，停止水蒸氣的供給，另一方面，打開閥V3，供給氮?dú)?，將反?yīng)管3內(nèi)置換為氮?dú)鈿夥?不活潑氣體氣氛)。其次，保持壓力不變，控制加熱器22，以例如25'C/分鐘的平均升溫速度，將反應(yīng)管3內(nèi)升溫至80(TC。通過維持這種狀態(tài)30分鐘左右，利用第三熱處理，使聚硅氮垸膜變的致密。然后，將反應(yīng)管3內(nèi)降溫至400°C，然后利用氮?dú)馇逑捶磻?yīng)管3內(nèi)，返回大氣壓。接著，使晶舟31下降，按照與晶片的移載動(dòng)作相反的順序，利用移放機(jī)取出晶片W。其中，上述各熱處理的溫度、壓力條件、氣體氣氛可根據(jù)制造的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)等，選擇適宜的適當(dāng)條件。采用本實(shí)施方式有以下的效果。即對(duì)晶片W上的聚硅垸膜進(jìn)行燒制，形成絕緣性的聚硅氮烷膜(包含硅，氧的絕緣膜)。這里，當(dāng)使反應(yīng)管3內(nèi)的溫度從預(yù)熱溫度升溫至達(dá)到熱處理溫度的規(guī)定溫度時(shí)，成為氧氣的低壓氣氛。由于這樣，可得到利用氧抑制來自涂布膜的升華氣體的發(fā)生，并且可得到發(fā)生的輸出氣體排出的效果。因此，可提高抑制由于氣體產(chǎn)生顆粒的效果。將使反應(yīng)管3內(nèi)的溫度從預(yù)熱溫度升溫至達(dá)到熱處理溫度的規(guī)定溫度時(shí)的平均升溫速度調(diào)整至1。C/分鐘10。C/分鐘的范圍內(nèi)。這樣，可減少每單位時(shí)間從晶片W釋放的輸出氣體量，充分確保低分子量的聚硅氮烷和氧的反應(yīng)時(shí)間。結(jié)果，可減少不與氧反應(yīng)而升華的輸出氣體量，抑制顆粒的發(fā)生量。在將晶片W搬入調(diào)整為預(yù)熱溫度的反應(yīng)管3內(nèi)后，改變壓力和供給的氧氣的量，并對(duì)反應(yīng)管3內(nèi)進(jìn)行循環(huán)清洗。這樣，可以有效地排出從室溫到預(yù)熱溫度的急劇的溫度變化而釋放的輸出氣體。利用只將氧氣供給反應(yīng)管3內(nèi)并升溫的現(xiàn)有的方法，在對(duì)多塊大口徑的晶片W(例如200塊以上的晶片)的熱處理中，很難減少顆粒。與此相對(duì)，采用本實(shí)施方式的低壓升溫、低速升溫和循環(huán)清洗，針對(duì)這種晶片W，也能夠減少顆粒進(jìn)行熱處理，能夠提高燒制處理的處理效率。此外，上述三種技術(shù)(低壓升溫，低速升溫，循環(huán)清洗)分別具有獨(dú)自的顆粒抑制效果。因此，在立式熱處理裝置中的應(yīng)用不限于全部使用這三種技術(shù)的實(shí)施方式所示的情況，根據(jù)需要，選擇一種技術(shù)使用也可以，選擇2種技術(shù)組合使用也可以。[實(shí)驗(yàn)1〗進(jìn)行關(guān)于升溫時(shí)的反應(yīng)管的壓力條件和顆粒在晶片上的附著量的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，將100塊形成有涂布膜的晶片W收納于反應(yīng)管3內(nèi)的處理區(qū)域中。接著，繼續(xù)對(duì)處理區(qū)域進(jìn)行排氣，并成為氧氣氣氛，以25。C/分鐘的升溫速度從20(TC加熱至400°C。處理區(qū)域的壓力設(shè)定為不同的值(作為參數(shù)使用)。從這樣處理過的晶片W中選擇數(shù)個(gè)晶片作為樣品，測(cè)定附著在其上的0.12pm以上大小的顆粒量。利用晶片顆粒計(jì)數(shù)器進(jìn)行顆粒附著量的計(jì)算。在實(shí)驗(yàn)1中，在各種條件下，進(jìn)行34次運(yùn)轉(zhuǎn)，以在各次運(yùn)轉(zhuǎn)中得到的顆粒附著量的平均值作為各實(shí)驗(yàn)例，比較例的結(jié)果。(實(shí)驗(yàn)例PE1-1)將反應(yīng)管3內(nèi)的壓力設(shè)定為6.7kPa(50torr)。(實(shí)驗(yàn)例PEl-2)僅有使反應(yīng)管3內(nèi)的壓力為13.3kPa(100torr)這點(diǎn)與實(shí)施例PE1-1不同。(實(shí)施例PEl-3)僅有使反應(yīng)管3內(nèi)的壓力為26.7kPa(200torr)這點(diǎn)與實(shí)施例PE1-1不同。(比較例CE1-1)僅有將作為壓力調(diào)整單元26的閥全部打開，去除反應(yīng)管3內(nèi)的壓力的狀態(tài)(O.lkPa(ltorr)以下)這點(diǎn)與實(shí)施例PE1-1不同。(比較例CE1-2)僅有使反應(yīng)管3內(nèi)的壓力為53.3kPa(400torr)這點(diǎn)與實(shí)施例PE1-1不同。圖5為表示由實(shí)驗(yàn)1得出的升溫時(shí)的反應(yīng)管的壓力條件和顆粒在晶片上的附著量的關(guān)系的特性圖。在圖5中，在反應(yīng)管3內(nèi)的100塊晶片W中，附著在樣品晶片W上的顆粒的平均個(gè)數(shù)用柱狀圖表示。各柱表示粒徑0.12pm以上的顆粒數(shù)。如圖5所示，在實(shí)施例PEl-l實(shí)施例PEl-3中，粒徑0.12pm以上的顆粒附著量為1000個(gè)左右。與此相對(duì)，在比較例CE1-1中，確認(rèn)有超過顆粒計(jì)數(shù)器的可能測(cè)量量的顆粒附著。在比較例CEl-2中，確認(rèn)0.12pm以上的粒徑的顆粒附著量約為1萬個(gè)和上述各實(shí)施例的10倍左右的顆粒。比較例CE1-1的結(jié)果可能是以下現(xiàn)象造成的。即為了使反應(yīng)管3內(nèi)為去除壓力狀態(tài)，將供給的氧氣的大部分排出至系統(tǒng)外，在晶片W表面上不能進(jìn)行氧氣和低分子量聚硅氮烷的反應(yīng)。結(jié)果，不能抑制輸出氣體的釋放量，不能減少由輸出氣體產(chǎn)生的顆粒的量。比較例CEl-2的結(jié)果可能是由以下現(xiàn)象造成的。即通過將反應(yīng)管3內(nèi)的壓力保持比較的高，不能充分排出釋放至系統(tǒng)輸出氣體，因此顆粒的附著量增進(jìn)行升溫速度和顆粒在晶片上的附著量的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，將IOO塊形成有涂布膜的晶片W收納在反應(yīng)管3內(nèi)的處理區(qū)域。另外，繼續(xù)對(duì)處理區(qū)域進(jìn)行排氣，并成為氧氣氣氛，使壓力為13.3kPa(100torr)。從20(TC加熱至400°C。處理區(qū)域的升溫速度設(shè)定為不同的值(作為參數(shù)使用)。從這樣處理過的晶片W中選擇數(shù)個(gè)作為樣品，測(cè)量附著在其上的0.12pm以上大小的顆粒量。從晶舟31的最上層、中上層、中下層和下層的4個(gè)位置的每一個(gè)地方各采取1塊樣品晶片。由附著在這些樣件晶片上的顆粒數(shù)計(jì)算顆粒附著量的平均值。在實(shí)驗(yàn)2中，在各種條件下進(jìn)行34次運(yùn)轉(zhuǎn)，以各運(yùn)轉(zhuǎn)得出的顆粒附著量的平均值作為各實(shí)施例的結(jié)果。(實(shí)施例PE2-1)將升溫速度設(shè)定為rc/分鐘。(實(shí)施例PE2-2)僅有使升溫速度為1(TC/分鐘這點(diǎn)與實(shí)施例PE2-1不同。圖6為表示由實(shí)驗(yàn)2得出的升溫速度和顆粒在晶片上的附著量的關(guān)系的特性圖。圖6為了比較將已述的實(shí)施例PE1-2的數(shù)據(jù)一并表示。(實(shí)施例PEl-2)僅有使升溫速度為25"/分鐘這點(diǎn)與實(shí)施例PE2-1不同。如圖6所示，在升溫速度比實(shí)施例PE1-2低的實(shí)施例PE2-1，實(shí)施例PE2-2中，可將顆粒的附著量總共抑制為20個(gè)/塊左右，比實(shí)施例PE1-2的結(jié)果減小。這個(gè)結(jié)果是因?yàn)橥ㄟ^降低升溫速度，可減小每單位時(shí)間釋放的輸出氣體量，可提高氧氣的供給或輸出氣體排出的效果的原故。(實(shí)驗(yàn)3)進(jìn)行晶片搬入后的減壓、循環(huán)清洗和顆粒在晶片上的附著量的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，將100塊形成有涂布膜的晶片W收納于預(yù)熱至20(TC的反應(yīng)管3內(nèi)的處理區(qū)域中。保持溫度不變，繼續(xù)對(duì)處理區(qū)域進(jìn)行排氣并供給氧氣，在規(guī)定的條件下，保持晶片W15分鐘。氧氣的供給量和處理區(qū)域的壓力設(shè)定為不同的值(作為參數(shù)使用)。從這樣處理的晶片W選擇數(shù)個(gè)作為樣品，測(cè)量附著在其上的0.12)im以上大小的顆粒量。由附著在這些樣品晶片上的顆粒數(shù)計(jì)算顆粒附著量的平均值。在實(shí)驗(yàn)3中，在各種條件下，進(jìn)行34次運(yùn)轉(zhuǎn)，以各運(yùn)轉(zhuǎn)得出的顆粒附著量的平均值作為各實(shí)驗(yàn)例和比較例的結(jié)果。(實(shí)施例PE3-1)將各個(gè)條件固定為氧氣供給量為10slm，反應(yīng)管3內(nèi)的壓力為1.3kPa(10torr)(減壓條件)。(實(shí)施例PE3-2)在110slm范圍內(nèi)，使氧氣供給量周期性地按"lslm—10slm—lslm—."變化；在0.1kPa1.3kPa(110torr)范圍內(nèi)，使反應(yīng)管3內(nèi)的壓力周期性地按"0.1kPa—1.3kPa—O.lkPa…"變化(減壓+循環(huán)清洗條件)。(比較例CE3-1)將各個(gè)條件固定為氧氣供給量為10slm，反應(yīng)管3內(nèi)的壓力為大氣壓(101.3kPa(760torr))(大氣壓條件)。圖7為表示由實(shí)驗(yàn)3得出的晶片搬入后減壓、循環(huán)清洗和顆粒在晶片上的附著量的關(guān)系的特性圖。在圖7中，用柱圖表示在反應(yīng)管3內(nèi)的100塊晶片W中，附著在樣品晶片W上的顆粒的平均個(gè)數(shù)。各柱表示粒徑0.12pm以上的顆粒數(shù)。如圖7所示，在實(shí)驗(yàn)例PE3-1中，粒徑0.12nm的顆粒附著量為60個(gè)/塊左右。與此相對(duì)，在比較例CE3-1中，與它比較，顆粒附著量大。實(shí)施例PE3-1的結(jié)果可認(rèn)為是由從室溫向預(yù)熱溫度(20(TC)急劇的溫度變化放出的輸出氣體排出的效果造成的。另外，在實(shí)施例PE3-2中，0.12pm以上顆徑的顆粒附著量更減少至大約20個(gè)/塊左右。這可認(rèn)為是利用循環(huán)清洗更有效地排出輸出氣體的結(jié)果。根據(jù)上述實(shí)施例，對(duì)配設(shè)在被處理基板上的聚硅氮烷膜的涂布膜進(jìn)行燒制，形成包含硅、氧的絕緣膜。這里，當(dāng)將反應(yīng)容器內(nèi)的溫度從預(yù)熱溫度升溫至達(dá)到熱處理溫度的規(guī)定溫度時(shí)，成為氧氣的低壓氣氛。由此，能夠利用氧抑制來自涂布膜的升華氣體的產(chǎn)生，并且可得到發(fā)生的輸出氣體的排出效果。因此，能夠提高抑制基于輸出氣體的顆粒的發(fā)生的效果。在熱處理大口徑的基板或多塊基板的情況下，這個(gè)結(jié)果可抑制制品的成品率的降低。權(quán)利要求1.一種處理聚硅氮烷膜的方法，其特征在于，包括將表面配設(shè)有聚硅氮烷的涂布膜的被處理基板搬入反應(yīng)容器的處理區(qū)域的工序；在將所述處理區(qū)域設(shè)定為包含氧、并且具有6.7kPa～26.7kPa的第一壓力的第一氣氛的狀態(tài)下，進(jìn)行使所述處理區(qū)域從預(yù)熱溫度變化至規(guī)定溫度的升溫的工序；和在將所述處理區(qū)域設(shè)定為包含氧化氣體、并且具有高于所述第一壓力的第二壓力的第二氣氛的狀態(tài)下，進(jìn)行用于在所述規(guī)定溫度以上的第一處理溫度燒制所述涂布膜、得到含有硅和氧的絕緣膜的第一熱處理的工序。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一氣氛通過一邊對(duì)所述反應(yīng)容器內(nèi)進(jìn)行排氣一邊向所述反應(yīng)容器內(nèi)供給氧而形成。3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述升溫以rc/分鐘1(TC/分鐘的平均升溫速度進(jìn)行。4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述預(yù)熱溫度為100200°C，所述規(guī)定溫度為200500°C。5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法在所述搬入和所述升溫之間還包括在將所述處理區(qū)域設(shè)定為包含氧、并且具有0.1kPa1.3kPa的預(yù)備壓力的預(yù)備氣氛的狀態(tài)下，對(duì)所述反應(yīng)容器內(nèi)進(jìn)行排氣的工序。6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述預(yù)備氣氛使所述反應(yīng)容器內(nèi)的壓力在0.1kPa1.3kPa的范圍內(nèi)變動(dòng)。7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述預(yù)備氣氛通過向所述反應(yīng)容器內(nèi)供給氧而形成，并且使氧的供給量變化。8.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法在所述搬入和所述升溫之間還包括在將所述處理區(qū)域設(shè)定為包含氧、并且具有0.1kPa1.3kPa的預(yù)備壓力的預(yù)備氣氛的狀態(tài)下，對(duì)所述反應(yīng)容器內(nèi)進(jìn)行排氣的工序。9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二壓力為101kPa以下。10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化氣體包括水蒸氣氣體。11.如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，為了對(duì)所述涂布膜進(jìn)行燒制，所述方法還包括在所述第一熱處理后，依次進(jìn)行高于所述第一處理溫度的第二處理溫度的第二熱處理，和高于所述第二處理溫度的第三處理溫度的第三熱處理的工序。12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述第二熱處理將所述處理區(qū)域設(shè)定為氧化氣體氣氛，所述第三熱處理將所述處理區(qū)域設(shè)定為不活潑氣體氣氛。13.—種處理聚硅氮烷膜的方法，其特征在于，包括將表面配設(shè)有聚硅氮烷的涂布膜的被處理基板搬入反應(yīng)容器的處理區(qū)域的工序；在將所述處理區(qū)域設(shè)定為包含氧、并且具有第一壓力的第一氣氛的狀態(tài)下，進(jìn)行以rc/分鐘i(rc/分鐘的平均升溫速度使所述處理區(qū)域從預(yù)熱溫度變化至規(guī)定溫度的升溫的工序；和在將所述處理區(qū)域設(shè)定為包含氧化氣體、并且具有高于所述第一壓力的第二壓力的第二氣氛的狀態(tài)下，進(jìn)行用于在所述規(guī)定溫度以上的第一處理溫度燒制所述涂布膜、得到含有硅和氧的絕緣膜的第一熱處理的工序。14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述預(yù)熱溫度為100200°C，所述規(guī)定溫度為20050(TC。15.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述方法在所述搬入和所述升溫之間還包括在將所述處理區(qū)域設(shè)定為包含氧、并且具有0.1kPa1.3kPa的預(yù)備壓力的預(yù)備氣氛的狀態(tài)下，對(duì)所述反應(yīng)容器內(nèi)進(jìn)行排氣的工序。16，如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述預(yù)備氣氛使所述反應(yīng)容器內(nèi)的壓力在0.1kPa1.3kPa的范圍內(nèi)變動(dòng)。17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述預(yù)備氣氛通過向所述反應(yīng)容器內(nèi)供給氧而形成，并且使氧的供給量變化。18.—種處理聚硅氮烷膜的方法，包括將表面配設(shè)有聚硅氮烷的涂布膜的被處理基板搬入反應(yīng)容器的處理區(qū)域的工序；在將所述處理區(qū)域設(shè)定為包含氧、并且具有0.1kPa1.3kPa的預(yù)備壓力的預(yù)備氣氛的狀態(tài)下，對(duì)所述反應(yīng)容器內(nèi)進(jìn)行排氣的工序；在將所述處理區(qū)域設(shè)定為包含氧、并且具有第一壓力的第一氣氛的狀態(tài)下，進(jìn)行使所述處理區(qū)域從預(yù)熱溫度變化至規(guī)定溫度的升溫的工序；和在將所述處理區(qū)域設(shè)定為包含氧化氣體、并且具有高于所述第一壓力的第二壓力的第二氣氛的狀態(tài)下，進(jìn)行用于在所述規(guī)定溫度以上的第一處理溫度燒制所述涂布膜、得到含有硅和氧的絕緣膜的第一熱處理的工序。19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述預(yù)備氣氛使所述反應(yīng)容器內(nèi)的壓力在0.1kPa1.3kPa的范圍內(nèi)變動(dòng)。20.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述預(yù)備氣氛通過向所述反應(yīng)容器內(nèi)供給氧而形成，并且使氧的供給量變化。全文摘要本發(fā)明涉及一種處理聚硅氮烷膜的方法，在將收納表面配設(shè)有聚硅氮烷的涂布膜的被處理基板的反應(yīng)容器的處理區(qū)域設(shè)定在包含氧、并且具有6.7kPa的第一壓力的第一氣氛的狀態(tài)下，進(jìn)行使上述處理區(qū)域從預(yù)熱溫度變化至規(guī)定溫度的升溫。接著，在將上述處理區(qū)域設(shè)定為包含氧化氣體，并且具有比上述第一壓力高的第二壓力的第二氣氛的狀態(tài)下，進(jìn)行用于在上述規(guī)定溫度以上的第一處理溫度燒制所述涂布膜、得到含有硅和氧的絕緣膜的第一熱處理。文檔編號(hào)H01L21/31GK101192531SQ200710196360公開日2008年6月4日申請(qǐng)日期2007年11月30日優(yōu)先權(quán)日2006年11月30日發(fā)明者柴田哲彌,渡邊將久申請(qǐng)人:東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社