JP2019050304A - 半導体装置の製造方法、基板処理装置、プログラムおよび記録媒体 - Google Patents
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Abstract
【課題】基板上に形成する相変化膜の膜質を向上させることが可能な技術を提供する。【解決手段】底に第１の金属含有膜が露出した溝を複数有する絶縁膜が形成された基板を加熱しつつ、基板に還元性の第１ガスを供給する第１処理工程Ｓ１０１と、第１処理工程後に、第２ガスと第３ガスと第４ガスとを複数の溝内に供給して、溝内に相変化膜を形成する第２処理工程Ｓ２０１と、を有する。【選択図】図４
Description
本開示は、半導体装置の製造方法、基板処理装置、プログラムおよび記録媒体に関する。
半導体装置の製造工程の一工程として、基板上に、相変化膜を形成する成膜処理が行われている。（例えば特許文献１参照）。
基板上に形成する相変化膜の膜質を向上させることが求められている。
そこで本開示では、基板上に形成する相変化膜の膜質を向上させることが可能な技術を提供する。
一態様によれば、
底に第１の金属含有膜が露出した溝を複数有する絶縁膜が形成された基板を加熱しつつ、基板に還元性の第１ガスを供給する第１処理工程と、第１処理工程後に、第２ガスと第３ガスと第４ガスとを複数の溝内に供給して、溝内に相変化膜を形成する第２処理工程と、を有する技術が提供される。
底に第１の金属含有膜が露出した溝を複数有する絶縁膜が形成された基板を加熱しつつ、基板に還元性の第１ガスを供給する第１処理工程と、第１処理工程後に、第２ガスと第３ガスと第４ガスとを複数の溝内に供給して、溝内に相変化膜を形成する第２処理工程と、を有する技術が提供される。
本開示に係る技術によれば、基板上に形成する相変化膜の膜質を向上させることが可能となる。
以下に本開示の実施の形態について説明する。
＜一実施形態＞
以下、本開示の一実施形態を図面に即して説明する。
以下、本開示の一実施形態を図面に即して説明する。
［１］基板処理装置の構成
まず、一実施形態に係る基板処理装置について説明する。
まず、一実施形態に係る基板処理装置について説明する。
本実施形態に係る基板処理装置１００について説明する。基板処理装置１００は、図１に示されているように、枚葉式基板処理装置として構成されている。
図１に示すとおり、基板処理装置１００は処理容器２０２を備えている。処理容器２０２は、例えば水平断面が円形であり扁平な密閉容器として構成されている。また、処理容器２０２は、例えばアルミニウム（Ａｌ）やステンレス（ＳＵＳ）などの金属材料または、石英により構成されている。処理容器２０２内には、基板としてのシリコンウエハ等の基板３００を処理する処理空間（処理室）２０１と移載空間（移載室）２０３が形成されている。処理容器２０２は、上部容器２０２ａと下部容器２０２ｂで構成される。上部容器２０２ａと下部容器２０２ｂの間には仕切部２０４が設けられる。処理室２０１は、少なくとも上部処理容器２０２ａと後述の載置面２１１で構成される。また、移載室２０３は、少なくとも下部容器２０２ｂと後述の基板載置台２１２の下面で構成される。
下部容器２０２ｂの側面には、ゲートバルブ１４９０に隣接した基板搬入出口１４８０が設けられており、基板３００は基板搬入出口１４８０を介して図示しない搬送室と移載室２０３との間を移動する。下部容器２０２ｂの底部には、リフトピン２０７が複数設けられている。更に、下部容器２０２ｂは接地されている。
処理室２０１内には、基板３００を支持する基板支持部２１０が設けられている。基板支持部２１０は、基板３００を載置する載置面２１１と、載置面２１１を表面に持つ載置台２１２、加熱部としてのヒータ２１３を主に有する。基板載置台２１２には、リフトピン２０７が貫通する貫通孔２１４が、リフトピン２０７と対応する位置にそれぞれ設けられている。また、ヒータ２１３は、温度制御部２５８に接続され温度制御可能に構成される。また、基板載置台２１２には、基板３００や処理室２０１にバイアスを印加する第２電極２５６が設けられていても良い。第２電極２５６は、バイアス調整部２５７に接続され、バイアス調整部２５７によって、バイアスが調整可能に構成される。また、第２電極２５６には、第２の高周波電源３５２と第２の整合器３５１が接続されていても良い。
基板載置台２１２はシャフト２１７によって支持される。シャフト２１７は、処理容器２０２の底部を貫通しており、更には処理容器２０２の外部で昇降部２１８に接続されている。昇降部２１８を作動させてシャフト２１７及び支持台２１２を昇降させることにより、基板載置面２１１上に載置される基板３００を昇降させることが可能となっている。なお、シャフト２１７下端部の周囲はベローズ２１９により覆われており、処理室２０１内は気密に保持されている。
基板載置台２１２は、基板３００の搬送時には、ウエハ移載位置に移動し、基板３００の処理時には処理位置（ウエハ処理位置）に移動する。なお、ウエハ移載位置は、リフトピン２０７の上端が、基板載置面２１１の上面から突出する位置である。
具体的には、基板載置台２１２をウエハ移載位置まで下降させた時には、リフトピン２０７の上端部が基板載置面２１１の上面から突出して、リフトピン２０７が基板３００を下方から支持するようになっている。また、基板載置台２１２をウエハ処理位置まで上昇させたときには、リフトピン２０７は基板載置面２１１の上面から埋没して、基板載置面２１１が基板３００を下方から支持するようになっている。なお、リフトピン２０７は、基板３００と直接触れるため、例えば、石英やアルミナなどの材質で形成することが望ましい。
［排気部］
処理室２０１（上部容器２０２ａ）の内壁には、処理室２０１の雰囲気を排気する第１排気部としての第１排気口２２１が設けられている。第１排気口２２１には排気管２２４が接続されており、排気管２２４には、処理室２０１内を所定の圧力に制御するＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）等の圧力調整器２２７と真空ポンプ２２３が順に直列に接続されている。主に、第１排気口２２１、排気管２２４、圧力調整器２２７により第一の排気部（排気ライン）が構成される。なお、真空ポンプ２２３も第一の排気部の構成としても良い。また、移載室２０３の内壁側面には、移載室２０３の雰囲気を排気する第２排気口１４８１が設けられている。また、第２排気口１４８１には排気管１４８２が設けられている。排気管１４８２には、圧力調整器２２８が設けられ、移載室２０３内の圧力を所定の圧力に排気可能に構成されている。また、移載室２０３を介して処理室２０１内の雰囲気を排気することもできる。
処理室２０１（上部容器２０２ａ）の内壁には、処理室２０１の雰囲気を排気する第１排気部としての第１排気口２２１が設けられている。第１排気口２２１には排気管２２４が接続されており、排気管２２４には、処理室２０１内を所定の圧力に制御するＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）等の圧力調整器２２７と真空ポンプ２２３が順に直列に接続されている。主に、第１排気口２２１、排気管２２４、圧力調整器２２７により第一の排気部（排気ライン）が構成される。なお、真空ポンプ２２３も第一の排気部の構成としても良い。また、移載室２０３の内壁側面には、移載室２０３の雰囲気を排気する第２排気口１４８１が設けられている。また、第２排気口１４８１には排気管１４８２が設けられている。排気管１４８２には、圧力調整器２２８が設けられ、移載室２０３内の圧力を所定の圧力に排気可能に構成されている。また、移載室２０３を介して処理室２０１内の雰囲気を排気することもできる。
［ガス導入口］
処理室２０１の上部に設けられるシャワーヘッド２３４の上面（天井壁）には、処理室２０１内に各種ガスを供給するためのガス導入口２４１が設けられている。ガス供給部であるガス導入口２４１に接続される各ガス供給ユニットの構成については後述する。
処理室２０１の上部に設けられるシャワーヘッド２３４の上面（天井壁）には、処理室２０１内に各種ガスを供給するためのガス導入口２４１が設けられている。ガス供給部であるガス導入口２４１に接続される各ガス供給ユニットの構成については後述する。
［ガス分散ユニット］
ガス分散ユニットとしてのシャワーヘッド２３４は、バッファ室２３２、活性化部としての第１電極２４４を有する。第１電極２４４には、ガスを基板３００に分散供給する孔２３４ａが複数設けられている。シャワーヘッド２３４は、ガス導入口２４１と処理室２０１との間に設けられている。ガス導入口２４１から導入されるガスは、シャワーヘッド２３４のバッファ室２３２（分散部とも呼ぶ）に供給され、孔２３４ａを介して処理室２０１に供給される。
ガス分散ユニットとしてのシャワーヘッド２３４は、バッファ室２３２、活性化部としての第１電極２４４を有する。第１電極２４４には、ガスを基板３００に分散供給する孔２３４ａが複数設けられている。シャワーヘッド２３４は、ガス導入口２４１と処理室２０１との間に設けられている。ガス導入口２４１から導入されるガスは、シャワーヘッド２３４のバッファ室２３２（分散部とも呼ぶ）に供給され、孔２３４ａを介して処理室２０１に供給される。
なお、第１電極２４４は、導電性の金属で構成され、ガスを活性化するための活性化部（励起部）の一部として構成される。第１電極２４４には、電磁波（高周波電力やマイクロ波）が供給可能に構成されている。なお、蓋２３１を導電性部材で構成する際には、蓋２３１と第１電極２４４との間に絶縁ブロック２３３が設けられ、蓋２３１と第１電極部２４４の間を絶縁する構成となる。
［第１活性化部（第１プラズマ生成部）］
第１活性化部としての第１電極２４４には、整合器２５１と高周波電源部２５２が接続され、電磁波（高周波電力やマイクロ波）が供給可能に構成されている。これにより、処理室２０１内に供給されたガスを活性化させることができる。また、第１電極２４４は、容量結合型のプラズマを生成可能に構成される。具体的には、第１電極２４４は、導電性の板状に形成され、上部容器２０２ａに支持されるように構成される。第１活性化部は、少なくとも電極部２４４、整合器２５１、高周波電源部２５２で構成される。
第１活性化部としての第１電極２４４には、整合器２５１と高周波電源部２５２が接続され、電磁波（高周波電力やマイクロ波）が供給可能に構成されている。これにより、処理室２０１内に供給されたガスを活性化させることができる。また、第１電極２４４は、容量結合型のプラズマを生成可能に構成される。具体的には、第１電極２４４は、導電性の板状に形成され、上部容器２０２ａに支持されるように構成される。第１活性化部は、少なくとも電極部２４４、整合器２５１、高周波電源部２５２で構成される。
［第２活性化部（第２プラズマ生成部）］
第２活性化部としての第２電極２５６には、スイッチ２７４を介して第２整合器３５１と第２高周波電源部３５２が接続され、電磁波（高周波電力やマイクロ波）が供給可能に構成されている。なお、第２高周波電源３５２からは、第１高周波電源２５２とは異なる周波数の電磁波が供給される。具体的には、第１高周波電源２５２が出力する周波数よりも低い周波数が出力される。これにより、処理室２０１内に供給されたガスを活性化させることができる。なお、スイッチ２７４を設けずに、整合器３５１と高周波電源部３５２を設けて高周波電源部３５２から第２電極３４４に電力を供給可能に構成しても良い。
第２活性化部としての第２電極２５６には、スイッチ２７４を介して第２整合器３５１と第２高周波電源部３５２が接続され、電磁波（高周波電力やマイクロ波）が供給可能に構成されている。なお、第２高周波電源３５２からは、第１高周波電源２５２とは異なる周波数の電磁波が供給される。具体的には、第１高周波電源２５２が出力する周波数よりも低い周波数が出力される。これにより、処理室２０１内に供給されたガスを活性化させることができる。なお、スイッチ２７４を設けずに、整合器３５１と高周波電源部３５２を設けて高周波電源部３５２から第２電極３４４に電力を供給可能に構成しても良い。
［ガス供給系］
ガス導入口２４１には、ガス供給管１５０が接続されている。ガス供給管１５０からは、後述の第１ガス、第２ガス、第３ガス、第４ガス、第５ガス、第６ガス、第７ガス、第８ガスの少なくとも何れかが供給可能に構成される。
ガス導入口２４１には、ガス供給管１５０が接続されている。ガス供給管１５０からは、後述の第１ガス、第２ガス、第３ガス、第４ガス、第５ガス、第６ガス、第７ガス、第８ガスの少なくとも何れかが供給可能に構成される。
図２に、第１ガス供給部、第２ガス供給部、第３ガス供給部、第４ガス供給部、第５ガス供給部、第６ガス供給部、第７ガス供給部、第８ガス供給部、等のガス供給系の概略構成図を示す。
図２に示す様に、ガス供給管１５０には、第１ガス供給管１１３ａ、第２ガス供給管１２３ａ、第３ガス供給管１３３ａ、第４ガス供給管１４３ａ、第５ガス供給管１５３ａ、第６ガス供給管１６３ａ、第７ガス供給管１７３ａ、第８ガス供給管１８３ａが接続される。
［第１ガス供給部］
第１ガス供給部には、第１ガス供給管１１３ａ、マスフロ―コントローラ（ＭＦＣ）１１５、バルブ１１６が設けられている。なお、第１ガス供給管１１３ａに接続される第１ガス供給源１１３を第１ガス供給部に含めて構成しても良い。第１ガス供給源１１３からは、還元性のガスが供給される。還元性のガスとは、酸素を還元するガスであって、例えば、水素（Ｈ）含有ガスである。具体的には、水素（Ｈ２）ガスが供給される。水素含有ガスは、好ましくは酸素（Ｏ）元素が含まれないガスであれば良く、水素と窒素（Ｎ）を含むフォーミングガスであっても良い。
なお、リモートプラズマユニット（ＲＰＵ）１１４を設けて、第１ガスを活性化させるように構成しても良い。
第１ガス供給部には、第１ガス供給管１１３ａ、マスフロ―コントローラ（ＭＦＣ）１１５、バルブ１１６が設けられている。なお、第１ガス供給管１１３ａに接続される第１ガス供給源１１３を第１ガス供給部に含めて構成しても良い。第１ガス供給源１１３からは、還元性のガスが供給される。還元性のガスとは、酸素を還元するガスであって、例えば、水素（Ｈ）含有ガスである。具体的には、水素（Ｈ２）ガスが供給される。水素含有ガスは、好ましくは酸素（Ｏ）元素が含まれないガスであれば良く、水素と窒素（Ｎ）を含むフォーミングガスであっても良い。
なお、リモートプラズマユニット（ＲＰＵ）１１４を設けて、第１ガスを活性化させるように構成しても良い。
［第２ガス供給部］
第２ガス供給部には、第２ガス供給管１２３ａ、ＭＦＣ１２５、バルブ１２６が設けられている。なお、第２ガス供給管１２３ａに接続される第２ガス供給源１２３を第２ガス供給部に含めて構成しても良い。第２ガス供給源１２３からは、第１４族元素（ＩＶＡ族）を含むガスが供給される。具体的には、ゲルマニウム（Ｇｅ）を含むガスが供給される。例えば、イソブチルゲルマン（Ｉｓｏｂｕｔｙｌｇｅｒｍａｎｅ：ＩＢＧｅ）ガス，テトラキスジメチルアミノゲルマニウム（Ｔｅｔｒａｋｉｓ（ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏ）Ｇｅｒｍａｎｉｕｍ：ＴＤＭＡＧｅ）ガス、ジメチルアミノゲルマニウムトリクロライド（Ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏ−Ｇｅｒｍａｎｉｕｍ−Ｃｈｌｏｒｉｄｅ：ＤＭＡＧｅＣ），ＧｅＨ４，ＧｅＣｌ２，ＧｅＦ２，ＧｅＢｒ２，等の少なくともいずれかが供給される。
第２ガス供給部には、第２ガス供給管１２３ａ、ＭＦＣ１２５、バルブ１２６が設けられている。なお、第２ガス供給管１２３ａに接続される第２ガス供給源１２３を第２ガス供給部に含めて構成しても良い。第２ガス供給源１２３からは、第１４族元素（ＩＶＡ族）を含むガスが供給される。具体的には、ゲルマニウム（Ｇｅ）を含むガスが供給される。例えば、イソブチルゲルマン（Ｉｓｏｂｕｔｙｌｇｅｒｍａｎｅ：ＩＢＧｅ）ガス，テトラキスジメチルアミノゲルマニウム（Ｔｅｔｒａｋｉｓ（ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏ）Ｇｅｒｍａｎｉｕｍ：ＴＤＭＡＧｅ）ガス、ジメチルアミノゲルマニウムトリクロライド（Ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏ−Ｇｅｒｍａｎｉｕｍ−Ｃｈｌｏｒｉｄｅ：ＤＭＡＧｅＣ），ＧｅＨ４，ＧｅＣｌ２，ＧｅＦ２，ＧｅＢｒ２，等の少なくともいずれかが供給される。
［第３ガス供給部］
第３ガス供給部には、第３ガス供給管１３３ａ、ＭＦＣ１３５、バルブ１３６が設けられている。なお、第３ガス供給管１３３ａに接続される第３ガス供給源１３３を第３ガス供給部に含めて構成しても良い。第３ガス供給源１３３からは、第１５族元素（ＶＡ族）を含むガスが供給される。具体的には、アンチモン（Ｓｂ）を含むガスが供給される。例えば、トリスジメチルアミノアンチモン（Ｔｒｉｓ（ＤｉＭｅｔｈｙｌＡｍｉｄｏ）Ａｎｔｉｍｏｎｙ：ＴＤＭＡＳｂ），トリイソプロピルアンチモン（ＴＩＰＳｂ）ガス，トリエチルアンチモン（ＴｒｉＥｔｈｙｌＡｎｔｉｍｏｎｙ：ＴＥＳｂ）ガス，ターシャリーブチルジメチルアンチモン（ｔｅｒｔＢｕｔｙｌＤｉＭｅｔｈｙｌＡｎｔｉｍｏｎｙ：ＴＢＤＭＳｂ）ガス．等の少なくともいずれかが供給される。
第３ガス供給部には、第３ガス供給管１３３ａ、ＭＦＣ１３５、バルブ１３６が設けられている。なお、第３ガス供給管１３３ａに接続される第３ガス供給源１３３を第３ガス供給部に含めて構成しても良い。第３ガス供給源１３３からは、第１５族元素（ＶＡ族）を含むガスが供給される。具体的には、アンチモン（Ｓｂ）を含むガスが供給される。例えば、トリスジメチルアミノアンチモン（Ｔｒｉｓ（ＤｉＭｅｔｈｙｌＡｍｉｄｏ）Ａｎｔｉｍｏｎｙ：ＴＤＭＡＳｂ），トリイソプロピルアンチモン（ＴＩＰＳｂ）ガス，トリエチルアンチモン（ＴｒｉＥｔｈｙｌＡｎｔｉｍｏｎｙ：ＴＥＳｂ）ガス，ターシャリーブチルジメチルアンチモン（ｔｅｒｔＢｕｔｙｌＤｉＭｅｔｈｙｌＡｎｔｉｍｏｎｙ：ＴＢＤＭＳｂ）ガス．等の少なくともいずれかが供給される。
［第４ガス供給部］
第４ガス供給部には、第４ガス供給管１４３ａ、ＭＦＣ１４５、バルブ１４６が設けられている。なお、第４ガス供給管１４３ａに接続される第４ガス供給源１４３を第４ガス供給部に含めて構成しても良い。第４ガス供給部１４３からは、第１６族元素（ＶＩＡ族）を含むガスが供給される。具体的には、テルル（Ｔｅ）を含むガスが供給される。例えば、ジイソプロピルテルル（ＤｉＩｓｏＰｒｏｐｙｌＴｅｌｌｕｒｉｄｅ：ＤＩＰＴｅ），ジメチルテルル（ＤｉＭｅｔｈｙｌＴｅｌｌｕｒｉｄｅ：ＤＭＴｅ），ジエチルテルル（ＤｉＥｔｈｙｌＴｅｌｌｕｒｉｄｅ：ＤＥＴｅ），ジターシャリーブチルテルル（ＤｉｔｅｒｔＢｕｔｙｌｔｅｌｌｕｒｉｕｍ：ＤｔＢＴｅ），等の少なくともいずれかが供給される。
第４ガス供給部には、第４ガス供給管１４３ａ、ＭＦＣ１４５、バルブ１４６が設けられている。なお、第４ガス供給管１４３ａに接続される第４ガス供給源１４３を第４ガス供給部に含めて構成しても良い。第４ガス供給部１４３からは、第１６族元素（ＶＩＡ族）を含むガスが供給される。具体的には、テルル（Ｔｅ）を含むガスが供給される。例えば、ジイソプロピルテルル（ＤｉＩｓｏＰｒｏｐｙｌＴｅｌｌｕｒｉｄｅ：ＤＩＰＴｅ），ジメチルテルル（ＤｉＭｅｔｈｙｌＴｅｌｌｕｒｉｄｅ：ＤＭＴｅ），ジエチルテルル（ＤｉＥｔｈｙｌＴｅｌｌｕｒｉｄｅ：ＤＥＴｅ），ジターシャリーブチルテルル（ＤｉｔｅｒｔＢｕｔｙｌｔｅｌｌｕｒｉｕｍ：ＤｔＢＴｅ），等の少なくともいずれかが供給される。
［第５ガス供給部］
第５ガス供給部には、第５ガス供給管１５３ａ、ＭＦＣ１５５、バルブ１５６が設けられている。なお、第５ガス供給管１５３ａに接続される第５ガス供給源１５３を第５ガス供給部に含めて構成しても良い。第５ガス供給部１５３からは、不活性ガスとしての窒素（Ｎ２）ガス，アルゴン（Ａｒ）ガス，ヘリウム（Ｈｅ）ガス，ネオン（Ｎｅ）ガス，キセノン（Ｘｅ）ガスの内少なくともいずれかが供給される。
第５ガス供給部には、第５ガス供給管１５３ａ、ＭＦＣ１５５、バルブ１５６が設けられている。なお、第５ガス供給管１５３ａに接続される第５ガス供給源１５３を第５ガス供給部に含めて構成しても良い。第５ガス供給部１５３からは、不活性ガスとしての窒素（Ｎ２）ガス，アルゴン（Ａｒ）ガス，ヘリウム（Ｈｅ）ガス，ネオン（Ｎｅ）ガス，キセノン（Ｘｅ）ガスの内少なくともいずれかが供給される。
［第６ガス供給部］
第６ガス供給部には、第６ガス供給管１６３ａ、ＭＦＣ１６５、バルブ１６６が設けられている。なお、第６ガス供給管１６３ａに接続される第６ガス供給源１６３を第６ガス供給部に含めて構成しても良い。第６ガス供給部１６３からは、チタニウム（Ｔｉ）含有ガスが供給される。例えば、ＴｉＣｌ４ガスが供給される。
第６ガス供給部には、第６ガス供給管１６３ａ、ＭＦＣ１６５、バルブ１６６が設けられている。なお、第６ガス供給管１６３ａに接続される第６ガス供給源１６３を第６ガス供給部に含めて構成しても良い。第６ガス供給部１６３からは、チタニウム（Ｔｉ）含有ガスが供給される。例えば、ＴｉＣｌ４ガスが供給される。
［第７ガス供給部］
第７ガス供給部には、第７ガス供給管１７３ａ、ＭＦＣ１７５、バルブ１７６が設けられている。なお、第７ガス供給管１７３ａに接続される第７ガス供給源１７３を第７ガス供給部に含めて構成しても良い。第７ガス供給部１７３からは、シリコン（Ｓｉ）含有ガスが供給される。例えば、モノシラン（ＳｉＨ４）ガスが供給される。
第７ガス供給部には、第７ガス供給管１７３ａ、ＭＦＣ１７５、バルブ１７６が設けられている。なお、第７ガス供給管１７３ａに接続される第７ガス供給源１７３を第７ガス供給部に含めて構成しても良い。第７ガス供給部１７３からは、シリコン（Ｓｉ）含有ガスが供給される。例えば、モノシラン（ＳｉＨ４）ガスが供給される。
［第８ガス供給部］
第８ガス供給部には、第８ガス供給管１８３ａ、ＭＦＣ１８５、バルブ１８６が設けられている。なお、第８ガス供給管１８３ａに接続される第８ガス供給源１８３を第８ガス供給部に含めて構成しても良い。第８ガス供給部１８３からは、窒素（Ｎ）含有ガスが供給される。例えば、アンモニア（ＮＨ３）ガスが供給される。なお、ＲＰＵ１８４を設けて、第８ガスを活性化させるように構成しても良い。
第８ガス供給部には、第８ガス供給管１８３ａ、ＭＦＣ１８５、バルブ１８６が設けられている。なお、第８ガス供給管１８３ａに接続される第８ガス供給源１８３を第８ガス供給部に含めて構成しても良い。第８ガス供給部１８３からは、窒素（Ｎ）含有ガスが供給される。例えば、アンモニア（ＮＨ３）ガスが供給される。なお、ＲＰＵ１８４を設けて、第８ガスを活性化させるように構成しても良い。
次に本実施形態に係る基板処理システム２０００について図１５を用いて説明する。本実施形態にかかる基板処理は、後述のように、第１処理工程Ｓ１０１、第２処理工程Ｓ２０１、第３処理工程Ｓ３０１がある。それぞれの処理は、同一の基板処理装置１００で行わせても良いが、それぞれで使用するガスによるコンタミネーションの防止や、各処理温度が違っている場合での基板温度の調整時間の短縮のため、それぞれ異なる基板処理装置１００で行わせることが好ましい。例えば、図１５に示す基板処理システム２０００を構成する。基板処理システム２０００は、基板３００を処理するもので、ＩＯステージ２１００、大気搬送室２２００、ロードロック（Ｌ／Ｌ）２３００、真空搬送室２４００、基板処理装置１００（１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ）で主に構成される。次に各構成について具体的に説明する。図１５の説明においては、前後左右は、Ｘ１方向が右、Ｘ２方向が左、Ｙ１方向が前、Ｙ２方向が後とする。基板処理装置１００ａ〜１００ｄの構成は、上述の基板処理装置１００と同様の構成のため説明は省略する。
［大気搬送室・ＩＯステージ］
基板処理システム２０００の手前には、ＩＯステージ（ロードポート）２１００が設置されている。ＩＯステージ２１００上には複数のポッド２００１が搭載されている。ポッド２００１は基板３００を搬送するキャリアとして用いられ、ポッド２００１内には、未処理の基板３００や処理済の基板３００がそれぞれ水平姿勢で複数格納されるように構成されている。ここでは、未処理の基板３００は、図５〜図７に示す基板状態（Ｂ）に示す基板である。
基板処理システム２０００の手前には、ＩＯステージ（ロードポート）２１００が設置されている。ＩＯステージ２１００上には複数のポッド２００１が搭載されている。ポッド２００１は基板３００を搬送するキャリアとして用いられ、ポッド２００１内には、未処理の基板３００や処理済の基板３００がそれぞれ水平姿勢で複数格納されるように構成されている。ここでは、未処理の基板３００は、図５〜図７に示す基板状態（Ｂ）に示す基板である。
ポッド２００１はポッドを搬送する搬送ロボット（不図示）によって、ＩＯステージ２１００に搬送される。
ＩＯステージ２１００は大気搬送室２２００に隣接する。大気搬送室２２００は、ＩＯステージ２１００と異なる面に、後述するロードロック室２３００が連結される。
大気搬送室２２００内には基板３００を移載する第１搬送ロボットとしての大気搬送ロボット２２２０が設置されている。
［ロードロック（Ｌ／Ｌ）室］
ロードロック室２３００は大気搬送室２２００に隣接する。Ｌ／Ｌ室２３００内の圧力は、大気搬送室２２００の圧力と真空搬送室２４００の圧力に合わせて変動するため、負圧に耐え得る構造に構成されている。
ロードロック室２３００は大気搬送室２２００に隣接する。Ｌ／Ｌ室２３００内の圧力は、大気搬送室２２００の圧力と真空搬送室２４００の圧力に合わせて変動するため、負圧に耐え得る構造に構成されている。
［真空搬送室］
基板処理システム２０００は、負圧下で基板３００が搬送される搬送空間となる搬送室としての真空搬送室（トランスファモジュール：ＴＭ）２４００を備えている。ＴＭ２４００を構成する筐体２４１０は平面視が五角形に形成され、五角形の各辺には、Ｌ／Ｌ室２３００及び基板３００を処理する基板処理装置１００が連結されている。ＴＭ２４００の略中央部には、負圧下で基板３００を移載（搬送）する第２搬送ロボットとしての真空搬送ロボット２７００が設置されている。なお、ここでは、真空搬送室２４００を五角形の例を示すが、四角形や六角形などの多角形であっても良い。
基板処理システム２０００は、負圧下で基板３００が搬送される搬送空間となる搬送室としての真空搬送室（トランスファモジュール：ＴＭ）２４００を備えている。ＴＭ２４００を構成する筐体２４１０は平面視が五角形に形成され、五角形の各辺には、Ｌ／Ｌ室２３００及び基板３００を処理する基板処理装置１００が連結されている。ＴＭ２４００の略中央部には、負圧下で基板３００を移載（搬送）する第２搬送ロボットとしての真空搬送ロボット２７００が設置されている。なお、ここでは、真空搬送室２４００を五角形の例を示すが、四角形や六角形などの多角形であっても良い。
ＴＭ２４００内に設置される真空搬送ロボット２７００は、独立して動作が可能な二つのアーム２８００と２９００を有する。真空搬送ロボット２７００は、上述のコントローラ２６０により制御される。
ゲートバルブ（ＧＶ）１４９０は、図１５に示されているように、基板処理装置毎に設けられる。具体的には、基板処理装置１００ａとＴＭ２４００との間にはゲートバルブ１４９０ａが、基板処理装置１００ｂとの間にはＧＶ１４９０ｂが設けられる。基板処理装置１００ｃとの間にはＧＶ１４９０ｃが、基板処理装置１００ｄとの間にはＧＶ１４９０ｄが設けられる。
各ＧＶ１４９０によって解放・閉鎖することで、各基板処理装置１００に設けられた基板搬入出口１４８０を介した基板３００の出し入れを可能とする。
後述では、第１処理工程Ｓ１０１を、第１処理装置１００ａで実行し、第２処理工程Ｓ２０１を第２基板処理装置１００ｂで実行し、第３処理工程Ｓ３０１を第３基板処理装置１００ｃで実行している例について説明する。なお、第１基板処理装置１００ａのガス供給管１５０には、上述の第１ガス供給部，第５ガス供給部が接続される。第２基板処理装置１００ｂのガス供給管１５０には、上述の第２ガス供給部，第３ガス供給部，第４ガス供給部，第５ガス供給部が接続される。第３基板処理装置１００ｂのガス供給管１５０には、第５ガス供給部，第６ガス供給部,第８ガス供給部が接続され、第７ガス供給部が接続されていても良い。
なお、図１５に示す第４基板処理装置１００ｄは、各処理の中で一番時間のかかる第２処理工程Ｓ２０１を行わせるように構成しても良いし、設けなくても良い。また、ここでは、基板処理装置１００を４つ設けた構成を示すが、これに限るものでは無い。
［制御部］
図１に示すように基板処理装置１００は、基板処理装置１００の各部の動作を制御するコントローラ２６０を有している。
図１に示すように基板処理装置１００は、基板処理装置１００の各部の動作を制御するコントローラ２６０を有している。
コントローラ２６０の概略を図３に示す。制御部（制御手段）であるコントローラ２６０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２６０ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２６０ｂ、記憶装置２６０ｃ、Ｉ／Ｏポート２６０ｄを備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ２６０ｂ、記憶装置２６０ｃ、Ｉ／Ｏポート２６０ｄは、内部バス２６０ｅを介して、ＣＰＵ２６０ａとデータ交換可能なように構成されている。コントローラ２６０には、例えばタッチパネル等として構成された入出力装置２６１や、外部記憶装置２６２、受信部２８５などが接続可能に構成されている。
記憶装置２６０ｃは、例えばフラッシュメモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等で構成されている。記憶装置２６０ｃ内には、基板処理装置の動作を制御する制御プログラムや、後述する基板処理の手順や条件などが記載されたプロセスレシピ、基板３００への処理に用いるプロセスレシピを設定するまでの過程で生じる演算データや処理データ等が読み出し可能に格納されている。なお、プロセスレシピは、後述する基板処理工程における各手順をコントローラ２６０に実行させ、所定の結果を得ることが出来るように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。以下、このプロセスレシピや制御プログラム等を総称して、単にプログラムともいう。なお、本明細書においてプログラムという言葉を用いた場合は、プロセスレシピ単体のみを含む場合、制御プログラム単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。また、ＲＡＭ２６０ｂは、ＣＰＵ２６０ａによって読み出されたプログラム、演算データ、処理データ等のデータが一時的に保持されるメモリ領域（ワークエリア）として構成されている。
Ｉ／Ｏポート２６０ｄは、ゲートバルブ１４９０、昇降部２１８、温度制御部２５８、圧力調整器２２７、真空ポンプ２２３、第１整合器２５１（第２整合器３５１）、第１高周波電源２５２（第２高周波電源３５２）、ＭＦＣ１１５，１２５，１３５,１４５，１５５，１６５，１７５，１８５、バルブ１１６，１２６，１３６，１４６，１５６，１６６，１７６，１８６、（ＲＰＵ１１４，１８４）バイアス制御部２５７等に接続されている。また、スイッチ２７４にも接続されていても良い。
演算部としてのＣＰＵ２６０ａは、記憶装置２６０ｃからの制御プログラムを読み出して実行すると共に、入出力装置２６１からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置２６０ｃからプロセスレシピを読み出すように構成されている。また、受信部２８５から入力された設定値と、記憶装置２６０ｃに記憶されたプロセスレシピや制御データとを比較・演算して、演算データを算出可能に構成されている。また、演算データから対応する処理データ（プロセスレシピ）の決定処理等を実行可能に構成されている。そして、ＣＰＵ２６０ａは、読み出されたプロセスレシピの内容に沿うように、ゲートバルブ１４９０の開閉動作、昇降部２１８の昇降動作、温度制御部２５８を介してヒータ２１３への電力供給動作、圧力調整器２２７の圧力調整動作、真空ポンプ２２３のオンオフ制御、ＭＦＣ１１５，１２５，１３５,１４５，１５５，１６５，１７５，１８５、でのガス流量制御動作、ＲＰＵ１２４，１１４，１５４のガスの活性化動作、バルブ１１６，１２６，１３６，１４６，１５６，１６６，１７６，１８６でのガスのオンオフ制御、整合器２５１の電力の整合動作、高周波電源部２５２の電力制御、バイアス制御部２５７の制御動作、高周波電源２５２（３５２）の電力制御動作、スイッチ２７４のＯＮ／ＯＦＦ動作等を制御するように構成されている。各構成の制御を行う際は、ＣＰＵ２６０ａ内の送受信部が、プロセスレシピの内容に沿った制御情報を送信/受信することで制御する。
なお、コントローラ２６０は、専用のコンピュータとして構成されている場合に限らず、汎用のコンピュータとして構成されていても良い。例えば、上述のプログラムを格納した外部記憶装置（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスク、ＣＤやＤＶＤ等の光ディスク、ＭＯなどの光磁気ディスク、ＵＳＢメモリやメモリカード等の半導体メモリ）２６２を用意し、係る外部記憶装置２６２を用いて汎用のコンピュータにプログラムをインストールすること等により、本実施形態に係るコントローラ２６０を構成することができる。なお、コンピュータにプログラムを供給するための手段は、外部記憶装置２６２を介して供給する場合に限らない。例えば、受信部２８５やネットワーク２６３（インターネットや専用回線）等の通信手段を用い、外部記憶装置２６２を介さずにプログラムを供給するようにしても良い。なお、記憶装置２６０ｃや外部記憶装置２６２は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成される。以下、これらを総称して、単に記録媒体ともいう。なお、本明細書において、記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶装置２６０ｃ単体のみを含む場合、外部記憶装置２６２単体のみを含む場合、または、それらの両方を含む場合が有る。
［２］基板処理工程
上述の基板処理装置を用い、半導体装置の製造工程の一工程として、基板としての基板３００上に相変化膜としてのＧｅＳｂＴｅ（ゲルマニウムアンチモンテルル）膜を形成する基板処理シーケンスの例について、図４〜図１４を用いて説明する。なお、本開示での相変化膜とは、電圧や電流などで電気的特性が変化する膜のことであり、例えば、抵抗値や、結晶構造が変化する膜である。
上述の基板処理装置を用い、半導体装置の製造工程の一工程として、基板としての基板３００上に相変化膜としてのＧｅＳｂＴｅ（ゲルマニウムアンチモンテルル）膜を形成する基板処理シーケンスの例について、図４〜図１４を用いて説明する。なお、本開示での相変化膜とは、電圧や電流などで電気的特性が変化する膜のことであり、例えば、抵抗値や、結晶構造が変化する膜である。
以下の説明において、各機器の動作手順は、プロセスレシピ（プログラム）によって設定されている。コントローラ２６０は、プログラムに応じて、基板処理装置を構成する各部の動作を制御する。図４は、半導体装置の製造工程の一部を示したフローチャートである。図５〜図７は、製造工程毎の基板の状態を示す図である。図８〜図１４は、図４に示した各工程の詳細を説明するフローチャートである。
図４に示す様に、本開示では、第１処理工程Ｓ１０１と第２処理工程Ｓ２０１を有する。好ましくは、第１処理工程Ｓ１０１と第２処理工程Ｓ２０１との間で、破線で示した第３処理工程Ｓ３０１が行われる様に構成される。更に好ましくは第２処理工程Ｓ２０１の後に化学機械研磨工程Ｓ４０１が行われる様に構成される。以下に各処理工程について説明する。
まず、第１処理工程Ｓ１０１が行われる基板３００について説明する。基板３００上には、基板状態（Ａ）に示すように、第１の金属含有膜としての導電膜３０１と絶縁膜３０２が形成されている。ここで、導電膜３０１は、金属含有膜であって、例えば、タングステン（Ｗ）膜、タングステン窒化（ＷＮ）膜、又は、ＳｅＡｓＧｅ膜，ＳｅＡｓＧｅＳｉ膜である。また、絶縁膜３０２は、例えば、シリコン（Ｓｉ）元素と酸素（Ｏ）元素を含有する膜であって、シリコン酸化（ＳｉＯ）膜である。また、絶縁膜３０２は、誘電率の低いｌｏｗ−ｋ膜で構成されていても良い。この様な基板３００に対して、パターニング工程（不図示）が行われ、基板状態（Ｂ）に示す溝３０３が複数形成された基板３００が形成される。溝３０３の底面３０３ｂは、導電膜３０１が露出した状態となっている。本開示では、このような基板３００に対して、相変化膜３０４を形成することで、相変化膜３０４と相変化膜３０４に隣接する絶縁膜３０２とが互いに支え合う構造を形成することができる。これにより、相変化膜３０４の形成後に行われる化学機械研磨（ＣＭＰ）工程での相変化膜３０４のパターン倒れを抑制させることができる。なお、従来の半導体デバイスの製造工程の様に、絶縁膜３０２や溝３０３を有しない導電膜３０１上に、直接、相変化膜３０４を形成し、相変化膜３０４に溝をした後に、その溝に絶縁膜３０２を形成する従来の場合には、絶縁膜３０２の絶縁特性が低下するという課題が生じてしまう。なぜならば、相変化膜３０４や、相変化膜３０４形成後に形成される他の膜の形成後には、基板３００が耐えうる温度（許容温度）が下がり、良質な特性の相変化膜３０４を成膜可能な成膜温度を実現することが困難となるためである。
一方で、本開示の様に、絶縁膜３０２のパターニング工程の間や、パターニング工程後の搬送工程で、溝３０３の底面３０３ｂに露出した導電膜３０１上に酸素が吸着した状態となる。これは、搬送工程中の雰囲気に存在する酸素（Ｏ２）ガスや、パターニング工程で用いられる水分（Ｈ２Ｏ、ＯＨ）が吸着することで発生する。この酸素が吸着したまま、後述の次の第２処理工程Ｓ２０１にて、溝３０３内に相変化膜３０４を形成した場合、相変化膜３０４や、導電膜３０１の特性を低下させてしまう課題を生じる。具体的には、導電膜３０１や、相変化膜３０４と導電膜３０１の界面の抵抗値を上昇させてしまう。また、第２処理工程Ｓ２０１では、基板状態（Ｂ）を用いた場合に、底面３０３ｂ上と、絶縁膜３０２の上面３０２ａとで成膜レートを異ならせ、溝３０３内に優先的に相変化膜３０４を形成させることができる。即ち、溝３０３の底面３０３ｂ上に選択的に相変化膜３０４を堆積させることができる。しかし、底面３０３ｂに酸素が吸着している場合には、この効果が小さくなり、底面３０３ｂ上への成膜レートが低下してしまう。これにより、第２処理工程Ｓ２０１の処理時間の増加や、第２処理工程Ｓ２０１の後に行われる化学機械研磨（ＣＭＰ）工程の処理の調整が困難になるという課題が生じる。第２処理工程Ｓ２０１の処理時間の増加とは、例えば、溝３０３を埋めるまでの時間のことである。
続いて、第１処理工程Ｓ１０１を含む基板処理工程を基板処理装置１００ａで行う方法について説明する。ここでは、図５〜図７の基板状態（Ｂ）と図８を用いて説明する。
［基板搬入工程Ｓ１０２］
まず、基板状態（Ｂ）の基板３００を基板処理装置１００ａの処理室２０１に搬入させる。具体的には、基板支持部２１０を昇降部２１８によって下降させ、リフトピン２０７が貫通孔２１４から基板支持部２１０の上面側に突出させた状態にする。また、処理室２０１内や移載室２０３を所定の圧力に調圧した後、ゲートバルブ１４９０を開放し、ゲートバルブ１４９０からリフトピン２０７上に基板３００を載置させる。基板３００をリフトピン２０７上に載置させた後、ゲートバルブ１４９０を閉じ、昇降部２１８によって基板支持部２１０を所定の位置まで上昇させることによって、基板３００が、リフトピン２０７から基板支持部２１０へ載置されるようになる。
まず、基板状態（Ｂ）の基板３００を基板処理装置１００ａの処理室２０１に搬入させる。具体的には、基板支持部２１０を昇降部２１８によって下降させ、リフトピン２０７が貫通孔２１４から基板支持部２１０の上面側に突出させた状態にする。また、処理室２０１内や移載室２０３を所定の圧力に調圧した後、ゲートバルブ１４９０を開放し、ゲートバルブ１４９０からリフトピン２０７上に基板３００を載置させる。基板３００をリフトピン２０７上に載置させた後、ゲートバルブ１４９０を閉じ、昇降部２１８によって基板支持部２１０を所定の位置まで上昇させることによって、基板３００が、リフトピン２０７から基板支持部２１０へ載置されるようになる。
［減圧・昇温工程Ｓ１０３］
続いて、処理室２０１内が所定の圧力（真空度）となるように、排気管２２４を介して処理室２０１内を排気する。この際、圧力センサ（不図示）が計測した圧力値に基づき、圧力調整器２２７としてのＡＰＣバルブの弁の開度をフィードバック制御する。また、温度センサ（不図示）が検出した温度値に基づき、基板３００が所定の温度となるようにヒータ２１３への通電量をフィードバック制御する。具体的には、基板支持部２１０をヒータ２１３により予め加熱しておき、基板３００又は基板支持部２１０の温度変化が無くなってから一定時間置く。この間、処理室２０１内に残留している水分あるいは部材からの脱ガス等が有る場合は、真空排気やＮ２ガスの供給によるパージによって除去しても良い。これで成膜プロセス前の準備が完了することになる。なお、処理室２０１内を所定の圧力に排気する際に、一度、到達可能な真空度まで真空排気しても良い。
続いて、処理室２０１内が所定の圧力（真空度）となるように、排気管２２４を介して処理室２０１内を排気する。この際、圧力センサ（不図示）が計測した圧力値に基づき、圧力調整器２２７としてのＡＰＣバルブの弁の開度をフィードバック制御する。また、温度センサ（不図示）が検出した温度値に基づき、基板３００が所定の温度となるようにヒータ２１３への通電量をフィードバック制御する。具体的には、基板支持部２１０をヒータ２１３により予め加熱しておき、基板３００又は基板支持部２１０の温度変化が無くなってから一定時間置く。この間、処理室２０１内に残留している水分あるいは部材からの脱ガス等が有る場合は、真空排気やＮ２ガスの供給によるパージによって除去しても良い。これで成膜プロセス前の準備が完了することになる。なお、処理室２０１内を所定の圧力に排気する際に、一度、到達可能な真空度まで真空排気しても良い。
このときのヒータ２１３の温度は、１００〜７００℃、好ましくは２００〜４００℃の範囲内の一定の温度となるように設定する。
［第１処理工程Ｓ１０１］
続いて、第１処理として、底面３０３ｂに吸着した酸素を除去する還元工程の例について説明する。
続いて、第１処理として、底面３０３ｂに吸着した酸素を除去する還元工程の例について説明する。
［第１ガス供給工程Ｓ１０４］
基板３００に、第１ガス供給部から処理室２０１内に第１ガスとしてのＨ２ガスが供給される。具体的には、第１ガス供給源１１３から供給されたＨ２ガスをＭＦＣ１１５で流量調整した後、基板処理装置１００に供給される。流量調整されたＨ２ガスは、バッファ室２３２を通り、シャワーヘッド２３４のガス供給孔２３４ａから、減圧状態の処理室２０１内に供給される。また、排気部による処理室２０１内の雰囲気の排気を継続し、処理室２０１内の圧力を所定の圧力範囲となるように制御する。このときの圧力は、例えば、１０Ｐａ以上１０００Ｐａ以下である。Ｈ２ガスが基板３００に供給されることにより、底面３０３ｂに吸着した酸素が除去（還元）される。
基板３００に、第１ガス供給部から処理室２０１内に第１ガスとしてのＨ２ガスが供給される。具体的には、第１ガス供給源１１３から供給されたＨ２ガスをＭＦＣ１１５で流量調整した後、基板処理装置１００に供給される。流量調整されたＨ２ガスは、バッファ室２３２を通り、シャワーヘッド２３４のガス供給孔２３４ａから、減圧状態の処理室２０１内に供給される。また、排気部による処理室２０１内の雰囲気の排気を継続し、処理室２０１内の圧力を所定の圧力範囲となるように制御する。このときの圧力は、例えば、１０Ｐａ以上１０００Ｐａ以下である。Ｈ２ガスが基板３００に供給されることにより、底面３０３ｂに吸着した酸素が除去（還元）される。
［プラズマ生成工程Ｓ１０５］
図８の破線で示したように、プラズマ生成工程Ｓ１０５を行わせても良い。プラズマ生成工程Ｓ１０５では、第１高周波電源２５２，第２高周波電源３５２、ＲＰＵ１１４の少なくともいずれかを用いて、処理室２０１に供給されるＨ２ガスを活性化させることによって、行われる。第１高周波原電２５２を用いた場合には、第１高周波電源２５２から第１電極２４４に高周波電力が供給されることにより、処理室２０１内に供給されたＨ２ガスがプラズマ状態となる。第２高周波電源３５２を用いた場合には、第２高周波電源３５２から第２電極２５６に高周波電力が供給されることにより、処理室２０１内に供給されたＨ２ガスがプラズマ状態となる。なお、第１高周波電源２５２と第２高周波電源３５２とを組み合わせて用いる場合には、第２高周波電源３５２から供給される高周波電力の周波数を第１高周波電源２５２から供給される高周波電力の周波数よりも低くすることが好ましい、低い周波数の電力を、基板支持部２１０側に供給することによって、基板３００に引き込まれる活性な水素の量を増加させることができる。即ち、今後の微細化技術の発展に伴い、溝３０３のアスペクト比が大きくなったとしても、底面３０３ｂに吸着した酸素を除去することが可能となる。また、ＲＰＵ１１４を用いる場合には、ＲＰＵ１１４が第１ガス供給管１１３ａ内のＨ２ガスを活性化させる。この場合には、シャワーヘッド２３４で、活性な水素の一部が失活するため、処理室２０１で直接活性化させる場合に比べて、ソフトな処理を行うことが可能となる。
図８の破線で示したように、プラズマ生成工程Ｓ１０５を行わせても良い。プラズマ生成工程Ｓ１０５では、第１高周波電源２５２，第２高周波電源３５２、ＲＰＵ１１４の少なくともいずれかを用いて、処理室２０１に供給されるＨ２ガスを活性化させることによって、行われる。第１高周波原電２５２を用いた場合には、第１高周波電源２５２から第１電極２４４に高周波電力が供給されることにより、処理室２０１内に供給されたＨ２ガスがプラズマ状態となる。第２高周波電源３５２を用いた場合には、第２高周波電源３５２から第２電極２５６に高周波電力が供給されることにより、処理室２０１内に供給されたＨ２ガスがプラズマ状態となる。なお、第１高周波電源２５２と第２高周波電源３５２とを組み合わせて用いる場合には、第２高周波電源３５２から供給される高周波電力の周波数を第１高周波電源２５２から供給される高周波電力の周波数よりも低くすることが好ましい、低い周波数の電力を、基板支持部２１０側に供給することによって、基板３００に引き込まれる活性な水素の量を増加させることができる。即ち、今後の微細化技術の発展に伴い、溝３０３のアスペクト比が大きくなったとしても、底面３０３ｂに吸着した酸素を除去することが可能となる。また、ＲＰＵ１１４を用いる場合には、ＲＰＵ１１４が第１ガス供給管１１３ａ内のＨ２ガスを活性化させる。この場合には、シャワーヘッド２３４で、活性な水素の一部が失活するため、処理室２０１で直接活性化させる場合に比べて、ソフトな処理を行うことが可能となる。
なお、高周波電力の供給は、第１ガスの供給の後に開始しているが、第１ガスの供給開始前から高周波電力を供給し、第１ガスの供給によってプラズマが生成されるように構成しても良い。
［第１パージ工程Ｓ１０６］
溝３０３の底面３０３ｂの酸素が除去された後、第１ガス供給管１１３ａのガスバルブ１１６を閉じ、Ｈ２ガスの供給を停止する。第１ガスを停止することで、処理室２０１中に存在する第１ガスや、バッファ室２３２の中に存在する第１ガスを排気部から排気されることにより第１パージ工程Ｓ１０６が行われる。
溝３０３の底面３０３ｂの酸素が除去された後、第１ガス供給管１１３ａのガスバルブ１１６を閉じ、Ｈ２ガスの供給を停止する。第１ガスを停止することで、処理室２０１中に存在する第１ガスや、バッファ室２３２の中に存在する第１ガスを排気部から排気されることにより第１パージ工程Ｓ１０６が行われる。
また、第１パージ工程Ｓ１０６では、単にガスを排気（真空引き）してガスを排出すること以外に、第５ガス供給部から不活性ガスを供給して、残留ガスを押し出すことによる排出処理を行うように構成しても良い。この場合、バルブ１５６を開け、ＭＦＣ１５５で不活性ガスの流量調整を行う。また、真空引きと不活性ガスの供給を組み合わせて行っても良い。また、真空引きと不活性ガスの供給を交互に行うように構成しても良い。
所定の時間経過後、バルブ１５６を閉じて、不活性ガスの供給を停止する。なお、バルブ１５６を開けたまま不活性ガスの供給を継続しても良い。
第５ガス供給部から供給する不活性ガスとしてのＮ２ガスの供給流量は、それぞれ例えば１００〜２００００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。
パージ工程Ｓ１０６の終了後、図８に示す様に、搬送圧力調整工程Ｓ１０７と基板搬出工程Ｓ１０８を行わせても良いし、引き続き、図９に示す第２処理工程Ｓ２０１や図１４に示す第３処理工程Ｓ３０１を行わせても良い。
［搬送圧力調整工程Ｓ１０７］
パージ工程Ｓ１０６の後、搬送圧力調整工程Ｓ１０７では、処理室２０１内や移載室２０３が所定の圧力（真空度）となるように、第１排気口２２１を介して排気する。なお、この搬送圧力調整工程Ｓ１０７の間や前や後で、基板３００の温度が所定の温度まで冷却されるようにリフタピン２０７で保持するように構成しても良い。
パージ工程Ｓ１０６の後、搬送圧力調整工程Ｓ１０７では、処理室２０１内や移載室２０３が所定の圧力（真空度）となるように、第１排気口２２１を介して排気する。なお、この搬送圧力調整工程Ｓ１０７の間や前や後で、基板３００の温度が所定の温度まで冷却されるようにリフタピン２０７で保持するように構成しても良い。
［基板搬出工程Ｓ１０９］
搬送圧力調整工程Ｓ１０８で第２処理室２０１ｂ内が所定圧力になった後、ゲートバルブ１４９０を開き、移載室２０３から真空搬送室２４００に基板３００を搬出する。
搬送圧力調整工程Ｓ１０８で第２処理室２０１ｂ内が所定圧力になった後、ゲートバルブ１４９０を開き、移載室２０３から真空搬送室２４００に基板３００を搬出する。
続いて、基板状態（Ｂ）の基板３００の溝３０３内に相変化膜３０４（Ｐｈａｓｅ Ｃｈａｎｇｅ Ｍｅｍｏｒｙ：ＰＣＭ）を形成する第２処理工程Ｓ２０１を含む基板処理工程を、基板処理装置１００ｂで行う方法について説明する。ここでは、第２処理工程Ｓ２０１について、図９を用いて説明する。
［基板搬入工程Ｓ２０２］
まず、第１処理工程Ｓ１０１が施された基板３００を基板処理装置１００ｂの処理室２０１に搬入させる。具体的な工程については、上述の基板搬入工程Ｓ１０２と同様のため説明を省略する。
まず、第１処理工程Ｓ１０１が施された基板３００を基板処理装置１００ｂの処理室２０１に搬入させる。具体的な工程については、上述の基板搬入工程Ｓ１０２と同様のため説明を省略する。
［減圧・昇温工程Ｓ２０３］
続いて、減圧・昇温工程Ｓ１０３と同様に、処理室２０１内が所定の圧力（真空度）となるように、排気管２２４を介して処理室２０１内を排気する。
続いて、減圧・昇温工程Ｓ１０３と同様に、処理室２０１内が所定の圧力（真空度）となるように、排気管２２４を介して処理室２０１内を排気する。
［第２処理工程Ｓ２０１］
続いて、第２処理として、基板３００の溝３０３内に相変化膜３０４を形成する工程の例について説明する。
続いて、第２処理として、基板３００の溝３０３内に相変化膜３０４を形成する工程の例について説明する。
［第２ガス供給工程Ｓ２０４］
まず、基板３００に第２ガス供給部から処理室２０１内に第２ガスとしてのＴＤＭＡＧｅガスが供給される。具体的には、第２ガス供給源１２３から供給されたＴＤＭＡＧｅガスをＭＦＣ１２５で流量調整した後、基板処理装置１００に供給される。流量調整されたＴＤＭＡＧｅガスは、バッファ室２３２を通り、シャワーヘッド２３４のガス供給孔２３４ａから、減圧状態の処理室２０１内に供給される。また、排気部による処理室２０１内の雰囲気の排気を継続し、処理室２０１内の圧力を所定の圧力範囲となるように制御する。このときの圧力は例えば、１０Ｐａ以上１０００Ｐａ以下である。ＴＤＭＡＧｅガスが基板３００に供給されることにより、溝３０３内にＧｅを含む層が堆積する。
まず、基板３００に第２ガス供給部から処理室２０１内に第２ガスとしてのＴＤＭＡＧｅガスが供給される。具体的には、第２ガス供給源１２３から供給されたＴＤＭＡＧｅガスをＭＦＣ１２５で流量調整した後、基板処理装置１００に供給される。流量調整されたＴＤＭＡＧｅガスは、バッファ室２３２を通り、シャワーヘッド２３４のガス供給孔２３４ａから、減圧状態の処理室２０１内に供給される。また、排気部による処理室２０１内の雰囲気の排気を継続し、処理室２０１内の圧力を所定の圧力範囲となるように制御する。このときの圧力は例えば、１０Ｐａ以上１０００Ｐａ以下である。ＴＤＭＡＧｅガスが基板３００に供給されることにより、溝３０３内にＧｅを含む層が堆積する。
［第２パージ工程Ｓ２０５］
次に、第２パージ工程Ｓ２０５が行われる。第２ガス供給管１２３ａのガスバルブ１２６を閉じ、ＩＢＧｅガスの供給を停止する。第２ガスを停止することで処理室２０１中に存在する第２ガスや、バッファ室２３２の中に存在する第２ガスを排気部から排気されることにより第２パージ工程Ｓ２０５が行われる。なお、上述の第１パージ工程Ｓ１０６と同様に他のパージ手順を行わせても良い。
次に、第２パージ工程Ｓ２０５が行われる。第２ガス供給管１２３ａのガスバルブ１２６を閉じ、ＩＢＧｅガスの供給を停止する。第２ガスを停止することで処理室２０１中に存在する第２ガスや、バッファ室２３２の中に存在する第２ガスを排気部から排気されることにより第２パージ工程Ｓ２０５が行われる。なお、上述の第１パージ工程Ｓ１０６と同様に他のパージ手順を行わせても良い。
［第３ガス供給工程Ｓ２０６］
次に、第３ガス供給部から処理室２０１内に第３ガスとしてのＴＤＭＡＳｂガスが供給される。具体的には、第３ガス供給源１３３から供給されたＴＤＭＡＳｂガスをＭＦＣ１３５で流量調整した後、基板処理装置１００に供給される。流量調整されたＴＤＭＡＳｂガスは、上述の第２ガス供給工程Ｓ２０４と同様に、処理室２０１に供給・排気される。このときの圧力は、例えば、１０Ｐａ以上１０００Ｐａ以下である。ＴＤＭＡＳｂガスが基板３００に供給されることにより、溝３０３内のＧｅを含む層の上に、Ｓｂを含む層が堆積する。
次に、第３ガス供給部から処理室２０１内に第３ガスとしてのＴＤＭＡＳｂガスが供給される。具体的には、第３ガス供給源１３３から供給されたＴＤＭＡＳｂガスをＭＦＣ１３５で流量調整した後、基板処理装置１００に供給される。流量調整されたＴＤＭＡＳｂガスは、上述の第２ガス供給工程Ｓ２０４と同様に、処理室２０１に供給・排気される。このときの圧力は、例えば、１０Ｐａ以上１０００Ｐａ以下である。ＴＤＭＡＳｂガスが基板３００に供給されることにより、溝３０３内のＧｅを含む層の上に、Ｓｂを含む層が堆積する。
［第３パージ工程Ｓ２０７］
次に、第３パージ工程Ｓ２０７が行われる。バルブ１３６を閉じ、ＴＤＭＡＳｂガスの供給を停止する。第３ガスを停止することで処理室２０１中に存在する第３ガスや、バッファ室２３２の中に存在する第３ガスを排気部から排気されることにより第３パージ工程Ｓ２０７が行われる。なお、上述の第１パージ工程Ｓ１０６と同様に他のパージ手順を行わせても良い。
次に、第３パージ工程Ｓ２０７が行われる。バルブ１３６を閉じ、ＴＤＭＡＳｂガスの供給を停止する。第３ガスを停止することで処理室２０１中に存在する第３ガスや、バッファ室２３２の中に存在する第３ガスを排気部から排気されることにより第３パージ工程Ｓ２０７が行われる。なお、上述の第１パージ工程Ｓ１０６と同様に他のパージ手順を行わせても良い。
［第４ガス供給工程Ｓ２０８］
次に、第４ガス供給部から処理室２０１内に第４ガスとしてのＤｔＢＴｅガスが供給される。具体的には、第４ガス供給源１４４から供給されたＤｔＢＴｅガスをＭＦＣ１４５で流量調整した後、基板処理装置１００に供給される。流量調整されたＤｔＢＴｅガスは、上述の第２ガス供給工程Ｓ２０４と同様に、処理室２０１に供給・排気される。このときの圧力は、例えば、１０Ｐａ以上１０００Ｐａ以下である。ＤｔＢＴｅガスが基板３００に供給されることにより、溝３０３内のＳｂを含む層との上に、Ｔｅを含む層が堆積する。これにより、溝３０３内にＧｅとＳｂとＴｅとを含む層が堆積する。
次に、第４ガス供給部から処理室２０１内に第４ガスとしてのＤｔＢＴｅガスが供給される。具体的には、第４ガス供給源１４４から供給されたＤｔＢＴｅガスをＭＦＣ１４５で流量調整した後、基板処理装置１００に供給される。流量調整されたＤｔＢＴｅガスは、上述の第２ガス供給工程Ｓ２０４と同様に、処理室２０１に供給・排気される。このときの圧力は、例えば、１０Ｐａ以上１０００Ｐａ以下である。ＤｔＢＴｅガスが基板３００に供給されることにより、溝３０３内のＳｂを含む層との上に、Ｔｅを含む層が堆積する。これにより、溝３０３内にＧｅとＳｂとＴｅとを含む層が堆積する。
［第４パージ工程Ｓ２０９］
次に、第４パージ工程Ｓ２０９が行われる。バルブ１４６を閉じ、ＤｔＢＴｅガスの供給を停止する。第４ガスの供給を停止することで、処理室２０１内に存在する第４ガスや、バッファ室２３２の中に存在する第４ガスを排気部から排気されることにより第４パージ工程Ｓ２０９が行われる。なお、上述の第１パージ工程Ｓ１０６と同様に他のパージ手順を行わせても良い。
次に、第４パージ工程Ｓ２０９が行われる。バルブ１４６を閉じ、ＤｔＢＴｅガスの供給を停止する。第４ガスの供給を停止することで、処理室２０１内に存在する第４ガスや、バッファ室２３２の中に存在する第４ガスを排気部から排気されることにより第４パージ工程Ｓ２０９が行われる。なお、上述の第１パージ工程Ｓ１０６と同様に他のパージ手順を行わせても良い。
［判定工程Ｓ２０７］
第４パージ工程Ｓ２０９の終了後、コントローラ２６０は、上記の第２処理工程Ｓ２０１（Ｓ２０４〜Ｓ２０９）が所定の数ｎが実行されたか否かを判定する。即ち、基板３００の溝３０３が埋まる所望の厚さの相変化膜３０４としてのＧｅＳｂＴｅ含有膜が形成されたか否かを判定する。上述したステップＳ２０４〜Ｓ２０９を１サイクルとして、このサイクルを少なくとも１回以上行うことにより、基板３００の溝３０３内に所定膜厚の相変化膜３０４を成膜することができる。なお、上述のサイクルは、複数回繰返すことが好ましい。これにより、所定膜厚の相変化膜３０４が形成される。なお、ここのサイクルでは、第２ガスを最初に供給する場合について記したが、これに限らず、第３ガスから供給を開始する様に構成しても良い。この様に構成することにより、導電膜３０１との密着性を向上させることができる。それ故、相変化膜３０４形成後に行われるＣＭＰ工程で、相変化膜３０４が損なわれることを抑制させることができる。
第４パージ工程Ｓ２０９の終了後、コントローラ２６０は、上記の第２処理工程Ｓ２０１（Ｓ２０４〜Ｓ２０９）が所定の数ｎが実行されたか否かを判定する。即ち、基板３００の溝３０３が埋まる所望の厚さの相変化膜３０４としてのＧｅＳｂＴｅ含有膜が形成されたか否かを判定する。上述したステップＳ２０４〜Ｓ２０９を１サイクルとして、このサイクルを少なくとも１回以上行うことにより、基板３００の溝３０３内に所定膜厚の相変化膜３０４を成膜することができる。なお、上述のサイクルは、複数回繰返すことが好ましい。これにより、所定膜厚の相変化膜３０４が形成される。なお、ここのサイクルでは、第２ガスを最初に供給する場合について記したが、これに限らず、第３ガスから供給を開始する様に構成しても良い。この様に構成することにより、導電膜３０１との密着性を向上させることができる。それ故、相変化膜３０４形成後に行われるＣＭＰ工程で、相変化膜３０４が損なわれることを抑制させることができる。
判定工程Ｓ２０７で、第２処理工程Ｓ２０１が所定回数実施されていないとき（Ｎｏ判定のとき）は、第２処理工程Ｓ２０１のサイクルを繰り返し、所定回数実施されたとき（Ｙｅｓ判定のとき）は、第２処理工程Ｓ２０１を終了し、搬送圧力調整工程Ｓ２１１と基板搬出工程Ｓ２１２が実行される。
なお、図９では、第２ガスと第３ガスと第４ガスを順に供給するフローを示したが、これに限るものでは無い。例えば、図６、図１０に示すように、ＳｂとＴｅとを含む膜３０４ａ，３０４ｂと、ＧｅとＴｅとを含む膜３０４ｃとを積層した、積層膜で相変化膜３０４を構成しても良い。ＳｂとＴｅとを含む膜３０４ａ，３０４ｂを形成する工程Ｓ２０１ａのフローは、図１０に示し、ＧｅとＴｅとを含む膜３０４ｃを形成する工程Ｓ２０１ｃのフローは図１１に示す。
図１０に示すように、ＳｂとＴｅとを含む膜３０４ａ，３０４ｂの形成では、第３ガス供給工程Ｓ２０６ａと第３パージ工程Ｓ２０７ａと第４ガス供給工程Ｓ２０８ａと第４パージ工程Ｓ２０９ａと判定工程Ｓ２１０ａを有する。各工程の内容は、図９の工程と同様のため省略する。ＳｂとＴｅとを含む膜３０４ａ，３０４ｂは、例えば、組成が異なる膜であり、３０４ａはＳｂ２Ｔｅであり、３０４ｂは、Ｓｂ２Ｔｅ３となるように構成する。この様な組成制御は、各ガス供給工程でのガス供給流量やガス供給時間によって制御される。具体的には、Ｓｂの比率を多くする場合には、第３ガスの供給流量と供給時間のいずれか又は両方を、第４ガスの供給流量と供給時間のいずれか又は両方よりも多くなるように各部を制御する。膜３０４ａの膜厚３０４ａＨは、膜３０４ｂの膜厚３０４ｂＨよりも大きくなるように形成される。例えば、膜厚３０４ａＨを１０ｎｍとし、膜厚３０４ｂＨは４ｎｍとなるように形成する。このように形成することにより、相変化膜３０４の特性を向上させると共に、溝３０３内への成膜の選択性を向上させることができる。また、相変化膜３０４とその下方の導電膜３０１との密着性を向上させることができる。それ故、相変化膜３０４形成後に行われるＣＭＰ工程で、相変化膜３０４が損なわれることを抑制させることができる。これらにより、半導体デバイスの特性を向上させることができる。
次に、ＧｅとＴｅとを含む膜３０４ｃの形成工程Ｓ２０１ｃは、図１１に示す様に第２ガス供給工程Ｓ２０４ｃと第２パージ工程Ｓ２０４ｃと第４ガス供給工程Ｓ２０８ｃと第４パージ工程Ｓ２０９ｃと判定工程Ｓ２１０ｃとを有する。各工程の内容は、図９の工程と同様のため省略する。この様に第２ガスと第４ガスとを交互に供給することにより、ＧｅＴｅ膜を形成することで図６の基板状態（Ｃ１）に示す、相変化膜３０４が形成される。なお、ここで形成される膜３０４ｃの膜厚３０４ｃＨは、膜厚３０４ｂＨの膜厚よりも小さくなるように形成される。
なお、上述では、Ｇｅ層，Ｓｂ層，Ｔｅ層，ＳｂＴｅ層，ＧｅＴｅ層のそれぞれの層を積層することにより、相変化膜３０４としてのＧｅＳｂＴｅ膜を形成する処理工程について記したが、これに限るものでは無く、ＧｅＳｂＴｅの化合物層を最初から形成して相変化膜３０４を形成する様に処理工程を構成しても良い。これを実現する第４処理工程Ｓ４０１について、図１２，図１３を用いて説明する。図１２は、第４処理工程Ｓ４０１の処理フロー図であり、図１３は、第４処理工程Ｓ４０１のガス供給シーケンス図である。
図１２に示す様に、第４処理工程Ｓ４０１の前後には、図９に示す第２処理工程と同様に、基板搬入工程Ｓ４０２，減圧・昇温工程Ｓ４０３，判定工程Ｓ４１０，搬送圧力調整工程Ｓ４１１，基板搬出工程Ｓ４１２等を有する。それぞれの工程の内容は、上述の第２処理工程と同様のため説明を省略する。
次に、第４処理工程Ｓ４０１の詳細について説明する。
［第４処理工程Ｓ４０１］
第４処理工程Ｓ４０１では、第２ガス供給工程Ｓ４０４，第３ガス供給工程Ｓ４０６，第４ガス供給工程Ｓ４０８と、を有する。これらのガス供給工程は、図１３に示す様に、所定時間だけ同時に供給される様に構成される。これらのガス供給工程の後には、パージ工程Ｓ４０５を行わせる様に構成しても良い。
第４処理工程Ｓ４０１では、第２ガス供給工程Ｓ４０４，第３ガス供給工程Ｓ４０６，第４ガス供給工程Ｓ４０８と、を有する。これらのガス供給工程は、図１３に示す様に、所定時間だけ同時に供給される様に構成される。これらのガス供給工程の後には、パージ工程Ｓ４０５を行わせる様に構成しても良い。
次に、図１３について説明する。図１３の（ａ）の場合では、第２ガス供給と第３ガス供給と第４ガス供給のそれぞれを同時に供給して同時に止める様に構成している。また、図１３の（ｂ）の場合では、それぞれのガスを同時に供給し、所定時間供給した後、第２ガスと第３ガスの供給を停止し、第４ガスを所定時間供給する様に構成しても良い。この様に構成することで、ＧｅＳｂＴｅの化合物膜を一度に形成させることが可能となる。なお、ＧｅＳｂＴｅ膜の組成比の調整は、図１３（ａ）に示す様に、それぞれのガス供給流量で調整する。各ガスの供給流量の比率は、例えば、第２ガス（Ｇｅ）：第３ガス（Ｓｂ）：第４ガス（Ｔｅ）＝１〜３：１〜３：４〜６とすることにより、良好な特性の相変化膜３０４を形成させることができる。好ましくは、各ガスの供給流量比率をＧｅ：Ｓｂ：Ｔｅ＝２：２：５とする。良好な特性の相変化膜３０４の組成比は、ガス供給流量と同様に、Ｇｅ：Ｓｂ：Ｔｅ＝１〜３：１〜３：４〜６であり、好ましくは、Ｇｅ：Ｓｂ：Ｔｅ＝２：２：５である。なお、図１３（ａ）では、ガス供給流量で調整する例を示したが、これに限らず、図１３（ｂ）に示すようにガス供給時間で調整する様に構成しても良い。例えば、各ガスの流量を略同一とし、ガス供給時間が上述の比率となるように調整することで行う。
なお、第２ガス、第３ガス、第４ガスそれぞれを一度の供給で、相変化膜３０４を形成することで、成膜レートを向上させることができ、半導体デバイスの製造スループットを向上させることができる。
また、溝３０３が深溝になった場合には、好ましくは、図１２，図１３に示す様に、第２ガス供給工程Ｓ４０４、第３ガス供給工程Ｓ４０６，第４ガス供給工程Ｓ４０８を間欠的に行うサイクリック処理を行わせる。即ち、第２ガス供給工程Ｓ４０４、第３ガス供給工程Ｓ４０６，第４ガス供給工程Ｓ４０８のガス供給工程と、パージ工程Ｓ４０５と交互に行わせる。この様に処理工程を構成することで、深溝となった溝３０３内への成膜レートの低下を抑制しつつ、溝３０３内に均一に相変化膜３０４を形成させることができる。
続いて、第１処理工程Ｓ１０１と第２処理工程Ｓ２０１との間で、行われる第３処理工程Ｓ３０１について、図７と図１４を用いて説明する。ここでは、第３処理工程Ｓ３０１を含む基板処理工程を、基板処理装置１００ｃで行う方法について説明する。第３処理工程Ｓ３０１では、導電膜３０１上に第２の金属含有膜としてのチタニウム含有膜を形成する。例えば、チタニウム窒化（ＴｉＮ）膜や、チタニウムシリコン窒化（ＴｉＳｉＮ）膜である。なお、第２の金属含有膜は、半導体デバイスにおいて、相変化膜３０４を加熱するヒータ膜として作用する。相変化膜３０４を加熱することで、相変化膜３０４の特性変化速度を高めることができる。即ち、半導体デバイスの特性を向上させることができる。
［基板搬入工程Ｓ３０２］
まず、第１処理工程Ｓ１０１が行われた基板３００を基板処理装置１００ｃの処理室２０１に搬入させる。具体的な工程については、上述の基板搬入工程Ｓ１０２と同様のため説明を省略する。
まず、第１処理工程Ｓ１０１が行われた基板３００を基板処理装置１００ｃの処理室２０１に搬入させる。具体的な工程については、上述の基板搬入工程Ｓ１０２と同様のため説明を省略する。
［減圧・昇温工程Ｓ３０３］
続いて、減圧・昇温工程Ｓ１０３と同様に、処理室２０１内が所定の圧力（真空度）となるように、排気管２２４を介して処理室２０１内を排気する。
続いて、減圧・昇温工程Ｓ１０３と同様に、処理室２０１内が所定の圧力（真空度）となるように、排気管２２４を介して処理室２０１内を排気する。
このときのヒータ２１３の温度は、１００〜６００℃、好ましくは１００〜５００℃、より好ましくは２００〜４００℃の範囲内の一定の温度となるように設定する。
［第３処理工程Ｓ３０１］
続いて、第３処理として、底面３０３ｂにチタニウム（Ｔｉ）含有膜を形成する処理について説明する。
続いて、第３処理として、底面３０３ｂにチタニウム（Ｔｉ）含有膜を形成する処理について説明する。
［第６ガス供給工程Ｓ３０４］
基板３００に、第６ガス供給部から処理室２０１内に第１ガスとしてのＴｉＣｌ４ガスが供給される。具体的には、第６ガス供給源１６３から供給されたＴｉＣｌ４ガスをＭＦＣ１６５で流量調整した後、基板処理装置１００に供給される。流量調整されたＴｉＣｌ４ガスは、バッファ室２３２を通り、シャワーヘッド２３４のガス供給孔２３４ａから、減圧状態の処理室２０１内に供給される。また、排気部による処理室２０１内の雰囲気の排気を継続し、処理室２０１内の圧力を所定の圧力範囲となるように制御する。このときの圧力は、例えば、１０Ｐａ以上１０００Ｐａ以下である。ＴｉＣｌ４ガスが基板３００に供給されることにより、溝３０３の底面３０３ｂにＴｉ含有層が形成される。
基板３００に、第６ガス供給部から処理室２０１内に第１ガスとしてのＴｉＣｌ４ガスが供給される。具体的には、第６ガス供給源１６３から供給されたＴｉＣｌ４ガスをＭＦＣ１６５で流量調整した後、基板処理装置１００に供給される。流量調整されたＴｉＣｌ４ガスは、バッファ室２３２を通り、シャワーヘッド２３４のガス供給孔２３４ａから、減圧状態の処理室２０１内に供給される。また、排気部による処理室２０１内の雰囲気の排気を継続し、処理室２０１内の圧力を所定の圧力範囲となるように制御する。このときの圧力は、例えば、１０Ｐａ以上１０００Ｐａ以下である。ＴｉＣｌ４ガスが基板３００に供給されることにより、溝３０３の底面３０３ｂにＴｉ含有層が形成される。
［第６パージ工程Ｓ３０５］
次に、第６パージ工程Ｓ４０５が行われる。第６ガス供給管１６３ａのガスバルブ１６６を閉じ、ＴｉＣｌ４ガスの供給を停止する。第６ガスを停止することで処理室２０１中に存在する第６ガスや、バッファ室２３２の中に存在する第６ガスを排気部から排気されることにより第６パージ工程Ｓ３０５が行われる。なお、上述の第１パージ工程Ｓ１０６と同様に他のパージ手順を行わせても良い。
次に、第６パージ工程Ｓ４０５が行われる。第６ガス供給管１６３ａのガスバルブ１６６を閉じ、ＴｉＣｌ４ガスの供給を停止する。第６ガスを停止することで処理室２０１中に存在する第６ガスや、バッファ室２３２の中に存在する第６ガスを排気部から排気されることにより第６パージ工程Ｓ３０５が行われる。なお、上述の第１パージ工程Ｓ１０６と同様に他のパージ手順を行わせても良い。
［第７ガス供給工程Ｓ３０６］
次に、第７ガス供給部から処理室２０１内に第７ガスとしてのＳｉＨ４ガスが供給される。具体的には、第７ガス供給源１７４から供給されたＳｉＨ４ガスをＭＦＣ１７５で流量調整した後、基板処理装置１００に供給される。流量調整されたＳｉＨ４ガスは、上述の第６ガス供給工程Ｓ３０４と同様に、処理室２０１に供給・排気される。このときの圧力は、例えば、１０Ｐａ以上１０００Ｐａ以下である。ＳｉＨ４ガスが基板３００に供給されることにより、溝３０３内のＴｉ含有層の上に、Ｓｉを含む層が堆積する。
次に、第７ガス供給部から処理室２０１内に第７ガスとしてのＳｉＨ４ガスが供給される。具体的には、第７ガス供給源１７４から供給されたＳｉＨ４ガスをＭＦＣ１７５で流量調整した後、基板処理装置１００に供給される。流量調整されたＳｉＨ４ガスは、上述の第６ガス供給工程Ｓ３０４と同様に、処理室２０１に供給・排気される。このときの圧力は、例えば、１０Ｐａ以上１０００Ｐａ以下である。ＳｉＨ４ガスが基板３００に供給されることにより、溝３０３内のＴｉ含有層の上に、Ｓｉを含む層が堆積する。
［第７パージ工程Ｓ３０７］
次に、第７パージ工程Ｓ３０７が行われる。バルブ１７６を閉じ、ＳｉＨ４ガスの供給を停止する。第７ガスを停止することで処理室２０１中に存在する第７ガスや、バッファ室２３２の中に存在する第７ガスを排気部から排気されることにより第７パージ工程Ｓ３０７が行われる。なお、上述の第１パージ工程Ｓ１０６と同様に他のパージ手順を行わせても良い。
次に、第７パージ工程Ｓ３０７が行われる。バルブ１７６を閉じ、ＳｉＨ４ガスの供給を停止する。第７ガスを停止することで処理室２０１中に存在する第７ガスや、バッファ室２３２の中に存在する第７ガスを排気部から排気されることにより第７パージ工程Ｓ３０７が行われる。なお、上述の第１パージ工程Ｓ１０６と同様に他のパージ手順を行わせても良い。
［第８ガス供給工程Ｓ３０８］
次に、第８ガス供給部から処理室２０１内に第８ガスとしてのＮＨ３ガスが供給される。具体的には、第８ガス供給源１８４から供給されたＮＨ３ガスをＭＦＣ１８５で流量調整した後、基板処理装置１００に供給される。流量調整されたＮＨ３ガスは、上述の第６ガス供給工程Ｓ３０４と同様に、処理室２０１に供給・排気される。このときの圧力は、例えば、１０Ｐａ以上１０００Ｐａ以下である。ＮＨ３ガスが基板３００に供給されることにより、溝３０３内のＴｉ含有層とＳｉ含有層に含まれる塩素（Ｃｌ）を除去しつつ窒素（Ｎ）を供給し、ＴｉＳｉＮ膜が形成される。
次に、第８ガス供給部から処理室２０１内に第８ガスとしてのＮＨ３ガスが供給される。具体的には、第８ガス供給源１８４から供給されたＮＨ３ガスをＭＦＣ１８５で流量調整した後、基板処理装置１００に供給される。流量調整されたＮＨ３ガスは、上述の第６ガス供給工程Ｓ３０４と同様に、処理室２０１に供給・排気される。このときの圧力は、例えば、１０Ｐａ以上１０００Ｐａ以下である。ＮＨ３ガスが基板３００に供給されることにより、溝３０３内のＴｉ含有層とＳｉ含有層に含まれる塩素（Ｃｌ）を除去しつつ窒素（Ｎ）を供給し、ＴｉＳｉＮ膜が形成される。
［第８パージ工程Ｓ３０９］
次に、第８パージ工程Ｓ３０９が行われる。バルブ１８６を閉じ、ＮＨ３ガスの供給を停止する。第８ガスの供給を停止することで、処理室２０１内に存在する第８ガスや、バッファ室２３２の中に存在する第８ガスを排気部から排気されることにより第８パージ工程Ｓ３０９が行われる。なお、上述の第１パージ工程Ｓ１０６と同様に他のパージ手順を行わせても良い。
次に、第８パージ工程Ｓ３０９が行われる。バルブ１８６を閉じ、ＮＨ３ガスの供給を停止する。第８ガスの供給を停止することで、処理室２０１内に存在する第８ガスや、バッファ室２３２の中に存在する第８ガスを排気部から排気されることにより第８パージ工程Ｓ３０９が行われる。なお、上述の第１パージ工程Ｓ１０６と同様に他のパージ手順を行わせても良い。
［判定工程Ｓ３１０］
第８パージ工程Ｓ３０９の終了後、コントローラ２６０は、上記の第３処理工程Ｓ３０１（Ｓ３０４〜Ｓ３０９）が所定の数ｎが実行されたか否かを判定する。即ち、基板３００の溝３０３内に所望の厚さのＴｉＳｉＮ膜が形成されたか否かを判定する。上述したステップＳ３０４〜Ｓ３０９を１サイクルとして、このサイクルを少なくとも１回以上行うことにより、基板３００の溝３０３内に所定膜厚のＴｉＳｉＮ膜３０５を成膜することができる。なお、上述のサイクルは、複数回繰返すことが好ましい。これにより、所定膜厚のＴｉＳｉＮ膜３０５が形成される。
第８パージ工程Ｓ３０９の終了後、コントローラ２６０は、上記の第３処理工程Ｓ３０１（Ｓ３０４〜Ｓ３０９）が所定の数ｎが実行されたか否かを判定する。即ち、基板３００の溝３０３内に所望の厚さのＴｉＳｉＮ膜が形成されたか否かを判定する。上述したステップＳ３０４〜Ｓ３０９を１サイクルとして、このサイクルを少なくとも１回以上行うことにより、基板３００の溝３０３内に所定膜厚のＴｉＳｉＮ膜３０５を成膜することができる。なお、上述のサイクルは、複数回繰返すことが好ましい。これにより、所定膜厚のＴｉＳｉＮ膜３０５が形成される。
判定工程Ｓ３１０で、第３処理工程Ｓ３０１が所定回数実施されていないとき（Ｎｏ判定のとき）は、第３処理工程Ｓ３０１のサイクルを繰り返し、所定回数実施されたとき（Ｙｅｓ判定のとき）は、第３処理工程Ｓ３０１を終了し、搬送圧力調整工程Ｓ３１１と基板搬出工程Ｓ３１２が実行される。
［搬送圧力調整工程Ｓ３１１］
搬送圧力調整工程Ｓ３１１では、上述の搬送圧力調整工程Ｓ１０７と同様の手順により圧力調整が行われる。
搬送圧力調整工程Ｓ３１１では、上述の搬送圧力調整工程Ｓ１０７と同様の手順により圧力調整が行われる。
［基板搬出工程Ｓ３１２］
搬送圧力調整工程Ｓ３１２では、上述の基板搬出工程Ｓ１０９と同様の手順により基板が搬出される。
搬送圧力調整工程Ｓ３１２では、上述の基板搬出工程Ｓ１０９と同様の手順により基板が搬出される。
［研磨工程Ｓ４０１］
次に、第２処理工程Ｓ２０１の後に行われる研磨工程Ｓ４０１について図４，図５，図１６を用いて説明する。第２処理工程Ｓ２０１を行った後の基板３００の状態は、基板状態（Ｃ１ａ）の破線部分の拡大図、図５の（Ｅ）に示す様に絶縁膜３０２の上面３０２ａに、余分な相変化膜３０４ｄが薄く形成された状態となる場合がある。この様な場合には、研磨工程Ｓ４０１で、相変化膜３０４ｄが除去される。研磨工程Ｓ４０１は、図１６に示す研磨装置４００で行われる。図１６において、４０１は研磨盤であり、４０２は基板３００を研磨する研磨布である。研磨盤４０１は図示しない回転機構に接続され、基板３００を研磨する際は、矢印４０６方向に回転される。この相変化膜３０４ｄの膜厚は、上述の第１処理工程Ｓ１０１が行われている場合には、第１処理工程Ｓ１０１を行わない場合と比べて、小さくすることができる。これにより、研磨工程Ｓ４０１での研磨時間を短縮させることができる。また、研磨工程Ｓ４０１で相変化膜３０４ｄが形成されていない部分の相変化膜３０４を損傷させることを抑制させることが可能となる。
次に、第２処理工程Ｓ２０１の後に行われる研磨工程Ｓ４０１について図４，図５，図１６を用いて説明する。第２処理工程Ｓ２０１を行った後の基板３００の状態は、基板状態（Ｃ１ａ）の破線部分の拡大図、図５の（Ｅ）に示す様に絶縁膜３０２の上面３０２ａに、余分な相変化膜３０４ｄが薄く形成された状態となる場合がある。この様な場合には、研磨工程Ｓ４０１で、相変化膜３０４ｄが除去される。研磨工程Ｓ４０１は、図１６に示す研磨装置４００で行われる。図１６において、４０１は研磨盤であり、４０２は基板３００を研磨する研磨布である。研磨盤４０１は図示しない回転機構に接続され、基板３００を研磨する際は、矢印４０６方向に回転される。この相変化膜３０４ｄの膜厚は、上述の第１処理工程Ｓ１０１が行われている場合には、第１処理工程Ｓ１０１を行わない場合と比べて、小さくすることができる。これにより、研磨工程Ｓ４０１での研磨時間を短縮させることができる。また、研磨工程Ｓ４０１で相変化膜３０４ｄが形成されていない部分の相変化膜３０４を損傷させることを抑制させることが可能となる。
４０３は研磨ヘッドであり、研磨ヘッド４０３の上面には、軸４０４が接続される。軸４０４は図示しない回転機構・上下駆動機構に接続される。基板３００を研磨する間、矢印４０７方向に回転される。
４０５はスラリー（研磨剤）を供給する供給管である。基板３００を研磨する間、供給管４０５から研磨布４０２に向かってスラリーが供給される。なお、ここでは、アルカリ性の研磨剤が供給される。アルカリ性の研磨剤を用いることで、相変化膜３０４と絶縁膜３０２とを損傷（酸化）させる事無く、余分な相変化膜３０４ｂを除去することが可能となる。酸性の研磨剤を用いた場合、相変化膜３０４の表面が酸化されてしまい、相変化膜３０４の電気的特性の悪化や、相変化膜３０４とその上に形成される膜との接触特性が変化させてしまう課題を生じる。一方で、本開示の様に、アルカリ性の研磨剤を用いることによる、相変化膜３０４の表面を酸化させる事無く研磨することが可能となる。
以上、本開示の一実施形態を具体的に説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
また、上述では、複数のガスを交互に供給して成膜する方法について記したが、他の方法にも適用可能である。例えば、複数のガスの供給タイミングが重なる様な方法である。具体的には、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法や、サイクリックＣＶＤ法、Ｓｂ−ＴｅターゲットやＧｅ―Ｔｅターゲットを用いたスパッタ法を用いることによって、各膜の成膜レートを向上させることができ、半導体デバイスの製造スループットを短縮化させることができる。
また、上述では、一つの処理室で一枚の基板を処理する装置構成を示したが、これに限らず、複数枚の基板を水平方向又は垂直方向に並べた装置であっても良い。
１００ 基板処理装置
３００ 基板
２０１ 処理室
３００ 基板
２０１ 処理室
Claims (11)
- 底に第１の金属含有膜が露出した溝を複数有する絶縁膜が形成された基板を加熱しつつ、前記基板に還元性の第１ガスを供給する第１処理工程と、
前記第１処理工程後に、第２ガスと第３ガスと第４ガスとを前記複数の溝内に供給して、前記溝内に相変化膜を形成する第２処理工程と、
を有する半導体装置の製造方法。 - 前記第１処理工程と前記第２処理工程との間に、前記第１の金属含有膜の上に第２の金属含有膜を形成する第３処理工程を有する請求項１の半導体装置の製造方法。
- 前記第１処理工程では、前記第１ガスを二つの周波数の電力で活性化させるプラズマ生成工程を有する請求項１または２の半導体装置の製造方法。
- 前記第２処理工程後に、前記基板にアルカリ性の研磨剤を供給して、研磨する研磨工程を有する請求項１乃至３のいずれか一項の半導体装置の製造方法。
- 底に第１の金属含有膜が露出した溝を複数有する絶縁膜が形成された基板を処理する処理室と、
前記基板が載置される基板載置台と、
前記基板を加熱する加熱部と、
前記基板に還元性の第１ガスを供給する第１ガス供給部と、
前記基板に第２ガスを供給する第２ガス供給部と、
前記基板に第３ガスを供給する第３ガス供給部と、
前記基板に第４ガスを供給する第４ガス供給部と、
を有し、
前記基板を加熱しつつ、前記基板に前記第１ガスを供給する第１処理工程の後に、前記第２ガスと前記第３ガスと前記第４ガスとを前記複数の溝内に供給して、前記溝内に相変化膜を形成する第２処理工程を行わせるように前記加熱部と前記第１ガス供給部と前記第２ガス供給部と前記第３ガス供給部と前記第４ガス供給部とを制御する制御部と、
を有する基板処理装置。 - 前記基板に第５ガスを供給する第５ガス供給部と、
前記基板に第６ガスを供給する第６ガス供給部と、
を有し、
前記制御部は、前記第１処理工程と前記第２処理工程との間に、前記第１の金属含有膜の上に第２の金属含有膜を形成する工程を行わせるように前記第５ガス供給部と前記第６ガス供給部とを制御するように構成される請求項５に記載の基板処理装置。 - 前記処理室に第１の周波数の高周波を供給する第１高周波電源と、
前記処理室に第２の周波数の高周波を供給する第２高周波電源と、
を有し、
前記制御部は、前記第１処理工程で、前記還元性ガスを前記第１の周波数の高周波と前記第２の周波数の高周波で活性化させるように前記第１高周波電源と前記第２高周波電源とを制御するように構成される請求項５または６に記載の基板処理装置。 - 底に第１の金属含有膜が露出した溝を複数有する絶縁膜が形成された基板を加熱しつつ、前記基板に還元性の第１ガスを供給させる第１処理手順と、
前記第１処理手順後に、第２ガスと第３ガスと第４ガスとを前記複数の溝内に供給して、前記溝内に相変化膜を形成させる第２処理手順と、
をコンピュータによって基板処理装置に実行させるプログラム。 - 前記第１処理手順と前記第２処理手順との間に、前記第１の金属含有膜の上に第２の金属含有膜を形成させる第３処理手順を有する請求項８に記載のプログラム。
- 前記第１処理手順では、前記第１ガスを二つの周波数の電力で活性化させるプラズマ生成手順を有する請求項７または８に記載のプログラム。
- 底に第１の金属含有膜が露出した溝を複数有する絶縁膜が形成された基板を加熱しつつ、前記基板に還元性の第１ガスを供給させる第１処理手順と、
前記第１処理手順後に、第２ガスと第３ガスと第４ガスとを前記複数の溝内に供給して、前記溝内に相変化膜を形成させる第２処理手順と、
をコンピュータによって基板処理装置に実行させるプログラムが記録された記録媒体。
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