JP2007077455A - 半導体デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】剥離しにくく、金属の拡散に対してバリア性の高いチタン含有の窒化膜を形成できる半導体デバイスの製造方法を提供する。
【解決手段】複数の反応種を互いに混合させることなく処理室内に交互に供給し、基板上にチタン含有の窒化膜を形成する半導体デバイスの製造方法において、窒化膜の形成においては、少なくとも、チタンを含む反応種と水素を含む反応種とを交互に供給し、基板上に第１の層を形成する工程と、第１の層の形成工程後に、チタンを含む反応種と窒素を含む反応種とを交互に供給し、第１の層上に第２の層を形成する工程とを実施し、窒化膜の深さ方向において窒素の濃度を変化させる。
【選択図】 なし

Description

本発明は半導体デバイスの製造方法に関し、特に、気体原料を使用してＴｉＮ薄膜を形成する工程を備える半導体デバイスの製造方法に関する。

半導体製造工程の１つにＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)法を用いて基板上に所定の成膜を行う成膜工程がある。ＣＶＤ法とは、気体原料の気相中や基板表面での反応を利用して、原料分子に含まれる元素を構成要素とする薄膜を被処理基板上へ堆積する方法である。ＣＶＤ法のなかで、有機金属化合物原料を利用するものはＭＯＣＶＤ(Metal Organic ＣＶＤ)法と呼ばれる。また、ＣＶＤ法のなかで薄膜堆積が原子層レベルで制御されるものはＡＬＤ(Atomic Layer Deposition)法と呼ばれ、従来のＭＯＣＶＤ法に対して成膜時の基板温度が低いことが大きな特徴である。

従来より、半導体製造工程においてＭＯＣＶＤ法によるＴｉＮ薄膜の形成が行われている。ＭＯＣＶＤ法により形成されたＴｉＮ膜は、配線として利用される金属（Ａｌ，Ｃｒ，Ｃｕ）の拡散を防ぐ機能があるため、バリアメタルと呼ばれている。しかしながら、従来のＭＯＣＶＤ法による形成したＴｉＮ膜には、以下に示すような問題がある。

第１の問題は、剥離である。剥離は、被処理基板とＴｉＮ膜の応力が大幅に異なるためであり、被処理基板とＴｉＮ膜の応力差の低減が必要と考えられる。

第２の問題は、結晶粒界の存在である。高い基板温度、すなわち高いエネルギーで形成されるＴｉＮ膜は、微結晶化して結晶粒界を生じやすいという特徴がある。プラズマを使用して形成する場合も同様である。結晶粒界は、バリア性を低下させたり、電気的抵抗値のバラツキの原因となる。将来にわたって微細化が進むことを考慮すれば、結晶化させないための工夫が必要となっている。

従って、本発明の主な目的は、剥離しにくく、金属の拡散に対してバリア性の高いチタン含有の窒化膜を形成できる半導体デバイスの製造方法を提供することにある。

本発明によれば、
複数の反応種を互いに混合させることなく処理室内に交互に供給し、基板上にチタン含有の窒化膜を形成する半導体デバイスの製造方法であって、
前記窒化膜の形成においては、少なくとも、
チタンを含む反応種と水素を含む反応種とを交互に供給し、基板上に第１の層を形成 する第１の工程と、
前記第１の層の形成工程後に、チタンを含む反応種と窒素を含む反応種とを交互に供 給し、前記第１の層上に第２の層を形成する第２の工程と、を実施し、
前記窒化膜の深さ方向において窒素の濃度を変化させることを特徴とする半導体デバイスの製造方法が提供される。

好ましくは、第２の工程において、プラズマを用る。
好ましくは、第２の工程において、窒素を含む反応種はプラズマ励起したものを用いる。

好ましくは、第１および第２の工程で形成された窒化膜をアニールする。アニールは、好ましくは、窒素を含む化学種の雰囲気中で行う。また、アニールは、好ましくは、プラズマ励起された窒素を含む化学種の雰囲気中で行う。

また、好ましくは、前記第２の工程の後に、チタンを含む反応種とシリコンを含む反応種と窒素を含む反応種とを順次循環的に供給し、前記第２の層上に第３の層を形成する第３の工程をさらに実施する。

好ましくは、第３の工程において、プラズマを用る。
好ましくは、第３の工程において、窒素を含む反応種はプラズマ励起したものを用いる。
好ましくは、第３の工程において、シリコンを含む反応種はプラズマ励起したものを用いる。

好ましくは、第１乃至第３の工程で形成された窒化膜をアニールする。アニールは、好ましくは、窒素を含む化学種の雰囲気中で行う。また、アニールは、好ましくは、プラズマ励起された窒素を含む化学種の雰囲気中で行う。

本発明によれば、剥離しにくく、金属の拡散に対してバリア性の高いチタン含有の窒化膜を形成できる半導体デバイスの製造方法が提供される。

次に、本発明の好ましい実施例を説明する。

図１は、本発明の好ましい実施例にかかる縦型の基板処理炉を説明するための概略構成図であり、処理炉部分を縦断面で示し、図２は、本発明の好ましい実施例にかかる縦型の基板処理炉を説明するための概略構成図であり、処理炉部分を横断面で示す。

加熱手段であるヒータ２０７の内側に、基板であるウエハ２００を処理する反応容器として石英製の反応管２０３が設けられ、この反応管２０３の下端開口は蓋体であるシールキャップ２１９により気密部材であるＯリング２２０を介して気密に閉塞されている。少なくとも、ヒータ２０７、反応管２０３、及びシールキャップ２１９により処理炉２０２を形成している。また、反応管２０３、シールキャップ２１９および後述する反応管２０３内に形成されたバッファ室２３７により処理室２０１を形成している。シールキャップ２１９には石英キャップ２１８を介して基板保持手段であるボート２１７が立設され、石英キャップ２１８はボート２１７を保持する保持体となっている。そして、ボート２１７は処理炉２０２に挿入される。ボート２１７にはバッチ処理される複数のウエハ２００が水平姿勢で管軸方向に多段に垂直方向に積載される。ヒータ２０７は処理炉２０２に挿入されたウエハ２００を所定の温度に加熱する。

そして、処理炉２０２へは複数種類、ここでは３種類のガスを供給する供給管としての３本のガス供給管３３１、３３３、３３５が設けられている。ガス供給管３３１からはＮＨ_３が供給され、ガス供給管３３３からはＳｉＨ_４が供給され、ガス供給管３３５からはＴＤＭＡＴ（Tetrakis (Dimethylamido) Titanium）が供給される。

ガス供給管３３１には、バルブ３５２を介してガス供給管３３２が接続されている。バルブ３５２によりガス供給管３３１とガス供給管３３２との間で切り替えが行われる。
ガス供給管３３３には、バルブ３５４を介してガス供給管３３４が接続されている。バルブ３５４によりガス供給管３３３とガス供給管３３４との間で切り替えが行われる。ガス供給管３３５には、バルブ３５５を介してガス供給管３３６が接続されている。バルブ３５５によりガス供給管３３５とガス供給管３３６との間で切り替えが行われる。ガス供給管３３２、３３４、３３６からはＮ_２が供給される。

バルブ３５２の上流側のガス供給管３３１にはマスフローコントローラ３４１が設けられ、バルブ３５２の上流側のガス供給管３３２にはマスフローコントローラ３４２が設けられている。バルブ３５４の上流側のガス供給管３３３にはマスフローコントローラ３４３が設けられ、バルブ３５４の上流側のガス供給管３３４にはマスフローコントローラ３４４が設けられている。バルブ３５５の上流側のガス供給管３３５にはマスフローコントローラ３４５が設けられ、バルブ３５５の上流側のガス供給管３３６にはマスフローコントローラ３４６が設けられている。マスフローコントローラ３４１〜３４６により流量制御が行われる。

ガス供給管３３３とガス供給管３３７とはバルブ３５３を介してガス供給管３３７に接続されている。バルブ３５３によりガス供給管３３１とガス供給管３３３との間で切り替えが行われる。ガス供給管３３７にはバルブ３５５の下流側にバルブ３５６が設けられている。

ガス供給管３３７からは、反応管２０３内に形成された後述するバッファ室２３７を介して処理室２０１にガスが供給される。ガス供給管３３５からは、反応管２０３内に形成された後述するノズル３６２を介して処理室２０１にガスが供給される。

処理室２０１は、ガスを排気する排気管であるガス排気管２３１によりバルブ３５１を介して排気手段である真空ポンプ２４６に接続され、真空排気されるようになっている。尚、このバルブ３５１は弁を開閉して処理室２０１の真空排気・真空排気停止ができ、更に弁開度を調節して圧力調整可能になっている開閉弁である。

処理室２０１を構成している反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における円弧状の空間には、反応管２０３の下部より上部の内壁にウエハ２００の積載方向に沿って、ガス分散空間であるバッファ室２３７が設けられている。バッファ室２３７のウエハ２００と隣接する内側の壁の端部近傍にはガスを供給する供給孔であるガス供給孔３７１が設けられている。このガス供給孔３７１は反応管２０３の中心へ向けて開口している。このガス供給孔３７１は、ウエハ２００の積載方向に沿って下部から上部に所定の長さにわたってそれぞれ同一の開口面積を有し、更に同じ開口ピッチで設けられている。

そしてバッファ室２３７のガス供給孔３７１が設けられた端部と反対側の端部近傍には、ノズル３６１が、やはり反応管２０３の下部より上部にわたりウエハ２００の積載方向に沿って配設されている。そしてノズル３６１にはガスを供給する供給孔であるガス供給孔３７２が複数設けられている。複数のガス供給孔３７２は、ガス供給孔３７１の場合と同じ所定の長さにわたってウエハ２００の積載方向に沿って配設されている。そして、複数のガス供給孔３７２と複数のガス供給孔３７１とをそれぞれ1対1で対応させて配置している。

また、ガス供給孔３７２の開口面積は、バッファ室２３７と処理室３０１との差圧が小さい場合には、上流側から下流側まで同一の開口面積で同一の開口ピッチとすると良いが、差圧が大きい場合には上流側から下流側に向かって開口面積を大きくするか、開口ピッチを小さくすると良い。

ガス供給孔３７２の開口面積や開口ピッチを上流側から下流にかけて調節することで、まず、各ガス供給孔３７２よりガスの流速の差はあるが、流量はほぼ同量であるガスを噴出させる。そしてこの各ガス供給孔３７２から噴出するガスをバッファ室２３７に噴出させて一旦導入し、ガスの流速差の均一化を行うことができる。

すなわち、バッファ室２３７において、各ガス供給孔３７２より噴出したガスはバッファ室２３７で各ガスの粒子速度が緩和された後、ガス供給孔３７１より処理室２０１に噴出する。この間に、各ガス供給孔３７２より噴出したガスは、各ガス供給孔３７１より噴出する際には、均一な流量と流速とを有するガスとすることができる。

さらに、バッファ室２３７に、細長い構造を有する棒状電極２６９及び棒状電極２７０が上部より下部にわたって電極を保護する保護管である電極保護管２７５に保護されて配設され、棒状電極２７０は整合器２７２を介して高周波電源２７３に接続され、棒状電極２６９は基準電位であるアース３８０に接続されている。この結果、棒状電極２６９及び棒状電極２７０間のプラズマ生成領域２２４にプラズマが生成される。

この電極保護管２７５は、棒状電極２６９及び棒状電極２７０のそれぞれをバッファ室２３７の雰囲気と隔離した状態でバッファ室２３７に挿入できる構造となっている。ここで、電極保護管２７５の内部は外気（大気）と同一雰囲気であると、電極保護管２７５にそれぞれ挿入された棒状電極２６９及び棒状電極２７０はヒータ２０７の加熱で酸化されてしまう。そこで、電極保護管２７５の内部は窒素などの不活性ガスを充填あるいはパージし、酸素濃度を充分低く抑えて棒状電極２６９又は棒状電極２７０の酸化を防止するための不活性ガスパージ機構が設けられる。

さらに、ガス供給孔３７１の位置より、反応管２０３の内周を１００°程度回った内壁に、ノズル３６２が設けられている。このノズル３６２は、ＡＬＤ法による成膜においてウエハ２００へ、複数種類のガスを１種類ずつ交互に供給する際に、バッファ室２３７とガス供給種を分担する供給部である。

このノズル３６２もバッファ室２３７と同様にウエハと隣接する位置に同一ピッチでガスを供給する供給孔であるガス供給孔３７３を有し、下部ではガス供給管３３５が接続されている。

ガス供給孔３７３の開口面積はバッファ室２３７と処理室２０１の差圧が小さい場合には、上流側から下流側まで同一の開口面積で同一の開口ピッチとすると良いが、差圧が大きい場合には上流側から下流側に向かって開口面積を大きくするか開口ピッチを小さくすると良い。

反応管２０３内の中央部には複数枚のウエハ２００を多段に同一間隔で鉛直方向に載置するボート２１７が設けられており、このボート２１７は図中省略のボートエレベータ機構により反応管２０３に出入りできるようになっている。また処理の均一性を向上するためにボート２１７を回転するための回転手段であるボート回転機構２６７が設けてあり、ボート回転機構２６７を回転することにより、石英キャップ２１８に保持されたボート２１７を回転するようになっている。

制御手段であるコントローラ３２１は、マスフローコントローラ３４１〜３４６、バルブ３５１〜３５６、ヒータ２０７、真空ポンプ２４６、ボート回転機構２６７、ボートエレベータ１２１、高周波電源２７３、整合器２７２に接続されており、マスフローコントローラ３４１〜３４６の流量調整、バルブ３５２〜３５５の切替動作、バルブ３５６の開閉動作、バルブ３５１の開閉及び圧力調整動作、ヒータ２０７の温度調節、真空ポンプ２４６の起動・停止、ボート回転機構２６７の回転速度調節、ボートエレベータ１２１の昇降動作制御、高周波電極２７３の電力供給制御、整合器２７２によるインピーダンス制御が行われる。

次に、本発明の好ましい実施例によりＴｉＮ膜を成膜する方法について説明する。

本発明の好ましい実施例では、ＴｉＮ膜を形成する工程を、以下の３つの工程に分ける。
（１）初期層形成…ＴｉＮ膜でＮ濃度が低くなるように成膜条件を設定する。
（２）中間層形成…ＴｉＮ膜でＮ濃度が高くなるように成膜条件を設定する。
（３）表面層形成…ＴｉＳｉＮ膜でＳｉ濃度、Ｎ濃度が高くなるように成膜条件を設定する。

初期層を設ける理由は、剥離しにくいＴｉＮ膜を形成するためである。Ｎ濃度が低いＴｉＮ膜は応力の低いＴｉＮ膜であり、これを初期層として堆積することにより、基板と中間層の間に発生する応力を緩和させることができ、その結果、剥離しにくいＴｉＮ膜を形成することができる。また、後述するように、この初期層は、アモルファス状態を保つことができバリア性が向上すると考えられる。

中間層を設ける理由は、電気的抵抗値の低減を図るためである。Ｎ濃度が高くその後のアニール処理で緻密になるような成膜条件を用いる。なお、プラズマを用いて膜の緻密化を図るとアニール処理時間を短縮できる。

低温でＴｉＮ膜を形成すると、カバレッジ特性が向上する。しかしながら、ＴｉＮ膜は、一般的に、低温で形成されるものほど膜密度が小さくなり、電気的抵抗率を低減させることが難しく、その電気特性が悪くなる傾向がある。
これに対して、本実施例のような中間層を設けると、Ｎ濃度が高く化学量論組成に近いＴｉＮ膜が形成されるので、低温で成膜しても、その後のアニールで、膜の緻密化を図ることができ、電気特性が向上する。

表面層を設ける理由は、大気開放による酸化（経時変化）を抑制するための酸化バリア膜を形成するためである。表面付近のＳｉ−Ｎ濃度が高まるように成膜条件を設定する。

ＴｉＮ膜は低温で形成されるものほど膜密度が小さくなる傾向が強く、大気による酸化を防ぐことが非常に困難となっている。その結果、大気開放によるＴｉＮ膜の抵抗率の経時変化量が大きくなるが、本実施例のような表面層を設けると、酸化バリア膜が形成され、大気開放による経時変化を抑制することができるようになる。

次に、上記基板処理装置を用いてＡＬＤ法によりＴｉＮ膜を成膜する方法の一例について説明する。

まず成膜しようとするウエハ２００をボート２１７に装填し、処理炉２０２に搬入する。搬入後、処理室２０１内を真空引きし、ヒータ２０７でウエハ２００を約１００〜１５０℃に加熱する。

ウエハ２００を加熱処理している時間に、Ｎ_２サイクルパージ、あるいは、プラズマによる表面処理を施すと良い。その後、ウエハ２００が所定の温度に達したら、初期層の堆積を開始する。

まず、初期層の堆積は、マスフローコントローラ３４３〜３４６、バルブ３５１、３５３〜３５６、真空ポンプ２４６をコントローラー３２１で制御して、ＴＤＭＡＴ（主成膜原料）とＳｉＨ₄（改質ガス）による交互供給をウエハ２００に対して実施する。１サイクルは、表１のように構成され、膜厚はサイクル数により１〜３ｎｍ程度に調整すると良い。このときに形成されるＴｉＮ膜はＮ濃度が低くなり、応力が低い膜となり、剥離しにくくなる。

次に、中間層の堆積は、マスフローコントローラ３４１、３４２、３４５、３４６、バルブ３５１、３５２、３５３、３５５、３５６、真空ポンプ２４６をコントローラー３２１で制御して、ＴＤＭＡＴ（主成膜原料）とＮＨ₃（改質ガス）による交互供給を基板に対して実施する。１サイクルは、表２のように構成され、膜厚はサイクル数により３〜６ｎｍ程度に調整すると良い。このときに形成されるＴｉＮ膜は膜密度は低めとなるが、化学量論組成に近いＴｉＮ膜となる。

このようにして形成されたＴｉＮ膜は、Ｎ濃度が高く、化学量論組成に近いＴｉＮ膜となるので、その後アニールすることによって膜が緻密化され、電気的抵抗率が低減する。本実施例では、アニールは表面層の形成後に行われる。アニールはＮＨ₃雰囲気中またはプラズマ励起されたＮＨ₃雰囲気中で行う。

次に、表面層の堆積は、マスフローコントローラ３４１〜３４６、バルブ３５１〜３５６、真空ポンプ２４６をコントローラー３２１で制御して、ＴＤＭＡＴ（主成膜原料）とＳｉＨ_４／ＮＨ_３（改質ガス）による交互供給を基板に対して実施する。１サイクルは、表３のように構成され、膜厚はサイクル数により０．３〜１ｎｍ程度に調整すると良い。このときに形成されるＴｉＮ膜は、ＳｉＮ濃度が高くなる。

なお、表面層の形成後に、マスフローコントローラ３４１、バルブ３５１〜３５３、真空ポンプ２４６をコントローラー３２１で制御して、ＮＨ₃熱アニール処理（表４参照）、あるいは、マスフローコントローラ３４１、バルブ３５１〜３５３、真空ポンプ２４６、整合器２７２、高周波電源２７３をコントローラー３２１で制御して、電極２６９、２７０間にプラズマを生成して、ＮＨ₃プラズマ処理（表５参照）を施すとさらに良い。ＮＨ₃熱アニール処理は、処理室２０１に５０Ｔｏｒｒ以上でＮＨ₃を封じこめて、ウエハ２００の温度１５０〜３００℃にて約３０分程度、保持する処理である。その際に、プラズマを発生させるケースがＮＨ_３プラズマ処理である。プラズマ処理の場合は、単なる熱アニール処理に対して時間を短縮できるメリットがある。
このようにアニールを行うことにより、形成されたＴｉＮ膜を緻密化することができる。

また、本実施例と従来の方法において形成した薄膜のＴｉＮの量を比較した結果を図３に示す。本データは、薄膜分析に利用されているＳＩＭＳ（Secondary Ion Mass Spectrometry）分析にて取得したものである。
図３において、明らかに本発明のほうがＴｉＮ濃度が低く抑えられている。
また、Ｎ濃度については、本発明は１２．７％、従来方法については１６．６％であった。
なお、ここで、従来の方法とは、表２で示される条件のみで形成する方法であり、ＳｉＨ_４を用いない方法である。

また、初期層においては、熱エネルギーによるＳｉＨ_４→ＳｉＨ_３＋［Ｈ］の反応により、基板表面に水素が存在するため、還元作用が強まり、Ｔｉ−Ｎの結合が形成されにくくなり、その結果、Ｎ濃度が低くなると考えられる。

図４に、膜表面から深度方向に向かってＳｉ原子の検出強度を分析した結果を示す。
この結果により、本実施例ではＳｉ原子が膜中に約８％程度取りこまれてることがわかった。
ＮＨ_３を供給しないためＳｉ−Ｎという形でなく、Ｔｉ−Ｓｉという形で膜中に取りこまれると考えられる。
従って、本実施例の初期層では、主な膜構成原子がＴｉ、Ｓｉ、Ｎ、Ｈとなり結晶化しにくく、アモルファス状態を保つことができバリア性が向上すると考えられる。

また、表面層では、ＴｉＳｉが、熱エネルギーまたはプラズマで生じたＮＨ_３ラジカルで窒化されるので、ＴｉＮあるいはＳｉＮとなり、その結果、ＳｉＮ濃度が高くなると考えられる。
ＴｉＮ単体は結晶化しやすく、ＳｉＮ単体はアモルファスである。従って、ＳｉＮを若干含むＴｉＮ膜は結晶化しにくくなり、バリア性が改善されるものと予想される。

以上説明したように、本発明の好ましい実施例では、基板温度１００〜２００℃にて、カバレッジに優れ、剥離しにくく、バリア性の高いＴｉＮ膜を形成することができる。また、大気中酸化による経時変化量が少ないＴｉＮ膜を形成することができる。

次に、図５、図６を参照して本実施例の基板処理装置の概略を説明する。

筐体１０１内部の前面側には、図示しない外部搬送装置との間で基板収納容器としてのカセット１００の授受を行う保持具授受部材としてのカセットステージ１０５が設けられ、カセットステージ１０５の後側には昇降手段としてのカセットエレベータ１１５が設けられ、カセットエレベータ１１５には搬送手段としてのカセット移載機１１４が取りつけられている。又、カセットエレベータ１１５の後側には、カセット１００の載置手段としてのカセット棚１０９が設けられると共にカセットステージ１０５の上方にも予備カセット棚１１０が設けられている。予備カセット棚１１０の上方にはクリーンユニット１１８が設けられクリーンエアを筐体１０１の内部を流通させるように構成されている。

筐体１０１の後部上方には、処理炉２０２が設けられ、処理炉２０２の下方には基板としてのウエハ２００を水平姿勢で多段に保持する基板保持手段としてのボート２１７を処理炉２０２に昇降させる昇降手段としてのボートエレベータ１２１が設けられ、ボートエレベータ１２１に取りつけられた昇降部材１２２の先端部には蓋体としてのシールキャップ２１９が取りつけられボート２１７を垂直に支持している。ボートエレベータ１２１とカセット棚１０９との間には昇降手段としての移載エレベータ１１３が設けられ、移載エレベータ１１３には搬送手段としてのウエハ移載機１１２が取りつけられている。又、ボートエレベータ１２１の横には、開閉機構を持ち処理炉２０２の下側を気密に閉塞する閉塞手段としての炉口シャッタ１１６が設けられている。

ウエハ２００が装填されたカセット１００は、図示しない外部搬送装置からカセットステージ１０５にウエハ２００が上向き姿勢で搬入され、ウエハ２００が水平姿勢となるようカセットステージ１０５で９０°回転させられる。更に、カセット１００は、カセットエレベータ１１５の昇降動作、横行動作及びカセット移載機１１４の進退動作、回転動作の協働によりカセットステージ１０５からカセット棚１０９又は予備カセット棚１１０に搬送される。

カセット棚１０９にはウエハ移載機１１２の搬送対象となるカセット１００が収納される移載棚１２３があり、ウエハ２００が移載に供されるカセット１００はカセットエレベータ１１５、カセット移載機１１４により移載棚１２３に移載される。

カセット１００が移載棚１２３に移載されると、ウエハ移載機１１２の進退動作、回転動作及び移載エレベータ１１３の昇降動作の協働により移載棚１２３から降下状態のボート２１７にウエハ２００を移載する。

ボート２１７に所定枚数のウエハ２００が移載されるとボートエレベータ１２１によりボート２１７が処理炉２０２に挿入され、シールキャップ２１９により処理炉２０２が気密に閉塞される。気密に閉塞された処理炉２０２内ではウエハ２００が加熱されると共に処理ガスが処理炉２０２内に供給され、ウエハ２００に処理がなされる。

ウエハ２００への処理が完了すると、ウエハ２００は上記した作動の逆の手順により、ボート２１７から移載棚１２３のカセット１００に移載され、カセット１００はカセット移載機１１４により移載棚１２３からカセットステージ１０５に移載され、図示しない外部搬送装置により筐体１０１の外部に搬出される。炉口シャッタ１１６は、ボート２１７が降下状態の際に処理炉２０２の下面を気密に閉塞し、外気が処理炉２０２内に巻き込まれるのを防止している。
なお、カセット移載機１１４等の搬送動作は、搬送制御手段１２４により制御される。

本発明の好ましい実施例に係る基板処理装置の縦型の基板処理炉を説明するための概略縦断面図である。 本発明の好ましい実施例に係る基板処理装置の縦型の基板処理炉を説明するための概略横断面図である。 本発明の好ましい実施例と従来の方法において形成した薄膜のＳＩＭＳ分析によるＴｉＮの量を比較した結果に示す図である。 本発明の好ましい実施例と従来の方法において形成した薄膜の膜表面から深度方向に向かってＳｉ原子の検出強度を分析した結果を示す図である。 本発明の好ましい実施例に係る基板処理装置を説明するための概略斜視図である。 本発明の好ましい実施例に係る基板処理装置を説明するための概略縦断面図である。

符号の説明

１００…カセット
１０１…筐体
１０５…カセットステージ
１０９…カセット棚
１１０…予備カセット棚
１１２…ウエハ移載機
１１３…移載エレベータ
１１４…カセット移載機
１１５…カセットエレベータ
１１６…炉口シャッタ
１１８…クリーンユニット
１２１…ボートエレベータ
１２２…昇降部材
１２３…移載棚
１２４…搬送制御手段
２００…ウエハ
２０１…処理室
２０２…処理炉
２０３…反応管
２０７…ヒータ
２１７…ボート
２１８…石英キャップ
２１９…シールキャップ
２２０…Ｏリング
２２４…プラズマ生成領域
２３１…ガス排気管
２３７…バッファ室
２４６…真空ポンプ
２６７…ボート回転機構
２６９…棒状電極
２７０…棒状電極
２７２…整合器
２７３…高周波電源
２７５…電極保護管
３２１…コントローラ
３３１〜３３８…ガス供給管
３６１、３６２…ノズル
３４１〜３４６…マスフローコントローラ
３５１〜３５６…バルブ
３７１〜３７３…ガス供給孔
３８０…アース

Claims (1)

1. 複数の反応種を互いに混合させることなく処理室内に交互に供給し、基板上にチタン含有の窒化膜を形成する半導体デバイスの製造方法であって、
   前記窒化膜の形成においては、少なくとも、
   チタンを含む反応種と水素を含む反応種とを交互に供給し、基板上に第１の層を形成 する工程と、
   前記第１の層の形成工程後に、チタンを含む反応種と窒素を含む反応種とを交互に供 給し、前記第１の層上に第２の層を形成する工程と、を実施し、
   前記窒化膜の深さ方向において窒素の濃度を変化させることを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
   

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