CN111560601B - 基板处理方法和基板处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供提高含金属膜的连续性的基板处理方法和基板处理装置。基板处理方法具备如下工序：准备基板的工序；将载置所述基板的载物台的温度加热到第1温度，向所述基板供给第1原料气体而在所述基板的表面形成晶种层的工序；以及将载置所述基板的载物台的温度加热到第2温度，向形成了所述晶种层的所述基板供给第2原料气体和第1还原气体而使含金属膜成膜的工序。

Description

基板处理方法和基板处理装置
技术领域
本公开涉及基板处理方法和基板处理装置。
背景技术
例如，作为3DNAND的字线、势垒金属，公知使用TiN膜。
在专利文献1中公开了使TiN膜等成膜的基板处理装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004-6699号公报
发明内容
发明要解决的问题
在一方面，本公开提供提高含金属膜的连续性的基板处理方法和基板处理装置。
用于解决问题的方案
为了解决上述问题，根据一技术方案，提供一种基板处理方法，该基板处理方法具备如下工序：准备基板的工序；将载置所述基板的载物台的温度加热到第1温度，向所述基板供给第1原料气体而在所述基板的表面形成晶种层的工序；以及将载置所述基板的载物台的温度加热到第2温度，向形成了所述晶种层的所述基板供给第2原料气体和第1还原气体而使含金属膜成膜的工序。
发明的效果
根据一方面，能够提供提高含金属膜的连续性的基板处理方法和基板处理装置。
附图说明
图1是本实施方式的群集系统的结构图。
图2是第1实施方式的群集系统所具备的晶种层形成装置的截面示意图的一个例子。
图3是本实施方式的群集系统所具备的成膜装置的截面示意图的一个例子。
图4是表示本实施方式的群集系统中的动作的一个例子的流程图。
图5是表示第1实施方式的各工序中的基板的状态的截面示意图。
图6是第2实施方式的群集系统所具备的晶种层形成装置的截面示意图的一个例子。
图7是表示第2实施方式的各工序中的基板的状态的截面示意图。
图8是表示使含金属膜成膜的处理中的ALD工艺的循环次数与TiN膜的膜厚之间的关系的图表。
图9是变形例的基板处理装置的截面示意图的一个例子。
具体实施方式
以下，参照附图而对用于实施本公开的形态进行说明。在各附图中，存在如下情况：对同样构成部分标注相同附图标记，而省略重复的说明。
＜群集系统＞
使用图1而对本实施方式的群集系统(基板处理装置)300进行说明。图1是本实施方式的群集系统300的结构图。群集系统300是如下装置：在晶圆等基板W的表面形成晶种层，之后，在形成了晶种层的基板W使含金属膜成膜。
如图1所示，群集系统300具有两个晶种层形成装置100和两个成膜装置200。这些装置分别借助闸阀G与俯视形状呈七边形的真空输送室301的4个壁部连接。真空输送室301内利用真空泵排气而被保持在预定的真空度。
成膜装置200是如下装置：向基板W供给作为原料气体的TiCl4气体和作为还原气体的NH3气体，在基板W的表面使作为含金属膜的TiN膜成膜。成膜装置200包括例如CVD(化学气相沉积：Chemical Vapor Deposition)装置、ALD(原子层沉积：Atomic LayerDeposition)装置等。
晶种层形成装置100是如下装置：在利用成膜装置200使TiN膜成膜之前，在基板W的表面形成用于促进TiCl4的吸附的晶种层。
另外，在真空输送室301的其他3个壁部借助闸阀G1连接有3个加载互锁室302。隔着加载互锁室302在真空输送室301的相反侧设置有大气输送室303。3个加载互锁室302借助闸阀G2与大气输送室303连接。加载互锁室302于在大气输送室303与真空输送室301之间输送基板W之际在大气压与真空之间对压力进行控制。
在大气输送室303的与加载互锁室302安装壁部相反的一侧的壁部具有用于安装载体(FOUP等)C的3个载体安装口305，该载体(FOUP等)C用于收纳基板W。另外，在大气输送室303的侧壁设置有进行基板W的对准的对准腔室304。在大气输送室303内形成有洁净空气的下降流。
在真空输送室301内设置有输送机构306。输送机构306相对于晶种层形成装置100、成膜装置200、加载互锁室302输送基板W。输送机构306也可以具有能够独立地移动的两个输送臂307a、307b。
在大气输送室303内设置有输送机构308。输送机构308向载体C、加载互锁室302、对准腔室304输送基板W。
群集系统300具有整体控制部310。整体控制部310具有：主控制部、输入装置(键盘、鼠标等)、输出装置(打印机等)、显示装置(显示器等)、存储装置(存储介质)，该主控制部具有对晶种层形成装置100和成膜装置200的各构成部、真空输送室301的排气机构、输送机构306、加载互锁室302的排气机构、气体供给机构、大气输送室303的输送机构308、闸阀G、G1、G2的驱动系统等进行控制的CPU(计算机)。整体控制部310的主控制部例如基于在内置到存储装置的存储介质、或装载到存储装置的存储介质存储的处理制程来使群集系统300执行预定的动作。此外，整体控制部310也可以是随后论述的控制装置6(参照图2等)那样的各单元的控制部的上位的控制部。
接着，对如以上这样构成的群集系统300的动作进行说明。以下的处理动作基于在整体控制部310中的存储介质存储的处理制程而被执行。
首先，整体控制部310利用输送机构308从与大气输送室303连接起来的载体C取出基板W而向大气输送室303输送。整体控制部310使任一个加载互锁室302的闸阀G2打开，将由输送机构308保持着的基板W向该加载互锁室302送入。在输送机构308的输送臂退避到大气输送室303之后，整体控制部310使闸阀G2关闭，对加载互锁室302内进行真空排气。此外，在将基板W从载体C取出来之后且向加载互锁室302送入之前，在对准腔室304进行基板W的对准。
在加载互锁室302成为预定的真空度的时间点，整体控制部310使加载互锁室302的闸阀G1打开，利用输送机构306从加载互锁室302取出基板W而向真空输送室301输送。在输送机构306的输送臂退避到真空输送室301之后，整体控制部310使闸阀G1关闭。
整体控制部310使晶种层形成装置100的闸阀G打开，将由输送机构306保持着的基板W向该晶种层形成装置100送入。在输送机构306的输送臂退避到真空输送室301之后，整体控制部310使闸阀G关闭，利用该晶种层形成装置100进行在基板W的表面形成晶种层的处理。
晶种层的形成处理结束后，整体控制部310使晶种层形成装置100的闸阀G打开，利用输送机构306从晶种层形成装置100取出基板W而向真空输送室301输送。在输送机构306的输送臂退避到真空输送室301之后，整体控制部310使晶种层形成装置100的闸阀G关闭。
整体控制部310使成膜装置200的闸阀G打开，将由输送机构306保持着的基板W向该成膜装置200送入。在输送机构306的输送臂退避到真空输送室301之后，整体控制部310使闸阀G关闭，利用该成膜装置200进行使含金属膜成膜的处理。
含金属膜的成膜处理结束后，整体控制部310使成膜装置200的闸阀G打开，利用输送机构306从成膜装置200取出基板W而向真空输送室301输送。在输送机构306的输送臂退避到真空输送室301之后，整体控制部310使成膜装置200的闸阀G关闭。
整体控制部310使任一个加载互锁室302的闸阀G1打开，将由输送机构306保持着的基板W向该加载互锁室302送入。在输送机构306的输送臂退避到真空输送室301之后，整体控制部310使闸阀G1关闭，使加载互锁室302内恢复成大气气氛。
在加载互锁室302成为预定的大气气氛的时间点，整体控制部310使加载互锁室302的闸阀G2打开，利用输送机构308从加载互锁室302取出基板W而向大气输送室303输送。在输送机构308的输送臂退避到大气输送室303之后，整体控制部310使加载互锁室302的闸阀G2关闭。另外，整体控制部310使由输送机构308保持着的基板W返回载体C。
如此，根据本实施方式的群集系统300，能够在利用晶种层形成装置100在基板W的表面形成了晶种层之后，维持着真空气氛(不破坏真空)而从晶种层形成装置100向成膜装置200输送，利用成膜装置200在形成了晶种层的基板W的表面使含金属膜成膜。
＜晶种层形成装置＞
接着，使用图2而对晶种层形成装置100的构造的一个例子进行说明。图2是第1实施方式的群集系统300所具备的晶种层形成装置100的截面示意图的一个例子。
如图2所示，晶种层形成装置100具有：处理容器1、基板载置台2、喷头3、排气部4、处理气体供给机构5以及控制装置6。
处理容器1由铝等金属形成，具有大致圆筒状。在处理容器1的侧壁形成有用于送入或送出基板W的送入送出口11，送入送出口11能够利用闸阀12开闭。在处理容器1的主体之上设置有截面呈矩形形状的环状的排气管道13。在排气管道13沿着内周面形成有狭缝13a。另外，在排气管道13的外壁形成有排气口13b。在排气管道13的上表面以封堵处理容器1的上部开口的方式设置有顶壁14。在顶壁14与排气管道13之间利用密封圈15气密地密封。
基板载置台2在处理容器1内将基板W水平地支承。基板载置台2呈与基板W相对应的大小的圆板状，支承于支承构件23。基板载置台2由氮化铝(AlN)等陶瓷材料、铝、镍基合金等金属材料形成，在内部埋入有用于加热基板W的加热器21。加热器21被从加热器电源(未图示)供电而发热。并且，根据设置到基板载置台2的上表面的晶圆载置面附近的热电偶(未图示)的温度信号来控制加热器21的输出，从而将基板W控制成预定的温度。
在基板载置台2以覆盖晶圆载置面的外周区域和基板载置台2的侧面的方式设置有由氧化铝等陶瓷形成的罩构件22。
支承构件23从基板载置台2的底面中央贯穿在处理容器1的底壁形成的孔部而向处理容器1的下方延伸，其下端与升降机构24连接。基板载置台2利用升降机构24并借助支承构件23而能够在图1所示的处理位置与该处理位置的下方的以双点划线表示的可进行晶圆的输送的输送位置之间升降。另外，在支承构件23的处理容器1的下方安装有凸缘部25，在处理容器1的底面与凸缘部25之间设置有波纹管26，该波纹管26将处理容器1内的气氛与外部空气划分开，并随着基板载置台2的升降动作而伸缩。
在处理容器1的底面附近以从升降板27a向上方突出的方式设置有3根(仅图示两根)晶圆支承销27。晶圆支承销27能够利用设置到处理容器1的下方的升降机构28并借助升降板27a升降，并能够贯穿被设置到位于输送位置的基板载置台2的贯通孔2a而相对于基板载置台2的上表面突出没入。通过如此使晶圆支承销27升降，在晶圆输送机构(未图示)与基板载置台2之间进行基板W的交接。
喷头3向处理容器1内呈喷淋状供给处理气体。喷头3是金属制的，以与基板载置台2相对的方式设置，具有与基板载置台2的直径大致相同的直径。喷头3具有：主体部31，其固定到处理容器1的顶壁14；和喷淋板32，其与主体部31的下方连接起来。在主体部31与喷淋板32之间形成有气体扩散空间33，在气体扩散空间33以贯穿主体部31和处理容器1的顶壁14的中央的方式设置有气体导入孔36。在喷淋板32的周缘部形成有向下方突出的环状突起部34，在喷淋板32的环状突起部34的内侧的平坦面形成有气体喷出孔35。
在基板载置台2存在于处理位置的状态下，在喷淋板32与基板载置台2之间形成处理空间37，环状突起部34与基板载置台2的罩构件22的上表面接近而形成环状间隙38。
排气部4自处理容器1的内部进行排气。排气部4具备：排气配管41，其与排气管道13的排气口13b连接起来；和排气机构42，其与排气配管41连接起来，并具有真空泵、压力控制阀等。在进行处理之际，处理容器1内的气体经由狭缝13a到达排气管道13，而被排气部4的排气机构42从排气管道13经由排气配管41排气。
处理气体供给机构5具有原料气体供给管线L11。原料气体供给管线L11从作为含硅气体，例如氨基硅烷气体的供给源的原料气体供给源GS11延伸，与气体导入孔36连接。在原料气体供给管线L11，从原料气体供给源GS11侧起依次设置有质量流量控制器M11和开闭阀V11。质量流量控制器M11控制在原料气体供给管线L11流动的氨基硅烷气体的流量。开闭阀V11切换氨基硅烷气体的供给、停止。
控制装置6控制晶种层形成装置100的各部的动作。控制装置6具有：CPU(中央处理单元：Central Processing Unit)、ROM(只读存储器：Read Only Memory)以及RAM(随机存取存储器：Random Access Memory)。CPU按照储存到RAM等存储区域的制程，来执行所期望的处理。在制程中设定有与工艺条件相对应的装置的控制信息。控制信息可以是例如气体流量、压力、温度、工艺时间。此外，制程和控制装置6所使用的程序也可以存储于例如硬盘、半导体存储器。另外，制程等也可以在收纳到能够由CD-ROM、DVD等移动性的计算机读取的存储介质的状态下被装载于预定的位置而被读出。
＜成膜装置＞
接着，使用图3而对成膜装置200的构造的一个例子进行说明。图3是本实施形态的群集系统300所具备的成膜装置200的截面示意图的一个例子。
如图3所示，成膜装置200具有：处理容器1、基板载置台2、喷头3、排气部4、处理气体供给机构5A以及控制装置6。此外，对于与晶种层形成装置100重复的结构，省略重复的说明。
处理气体供给机构5A具有：原料气体供给管线L1、还原气体供给管线L2、第1连续N2气体供给管线L3、第2连续N2气体供给管线L4、第1快速吹扫管线L5以及第2快速吹扫管线L6。
原料气体供给管线L1从作为含金属气体、例如TiCl4气体的供给源的原料气体供给源GS1延伸，与汇合配管L7连接。汇合配管L7与气体导入孔36连接。在原料气体供给管线L1，从原料气体供给源GS1侧起依次设置有质量流量控制器M1、缓冲罐T1以及开闭阀V1。质量流量控制器M1控制在原料气体供给管线L1流动的TiCl4气体的流量。缓冲罐T1暂时积存TiCl4气体，在短时间内供给所需要的TiCl4气体。开闭阀V1在原子层堆积(ALD：AtomicLayer Deposition)工艺之际切换TiCl4气体的供给、停止。
还原气体供给管线L2从作为还原气体(含氮气体)、例如NH3气体的供给源的还原气体供给源GS2延伸，与汇合配管L7连接。在还原气体供给管线L2，从还原气体供给源GS2侧起依次设置有质量流量控制器M2、缓冲罐T2以及开闭阀V2。质量流量控制器M2控制在还原气体供给管线L2流动的NH3气体的流量。缓冲罐T2暂时积存NH3气体，在短时间内供给所需要的NH3气体。开闭阀V2在ALD工艺之际切换NH3气体的供给、停止。
第1连续N2气体供给管线L3从作为N2气体的供给源的N2气体供给源GS3延伸，与原料气体供给管线L1连接。由此，经由第1连续N2气体供给管线L3向原料气体供给管线L1侧供给N2气体。第1连续N2气体供给管线L3在基于ALD法的成膜中始终供给N2气体，该N2气体作为TiCl4气体的载气发挥功能，并且也具有作为吹扫气体的功能。在第1连续N2气体供给管线L3，从N2气体供给源GS3侧起依次设置有质量流量控制器M3、开闭阀V3以及节流孔F3。质量流量控制器M3控制在第1连续N2气体供给管线L3流动的N2气体的流量。节流孔F3抑制由缓冲罐T1、T5供给的比较大的流量的气体向第1连续N2气体供给管线L3倒流。
第2连续N2气体供给管线L4从作为N2气体的供给源的N2气体供给源GS4延伸，与还原气体供给管线L2连接。由此，经由第2连续N2气体供给管线L4向还原气体供给管线L2侧供给N2气体。第2连续N2气体供给管线L4在基于ALD法的成膜中始终供给N2气体，该N2气体作为NH3气体的载气发挥功能，并且也具有作为吹扫气体的功能。在第2连续N2气体供给管线L4，从N2气体供给源GS4侧起依次设置有质量流量控制器M4、开闭阀V4以及节流孔F4。质量流量控制器M4控制在第2连续N2气体供给管线L4流动的N2气体的流量。节流孔F4抑制由缓冲罐T2、T6供给的比较大的流量的气体向第2连续N2气体供给管线L4倒流。
第1快速吹扫管线L5从作为N2气体的供给源的N2气体供给源GS5延伸，与第1连续N2气体供给管线L3连接。由此，经由第1快速吹扫管线L5和第1连续N2气体供给管线L3向原料气体供给管线L1侧供给N2气体。第1快速吹扫管线L5在基于ALD法的成膜中的仅吹扫步骤时供给N2气体。在第1快速吹扫管线L5，从N2气体供给源GS5侧依次设置有质量流量控制器M5、缓冲罐T5以及开闭阀V5。质量流量控制器M5控制在第1快速吹扫管线L5流动的N2气体的流量。缓冲罐T5暂时积存N2气体，在短时间内供给所需要的N2气体。开闭阀V5在ALD工艺的吹扫之际切换N2气体的供给、停止。
第2快速吹扫管线L6从作为N2气体的供给源的N2气体供给源GS6延伸，与第2连续N2气体供给管线L4连接。由此，经由第2快速吹扫管线L6和第2连续N2气体供给管线L4向还原气体供给管线L2侧供给N2气体。第2快速吹扫管线L6在基于ALD法的成膜中的仅吹扫步骤时供给N2气体。在第2快速吹扫管线L6，从N2气体供给源GS6侧依次设置有质量流量控制器M6、缓冲罐T6以及开闭阀V6。质量流量控制器M6控制在第2快速吹扫管线L6流动的N2气体的流量。缓冲罐T6暂时积存N2气体，在短时间内供给所需要的N2气体。开闭阀V6在ALD工艺的吹扫之际切换N2气体的供给、停止。
＜第1实施方式的成膜方法＞
接着，使用图4和图5而说明由第1实施方式的群集系统300进行的成膜方法。图4是表示由本实施方式的群集系统300进行的成膜方法的一个例子的流程图。图5是表示第1实施方式的成膜方法的各工序中的基板W的状态的截面示意图。
在步骤S101中，准备基板W。如图5的(a)所示，对于基板W，在硅基体401形成有绝缘膜402。其中，绝缘膜402主要由SiO2膜构成，但一部分也可以是SiN膜。基板W被收纳于例如大气气氛的载体C。基板W利用输送机构306、308从载体C经由大气输送室303、加载互锁室302、真空输送室301向晶种层形成装置100输送。
在步骤S102中，整体控制部310执行形成晶种层的处理。首先，向图2所示的晶种层形成装置100的处理容器1内送入基板W。具体而言，在使基板载置台2下降到输送位置的状态下使闸阀12打开。接下来，利用输送臂(未图示)将基板W经由送入送出口11向处理容器1内送入，而载置于被加热器21加热到预定温度(例如100℃～550℃)的基板载置台2上。接下来，使基板载置台2上升到处理位置，将处理容器1内减压到预定的真空度。之后，处理气体供给机构5向处理容器1内供给N2气体而使压力上升，并使基板载置台2上的基板W的温度稳定。
接下来，晶种层形成装置100的处理气体供给机构5供给含硅气体、例如氨基硅烷气体作为原料气体。此外，作为含硅气体，也可以使用六氯乙硅烷(HCD)等无机材料等。此外，原料气体既可以在特定时间的期间内连续地供给，也可以间歇地供给。另外，在间歇地供给原料气体的情况下，也可以在例如1循环～100循环之间进行。由此，如图5的(b)所示，氨基硅烷在加热到预定的温度的基板W的表面热分解，形成硅的晶种层410。此外，如图5的(b)所示，晶种层410可以是不连续的膜。
在此，晶种层形成装置100中的形成晶种层的处理的工艺条件的一例如以下所示。
原料气体：二异丙基氨基硅烷(DIPAS)
基板温度：100℃～550℃
原料气体流量：50sccm～500sccm
处理空间压力：1Torr～10Torr
在晶种层的形成处理后，基板W利用输送机构308从晶种层形成装置100经由真空输送室301向成膜装置200输送。
在步骤S103中，整体控制部310执行使含金属膜成膜的处理。
在此，对于成膜装置200中的含金属膜的成膜处理，列举利用ALD工艺在基板W之上形成TiN膜的情况为例而进行说明。
首先，向图3所示的成膜装置200的处理容器1内送入基板W。具体而言，在使基板载置台2下降到输送位置的状态下使闸阀12打开。接下来，利用输送臂(未图示)将基板W经由送入送出口11向处理容器1内送入，而载置于被加热器21加热到预定温度(例如300℃～700℃)的基板载置台2上。接下来，使基板载置台2上升到处理位置，并将处理容器1内减压到预定的真空度。之后，使开闭阀V3、V4打开，使开闭阀V1、V2、V5、V6关闭。由此，从N2气体供给源GS3、GS4经由第1连续N2气体供给管线L3和第2连续N2气体供给管线L4向处理容器1内供给N2气体而使压力上升，并使基板载置台2上的基板W的温度稳定。此时，从原料气体供给源GS1向缓冲罐T1内供给TiCl4气体，而将缓冲罐T1内的压力维持为大致恒定。另外，从N2气体供给源GS5、GS6向缓冲罐T5、T6内供给N2气体，而将缓冲罐T5、T6内的压力维持为大致恒定。
接下来，利用使用了TiCl4气体和NH3气体的ALD工艺使TiN膜成膜。
ALD工艺是如下工艺：反复将供给TiCl4气体的工序、第1供给N2气体的工序、供给NH3气体的工序以及第2供给N2气体的工序进行预定循环而在基板W之上形成所期望的膜厚的TiN膜。
供给TiCl4气体的工序是向处理空间37供给TiCl4气体的工序。在供给TiCl4气体的工序中，首先，在使开闭阀V3、V4打开着的状态下，从N2气体供给源GS3、GS4经由第1连续N2气体供给管线L3和第2连续N2气体供给管线L4持续供给N2气体(连续N2气体)。另外，通过使开闭阀V1打开，从原料气体供给源GS1经由原料气体供给管线L1向处理容器1内的处理空间37供给TiCl4气体。此时，TiCl4气体在被暂且积存到缓冲罐T1之后向处理容器1内供给。
在此，以附图标记421表示源自TiCl4的Ti。晶种层410与基板W的未形成晶种层410的表面(绝缘膜402的表面)相比，对TiCl4气体的吸附性较高。因此，如图5的(c)所示，TiCl4恰当地吸附于晶种层410。
第1供给N2气体的工序是对处理空间37的剩余的TiCl4气体等进行吹扫的工序。在第1供给N2气体的工序中，在经由第1连续N2气体供给管线L3和第2连续N2气体供给管线L4继续供给N2气体(连续N2气体)的状态下，使开闭阀V1关闭而使TiCl4气体的供给停止。另外，使开闭阀V5、V6打开。由此，从N2气体供给源GS5、GS6经由第1快速吹扫管线L5和第2快速吹扫管线L6向处理容器1内的处理空间37供给N2气体。此时，N2气体在被暂且积存到缓冲罐T5、T6之后向处理容器1内供给，因此，能够供给比较大的流量。由此，对处理空间37的剩余的TiCl4气体等进行吹扫。
供给NH3气体的工序是向处理空间37供给NH3气体的工序。在供给NH3气体的工序中，在经由第1连续N2气体供给管线L3和第2连续N2气体供给管线L4继续供给N2气体(连续N2气体)的状态下，使开闭阀V2打开。由此，从还原气体供给源GS2经由还原气体供给管线L2向处理空间37供给NH3气体。此时，NH3气体在被暂且积存到缓冲罐T2之后向处理容器1内供给。利用供给NH3气体的工序，吸附到基板W上的TiCl4被还原。此时的NH3气体的流量能够设为使还原反应充分地发生的量。
在此，以附图标记422表示源自NH3的N。如图5的(d)所示，使吸附到晶种层410的Ti421氮化。
第2供给N2气体的工序是对处理空间37的剩余的NH3气体进行吹扫的工序。在第2供给N2气体的工序中，在经由第1连续N2气体供给管线L3和第2连续N2气体供给管线L4继续供给N2气体(连续N2气体)的状态下，使开闭阀V2关闭而使NH3气体的供给停止。另外，使开闭阀V5、V6打开。由此，从N2气体供给源GS5、GS6经由第1快速吹扫管线L5和第2快速吹扫管线L6向处理容器1内的处理空间37供给N2气体。此时，N2气体在被暂且积存到缓冲罐T5、T6之后向处理容器1内供给，因此，能够供给比较大的流量。由此，对处理空间37的剩余的NH3气体等进行吹扫。
以下，通过反复将这些工序进行预定循环，如图5的(e)所示，在基板W之上形成所期望的膜厚的含金属膜420。
在此，成膜装置200中的形成含金属膜的处理的工艺条件的一个例子如以下所示。
原料气体：TiCl4
还原气体：NH3
基板温度：300℃～700℃
原料气体流量：100sccm～1000sccm
还原气体流量：5L/min～40L/min
处理空间压力：0.5Torr～10Torr
接着，对第2实施方式的群集系统300进行说明。图6是第2实施方式的群集系统300所具备的晶种层形成装置100A的截面示意图的一个例子。第2实施方式的群集系统300具备图6所示的晶种层形成装置100A来替代图2所示的晶种层形成装置100。
如图6所示，晶种层形成装置100A具有：处理容器1、基板载置台2、喷头3、排气部4、处理气体供给机构5B以及控制装置6。此外，对于与晶种层形成装置100重复的结构，省略重复的说明。
处理气体供给机构5B具有：原料气体供给管线L21、还原气体供给管线L22、第1连续N2气体供给管线L23、第2连续N2气体供给管线L24、第1快速吹扫管线L25以及第2快速吹扫管线L26。
原料气体供给管线L21从作为原料气体的供给源的原料气体供给源GS21延伸，与汇合配管L27连接。汇合配管L27与气体导入孔36连接。在原料气体供给管线L21，从原料气体供给源GS21侧起依次设置有质量流量控制器M21、缓冲罐T21以及开闭阀V21。质量流量控制器M21控制在原料气体供给管线L21流动的原料气体的流量。缓冲罐T21暂时积存原料气体，在短时间内供给所需要的原料气体。开闭阀V21在ALD工艺之际切换原料气体的供给、停止。
还原气体供给管线L22从作为还原气体(含氮气体)、例如NH3气体的供给源的还原气体供给源GS22延伸，与汇合配管L27连接。在还原气体供给管线L22，从还原气体供给源GS22侧起依次设置有质量流量控制器M22、缓冲罐T22以及开闭阀V22。质量流量控制器M22控制在还原气体供给管线L22流动的NH3气体的流量。缓冲罐T22暂时积存NH3气体，在短时间内供给所需要的NH3气体。开闭阀V22在ALD工艺之际切换NH3气体的供给、停止。
第1连续N2气体供给管线L23从作为N2气体的供给源的N2气体供给源GS23延伸，与原料气体供给管线L21连接。由此，经由第1连续N2气体供给管线L23向原料气体供给管线L21侧供给N2气体。第1连续N2气体供给管线L23在基于ALD法的成膜中始终供给N2气体，该N2气体作为原料气体的载气发挥功能，并且也具有作为吹扫气体的功能。在第1连续N2气体供给管线L23，从N2气体供给源GS23侧起依次设置有质量流量控制器M23、开闭阀V23以及节流孔F23。质量流量控制器M23控制在第1连续N2气体供给管线L23流动的N2气体的流量。节流孔F23抑制由缓冲罐T21、T25供给的比较大的流量的气体向第1连续N2气体供给管线L23倒流。
第2连续N2气体供给管线L24从作为N2气体的供给源的N2气体供给源GS24延伸，与还原气体供给管线L22连接。由此，经由第2连续N2气体供给管线L24向还原气体供给管线L22侧供给N2气体。第2连续N2气体供给管线L24在基于ALD法的成膜中始终供给N2气体，该N2气体作为还原气体的载气发挥功能，并且也具有作为吹扫气体的功能。在第2连续N2气体供给管线L24，从N2气体供给源GS24侧起依次设置有质量流量控制器M24、开闭阀V24以及节流孔F24。质量流路控制器M24控制在第2连续N2气体供给管线L24流动的N2气体的流量。节流孔F24抑制由缓冲罐T22、T26供给的比较大的流量的气体向第2连续N2气体供给管线L24倒流。
第1快速吹扫管线L25从作为N2气体的供给源的N2气体供给源GS25延伸，与第1连续N2气体供给管线L23连接。由此，经由第1快速吹扫管线L25和第1连续N2气体供给管线L23向原料气体供给管线L21侧供给N2气体。第1快速吹扫管线L25在基于ALD法的成膜中的仅吹扫步骤时供给N2气体。在第1快速吹扫管线L25，从N2气体供给源GS25侧起依次设置有质量流量控制器M25、缓冲罐T25以及开闭阀V25。质量流量控制器M25控制在第1快速吹扫管线L25流动的N2气体的流量。缓冲罐T25暂时积存N2气体，在短时间内供给所需要的N2气体。开闭阀V25在ALD工艺的吹扫之际切换N2气体的供给、停止。
第2快速吹扫管线L26从作为N2气体的供给源的N2气体供给源GS26延伸，与第2连续N2气体供给管线L24连接。由此，经由第2快速吹扫管线L26和第2连续N2气体供给管线L24向还原气体供给管线L22侧供给N2气体。第2快速吹扫管线L26在基于ALD法的成膜中的仅吹扫步骤时供给N2气体。在第2快速吹扫管线L26，从N2气体供给源GS26侧起依次设置有质量流量控制器M26、缓冲罐T26以及开闭阀V26。质量流量控制器M26控制在第2快速吹扫管线L26流动的N2气体的流量。缓冲罐T26暂时积存N2气体，在短时间内供给所需要的N2气体。开闭阀V26在ALD工艺的吹扫之际切换N2气体的供给、停止。
＜第2实施方式的成膜方法＞
接着，使用图4和图7而说明由第2实施方式的群集系统300进行的成膜方法。图7是表示第2实施方式的成膜方法的各工序中的基板W的状态的截面示意图。
在步骤S101中，准备基板W。如图7的(a)所示，对于基板W，在硅基体401形成有绝缘膜402。
在步骤S102中，整体控制部310执行形成晶种层的处理。首先，向图6所示的晶种层形成装置100A的处理容器1内送入基板W。具体而言，在使基板载置台2下降到输送位置的状态下使闸阀12打开。接下来，利用输送臂(未图示)将基板W经由送入送出口11向处理容器1内送入，载置于被加热器21加热到预定温度(例如150℃～500℃)的基板载置台2上。接下来，使基板载置台2上升到处理位置，将处理容器1内减压到预定的真空度。之后，处理气体供给机构5向处理容器1内供给N2气体而使压力上升，并使基板载置台2上的基板W的温度稳定。
接下来，晶种层形成装置100A的处理气体供给机构5B从原料气体供给管线L21向处理空间37供给有机系原料气体作为原料气体。有机系原料气体是含有Ti的有机金属的气体，能使用够四(二甲氨基)钛(TDMAT)等有机系前体。另外，有机系原料气体与成膜装置200的原料气体(TiCl4气体)相比，相对于基板W的未形成晶种层410的表面(绝缘膜402的表面)具有较高的吸附性。在此，以附图标记411表示源自有机系原料气体的Ti。如图7的(b)所示，有机系原料气体恰当地吸附于基板W的表面。
接着，晶种层形成装置100A的处理气体供给机构5B从第1快速吹扫管线L25和第2快速吹扫管线L26向处理空间37供给N2气体，对处理空间37的剩余的原料气体等进行吹扫。
接下来，晶种层形成装置100A的处理气体供给机构5B从还原气体供给管线L22供给还原气体。还原气体能够使用例如NH3。在此，以附图标记412表示源自NH3的N。如图7的(c)所示，使吸附到晶种层410的Ti411氮化。由此，在基板W的表面形成晶种层413。即，形成TiN的不连续膜作为晶种层413。
接着，晶种层形成装置100A的处理气体供给机构5B从第1快速吹扫管线L25和第2快速吹扫管线L26向处理空间37供给N2气体，对处理空间37的剩余的还原气体等进行吹扫。
此外，以交替地且间歇地供给原料气体和还原气体的结构为例进行了说明，但也可以是连续地供给原料气体和还原气体的结构。另外，在间歇地供给的情况下，也可以在例如1循环～100循环之间进行。另外，第1连续N2气体供给管线L23、第2连续N2气体供给管线L24、第1快速吹扫管线L25以及第2快速吹扫管线L26不是必须的结构，也可以没有。
在此，晶种层形成装置100A中的形成晶种层的处理的工艺条件的一个例子如以下所示。
原料气体：四(二甲氨基)钛(TDMAT)
还原气体：NH3
基板温度：150℃～500℃
原料气体流量：30sccm～200sccm
还原气体流量：5L/min～40L/min
处理空间压力：1Torr～10Torr
在步骤S103中，整体控制部310执行使含金属膜成膜的处理。在此，与本实施方式同样地，利用ALD工艺在基板W之上形成TiN膜。
在此，在供给TiCl4气体的工序中，在基板W的表面形成了TiN的不连续膜作为晶种层413，如图7的(d)所示，TiCl4被恰当地吸附于晶种层413。另外，在供给NH3气体的工序中，如图7的(e)所示，使吸附到晶种层413的Ti421氮化。以下，通过反复将ALD工艺的工序进行预定循环，从而如图7的(f)所示，在基板W之上形成所期望的膜厚的含金属膜420。
图8是表示使含金属膜成膜的处理中的ALD工艺的循环次数与TiN膜的膜厚之间的关系的图表。在此，以实线表示本实施方式中的循环次数与膜厚的关系。另外，以虚线表示不形成晶种层就利用ALD工艺使TiN膜成膜了的情况的循环次数与膜厚的关系。
如图8所示，根据本实施方式(第1实施方式、第2实施方式)，与不形成晶种层的情况相比较，能够抑制培养时间。另外，通过适当变更形成晶种层之际的工艺条件，能够使培养时间接近零(在图8中以单点划线表示)。换言之，通过适当变更形成晶种层之际的工艺条件，能够控制使含金属膜成膜之际的培养时间。
另外，根据本实施方式(第1实施方式、第2实施方式)，通过抑制使含金属膜成膜之际的培养时间，从而使含金属膜的膜质提高。换言之，使含金属膜的面均匀性提高，即使减薄含金属膜，也能够使含金属膜的连续性提高。另外，能够改善含金属膜的粗糙度。
以上，说明了由群集系统300进行的本实施方式的成膜方法，但本公开并不限定于上述实施方式等，在权利要求书所记载的本公开的主旨的范围内能够进行各种变形、改良。
说明了本实施方式的基板处理装置分别设置有晶种层形成装置100的处理容器和成膜装置200的处理容器的情况，但并不限于此。图9是变形例的基板处理装置500的截面示意图的一个例子。如图9所示，也可以是如下结构：能够利用1个处理容器进行形成晶种层的处理和使含金属膜成膜的处理。此外，在图9中，将具备处理气体供给机构5和处理气体供给机构5A的结构作为例子进行了图示，但也可以是具备处理气体供给机构5B和处理气体供给机构5A的结构。
另外，说明了如下结构：晶种层形成装置100与成膜装置200之间借助真空输送室301连接，不使利用晶种层形成装置100形成了晶种膜的基板W暴露于大气就能够将其向成膜装置200输送，但并不限于此。也可以是在从晶种层形成装置100向成膜装置200输送基板W之际暴露于大气的结构。不过，优选使暴露于大气的时间较短。
另外，以晶种层和含金属膜形成于基板W的绝缘膜402上的情况为例进行了说明，但并不限于此，也能够适用于在硅(硅基体401)之上形成的情况。
另外，以含金属膜是TiN膜的情况为例进行了说明，但并不限于此。含金属膜也可以是AlN膜。在该情况下，有机系原料气体是含有Al的有机金属的气体，能够使用三甲基铝(TMA)等有机系前体。

Claims (6)

1.一种基板处理方法，其中，
该基板处理方法具备如下工序：
准备基板的工序；
将载置所述基板的载物台的温度加热到第1温度，向所述基板供给第1原料气体而在所述基板的表面形成晶种层的工序；以及
将载置所述基板的载物台的温度加热到第2温度，向形成了所述晶种层的所述基板供给第2原料气体和第1还原气体而使含金属膜成膜的工序，
其中，所述晶种层与所述基板的未形成所述晶种层的表面相比，对所述第2原料气体的吸附性较高，所述第1原料气体是含硅气体，所述第2原料气体是含金属气体，
所述第1还原气体是含氮气体，使含金属膜成膜的工序包括第1工序和第2工序，其中，在所述第1工序中，向所述基板供给所述第2原料气体，以使得所述第2原料气体吸附于所述晶种层，在所述第2工序中，在所述第1工序之后，向所述基板供给所述第1还原气体，以使吸附到所述基板上的所述第2原料气体还原，其中，通过反复将所述第1工序和所述第2工序进行预定循环，来在所述基板上形成期望膜厚的所述含金属膜，以及
所述晶种层是不连续膜。
2.根据权利要求1所述的基板处理方法，其中，
在形成所述晶种层的工序的期间连续地供给所述第1原料气体。
3.根据权利要求1或2所述的基板处理方法，其中，
所述第2原料气体与所述第1原料气体不同。
4.根据权利要求1或2所述的基板处理方法，其中，
所述第2原料气体是含Ti气体。
5.一种基板处理装置，其中，
该基板处理装置具备：
腔室；
载物台，其用于载置基板；
气体供给部，其用于向所述腔室供给气体；
加热源，其用于加热所述载物台；以及
控制部，
所述控制部执行如下工序：
准备所述基板的工序；
将载置所述基板的所述载物台的温度加热到第1温度，向所述基板供给第1原料气体而在所述基板的表面形成晶种层的工序；以及
将载置所述基板的所述载物台的温度加热到第2温度，向形成了所述晶种层的所述基板供给第2原料气体和第1还原气体而使含金属膜成膜的工序，
其中，所述晶种层与所述基板的未形成所述晶种层的表面相比，对所述第2原料气体的吸附性较高，所述第1原料气体是含硅气体，所述第2原料气体是含金属气体，
所述第1还原气体是含氮气体，使含金属膜成膜的工序包括第1工序和第2工序，其中，在所述第1工序中，向所述基板供给所述第2原料气体，以使得所述第2原料气体吸附于所述晶种层，在所述第2工序中，在所述第1工序之后，向所述基板供给所述第1还原气体，以使吸附到所述基板上的所述第2原料气体还原，其中，通过反复将所述第1工序和所述第2工序进行预定循环，来在所述基板上形成期望膜厚的所述含金属膜，以及
所述晶种层是不连续膜。
6.一种基板处理装置，其是具有真空输送室和多个腔室的基板处理装置，其中，
各腔室具有：
载物台，其用于载置基板；
气体供给部，其用于向所述腔室供给气体；
加热源，其用于加热所述载物台；以及
控制部，
所述控制部执行如下工序：
在一腔室准备所述基板的工序；
将载置所述基板的所述载物台的温度加热到第1温度，向所述基板供给第1原料气体而在所述基板的表面形成晶种层的工序；
以不暴露于大气的方式经由所述真空输送室从所述一腔室向其他腔室输送所述基板的工序；以及
将载置所述基板的所述载物台的温度加热到第2温度，向形成了所述晶种层的所述基板供给第2原料气体和第1还原气体而使含金属膜成膜的工序，
其中，所述晶种层与所述基板的未形成所述晶种层的表面相比，对所述第2原料气体的吸附性较高，所述第1原料气体是含硅气体，所述第2原料气体是含金属气体，
所述第1还原气体是含氮气体，使含金属膜成膜的工序包括第1工序和第2工序，其中，在所述第1工序中，向所述基板供给所述第2原料气体，以使得所述第2原料气体吸附于所述晶种层，在所述第2工序中，在所述第1工序之后，向所述基板供给所述第1还原气体，以使吸附到所述基板上的所述第2原料气体还原，其中，通过反复将所述第1工序和所述第2工序进行预定循环，来在所述基板上形成期望膜厚的所述含金属膜，以及
所述晶种层是不连续膜。
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