CN116134173A - 半导体装置的制造方法、记录介质及基板处理装置 - Google Patents

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Abstract

能够提高含金属膜的电特性、生产率中的至少任一者。本发明具有：(a)将基板收纳于处理容器的工序；(b)对基板供给含金属气体的工序；(c)对基板供给第一还原气体的工序；(d)对基板供给与第一还原气体不同的第二还原气体的工序，通过进行1次以上的(b)、(c)和(d)，在基板上形成含金属膜。

Description

半导体装置的制造方法、记录介质及基板处理装置
技术领域
本公开涉及半导体装置的制造方法、记录介质及基板处理装置。
背景技术
作为具有3维构造的NAND型闪存或DRAM的字线，例如使用低电阻的钨(W)膜。另外，有时在该W膜与绝缘膜之间使用例如氮化钛(TiN)膜作为阻挡膜(例如参照专利文献1及专利文献2)。
现有技术文献
专利文献1：日本特开2011-66263号公报
专利文献2：国际公开第2019/058608号小册子
发明内容
发明要解决的课题
然而，随着3维构造的NAND型闪存的高层化，蚀刻变得困难，因此，字线的薄膜化成为课题。
为了解决该课题，有时形成钼(Mo)膜来代替使用上述那样的TiN膜和W膜。但是，为了形成低电阻且异物少的Mo膜，需要使大流量的H2气体长时间流动。因此，生产率的降低成为课题。
本公开的目的在于提供一种能够提高含金属膜的电特性、生产率中的至少任一者的技术。
用于解决课题的手段
根据本公开的一方式，提供一种技术，具有：
(a)将基板收纳于处理容器的工序；
(b)对所述基板供给含金属气体的工序；
(c)对所述基板供给第一还原气体的工序；
(d)对所述基板供给与所述第一还原气体不同的第二还原气体的工序，
通过进行1次以上的(b)、(c)和(d)，在所述基板上形成含金属膜。
发明效果
根据本公开，能够提高含金属膜的电特性、生产率中的至少任一者。
附图说明
图1是表示本公开的一实施方式中的基板处理装置的立式处理炉的概略的纵剖视图。
图2是图1中的A-A线概略横剖视图。
图3是本公开的一实施方式中的基板处理装置的控制器的概略结构图，是以框图的方式显示控制器的控制系统的图。
图4是表示本公开的一实施方式中的基板处理工序的图。
图5是表示本公开的一实施方式中的基板处理工序的变形例的图。
图6是表示本公开的一实施方式中的基板处理工序的变形例的图。
图7中的(A)和图7中的(B)是表示本公开的一实施方式中的基板处理工序的变形例的图。
图8是表示本公开的一实施方式中的基板处理工序的变形例的图。
图9中的(A)和图9中的(B)是表示本公开的另一实施方式中的基板处理装置的处理炉的概略的纵剖视图。
具体实施方式
以下，一边参照图1～4一边进行说明。此外，在以下的说明中使用的附图均是示意性的图，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。
(1)基板处理装置的结构
基板处理装置10具有设置有作为加热单元(加热机构、加热系统)的加热器207的处理炉202。加热器207为圆筒形状，通过被作为保持板的加热器基座(未图示)支承而垂直地安装。
在加热器207的内侧配设有与加热器207呈同心圆状地构成反应管(反应容器、处理容器)的外管203。外管203例如由石英(SiO2)、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。在外管203的下方，与外管203呈同心圆状地配设有歧管(入口凸缘)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。在歧管209的上端部与外管203之间设置有作为密封部件的O环220a。通过将歧管209支承于加热器基座，外管203为垂直地安装的状态。
在外管203的内侧配设有构成反应容器的内管204。内管204例如由石英、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。主要由外管203、内管204和歧管209构成处理容器(反应容器)。在处理容器的筒中空部(内管204的内侧)形成有处理室201。
处理室201构成为能够利用作为支承件的舟皿217对作为基板的晶片200以水平姿势在铅垂方向上排列成多级的状态进行收纳。
在处理室201内，喷嘴410、420、430被设置为贯通歧管209的侧壁和内管204。喷嘴410、420、430分别与气体供给管310、320、330连接。但是，本实施方式的处理炉202并不限定于上述的方式。
在气体供给管310、320、330从上游侧起依次分别设置有作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC)312、322、332。另外，在气体供给管310、320、330分别设置有作为开闭阀的阀314、324、334。在气体供给管310、320、330的阀314、324、334的下游侧分别连接有供给非活性气体的气体供给管510、520、530。在气体供给管510、520、530从上游侧起依次分别设置有作为流量控制器(流量控制部)的MFC512、522、532及作为开闭阀的阀514、524、534。
在气体供给管310、320、330的前端部分别连结连接喷嘴410、420、430。喷嘴410、420、430构成为L字型的喷嘴，其水平部被设置为贯通歧管209的侧壁及内管204。喷嘴410、420、430的垂直部被设置于以向内管204的径向外侧突出且沿铅垂方向延展的方式形成的通道形状(槽形状)的预备室201a的内部，在预备室201a内沿着内管204的内壁朝向上方(晶片200的排列方向上方)设置。
喷嘴410、420、430被设置为从处理室201的下部区域延展至处理室201的上部区域，在与晶片200对置的位置分别设置有多个气体供给孔410a、420a、430a。由此，从喷嘴410、420、430的气体供给孔410a、420a、430a分别向晶片200供给处理气体。该气体供给孔410a、420a、430a从内管204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。但是，气体供给孔410a、420a、430a并不限定于上述的方式。例如，也可以使开口面积从内管204的下部朝向上部逐渐变大。由此，能够使从气体供给孔410a、420a、430a供给的气体的流量更均匀化。
喷嘴410、420、430的气体供给孔410a、420a、430a在从后述的舟皿217的下部到上部的高度的位置设置有多个。因此，从喷嘴410、420、430的气体供给孔410a、420a、430a供给到处理室201内的处理气体被供给到收纳于舟皿217的下部至上部的晶片200的整个区域。将喷嘴410、420、430设置为从处理室201的下部区域延展至上部区域即可，但优选设置为延展至舟皿217的顶部附近。
从气体供给管310经由MFC312、阀314、喷嘴410向处理室201内供给包含金属元素的原料气体(含金属气体)作为处理气体。
从气体供给管320经由MFC322、阀324、喷嘴420向处理室201内供给第一还原气体作为处理气体。
从气体供给管330经由MFC332、阀334、喷嘴430向处理室201内供给与第一还原气体不同的第二还原气体作为处理气体。
从气体供给管510、520、530分别经由MFC512、522、532、阀514、524、534、喷嘴410、420、430向处理室201内供给例如氮(N2)气作为非活性气体。以下，对使用N2气体作为非活性气体的例子进行说明，但作为非活性气体，除了N2气体以外，例如也可以使用氩(Ar)气、氦(He)气、氖(Ne)气、氙(Xe)气等稀有气体。
在使原料气体主要从气体供给管310流动的情况下，主要由气体供给管310、MFC312、阀314构成原料气体供给系统，但也可以考虑将喷嘴410包含在原料气体供给系统中。也能够将原料气体供给系统称为含金属气体供给系统。另外，在使第一还原气体从气体供给管320流动的情况下，主要由气体供给管320、MFC322、阀324构成第一还原气体供给系统，但也可以考虑将喷嘴420包含在第一还原气体供给系统中。另外，在使第二还原气体从气体供给管330流动的情况下，主要由气体供给管330、MFC332、阀334构成第二还原气体供给系统，但也可以考虑将喷嘴430包含在第二还原气体供给系统中。另外，也能够将含金属气体供给系统、第一还原气体供给系统和第二还原气体供给系统称为处理气体供给系统。另外，也可以考虑将喷嘴410、420、430包含在处理气体供给系统中。另外，主要由气体供给管510、520、530、MFC512、522、532、阀514、524、534构成非活性气体供给系统。
本实施方式中的气体供给的方法经由配置在由内管204的内壁和多个晶片200的端部定义的圆环状的纵长的空间内的预备室201a内的喷嘴410、420、430输送气体。并且，从设置在喷嘴410、420、430的与晶片对置的位置的多个气体供给孔410a、420a、430a向内管204内喷出气体。更详细而言，利用喷嘴410的气体供给孔410a、喷嘴420的气体供给孔420a、喷嘴430的气体供给孔430a，朝向与晶片200的表面平行的方向喷出原料气体等。
排气孔(排气口)204a是在内管204的侧壁且与喷嘴410、420、430对置的位置形成的贯通孔，例如是在铅垂方向上细长地开设的狭缝状的贯通孔。从喷嘴410、420、430的气体供给孔410a、420a、430a向处理室201内供给并在晶片200的表面上流动的气体经由排气孔204a向在内管204与外管203之间形成的间隙(排气路206内)流动。并且，向排气路206内流动的气体在排气管231内流动，向处理炉202外排出。
排气孔204a被设置在与多个晶片200对置的位置，从气体供给孔410a、420a、430a供给到处理室201内的晶片200的附近的气体在朝向水平方向流动后，经由排气孔204a向排气路206内流动。排气孔204a不限于构成为狭缝状的贯通孔的情况，也可以由多个孔构成。
在歧管209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从上游侧起依次连接有检测处理室201内的压力的作为压力检测器(压力检测部)的压力传感器245、APC(Auto Pressure Controller)阀243、作为真空排气装置的真空泵246。APC阀243通过在使真空泵246工作的状态下开闭阀，能够进行处理室201内的真空排气和真空排气停止，并且，通过在使真空泵246进行工作的状态下调节阀开度，能够调整处理室201内的压力。主要由排气孔204a、排气路206、排气管231、APC阀243以及压力传感器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。
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构成为从铅垂方向下侧与歧管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环220b。在密封盖219的与处理室201相反的一侧，设置有使收纳晶片200的舟皿217旋转的旋转机构267。旋转机构267的旋转轴255贯通密封盖219而与舟皿217连接。旋转机构267构成为通过使舟皿217旋转来使晶片200旋转。密封盖219构成为通过在外管203的外部垂直地设置的作为升降机构的舟皿升降机115而在铅垂方向上升降。舟皿升降机115构成为通过使密封盖219升降，能够将舟皿217向处理室201内外搬入及搬出。舟皿升降机115构成为将舟皿217和收纳于舟皿217的晶片200向处理室201内外输送的输送装置(输送机构、输送系统)。
舟皿217构成为使多个、例如25～200片晶片200以水平姿势且以彼此中心对齐的状态在铅垂方向上隔开间隔地排列。舟皿217例如由石英、SiC等耐热性材料构成。在舟皿217的下部，以水平姿势多级地支承例如由石英、SiC等耐热性材料构成的虚设基板218。根据该结构，来自加热器207的热难以传递到密封盖219侧。但是，本实施方式并不限定于上述的方式。例如，也可以不在舟皿217的下部设置虚设基板218，而设置由石英、SiC等耐热性材料构成的构成为筒状的部件的隔热筒。
如图2所示，在内管204内设置有作为温度检测器的温度传感器263，根据由温度传感器263检测出的温度信息来调整向加热器207的通电量，由此，使处理室201内的温度成为所希望的温度分布。温度传感器263与喷嘴410、420、430同样地构成为L字型，并沿着内管204的内壁设置。
如图3所示，作为控制部(控制单元)的控制器121构成为具有CPU(CentralProcessing Unit，中央处理器)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与CPU121a进行数据交换。在控制器121连接有构成为例如触摸面板等的输入输出装置122。
存储装置121c例如由闪存、HDD(Hard Disk Drive，硬盘驱动器)等构成。在存储装置121c内以能够读取的方式储存有控制基板处理装置的动作的控制程序、记载后述的半导体装置的制造方法的过程、条件等的工艺制程等。工艺制程是以使控制器121执行后述的半导体装置的制造方法中的各工序(各步骤)而能够获得规定的结果的方式组合而成的，作为程序发挥功能。以下，也将该工艺制程、控制程序等统一简称为程序。在本说明书中使用程序这样的用语的情况下，有时仅包含工艺制程单体，有时仅包含控制程序单体，或者有时包含工艺制程和控制程序的组合。RAM121b构成为暂时保持由CPU121a读出的程序、数据等的存储器区域(工作区)。
I/O端口121d与上述MFC312、322、332、512、522、532、阀314、324、334、514、524、534、压力传感器245、APC阀243、真空泵246、加热器207、温度传感器263、旋转机构267、舟皿升降机115等连接。
CPU121a构成为从存储装置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读出制程等。CPU121a构成为按照读出的制程的内容，控制利用MFC312、322、332、512、522、532进行的各种气体的流量调整动作、阀314、324、334、514、524、534的开闭动作、APC阀243的开闭动作和利用APC阀243进行的基于压力传感器245的压力调整动作、基于温度传感器263的加热器207的温度调整动作、真空泵246的启动和停止、利用旋转机构267进行的舟皿217的旋转和旋转速度调节动作、利用舟皿升降机115进行的舟皿217的升降动作、晶片200向舟皿217的收纳动作等。
控制器121能够通过将储存在外部存储装置(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)123中的上述程序安装于计算机而构成。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，记录介质有时仅包含存储装置121c单体，有时仅包含外部存储装置123单体，或者有时包含这两者。程序向计算机的提供也可以不使用外部存储装置123，而使用因特网、专用线路等通信单元来进行。
(2)基板处理工序
作为半导体装置(器件)的制造工序的一工序，使用图4对在晶片200上形成例如被用作3DNAND的控制栅电极的含有钼(Mo)的含Mo膜的工序的一例进行说明。形成含Mo膜的工序使用上述的基板处理装置10的处理炉202来执行。在以下的说明中，构成基板处理装置10的各部的动作由控制器121控制。
在本实施方式的基板处理工序(半导体装置的制造工序)中，具有：
(a)将晶片200收纳于处理容器内即处理室201的工序；
(b)对晶片200供给含金属气体的工序；
(c)对晶片200供给第一还原气体的工序；
(d)对晶片200供给第二还原气体的工序，
进行1次以上的(b)、(c)、(d)，由此，在晶片200上形成含Mo膜作为含金属膜。
在本说明书中，在使用了“晶片”这样的用语的情况下，有时指“晶片本身”，有时指“晶片与形成于其表面的规定的层、膜等的层叠体”。在本说明书中，在使用了“晶片的表面”这样的用语的情况下，有时指“晶片本身的表面”，有时指“在晶片上形成的规定的层、膜等的表面”。在本说明书中，使用了“基板”这样的用语的情况也与使用了“晶片”这样的用语的情况同义。
(晶片搬入)
当将多个晶片200装填到舟皿217(晶片填装)时，如图1所示，支承多片晶片200的舟皿217由舟皿升降机115抬起，搬入到处理室201内(舟皿装载)，收纳于处理容器。该状态下，密封盖219成为经由O环220将外管203的下端开口封闭的状态。
(压力调整及温度调整)
利用真空泵246进行真空排气，以使处理室201内，即晶片200所存在的空间成为所希望的压力(真空度)。此时，处理室201内的压力由压力传感器245测定，根据该测定出的压力信息，APC阀243进行反馈控制(压力调整)。真空泵246至少在针对晶片200的处理完成之前的期间维持始终工作的状态。另外，通过加热器207进行加热，以使处理室201内成为所希望的温度。此时，根据温度传感器263检测出的温度信息对向加热器207的通电量进行反馈控制，以使处理室201内成为所希望的温度分布(温度调整)。利用加热器207进行的处理室201内的加热至少在针对晶片200的处理完成之前的期间持续进行。
[第一工序]
(含金属气体供给)
打开阀314，使作为原料气体的含金属气体在气体供给管310内流动。含金属气体通过MFC312进行流量调整，从喷嘴410的气体供给孔410a向处理室201内供给，从排气管231排出。此时，对晶片200供给含金属气体。此时，同时打开阀514，使N2气体等非活性气体向气体供给管510流动。在气体供给管510内流动的非活性气体通过MFC512进行流量调整，与含金属气体一起被供给到处理室201内，从排气管231排出。此时，为了防止含金属气体向喷嘴420、430内的侵入，打开阀524、534，使非活性气体向气体供给管520、530内流动。非活性气体经由气体供给管320、330、喷嘴420、430供给至处理室201内，从排气管231排出。
此时，调整APC阀243，使处理室201内的压力为例如1～3990Pa的范围内的压力，例如1000Pa。由MFC312控制的含金属气体的供给流量例如为0.1～1.0slm，优选为0.3～0.9slm的范围内的流量。由MFC512、522、532控制的非活性气体的供给流量分别设为例如0.1～20slm的范围内的流量。此时，加热器207的温度设定为晶片200的温度为例如300～650℃的范围内的温度那样的温度。此外，本公开中的“1～3990Pa”这样的数值范围的表述指下限值和上限值包含在该范围。因此，例如，“1～3990Pa”、指“1Pa以上且3990Pa以下”。对于其他数值范围也是一样的。
此时，在处理室201内流动的气体仅为含金属气体和非活性气体。在此，作为含金属气体，例如能够使用包含作为金属元素的钼(Mo)的含钼(Mo)气体。作为含Mo气体，能够使用包含Mo、氧(O)和氯(Cl)的例如二氯二氧化钼(MoO2Cl2)气体、四氯氧化钼(MoOCl4)气体。通过含Mo气体的供给，在晶片200(表面的基底膜)上形成含Mo层。含Mo层可以是包含Cl、O的Mo层，也可以是MoO2Cl2(或MoOCl4)的吸附层，还可以含有这两者。
[第二工序]
(残留气体除去)
在开始含金属气体的供给起经过规定时间后，例如1～60秒后，关闭气体供给管310的阀314，停止含金属气体的供给。即，对晶片200供给含金属气体的时间例如设为1～60秒的范围内的时间。此时，保持排气管231的APC阀243打开的状态，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内的未反应或对含金属层形成作出贡献后的含金属气体从处理室201内排除。即，对处理室201内进行吹扫。此时，保持阀514、524、534打开的状态，维持非活性气体向处理室201内的供给。非活性气体作为吹扫气体发挥作用，能够提高将残留在处理室201内的未反应或对含金属层形成作出贡献后的含金属气体从处理室201内排除的效果。
[第三工序]
(第一还原气体和第二还原气体的同时供给)
除去处理室201内的残留气体后，同时打开阀324、334，使第一还原气体和第二还原气体分别在气体供给管320、330内流动。第一还原气体通过MFC322进行流量调整，从喷嘴420的气体供给孔420a向处理室201内供给，从排气管231排出。第二还原气体通过MFC332进行流量调整，从喷嘴430的气体供给孔430a向处理室201内供给，从排气管231排出。此时，对晶片200同时供给第一还原气体和第二还原气体。此时，保持阀514、524、534打开的状态，维持非活性气体向气体供给管510、520、530内的供给。在气体供给管510、520、530内流动的非活性气体分别通过MFC512、522、532进行流量调整。在气体供给管520内流动的非活性气体与第一还原气体一起经由气体供给管320、喷嘴420向处理室201内供给，从排气管231排出。另外，在气体供给管530内流动的非活性气体与第二还原气体一起经由气体供给管330、喷嘴430向处理室201内供给，从排气管231排出。另外，在气体供给管510内流动的非活性气体经由气体供给管310、喷嘴410向处理室201内供给，从排气管231排出，防止第一还原气体、第二还原气体向喷嘴410内的侵入。
此时，调整APC阀243，使处理室201内的压力为例如1～13300Pa的范围内的压力，例如10000Pa。由MFC322控制的第一还原气体的供给流量例如为1～50slm，优选为15～30slm的范围内的流量。由MFC332控制的第二还原气体的供给流量例如为0.1～1.0slm，优选为0.1～0.5slm的范围内的流量。由MFC512、522、532控制的非活性气体的供给流量分别设为例如0.1～30slm的范围内的流量。此时，加热器207的温度设定为晶片200的温度为例如300～650℃的范围内的温度那样的温度。
此时，在处理室201内流动的气体是第一还原气体、第二还原气体和非活性气体。即，对晶片200同时供给第一还原气体和第二还原气体。换言之，具有同时供给第一还原气体和第二还原气体的定时。
在此，作为第一还原气体，例如能够使用由氢(H)构成的气体即氢(H2)气体、氘(D2)。另外，作为第二还原气体，例如能够使用包含氢(H)和其他元素的气体即磷化氢(PH3)气体。作为第二还原气体，使用还原作用比第一还原气体更高的气体。另外，第二还原气体是标准生成吉布斯能的负值比第一还原气体大的化合物的气体。以下，以使用H2气体作为第一还原气体，使用PH3气体作为第二还原气体的情况为例进行说明。对晶片200同时供给H2气体和PH3气体这2种不同的还原气体，由此，晶片200上的作为含金属层的含Mo层中所含的氧(O)、氯(Cl)、MoO2Cl2的吸附层与H2、PH3反应，从含Mo层、MoO2Cl2的吸附层还原O、Cl，除去O、Cl，作为水蒸气(H2O)、氯化氢(HCl)、氯(Cl2)、四氯化硼(POCl4)等反应副产物从处理室201内排出。
在此，MoO2Cl2气体与PH3气体容易引起化学反应。即，标准生成吉布斯能的负值越大，越容易引起反应，越容易生成POCl4那样的气体。POCl4具有容易脱离且难以吸附在膜上的性质。即，通过供给PH3气体，作为反应副产物，能够生成容易从膜脱离且难以吸附于膜的POCl4。
即，使含Mo层、MoO2Cl2的吸附层的O、Cl与H2、PH3反应，在晶片200上形成MoCl终端，作为H2O、HCl、POCl4等反应副产物从处理室201内排出。并且，在晶片200上形成含Mo且实质上不含Cl和O的含Mo层。
[第四工序]
(第一还原气体供给)
在开始第一还原气体和第二还原气体的同时供给起经过规定时间后，例如1～1200秒后，关闭气体供给管330的阀334，停止第二还原气体的供给。即，同时对晶片200供给第一还原气体和第二还原气体的时间例如为1～1200秒的范围内的时间。此时，保持阀514、524、534打开的状态，维持非活性气体向气体供给管510、520、530内的供给。在气体供给管510、520、530内流动的非活性气体分别通过MFC512、522、532进行流量调整。在气体供给管520内流动的非活性气体与第一还原气体一起经由气体供给管320、喷嘴420向处理室201内供给，从排气管231排出。另外，在气体供给管510、530内流动的非活性气体经由气体供给管310、330、喷嘴410、430分别向处理室201内供给，从排气管231排出，防止第一还原气体向喷嘴410、430内的侵入。
此时，在处理室201内流动的气体是第一还原气体和非活性气体。即，对晶片200供给第一还原气体和非活性气体。
[第五工序]
(除去残留气体)
在开始第一还原气体的供给起经过规定时间后，例如1～1200秒后，关闭气体供给管320的阀324，停止第一还原气体的供给。并且，通过与上述的第二工序一样的处理过程，将残留在处理室201内的未反应或对含金属层的形成作出贡献后的第一还原气体、反应副产物从处理室201内排除。即，对处理室201内进行吹扫。
即，同时开始第一还原气体的供给和第二还原气体的供给，在停止第二还原气体的供给后，停止第一还原气体的供给。
即，局部并行地进行第一还原气体的供给和第二还原气体的供给，使第二还原气体相对于晶片200的供给时间比第一还原气体的供给时间短。换言之，使第一还原气体的供给时间比第二还原气体的供给时间长。
在此，在使用PH3气体作为第二还原气体的情况下，若使PH3气体的供给时间长，则作为反应副产物的POCl4的生成量变多，含Mo层中的P含量增加。因此，将H2气体的供给时间设定得比PH3气体的供给时间长。由此，能够除去作为反应副产物的POCl4，抑制POCl4的残留，使含Mo层中的磷(P)含量降低。
(实施规定次数)
进行至少1次以上(规定次数(n次))的依次进行上述的第一工序～第五工序的循环，由此，在晶片200上形成规定厚度的含金属膜。上述循环优选反复多次。在此，在含金属气体为含Mo气体的情况下，形成作为含金属膜的含Mo膜。此外，含Mo膜是以钼为主成分的膜。
(后吹扫以及大气压恢复)
从气体供给管510、520、530分别向处理室201内供给非活性气体，从排气管231排出。非活性气体作为吹扫气体发挥作用，由此，处理室201内被非活性气体吹扫，残留在处理室201内的气体、反应副产物被从处理室201内除去(后吹扫)。之后，处理室201内的气氛被置换为非活性气体(非活性气体置换)，处理室201内的压力被恢复为常压(大气压恢复)。
(晶片搬出)
之后，利用舟皿升降机115使密封盖219下降，外管203的下端得以开口。并且，将处理完成晶片200在被舟皿217支承的状态下从外管203的下端向外管203的外部搬出(舟皿卸载)。之后，将处理完成的晶片200从舟皿217取出(晶片取出)。
(3)基于本实施方式的效果
根据本实施方式，能够得到以下所示的1个或多个效果。
(a)能够提高含Mo膜的电特性。
(b)能够形成减少了异物(副产物等)的低电阻的含Mo膜。
(c)能够提高生产性(生产率)。
(4)其他实施方式
接着，对上述的实施方式中的基板处理工序的变形例进行详细叙述。在以下的变形例中，第一还原气体和第二还原气体的供给定时与上述的实施方式不同。在以下的变形例中，仅详细叙述与上述的实施方式不同的点。
(变形例1)
在本变形例中，如图5所示，在作为上述的第一工序的含金属气体供给和作为上述的第二工序的残留气体除去后，作为第三工序开始第二还原气体的供给，在开始第二还原气体的供给起经过规定时间后，例如1～20秒后，作为第四工序，开始第一还原气体的供给。并且，在同时供给第一还原气体和第二还原气体起经过规定时间后，例如1～20秒后，停止第二还原气体的供给，作为第五工序，在停止第二还原气体的供给起经过规定时间后，例如1～120秒后，停止第一还原气体的供给。并且，作为第六工序，进行残留气体的除去，进行至少1次以上(规定次数(n次))的依次进行第一工序～第六工序的循环，由此，在晶片200上形成规定厚度的含金属膜。此外，在本变形例中，也使第二还原气体相对于晶片200的供给时间比第一还原气体的供给时间短。
即，在开始第二还原气体的供给之后开始第一还原气体的供给，局部并行地进行第一还原气体的供给和第二还原气体的供给，在停止第二还原气体的供给之后，停止第一还原气体的供给。这样，通过比第一还原气体先供给第二还原气体，能够从含金属气体分子的吸附层、包含含金属气体中所含的金属以外的元素的含金属层中除去金属以外的元素，形成容易通过第一还原气体还原的状态的膜。换言之，由于供给未被第一还原气体稀释的第二还原气体，因此，能够提高含金属气体分子的吸附层与第二还原气体分子的接触概率，能够形成容易通过第一还原气体还原的状态的膜。另外，在停止第二还原气体的供给之后停止第一还原气体的供给，由此，能够抑制反应副产物的残留。即使是该情况，也能够得到与上述的图4所示的顺序一样的效果。在此，在含金属气体为MoO2Cl2气体的情况下，能够从MoO2Cl2的吸附层、包含Cl、O的含Mo层除去O和Cl，形成容易通过第一还原气体还原的状态的膜。
(变形例2)
在本变形例中，如图6所示，在作为上述的第一工序的含金属气体供给和作为上述的第二工序的残留气体除去后，作为第三工序开始第一还原气体的供给，在开始第一还原气体的供给起经过规定时间后，例如1～60秒后，作为第四工序，开始第二还原气体的供给。并且，在同时供给第一还原气体和第二还原气体起经过规定时间后，例如1～60秒后，停止第二还原气体的供给，作为第五工序，在停止第二还原气体的供给起经过规定时间后，例如1～60秒后，停止第一还原气体的供给。即，在第一还原气体的供给中开始第二还原气体的供给，停止第二还原气体的供给。即，在进行第一还原气体的供给的期间进行第二还原气体的供给。换言之，在开始第一还原气体的供给之后开始第二还原气体的供给，在停止第二还原气体的供给之后，停止第一还原气体的供给。并且，作为第六工序，进行残留气体的除去，进行至少1次以上(规定次数(n次))的依次进行第一工序～第六工序的循环，由此，在晶片200上形成规定厚度的含金属膜。此外，在本变形例中，第二还原气体相对于晶片200的供给时间也比第一还原气体的供给时间短。
即，在开始第一还原气体的供给之后开始第二还原气体的供给，局部并行地进行第一还原气体的供给和第二还原气体的供给，在停止第二还原气体的供给之后，停止第一还原气体的供给。这样，在停止第二还原气体的供给之后停止第一还原气体的供给，由此，能够抑制反应副产物的残留。即使是该情况，也能够得到与上述的图4所示的顺序一样的效果。
(变形例3)
在本变形例中，如图7中的(A)和图7中的(B)所示，在进行了作为第一工序的含金属气体供给、作为上述的第二工序的残留气体除去、作为第三工序的第二还原气体的供给之后，进行作为第四工序的第一还原气体的供给、作为第五工序的残留气体的除去。并且，进行至少1次以上(规定次数(n次))的依次进行第一工序～第五工序的循环，由此，在晶片200上形成规定厚度的含金属膜。即，不并行地进行第二还原气体的供给和第一还原气体的供给而是分别进行。此外，如图7中的(A)所示，第二还原气体的供给和第一还原气体的供给可以连续进行，也可以如图7中的(B)所示，在第二还原气体的供给与第一还原气体的供给之间进行残留气体的除去并对处理室201内进行吹扫。此外，在本变形例中，也使第二还原气体相对于晶片200的供给时间比第一还原气体的供给时间短。
即，比第一还原气体的供给先开始第二还原气体的供给，在进行了第二还原气体的供给之后，进行第一还原气体的供给。在此，对使用H2气体作为第一还原气体，使用PH3气体作为第二还原气体的情况进行说明。这样，在进行了PH3气体供给后进行H2气体供给，由此，能够从MoO2Cl2的吸附层、包含Cl、O的含Mo层除去O和Cl，形成容易通过H2气体还原的状态的膜。另外，能够抑制PH3气体被H2气体稀释而抑制上述反应。另外，在停止PH3气体的供给后停止H2气体的供给，由此，能够抑制作为反应副产物的POCl4的残留。另外，如图7中的(B)那样，在第二还原气体的供给与第一还原气体的供给之间设置不供给任何气体的定时(排气工序)，能够除去存在于处理室中的副产物、多余的第二还原气体，能够提高含Mo层与H2分子的反应概率。即使是该情况，也能够得到与上述的图4所示的顺序一样的效果。
(变形例4)
在本变形例中，如图8所示，在进行了作为第一工序的含金属气体供给和作为上述的第二工序的残留气体除去后，进行作为第三工序的供给第二还原气体的工序和作为第四工序的除去残留气体的工序，进行至少1次以上(规定次数(n次))的依次进行上述的第一工序～第四工序的循环，由此，在晶片200上形成规定厚度的含金属膜。即，不进行上述的第一还原气体的供给。在使用MoO2Cl2作为含金属气体，使用PH3作为第二还原气体的情况下，通过供给PH3气体，从MoO2Cl2的吸附层、包含Cl、O的含Mo层除去O和Cl，得到与上述的图4所示的顺序一样的效果。
此外，在上述实施方式中，以使用MoO2Cl2气体作为含金属气体(含Mo气体)的情况为例进行了说明，但本公开并不限定于此。
另外，在上述实施方式中，以使用H2气体作为第一还原气体的情况为例进行了说明，但本公开并不限定于此，例如，能够使用氘(D2)、包含活化后的氢的氢气等其他还原气体。
另外，在上述实施方式中，以使用PH3气体作为第二还原气体的情况为例进行了说明，但本公开并不限定于此，例如能够使用单硅烷(SiH4)气体、乙硅烷(Si2H6)气体、三硅烷(Si3H8)气体、四硅烷(Si4H10)等硅烷系气体、单硼烷(BH3)、乙硼烷(B2H6)等硼烷系气体等其他还原气体。通过使用这些气体，也能够提高含Mo气体的还原力。另一方面，无法得到在使用了PH3气体的情况下生成的POCl4那样的容易脱离的副产物，Mo膜的特性可能恶化。因此，作为第二还原气体，优选PH3气体。
另外，在上述实施方式中，对使用一次处理多张基板的批量式的立式装置即基板处理装置进行成膜的例子进行了说明，但本公开并不限定于此，也能够适当地应用于使用一次处理1张或多张基板的单张式的基板处理装置进行成膜的情况。
例如，在使用具有图9中的(A)所示的处理炉302的基板处理装置来形成膜的情况下，也能够适当地应用本公开。处理炉302具有：形成处理室301的处理容器303、向处理室301内呈喷淋状供给气体的喷淋头303s、以水平姿势支承1片或多片晶片200的作为支承件的支承台317、从下方对支承台317进行支承的旋转轴355、以及设置于支承台317的加热器307。在喷淋头303s的入口(气体导入口)连接有供给上述的含金属气体的气体供给端口332a、供给上述的第一还原气体的气体供给端口332b、供给上述的第二还原气体的气体供给端口332c。在气体供给端口332a连接有与上述实施方式的含金属气体供给系统同样的气体供给系统。在气体供给端口332b连接有与上述实施方式的第一还原气体供给系统同样的气体供给系统。在气体供给端口332c连接有与上述的第二还原气体供给系统同样的气体供给系统。在喷淋头303s的出口(气体排出口)设置向处理室301内呈喷淋状供给气体的气体分散板。在处理容器303设置有对处理室301内进行排气的排气口331。在排气口331连接与上述实施方式的排气系统一样的排气系统。
另外，例如，在使用具有图9中的(B)所示的处理炉402的基板处理装置来形成膜的情况下，也能够适当地应用本公开。处理炉402具有：形成处理室401的处理容器403、以水平姿势支承1片或数片晶片200的作为支承件的支承台417、从下方对支承台417进行支承的旋转轴455、朝向处理容器403的晶片200进行光照射的灯加热器407、以及使灯加热器407的光透过的石英窗403w。在处理容器403连接有供给上述的含金属气体的气体供给端口432a、供给上述的第一还原气体的气体供给端口432b、以及供给上述的第二还原气体的气体供给端口432c。在气体供给端口432a连接有与上述实施方式的含金属气体供给系统同样的气体供给系统。在气体供给端口432b连接有与上述实施方式的第一还原气体供给系统同样的气体供给系统。在气体供给端口432c连接有与上述实施方式的第二还原气体供给系统同样的气体供给系统。在处理容器403设置有对处理室401内进行排气的排气口431。在排气口431连接有与上述的实施方式的排气系统同样的排气系统。
在使用这些基板处理装置的情况下，也能够以与上述的实施方式同样的顺序、处理条件进行成膜。
这些各种薄膜的形成中使用的工艺制程(记载有处理过程、处理条件等的程序)优选根据基板处理的内容(形成的薄膜的膜种类、组成比、膜质、膜厚、处理过程、处理条件等)分别单独准备(准备多个)。并且，在开始基板处理时，优选根据基板处理的内容，从多个工艺制程中适当选择适当的工艺制程。具体而言，优选将根据基板处理的内容而分别准备的多个工艺制程经由电通信线路或记录有该工艺制程的记录介质(外部存储装置123)预先储存(安装)于基板处理装置具有的存储装置121c内。并且，优选在开始基板处理时，基板处理装置具有的CPU121a根据基板处理的内容，从储存在存储装置121c内的多个工艺制程中适当选择合适的工艺制程。通过这样构成，能够在1台基板处理装置中通用且再现性良好地形成各种膜种类、组成比、膜质、膜厚的薄膜。另外，能够降低操作人员的操作负担(处理过程、处理条件等的输入负担等)，能够避免操作失误，并且能够迅速地开始基板处理。
另外，本公开例如也能够通过变更现有的基板处理装置的工艺制程来实现。在变更工艺制程的情况下，也能够将本公开的工艺制程经由电通信线路或记录有该工艺制程的记录介质安装于现有的基板处理装置，或者操作现有的基板处理装置的输入输出装置，将该工艺制程自身变更为本公开的工艺制程。
以上，具体说明了本公开的实施方式。然而，本公开并不限定于上述的实施方式，在不脱离其主旨的范围内能够进行各种变更。
附图标记说明
10 基板处理装置
121 控制器
200 晶片(基板)
201 处理室。

Claims (19)

1.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，该制造方法具有：
(a)将基板收纳于处理容器的工序；
(b)对所述基板供给含金属气体的工序；
(c)对所述基板供给第一还原气体的工序；
(d)对所述基板供给与所述第一还原气体不同的第二还原气体的工序，
通过进行1次以上的(b)、(c)和(d)，在所述基板上形成含金属膜。
2.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
局部并行地进行(c)和(d)。
3.根据权利要求1或2所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
同时开始(c)和(d)。
4.根据权利要求3所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
在结束(d)之后，结束(c)。
5.根据权利要求1或2所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
在开始(d)之后，开始(c)。
6.根据权利要求5所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
在结束(d)之后，结束(c)。
7.根据权利要求1或2所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
在开始(c)之后，开始(d)。
8.根据权利要求7所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
在结束(d)之后，结束(c)。
9.根据权利要求1或2所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
在进行(c)的期间进行(d)。
10.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
进行(d)之后，进行(c)。
11.根据权利要求1～7中任一项所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
(c)的时间比(d)的时间长。
12.根据权利要求1～7中任一项所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
所述含金属气体是包含钼、氧和氯的气体，
所述第一还原气体是由氢构成的气体，
所述第二还原气体是包含氢和其他元素的气体。
13.根据权利要求12所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
所述含金属气体为二氯二氧化钼气体。
14.根据权利要求12或13所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
所述第一还原气体为氢气。
15.根据权利要求12所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
所述第二还原气体是磷化氢气体。
16.根据权利要求13所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
所述第二还原气体为磷化氢气体。
17.根据权利要求14所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
所述第二还原气体为磷化氢气体。
18.一种记录有程序的计算机可读取的记录介质，其特征在于，
该程序通过计算机使基板处理装置执行以下处理，该处理具有：
(a)将基板收纳于所述基板处理装置的处理容器的过程；
(b)对所述基板供给含金属气体的过程；
(c)对所述基板供给第一还原气体的过程；
(d)对所述基板供给与所述第一还原气体不同的第二还原气体的过程，
通过进行1次以上的(b)、(c)和(d)，在所述基板上形成含金属膜。
19.一种基板处理装置，其特征在于，具有：
处理容器；
输送系统，其将基板收纳于所述处理容器内；
含金属气体供给系统，其向所述处理容器内供给含金属气体；
第一还原气体供给系统，其向所述处理容器内供给第一还原气体；
第二还原气体供给系统，其向所述处理容器内供给与所述第一还原气体不同的第二还原气体；
排气系统，其对所述处理容器内进行排气；
控制部，其构成为能够控制所述输送系统、所述含金属气体供给系统、所述第一还原气体供给系统、所述第二还原气体供给系统以及所述排气系统，以便进行以下处理，该处理具有：
(a)将所述基板收纳于所述处理容器的处理；
(b)对所述基板供给所述含金属气体的处理；
(c)对所述基板供给所述第一还原气体的处理；
(d)对所述基板供给所述第二还原气体的处理，
通过进行1次以上的(b)、(c)和(d)，在所述基板上形成含金属膜。
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