JP2023023351A - 半導体装置の製造方法、基板処理装置、プログラム及び基板処理方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法、基板処理装置、プログラム及び基板処理方法 Download PDF

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Abstract

【課題】基板上に形成される膜の膜質を向上させることができる。【解決手段】（ａ）基板に対して第１元素含有ガスを供給する工程と、（ｂ）基板に対して第１還元ガスを供給する工程と、（ｃ）基板に対して第１還元ガスとは異なる第２還元ガスを供給する工程と、（ｄ）基板に対して第１還元ガス及び第２還元ガスのいずれとも異なる第３還元ガスを供給する工程と、（ｅ）（ａ）の開始後に（ａ）と並行して（ｂ）を行う工程と、（ｆ）（ｅ）において、（ｂ）と並行して（ｄ）を行う工程と、（ｇ）（ｅ）と（ｃ）とを交互に所定回数行うことにより、基板上に第１元素含有膜を形成する工程と、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、プログラム及び基板処理方法に関する。
３次元構造を持つ３ＤＮＡＮＤ型フラッシュメモリやＤＲＡＭのワードラインとして例えば低抵抗な金属膜が用いられている。また、この金属膜と絶縁膜との間にバリア膜を形成することがある（例えば特許文献１及び特許文献２参照）。
特開２０１１－２５２２２１号公報 特開２０１７－０６９４０７号公報
上述したバリア膜を形成する際に、反応副生成物が生成されてしまい、この反応副生成物が成膜の阻害要因となる場合がある。このため、反応副生成物を還元する目的で還元ガスを供給する場合があるが、この還元ガスの成分が、基板上に形成する膜中に取り込まれてしまう場合がある。
本開示は、基板上に形成される膜の膜質を向上させることが可能な技術を提供することを目的とする。
本開示の一態様によれば、
（ａ）基板に対して第１元素含有ガスを供給する工程と、
（ｂ）前記基板に対して第１還元ガスを供給する工程と、
（ｃ）前記基板に対して前記第１還元ガスとは異なる第２還元ガスを供給する工程と、
（ｄ）前記基板に対して前記第１還元ガス及び前記第２還元ガスのいずれとも異なる第３還元ガスを供給する工程と、
（ｅ）（ａ）の開始後に（ａ）と並行して（ｂ）を行う工程と、
（ｆ）（ｅ）において、（ｂ）と並行して（ｄ）を行う工程と、
（ｇ）（ｅ）と（ｃ）とを交互に所定回数行うことにより、前記基板上に第１元素含有膜を形成する工程と、
を有する技術が提供される。
本開示によれば、基板上に形成される膜の膜質を向上させることができる。
本開示の一実施形態における基板処理装置の縦型処理炉の概略を示す縦断面図である。 図１におけるＡ－Ａ線概略横断面図である。 本開示の一実施形態における基板処理装置のコントローラの概略構成図であり、コントローラの制御系をブロック図で示す図である。 本開示の一実施形態における基板処理シーケンスを示す図である。 本開示の一実施形態における基板処理シーケンスの変形例を示す図である。 本開示の一実施形態における基板処理シーケンスの変形例を示す図である。 本開示の一実施形態における基板処理シーケンスの変形例を示す図である。 図８（Ａ）は、比較例における基板処理シーケンスを用いて基板上に形成された膜の膜厚と抵抗率と処理温度との関係を示した図である。図８（Ｂ）は、本実施例における基板処理シーケンスを用いて基板上に形成された膜の膜厚と抵抗率と処理温度との関係を示した図である。
以下、図１～４を参照しながら説明する。なお、以下の説明において用いられる図面は、いずれも模式的なものであり、図面に示される、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は、現実のものとは必ずしも一致していない。また、複数の図面の相互間においても、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は必ずしも一致していない。
（１）基板処理装置の構成
基板処理装置１０は、加熱手段（加熱機構、加熱系）としてのヒータ２０７が設けられた処理炉２０２を備える。ヒータ２０７は円筒形状であり、保持板としてのヒータベース（図示せず）に支持されることにより垂直に据え付けられている。
ヒータ２０７の内側には、ヒータ２０７と同心円状に処理容器を構成するアウタチューブ２０３が配設されている。アウタチューブ２０３は、例えば石英（ＳｉＯ２）、炭化シリコン（ＳｉＣ）などの耐熱性材料で構成され、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されている。アウタチューブ２０３の下方には、アウタチューブ２０３と同心円状に、マニホールド（インレットフランジ）２０９が配設されている。マニホールド２０９は、例えばステンレス（ＳＵＳ）などの金属で構成され、上端及び下端が開口した円筒形状に形成されている。マニホールド２０９の上端部と、アウタチューブ２０３との間には、シール部材としてのＯリング２２０ａが設けられている。マニホールド２０９がヒータベースに支持されることにより、アウタチューブ２０３は垂直に据え付けられた状態となる。
アウタチューブ２０３の内側には、処理容器を構成するインナチューブ２０４が配設されている。インナチューブ２０４は、例えば石英（ＳｉＯ２）、炭化シリコン（ＳｉＣ）などの耐熱性材料で構成され、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されている。主に、アウタチューブ２０３と、インナチューブ２０４と、マニホールド２０９とにより処理容器が構成されている。処理容器の筒中空部（インナチューブ２０４の内側）には処理室２０１が形成されている。
処理室２０１は、基板としてのウエハ２００を後述するボート２１７によって水平姿勢で鉛直方向に多段に配列した状態で収容可能に構成されている。
処理室２０１内には、ノズル４１０，４２０，４３０，４４０がマニホールド２０９の側壁及びインナチューブ２０４を貫通するように設けられている。ノズル４１０，４２０，４３０，４４０には、ガス供給管３１０，３２０，３３０，３４０が、それぞれ接続されている。ただし、本実施形態の処理炉２０２は上述の形態に限定されない。
ガス供給管３１０，３２０，３３０，３４０には上流側から順に流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）３１２，３２２，３３２，３４２がそれぞれ設けられている。また、ガス供給管３１０，３２０，３３０，３４０には、開閉弁であるバルブ３１４，３２４，３３４，３４４がそれぞれ設けられている。ガス供給管３１０，３２０，３３０，３４０のバルブ３１４，３２４，３３４，３４４の下流側には、不活性ガスを供給するガス供給管５１０，５２０，５３０，５４０がそれぞれ接続されている。ガス供給管５１０，５２０，５３０，５４０には、上流側から順に、流量制御器（流量制御部）であるＭＦＣ５１２，５２２，５３２，５４２及び開閉弁であるバルブ５１４，５２４，５３４，５４４がそれぞれ設けられている。
ガス供給管３１０，３２０，３３０，３４０の先端部にはノズル４１０，４２０，４３０，４４０がそれぞれ連結接続されている。ノズル４１０，４２０，４３０，４４０は、Ｌ字型のノズルとして構成されており、その水平部はマニホールド２０９の側壁及びインナチューブ２０４を貫通するように設けられている。ノズル４１０，４２０，４３０，４４０の垂直部は、インナチューブ２０４の径方向外向きに突出し、かつ鉛直方向に延在するように形成されているチャンネル形状（溝形状）の予備室２０１ａの内部に設けられており、予備室２０１ａ内にてインナチューブ２０４の内壁に沿って上方（ウエハ２００の配列方向上方）に向かって設けられている。
ノズル４１０，４２０，４３０，４４０は、処理室２０１の下部領域から処理室２０１の上部領域まで延在するように設けられており、ウエハ２００と対向する位置にそれぞれ複数のガス供給孔４１０ａ，４２０ａ，４３０ａ，４４０ａが設けられている。これにより、ノズル４１０，４２０，４３０，４４０のガス供給孔４１０ａ，４２０ａ，４３０ａ，４４０ａからそれぞれウエハ２００に処理ガスを供給する。このガス供給孔４１０ａ，４２０ａ，４３０ａ，４４０ａは、インナチューブ２０４の下部から上部にわたって複数設けられ、それぞれ同一の開口面積を有し、さらに同一の開口ピッチで設けられている。ただし、ガス供給孔４１０ａ，４２０ａ，４３０ａ，４４０ａは上述の形態に限定されない。例えば、インナチューブ２０４の下部から上部に向かって開口面積を徐々に大きくしてもよい。これにより、ガス供給孔４１０ａ，４２０ａ，４３０ａ，４４０ａから供給されるガスの流量をより均一化することが可能となる。
ノズル４１０，４２０，４３０，４４０のガス供給孔４１０ａ，４２０ａ，４３０ａ，４４０ａは、後述するボート２１７の下部から上部までの高さの位置に複数設けられている。そのため、ノズル４１０，４２０，４３０，４４０のガス供給孔４１０ａ，４２０ａ，４３０ａ，４４０ａから処理室２０１内に供給された処理ガスは、ボート２１７の下部から上部までに収容されたウエハ２００の全域に供給される。ノズル４１０，４２０，４３０，４４０は、処理室２０１の下部領域から上部領域まで延在するように設けられていればよいが、ボート２１７の天井付近まで延在するように設けられていることが好ましい。
ガス供給管３１０からは、処理ガスとして、第１元素を含む第１元素含有ガスが、ＭＦＣ３１２、バルブ３１４、ノズル４１０を介して処理室２０１内に供給される。
ガス供給管３２０からは、処理ガスとして、第１還元ガスが、ＭＦＣ３２２、バルブ３２４、ノズル４２０を介して処理室２０１内に供給される。
ガス供給管３３０からは、処理ガスとして、第１還元ガスとは異なる第２還元ガスが、ＭＦＣ３３２、バルブ３３４、ノズル４３０を介して処理室２０１内に供給される。本開示では、第２還元ガスを、原料ガスと反応させる反応ガスとして用いる。
ガス供給管３４０からは、処理ガスとして、第１還元ガス及び第２還元ガスのいずれとも異なる第３還元ガスが、ＭＦＣ３４２、バルブ３４４、ノズル４４０を介して処理室２０１内に供給される。
ガス供給管５１０，５２０，５３０，５４０からは、不活性ガスとして、例えば窒素（Ｎ２）ガスが、それぞれＭＦＣ５１２，５２２，５３２，５４２、バルブ５１４，５２４，５３４，５４４、ノズル４１０，４２０，４３０，４４０を介して処理室２０１内に供給される。以下、不活性ガスとしてＮ２ガスを用いる例について説明するが、不活性ガスとしては、Ｎ２ガス以外に、例えば、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）ガス等の希ガスを用いてもよい。
主に、ガス供給管３１０，３２０，３３０，３４０、ＭＦＣ３１２，３２２，３３２，３４２、バルブ３１４，３２４，３３４，３４４、ノズル４１０，４２０，４３０，４４０により処理ガス供給系が構成されるが、ノズル４１０，４２０，４３０，４４０のみを処理ガス供給系と考えてもよい。処理ガス供給系は単にガス供給系と称してもよい。ガス供給管３１０から第１元素含有ガスを流す場合、主に、ガス供給管３１０、ＭＦＣ３１２、バルブ３１４により第１元素含有ガス供給系が構成されるが、ノズル４１０を第１元素含有ガス供給系に含めて考えてもよい。また、ガス供給管３２０から第１還元ガスを流す場合、主に、ガス供給管３２０、ＭＦＣ３２２、バルブ３２４により第１還元ガス供給系が構成されるが、ノズル４２０を第１還元ガス供給系に含めて考えてもよい。また、ガス供給管３３０から第２還元ガスを流す場合、主に、ガス供給管３３０、ＭＦＣ３３２、バルブ３３４により第２還元ガス供給系が構成されるが、ノズル４３０を第２還元ガス供給系に含めて考えてもよい。ガス供給管３３０から反応ガスとして第２還元ガスを供給する場合、第２還元ガス供給系を反応ガス供給系と称することもできる。また、ガス供給管３４０から第３還元ガスを流す場合、主に、ガス供給管３４０、ＭＦＣ３４２、バルブ３４４により第３還元ガス供給系が構成されるが、ノズル４４０を第３還元ガス供給系に含めて考えてもよい。また、主に、ガス供給管５１０，５２０，５３０，５４０、ＭＦＣ５１２，５２２，５３２，５４２、バルブ５１４，５２４，５３４，５４４により不活性ガス供給系が構成される。
本実施形態におけるガス供給の方法は、インナチューブ２０４の内壁と、複数枚のウエハ２００の端部とで定義される円環状の縦長の空間内の予備室２０１ａ内に配置したノズル４１０，４２０，４３０，４４０を経由してガスを搬送している。そして、ノズル４１０，４２０，４３０，４４０のウエハと対向する位置に設けられた複数のガス供給孔４１０ａ，４２０ａ，４３０ａ，４４０ａからインナチューブ２０４内にガスを噴出させている。より詳細には、ノズル４１０のガス供給孔４１０ａ、ノズル４２０のガス供給孔４２０ａ、ノズル４３０のガス供給孔４３０ａ、ノズル４４０のガス供給孔４４０ａにより、ウエハ２００の表面と平行方向に向かって処理ガス等を噴出させている。
排気孔（排気口）２０４ａは、インナチューブ２０４の側壁であってノズル４１０，４２０，４３０，４４０に対向した位置に形成された貫通孔であり、例えば、鉛直方向に細長く開設されたスリット状の貫通孔である。ノズル４１０，４２０，４３０，４４０のガス供給孔４１０ａ，４２０ａ，４３０ａ，４４０ａから処理室２０１内に供給され、ウエハ２００の表面上を流れたガスは、排気孔２０４ａを介してインナチューブ２０４とアウタチューブ２０３との間に形成された隙間で構成された排気路２０６内に流れる。そして、排気路２０６内へと流れたガスは、排気管２３１内に流れ、処理炉２０２外へと排出される。
排気孔２０４ａは、複数のウエハ２００と対向する位置に設けられており、ガス供給孔４１０ａ，４２０ａ，４３０ａ，４４０ａから処理室２０１内のウエハ２００の近傍に供給されたガスは、水平方向に向かって流れた後、排気孔２０４ａを介して排気路２０６内へと流れる。排気孔２０４ａはスリット状の貫通孔として構成される場合に限らず、複数個の孔により構成されていてもよい。
マニホールド２０９には、処理室２０１内の雰囲気を排気する排気管２３１が設けられている。排気管２３１には、上流側から順に、処理室２０１内の圧力を検出する圧力検出器（圧力検出部）としての圧力センサ２４５、ＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２４３、真空排気装置としての真空ポンプ２４６が接続されている。ＡＰＣバルブ２４３は、真空ポンプ２４６を作動させた状態で弁を開閉することで、処理室２０１内の真空排気及び真空排気停止を行うことができ、更に、真空ポンプ２４６を作動させた状態で弁開度を調節することで、処理室２０１内の圧力を調整することができる。主に、排気孔２０４ａ、排気路２０６、排気管２３１、ＡＰＣバルブ２４３及び圧力センサ２４５により、排気系が構成される。真空ポンプ２４６を排気系に含めて考えてもよい。
マニホールド２０９の下方には、マニホールド２０９の下端開口を気密に閉塞可能な炉口蓋体としてのシールキャップ２１９が設けられている。シールキャップ２１９は、マニホールド２０９の下端に鉛直方向下側から当接されるように構成されている。シールキャップ２１９は、例えばＳＵＳ等の金属で構成され、円盤状に形成されている。シールキャップ２１９の上面には、マニホールド２０９の下端と当接するシール部材としてのＯリング２２０ｂが設けられている。シールキャップ２１９における処理室２０１の反対側には、ウエハ２００を収容するボート２１７を回転させる回転機構２６７が設置されている。回転機構２６７の回転軸２５５は、シールキャップ２１９を貫通してボート２１７に接続されている。回転機構２６７は、ボート２１７を回転させることでウエハ２００を回転させるように構成されている。シールキャップ２１９は、アウタチューブ２０３の外部に垂直に設置された昇降機構としてのボートエレベータ１１５によって鉛直方向に昇降されるように構成されている。ボートエレベータ１１５は、シールキャップ２１９を昇降させることで、ボート２１７を処理室２０１内外に搬入及び搬出することが可能なように構成されている。ボートエレベータ１１５は、ボート２１７及びボート２１７に収容されたウエハ２００を、処理室２０１内外に搬送する搬送装置（搬送系）として構成されている。
基板支持具としてのボート２１７は、複数枚、例えば２５～２００枚のウエハ２００を、水平姿勢で、かつ、互いに中心を揃えた状態で鉛直方向に間隔を空けて配列させるように構成されている。ボート２１７は、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料で構成される。ボート２１７の下部には、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料で構成される断熱板２１８が水平姿勢で多段（図示せず）に支持されている。この構成により、ヒータ２０７からの熱がシールキャップ２１９側に伝わりにくくなっている。ただし、本実施形態は上述の形態に限定されない。例えば、ボート２１７の下部に断熱板２１８を設けずに、石英やＳｉＣ等の耐熱性材料で構成される筒状の部材として構成された断熱筒を設けてもよい。
図２に示すように、インナチューブ２０４内には温度検出器としての温度センサ２６３が設置されており、温度センサ２６３により検出された温度情報に基づきヒータ２０７への通電量を調整することで、処理室２０１内の温度が所望の温度分布となるように構成されている。温度センサ２６３は、ノズル４１０，４２０，４３０，４４０と同様にＬ字型に構成されており、インナチューブ２０４の内壁に沿って設けられている。
図３に示すように、制御部（制御手段）であるコントローラ１２１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１２１ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１２１ｂ、記憶装置１２１ｃ、Ｉ／Ｏポート１２１ｄを備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ１２１ｂ、記憶装置１２１ｃ、Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、内部バスを介して、ＣＰＵ１２１ａ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１２１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１２２が接続されている。
記憶装置１２１ｃ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１２１ｃ内には、基板処理装置の動作を制御する制御プログラム、後述する半導体装置の製造方法の手順や条件などが記載されたプロセスレシピなどが、読み出し可能に格納されている。プロセスレシピは、後述する半導体装置の製造方法における各工程（各ステップ）をコントローラ１２１に実行させ、所定の結果を得ることができ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、制御プログラム等を総称して、単に、プログラムともいう。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、プロセスレシピ及び制御プログラムの組み合わせを含む場合がある。ＲＡＭ１２１ｂは、ＣＰＵ１２１ａによって読み出されたプログラムやデータ等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１２１ｄは、上述のＭＦＣ３１２，３２２，３３２，３４２，５１２，５２２，５３２，５４２、バルブ３１４，３２４，３３４，３４４，５１４，５２４，５３４，５４４、圧力センサ２４５、ＡＰＣバルブ２４３、真空ポンプ２４６、ヒータ２０７、温度センサ２６３、回転機構２６７、ボートエレベータ１１５等に接続されている。
ＣＰＵ１２１ａは、記憶装置１２１ｃから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１２２からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置１２１ｃからレシピ等を読み出すように構成されている。ＣＰＵ１２１ａは、読み出したレシピの内容に沿うように、ＭＦＣ３１２，３２２，３３２，３４２，５１２，５２２，５３２，５４２による各種ガスの流量調整動作、バルブ３１４，３２４，３３４，３４４，５１４，５２４，５３４，５４４の開閉動作、ＡＰＣバルブ２４３の開閉動作及びＡＰＣバルブ２４３による圧力センサ２４５に基づく圧力調整動作、温度センサ２６３に基づくヒータ２０７の温度調整動作、真空ポンプ２４６の起動及び停止、回転機構２６７によるボート２１７の回転及び回転速度調節動作、ボートエレベータ１１５によるボート２１７の昇降動作、ボート２１７へのウエハ２００の収容動作等を制御することが可能なように構成されている。
コントローラ１２１は、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等の光磁気ディスク、ＵＳＢメモリやメモリカード等の半導体メモリ）１２３に格納された上述のプログラムを、コンピュータにインストールすることにより構成することができる。記憶装置１２１ｃや外部記憶装置１２３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ている。以下、これらを総称して、単に、記録媒体ともいう。本明細書において記録媒体は、記憶装置１２１ｃ単体のみを含む場合、外部記憶装置１２３単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。コンピュータへのプログラムの提供は、外部記憶装置１２３を用いず、インターネットや専用回線等の通信手段を用いて行ってもよい。
（２）基板処理工程（基板処理方法）
半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程として、ウエハ２００に対して第１元素を含む第１元素含有膜を形成する工程の一例について、図４を用いて説明する。本工程は、上述した基板処理装置１０の処理炉２０２を用いて実行される。以下の説明において、基板処理装置１０を構成する各部の動作はコントローラ１２１により制御される。
本実施形態による基板処理工程（半導体装置の製造工程）では、
（ａ）ウエハ２００に対して第１元素含有ガスを供給する工程と、
（ｂ）ウエハ２００に対して第１還元ガスを供給する工程と、
（ｃ）ウエハ２００に対して第２還元ガスを供給する工程と、
（ｄ）ウエハ２００に対して第３還元ガスを供給する工程と、
（ｅ）（ａ）の開始後に（ａ）と並行して（ｂ）を行う工程と、
（ｆ）（ｅ）において、（ｂ）と並行して（ｄ）を行う工程と、
（ｇ）（ｅ）と（ｃ）とを交互に所定回数行うことにより、ウエハ２００上に第１元素含有膜を形成する工程と、
を有する。
本明細書において「ウエハ」という言葉を用いた場合は、「ウエハそのもの」を意味する場合や、「ウエハとその表面に形成された所定の層や膜等との積層体」を意味する場合がある。本明細書において「ウエハの表面」という言葉を用いた場合は、「ウエハそのものの表面」を意味する場合や、「ウエハ上に形成された所定の層や膜等の表面」を意味する場合がある。本明細書において「基板」という言葉を用いた場合も、「ウエハ」という言葉を用いた場合と同義である。
（ウエハ搬入）
複数枚のウエハ２００がボート２１７に装填（ウエハチャージ）されると、図１に示されているように、複数枚のウエハ２００を支持したボート２１７は、ボートエレベータ１１５によって持ち上げられて処理容器の処理室２０１内に搬入（ボートロード）され、処理容器内に収容される。この状態で、シールキャップ２１９はＯリング２２０を介してアウタチューブ２０３の下端開口を閉塞した状態となる。
（圧力調整および温度調整）
処理室２０１内、すなわち、ウエハ２００が存在する空間が所望の圧力（真空度）となるように真空ポンプ２４６によって真空排気される。この際、処理室２０１内の圧力は、圧力センサ２４５で測定され、この測定された圧力情報に基づき、ＡＰＣバルブ２４３がフィードバック制御される（圧力調整）。真空ポンプ２４６は、少なくともウエハ２００に対する処理が完了するまでの間は常時作動させた状態を維持する。また、処理室２０１内が所望の温度となるようにヒータ２０７によって加熱される。この際、処理室２０１内が所望の温度分布となるように、温度センサ２６３が検出した温度情報に基づきヒータ２０７への通電量がフィードバック制御される（温度調整）。ヒータ２０７による処理室２０１内の加熱は、少なくともウエハ２００に対する処理が完了するまでの間は継続して行われる。
（第１元素含有ガス供給、ステップＳ１０）
バルブ３１４を開き、ガス供給管３１０内に第１元素含有ガスを流す。ＭＦＣ３１２により流量調整された第１元素含有ガスが、ノズル４１０のガス供給孔４１０ａから処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。
このときＡＰＣバルブ２４３を調整して、処理室２０１内の圧力を、例えば１～３９９０Ｐａの範囲内の圧力とする。ＭＦＣ３１２で制御する第１元素含有ガスの供給流量は、例えば０．０１～３ｓｌｍの範囲内の流量とする。以下において、ヒータ２０７の温度は、ウエハ２００の温度が、例えば２００～６００℃の範囲内の温度となるような温度に設定して行う。なお、本開示における「１～３９９０Ｐａ」のような数値範囲の表記は、下限値および上限値がその範囲に含まれることを意味する。よって、例えば、「１～３９９０Ｐａ」とは「１Ｐａ以上３９９０Ｐａ以下」を意味する。他の数値範囲についても同様である。
このとき、ウエハ２００に対して第１元素含有ガスが供給されることとなる。第１元素含有ガスとしては、第１元素とハロゲンを含むガスである、例えばチタン（Ｔｉ）と塩素（Ｃｌ）を含むガスである四塩化チタン（ＴｉＣｌ４）ガスを用いることができる。第１元素含有ガスとして、ＴｉＣｌ４ガスを用いた場合、ＴｉＣｌ４ガスの供給により、ウエハ２００（表面の下地膜）上に、ＴｉＣｌｘ（Ｘは４以下の整数）が吸着し、Ｔｉ含有層が形成される。
（第１元素含有ガスと第１還元ガスと第３還元ガスの同時供給、ステップＳ１１）
第１元素含有ガスの供給を開始してから所定時間経過後に、バルブ３２４とバルブ３４４を開き、ガス供給管３２０内とガス供給管３４０内に、それぞれ第１還元ガスと第３還元ガスを流す。つまり、第１元素含有ガスの供給開始後に、第１元素含有ガスの供給と並行して第１還元ガスの供給を開始する。そして、第１還元ガスの供給と並行して第３還元ガスの供給を行う。すなわち第１元素含有ガスを供給した状態で、第１元素含有ガスの供給の途中で第１還元ガスと第３還元ガスの供給を同時に開始する。第１還元ガスは、ＭＦＣ３２２により流量調整され、ノズル４２０のガス供給孔４２０ａから処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。第３還元ガスは、ＭＦＣ３４２により流量調整され、ノズル４４０のガス供給孔４４０ａから処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。
このときＡＰＣバルブ２４３を調整して、処理室２０１内の圧力を、例えば１～３９９０Ｐａの範囲内の圧力とする。ＭＦＣ３２２で制御する第１還元ガスの供給流量は、例えば０．１～５ｓｌｍの範囲内の流量とする。ＭＦＣ３４２で制御する第３還元ガスの供給流量は、例えば１～１０ｓｌｍの範囲内の流量とする。第１元素含有ガスと第１還元ガスと第３還元ガスを同時にウエハ２００に対して供給する時間は、例えば０．０１～７０秒の範囲内の時間とする。
このとき、ウエハ２００に対して第１元素含有ガスと第１還元ガスと第３還元ガスが供給されることとなる。すなわち少なくとも第１元素含有ガスと第１還元ガスと第３還元ガスとは同時に供給されるタイミングを有する。第１還元ガスとしては、例えばシリコン（Ｓｉ）と水素（Ｈ）を含むガスであるシラン（ＳｉＨ４）ガスを用いることができる。第３還元ガスとしては、例えば水素（Ｈ）を含むガスである水素（Ｈ２）ガスを用いることができる。
このように第１還元ガス供給を行うことにより、反応副生成物であり、成膜を阻害する吸着阻害ガスである例えば塩化水素（ＨＣｌ）が除去される。そして、ＨＣｌ等の反応副生成物が吸着していた吸着サイトが空いて、ウエハ２００表面に、ＴｉＣｌｘ等の第１元素が吸着可能な吸着サイトを形成することができる。また、第１還元ガス供給と並行して、第３還元ガスを供給することにより、処理室２０１内に残留する第１還元ガスの分解を抑制することができる。すなわち、膜中に第１還元ガスに含まれる元素が取り込まれてしまうのを抑制することができる。具体的には、第１還元ガスとしてＳｉＨ４ガスを用いた場合に、ＳｉＨ４がＳｉと２Ｈ２に分解されてしまう分解反応を抑制することができ、第１元素含有膜である窒化チタン（ＴｉＮ）膜中にＳｉが取り込まれてしまうことを抑制することができる。
（第１還元ガスと第３還元ガスの同時供給、ステップＳ１２）
第１元素含有ガスの供給を開始してから所定時間経過後に、バルブ３１４を閉じ、第1元素含有ガスの供給を停止する。言い換えれば、第１還元ガスと第３還元ガスの供給を開始してから所定時間経過後に、第１還元ガスと第３還元ガスを供給している状態であって、第１還元ガスと第３還元ガスの供給の途中で、第１元素含有ガスの供給を停止する。
このときＡＰＣバルブ２４３を調整して、処理室２０１内の圧力を、例えば１～３９９０Ｐａの範囲内の圧力とする。第１還元ガスと第３還元ガスのみをウエハ２００に対して同時供給する時間は、例えば０．１～３０秒の範囲内の時間とする。
このとき、ウエハ２００に対して第１還元ガスと第３還元ガスが供給されることとなる。
このように、第１還元ガスを供給している間に、第１元素含有ガスの供給を停止し、第１元素含有ガスの供給を停止した後に第１還元ガスの供給を停止することにより、処理室２０１内に残留する反応副生成物の量を低減し、第１元素含有膜である例えば窒化チタン（ＴｉＮ）膜の膜質を向上させることができる。
（第３還元ガスと不活性ガスの同時供給（パージ）、ステップＳ１３）
第１還元ガスの供給を開始してから所定時間経過後に、バルブ３２４を閉じ、第１還元ガスの供給を停止する。このとき、バルブ５１４，５２４，５３４，５４４を開き、ガス供給管５１０，５２０，５３０，５４０内に不活性ガスを流す（パージ）。すなわち、処理室２０１内に不活性ガスを供給する。不活性ガスは例えばＮ２ガスであって、パージガスとして作用する。
言い換えれば、第１還元ガスと第３還元ガスの供給を開始してから所定時間経過後に、第３還元ガスを供給している状態であって、第３還元ガスの供給の途中で、第１還元ガスの供給を停止し、不活性ガスの供給を開始する。つまり、第３還元ガスの供給を、第１還元ガスの供給停止後も継続して行う。すなわち、不活性ガスの供給と並行して第３還元ガスの供給を行う。
このときＡＰＣバルブ２４３を調整して、処理室２０１内の圧力を、例えば１～３９９０Ｐａの範囲内の圧力とする。ＭＦＣ５１２，５２２，５３２，５４２で制御する不活性ガスの供給流量は、それぞれ例えば０．１～３０ｓｌｍの範囲内の流量とする。このとき第３還元ガスと不活性ガスをウエハ２００に対して同時に供給する時間は、例えば０．１～３０秒の範囲内の時間とする。
このとき、処理室２０１内に第３還元ガスと不活性ガスが同時に供給されることとなる。このように、第１還元ガス供給停止後も継続して第３還元ガスを供給することにより、処理室２０１内に残留する第１還元ガスの分解を抑制することができる。また、不活性ガスの供給と並行して第３還元ガス供給を行うことにより、処理室２０１内に残留する第１還元ガスである例えばＳｉＨ４の量や分解生成物の量を低減することができる。
（排気、ステップＳ１４）
不活性ガスの供給を開始してから所定時間経過後に、バルブ５１４，５２４，５３４，５４４を閉じ、不活性ガスの供給を停止する。このとき、排気管２３１のＡＰＣバルブ２４３を開いて、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を真空排気する。このため、ウエハ２００上から残留ガスが除去されて、処理室２０１内に残留したガスや反応副生成物等が処理室２０１内から排除される。これにより、ウエハ２００上から残留ガスを除去して、処理室２０１内に残留した第１還元ガスの量や分解生成物の量を低減することができる。このとき処理室２０１内を真空排気する時間は、例えば０．１～３０秒の範囲内の時間とする。
（不活性ガス供給（パージ）、ステップＳ１５）
排気を開始してから所定時間経過後に、バルブ５１４，５２４，５３４，５４４を開き、ガス供給管５１０，５２０，５３０，５４０内に不活性ガスを流す（パージ）。すなわち、処理室２０１内に不活性ガスを供給する。
このときＡＰＣバルブ２４３を調整して、処理室２０１内の圧力を、例えば１～３９９０Ｐａの範囲内の圧力とする。ＭＦＣ５１２，５２２，５３２，５４２で制御する不活性ガスの供給流量は、それぞれ例えば０．１～３０ｓｌｍの範囲内の流量とする。このとき不活性ガスをウエハ２００に対して供給する時間は、例えば０．１～３０秒の範囲内の時間とする。
このとき、処理室２０１内に不活性ガスが供給されることとなる。これにより、処理室２０１内に残留する第１還元ガスの量や分解生成物の量を低減することができる。
（第２還元ガス供給、ステップＳ１６）
不活性ガスの供給を開始してから所定時間経過後に、バルブ５１４，５２４，５３４，５４４を閉じ、不活性ガスの供給を停止する。このときバルブ３３４を開き、ガス供給管３３０内に、第２還元ガスを流す。第２還元ガスは、ＭＦＣ３３２により流量調整され、ノズル４３０のガス供給孔４３０ａから処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。
このときＡＰＣバルブ２４３を調整して、処理室２０１内の圧力を、例えば１～３９９０Ｐａの範囲内の圧力とする。ＭＦＣ３３２で制御する第２還元ガスの供給流量は、例えば０．１～３０ｓｌｍの範囲内の流量とする。第２還元ガスをウエハ２００に対して供給する時間は、例えば０．０１～３０秒の範囲内の時間とする。
このとき、ウエハ２００に対して第２還元ガスが供給されることとなる。ここで、第２還元ガスとしては、例えばアンモニア（ＮＨ３）ガスを用いることができる。第２還元ガスとして、ＮＨ３ガスを用いた場合、ウエハ２００上に形成されたＴｉ含有層の少なくとも一部と置換反応する。置換反応の際には、Ｔｉ含有層に含まれるＴｉとＮＨ３ガスに含まれるＮとが結合して、ウエハ２００上にＴｉＮ層が形成される。具体的には、ウエハ２００上に吸着したＴｉＣｌｘとＮＨ３が反応することにより、ウエハ２００上にＴｉＮ膜が形成され、ＴｉＮ膜の被覆率を向上させることができる。また、置換反応の際には、ＨＣｌ、塩化アンモニウム（ＮＨ４Ｃｌ）、Ｈ２等の反応副生成物が生じる。
（不活性ガス供給（パージ）、ステップＳ１７）
第２還元ガスの供給を開始してから所定時間経過後に、バルブ３３４を閉じて、第２還元ガスの供給を停止する。このとき、バルブ５１４，５２４，５３４，５４４を開き、ガス供給管５１０，５２０，５３０，５４０内に不活性ガスを流す（パージ）。すなわち、処理室２０１内に不活性ガスを供給する。
このときＡＰＣバルブ２４３を調整して、処理室２０１内の圧力を、例えば１～３９９０Ｐａの範囲内の圧力とする。ＭＦＣ５１２，５２２，５３２，５４２で制御する不活性ガスの供給流量は、それぞれ例えば０．１～３０ｓｌｍの範囲内の流量とする。このとき不活性ガスをウエハ２００に対して供給する時間は、例えば０．１～３０秒の範囲内の時間とする。
このとき、処理室２０１内に不活性ガスが供給されることとなる。これにより、処理室２０１内に残留する未反応もしくは膜の形成に寄与した後の第２還元ガスや反応副生成物を低減することができる。
（排気、ステップＳ１８）
不活性ガスの供給を開始してから所定時間経過後に、バルブ５１４，５２４，５３４，５４４を閉じ、不活性ガスの供給を停止する。このとき、排気管２３１のＡＰＣバルブ２４３を開いて、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を真空排気する。このため、ウエハ２００上から残留ガスが除去されて、処理室２０１内に残留する未反応もしくは膜の形成に寄与した後の第２還元ガスや反応副生成物等が処理室２０１内から排除される。このとき処理室２０１内を真空排気する時間は、例えば０．１～３０秒の範囲内の時間とする。
（不活性ガス供給（パージ）、ステップＳ１９）
排気を開始してから所定時間経過後に、バルブ５１４，５２４，５３４，５４４を開き、ガス供給管５１０，５２０，５３０，５４０内に不活性ガスを流す（パージ）。すなわち、処理室２０１内に不活性ガスを供給する。
このときＡＰＣバルブ２４３を調整して、処理室２０１内の圧力を、例えば１～３９９０Ｐａの範囲内の圧力とする。ＭＦＣ５１２，５２２，５３２，５４２で制御する不活性ガスの供給流量は、それぞれ例えば０．１～３０ｓｌｍの範囲内の流量とする。このとき不活性ガスをウエハ２００に対して供給する時間は、例えば０．１～３０秒の範囲内の時間とする。
このとき、処理室２０１内に不活性ガスが供給されることとなる。これにより、処理室２０１内に残留する未反応もしくは膜の形成に寄与した後の第２還元ガスや反応副生成物を低減することができる。
（所定回数実施）
上述したステップＳ１０～ステップＳ１９を順に行うサイクルを所定回数（ｎ回）、１回以上実行することにより、ウエハ２００上に、所定の厚さの第１元素含有膜を形成する。言い換えれば、第１元素含有ガスを供給開始後に第１元素含有ガス供給と並行して第１還元ガス供給を行う工程と、第２還元ガス供給を行う工程とを交互に所定回数行うことにより、ウエハ２００上に、所定の厚さの第１元素含有膜を形成する。ここでは、例えば窒化チタン（ＴｉＮ）膜が形成される。
ここで、例えばＴｉＮ膜は、成膜工程においてＨＣｌが反応副生成物として生成され、この反応副生成物が成膜を阻害する要因となる場合がある。このため。ＨＣｌを還元して排出する目的でＳｉＨ４ガス等の還元ガスを供給しているが、例えばＳｉＨ４ガスは３８０℃程度から熱分解が始まり、５００℃以上でその分解が激しくなるため、高温で処理するとＳｉＨ４が分解されて、ＴｉＮ膜中にＳｉが取り込まれてしまう場合がある。
上述したステップＳ１０～ステップＳ１９に示すように、第１還元ガス供給時、及び第１還元ガス供給後のパージ工程において第１還元ガスの熱分解を抑制する第３還元ガスを供給することにより、第１還元ガスの熱分解が抑制され、成膜温度の高温化が可能となる。具体的には、例えばＳｉＨ４ガスの熱分解を抑制するＨ２ガスを、ＳｉＨ４ガス供給時、及びＳｉＨ４ガス供給後のパージ工程において供給することによりＳｉＨ４の熱分解が抑制され、成膜温度の高温化が可能となる。
（アフターパージおよび大気圧復帰）
ガス供給管５１０～５４０のそれぞれから不活性ガスを処理室２０１内へ供給し、排気管２３１から排気する。不活性ガスはパージガスとして作用し、これにより処理室２０１内が不活性ガスでパージされ、処理室２０１内に残留するガスや反応副生成物が処理室２０１内から除去される（アフターパージ）。その後、処理室２０１内の雰囲気が不活性ガスに置換され（不活性ガス置換）、処理室２０１内の圧力が常圧に復帰される（大気圧復帰）。
（ウエハ搬出）
その後、ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９が下降されて、アウタチューブ２０３の下端が開口される。そして、処理済ウエハ２００がボート２１７に支持された状態でアウタチューブ２０３の下端からアウタチューブ２０３の外部に搬出（ボートアンロード）される。その後、処理済のウエハ２００は、ボート２１７より取り出される（ウエハディスチャージ）。
（３）本実施形態による効果
本実施形態によれば、以下に示す１つまたは複数の効果を得ることができる。
（ａ）成膜を阻害する要因となる反応副生成物を除去することができる。（ｂ）第１還元ガスの分解を抑制することができる。
（ｃ）処理室内に残留した第１還元ガスの量や分解生成物の量を低減することができる。
（ｄ）処理室内に残留した第１還元ガスの分解を抑制することができる。
（ｅ）すなわち、基板上に形成される膜の膜中に分解生成物が取り込まれてしまうのを抑制することができる。
（ｆ）よって、基板上に形成される膜の膜質を向上させることができる。
（４）他の実施形態
以上、本開示の実施形態を具体的に説明した。しかしながら、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。
（変形例１）
図５は、本開示の一実施形態における基板処理シーケンスの変形例を示す。本変形例では、第３還元ガスを、第１還元ガスの供給前から供給する。すなわち、第１還元ガス供給を開始する前に、第３還元ガス供給を開始する。第３還元ガスを第１還元ガスの供給前から供給することで、処理室２０１内を第1還元ガスの供給前に、第３還元ガス雰囲気にしておくことができ、第１還元ガスの分解開始を遅らせることができる。すなわち、第１還元ガスの分解を制御することができ、基板処理毎の均一性を向上させることができる。また、この場合であっても、上述した図４に示す基板処理シーケンスと同様の効果であって、膜中に第１還元ガスの分解生成物が取り込まれてしまうのを抑制することができ、基板上に形成される膜の膜質を向上させることができる。
ここで、例えば第１還元ガスとしてＳｉＨ４ガス、第３還元ガスとしてＨ２ガスを用いて、Ｈ２ガスとＳｉＨ４ガスを同時供給した場合、処理室２０１内に最初に到達するガスが不明となり、ＳｉＨ４の分解抑制を精密に制御することが困難となる。例えば、サイクル毎や、基板処理毎でＳｉＨ４の分解量が異なり、膜質が変化する可能性がある。変形例１のように、ＳｉＨ４ガスの供給開始前にＨ２ガスの供給を開始することで、処理室２０１内をＨ２雰囲気にしておくことができ、ＳｉＨ４の分解開始を遅らせることができる。すなわち、Ｈ２ガスを先に供給することで、ＳｉＨ４の分解を制御することができ、基板処理毎の均一性を向上させることが可能となる。
（変形例２）
図６は、本開示の一実施形態における基板処理シーケンスの他の変形例を示す。本変形例では、上述したステップＳ１４の排気の後の、ステップＳ１５における不活性ガス供給時に、不活性ガスと並行して第３還元ガスを供給する。すなわち、処理室２０１内を真空排気した後に、処理室２０１内に第３還元ガスと不活性ガスを同時に供給する。これにより、処理室２０１内に残留する第１還元ガスの分解をより抑制することができる。よって、基板処理毎の均一性を向上させることができる。また、この場合であっても、上述した図４に示す基板処理シーケンスと同様の効果であって、膜中に第１還元ガスの分解生成物が取り込まれてしまうのを抑制することができ、基板上に形成される膜の膜質を向上させることができる。
（変形例３）
図７は、本開示の一実施形態における基板処理シーケンスの他の変形例を示す。本変形例では、第１元素含有ガスの供給を、第１還元ガスの供給停止後に停止する。すなわち、第１還元ガス供給の後に、第１元素含有ガスの供給を継続して行う。この場合であっても、上述した図４に示す基板処理シーケンスと同様の効果であって、膜中に第１還元ガスの分解生成物が取り込まれてしまうのを抑制することができ、基板上に形成される膜の膜質を向上させることができる。
なお、上記実施形態では、第１元素含有ガスとして、ＴｉとＣｌを含むＴｉＣｌ４ガスを用いる場合を用いて説明したが、本開示はこれに限定されるものではない。第１元素含有ガスとして、第１元素及びハロゲン含有ガスを用いても良い。ここで、第１元素としては、例えば、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、モリブデン（Ｍｏ）、ルテニウム（Ｒｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、Ｓｉ、ゲルマニウム（Ｇｅ）、等の少なくとも１つ以上の元素がある。ハロゲンは、例えば、塩素（Ｃｌ）、フッ素（Ｆ）、臭素（Ｂｒ）、の少なくとも１つ以上である。なお、ハロゲンが塩素である第１元素含有ガスは、第１元素及び塩素含有ガスと呼ぶ。この様なガスを用いる場合にも、好適に適用できる。
また、上記実施形態では、第１還元ガスとして、ＳｉＨ４ガスを用いる場合を用いて説明したが、本開示はこれに限定されるものではなく、第１還元ガスとして、第２元素と水素（Ｈ）を含むガスで有れば良い。本開示では、この様なガスを水素含有ガス、第２元素含有還元ガス、第２元素及び水素含有ガスとも呼ぶ。第２元素としては、例えば、周期律表の第１３族元素、第１４族元素の少なくとも１つ以上を含む。この様なガスとしては、例えば、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）、トリシラン（Ｓｉ３Ｈ８）等のシラン系ガス、モノボラン（ＢＨ３）、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）、等のボラン系ガスがある。これらガスの一つ以上を用いる場合にも、好適に適用できる。
また、上記実施形態では、第２還元ガスとして、ＮＨ３ガスを用いる場合を用いて説明したが、本開示はこれに限定されるものではなく、第２還元ガスとして、水素（Ｈ）を含むガスで有れば良く、例えば、ジアゼン（Ｎ２Ｈ２）、トリアゼン（Ｎ３Ｈ３）、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）等の窒素含有ガスを用いる場合にも、好適に適用できる。また、基板上に形成する膜として、窒化膜では無く、金属単体の膜を形成する際には、窒素を含まない水素含有ガスを用いても良い。窒素を含まない水素含有ガスとしては、例えば、Ｈ２ガス、重水素（Ｄ２）ガス、等がある。
また、上記実施形態では、第３還元ガスとして、Ｈ２ガスを用いる場合を用いて説明したが、本開示はこれに限定されるものではなく、第３還元ガスとして、例えば、重水素（Ｄ２）ガス等のガスを用いる場合にも、好適に適用できる。好ましくは、水素元素の単体で構成されるガスが用いられる。
また、上記実施形態では、第１元素含有ガスの供給の後に第１還元ガスの供給を継続する例（図４、図５、図６）や、第１元素含有ガスの供給を停止する前に、第１還元ガスの供給を停止する例（図７）について説明したが、本開示はこれに限定されるものでは無い。例えば、第１元素含有ガスの供給終了のタイミングと第１還元ガスの供給終了のタイミングを合わせる様にしても良い。また、第３還元ガスの供給終了タイミングについても第１還元ガスの供給終了のタイミングと合わせる様にしても良い。このような場合においても本開示の効果の少なくとも１つの効果を得ることができる。
また、上述の実施の形態では、一度に複数枚の基板を処理するバッチ式の縦型装置である基板処理装置を用いて成膜する例について説明したが、本開示はこれに限定されず、一度に１枚または数枚の基板を処理する枚葉式の基板処理装置を用いて成膜する場合にも、好適に適用できる。
これらの各種薄膜の形成に用いられるプロセスレシピ（処理手順や処理条件等が記載されたプログラム）は、基板処理の内容（形成する薄膜の膜種、組成比、膜質、膜厚、処理手順、処理条件等）に応じて、それぞれ個別に用意する（複数用意する）ことが好ましい。そして、基板処理を開始する際、基板処理の内容に応じて、複数のプロセスレシピの中から、適正なプロセスレシピを適宜選択することが好ましい。具体的には、基板処理の内容に応じて個別に用意された複数のプロセスレシピを、電気通信回線や当該プロセスレシピを記録した記録媒体（外部記憶装置１２３）を介して、基板処理装置が備える記憶装置１２１ｃ内に予め格納（インストール）しておくことが好ましい。そして、基板処理を開始する際、基板処理装置が備えるＣＰＵ１２１ａが、記憶装置１２１ｃ内に格納された複数のプロセスレシピの中から、基板処理の内容に応じて、適正なプロセスレシピを適宜選択することが好ましい。このように構成することで、１台の基板処理装置で様々な膜種、組成比、膜質、膜厚の薄膜を汎用的に、かつ、再現性よく形成できるようになる。また、オペレータの操作負担（処理手順や処理条件等の入力負担等）を低減でき、操作ミスを回避しつつ、基板処理を迅速に開始できるようになる。
また、本開示は、例えば、既存の基板処理装置のプロセスレシピを変更することでも実現できる。プロセスレシピを変更する場合は、本開示に係るプロセスレシピを電気通信回線や当該プロセスレシピを記録した記録媒体を介して既存の基板処理装置にインストールしたり、また、既存の基板処理装置の入出力装置を操作し、そのプロセスレシピ自体を本開示に係るプロセスレシピに変更したりすることも可能である。
また、本開示は、例えば、３次元構造を持つＮＡＮＤ型フラッシュメモリやＤＲＡＭ等のワードライン部分に用いることができる。
以上、本開示の種々の典型的な実施形態を説明してきたが、本開示はそれらの実施形態に限定されず、適宜組み合わせて用いることもできる。
以下、実施例について説明する。
本実施例では、図１に示す基板処理装置１０を用い、図４に示す基板処理シーケンスと、比較例に係る基板処理シーケンスを用いて、それぞれ基板上にＴｉＮ膜を形成した。
比較例における基板処理シーケンスでは、図４に示す基板処理シーケンスにおける第３還元ガス供給を行わなかった。つまり、第１元素含有ガス供給と、第１元素含有ガスと第１還元ガスの同時供給と、第１還元ガス供給と、不活性ガス供給と、上述したステップＳ１４～Ｓ１９を順に行うサイクルを所定回数実行することにより、ウエハ上にＴｉＮ膜を形成した。
また、本実施例と比較例では、一例として、第１元素含有ガスとしてＴｉＣｌ４ガスを、第１還元ガスとしてＳｉＨ４ガスを、第２還元ガスとしてＮＨ３ガスを用いた。また、本実施例では、一例として第３還元ガスとしてＨ２ガスを用いた。
図８（Ａ）は、比較例における基板処理シーケンスを用いて形成されたＴｉＮ膜の、膜厚と抵抗率と処理温度との関係を示した図である。図８（Ｂ）は、本実施例における基板処理シーケンスを用いて形成されたＴｉＮ膜の、膜厚と抵抗率と処理温度との関係を示した図である。
図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示すように、比較例に係る基板処理シーケンスを用いた場合には、処理温度が高くなると、形成されるＴｉＮ膜の膜厚が厚くなり、抵抗率も高くなることが確認された。これは、処理温度が高くなるほどＳｉＨ４ガスが熱分解されてＳｉと２Ｈ２の分解が生じやすくなり、ＳｉがＴｉＮ膜中に取り込まれることとなり、抵抗率が高くなってしまうものと考えられる。
これに対して、本実施例に係る基板処理シーケンスを用いた場合には、処理温度が高くなっても、形成されるＴｉＮ膜の抵抗率に変化が見られなかった。つまり、図４に示した基板処理シーケンスのステップＳ１１～Ｓ１３においてＨ２ガスを供給し、Ｈ２雰囲気にすることにより、処理室内が高温になっても、ＳｉＨ４ガスの熱分解が抑制され、ＴｉＮ膜の膜中に分解生成物であるＳｉが取り込まれてしまうのを抑制することができることが確認された。
＜本開示の好ましい態様＞
以下に、本開示の好ましい態様について付記する。
（付記１）
本開示の一態様によれば、
（ａ）基板に対して第１元素含有ガスを供給する工程と、
（ｂ）前記基板に対して第１還元ガスを供給する工程と、
（ｃ）前記基板に対して前記第１還元ガスとは異なる第２還元ガスを供給する工程と、
（ｄ）前記基板に対して前記第１還元ガス及び前記第２還元ガスのいずれとも異なる第３還元ガスを供給する工程と、
（ｅ）（ａ）の開始後に（ａ）と並行して（ｂ）を行う工程と、
（ｆ）（ｅ）において、（ｂ）と並行して（ｄ）を行う工程と、
（ｇ）（ｅ）と（ｃ）とを交互に所定回数行うことにより、前記基板上に第１元素含有膜を形成する工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。
（付記２）
付記１に記載の方法であって、
（ｆ）では、（ｄ）を、（ｂ）を開始する前に開始する。
（付記３）
付記１又は２に記載の方法であって、
（ｆ）では、（ｄ）を（ｂ）の後も継続する。
（付記４）
付記１から３のいずれか記載の方法であって、
（ｈ）（ｇ）では、（ｅ）と（ｃ）の間、前記処理容器内に不活性ガスを供給する工程と、前記不活性ガスの供給と並行して（ｄ）を行う工程と、を有する。
（付記５）
付記４に記載の方法であって、
（ｉ）（ｈ）の後に、前記処理容器内を排気する工程と、
（ｊ）（ｉ）の後に、前記処理容器内に前記不活性ガスを供給する工程と、を有する。
（付記６）
付記４に記載の方法であって、
（ｉ）（ｈ）の後に、前記処理容器内を排気する工程と、
（ｊ）（ｉ）の後に、前記処理容器内に前記第３還元ガスと前記不活性ガスを供給する工程と、を有する。
（付記７）
付記１から６のいずれか記載の方法であって、
（ｄ）では、（ｂ）の間に（ａ）を終了した後に、（ｂ）を終了する。
（付記８）
付記１から６のいずれか記載の方法であって、
（ｄ）では、（ｂ）の後に、（ａ）を継続する。
（付記９）
本開示の他の態様によれば、
処理容器と、
前記処理容器内の基板に対して第１元素含有ガス、第１還元ガス、前記第１還元ガスとは異なる第２還元ガス、前記第１還元ガス及び前記第２還元ガスのいずれとも異なる第３還元ガスを供給するガス供給系と、
付記１に記載の（ａ）～（ｇ）を行わせるように、前記ガス供給系を制御することが可能なように構成される制御部と、
を有する基板処理装置が提供される。
（付記１０）
本開示のさらに他の態様によれば、
付記１における各手順（各工程）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、又は当該プログラムを記録したコンピュータにより読み取り可能な記録媒体が提供される。
（付記１１）
本開示のさらに他の態様によれば、
付記１における各手順（各工程）を有する基板処理方法が提供される。
１０ 基板処理装置
１２１ コントローラ
２００ ウエハ（基板）
２０１ 処理室

Claims (5)

  1. （ａ）基板に対して第１元素含有ガスを供給する工程と、
    （ｂ）前記基板に対して第１還元ガスを供給する工程と、
    （ｃ）前記基板に対して前記第１還元ガスとは異なる第２還元ガスを供給する工程と、
    （ｄ）前記基板に対して前記第１還元ガス及び前記第２還元ガスのいずれとも異なる第３還元ガスを供給する工程と、
    （ｅ）（ａ）の開始後に（ａ）と並行して（ｂ）を行う工程と、
    （ｆ）（ｅ）において、（ｂ）と並行して（ｄ）を行う工程と、
    （ｇ）（ｅ）と（ｃ）とを交互に所定回数行うことにより、前記基板上に第１元素含有膜を形成する工程と、
    を有する半導体装置の製造方法。
  2. （ｆ）では、（ｄ）を、（ｂ）を開始する前に開始する請求項１記載の半導体装置の製造方法。
  3. 処理容器と、
    前記処理容器内の基板に対して第１元素含有ガス、第１還元ガス、前記第１還元ガスとは異なる第２還元ガス、前記第１還元ガス及び前記第２還元ガスのいずれとも異なる第３還元ガスを供給するガス供給系と、
    （ａ）前記基板に対して前記第1元素含有ガスを供給する処理と、
    （ｂ）前記基板に対して前記第１還元ガスを供給する処理と、
    （ｃ）前記基板に対して前記第２還元ガスを供給する処理と、
    （ｄ）前記基板に対して前記第３還元ガスを供給する処理と、
    （ｅ）（ａ）の開始後に（ａ）と並行して（ｂ）を行う処理と、
    （ｆ）（ｅ）において、（ｂ）と並行して（ｄ）を行う処理と、
    （ｇ）（ｅ）と（ｃ）とを交互に所定回数行うことにより、前記基板上に第１元素含有膜を形成する処理と、
    を行わせるように、前記ガス供給系を制御することが可能なように構成される制御部と、
    を有する基板処理装置。
  4. （ａ）基板に対して第１元素含有ガスを供給する手順と、
    （ｂ）前記基板に対して第１還元ガスを供給する手順と、
    （ｃ）前記基板に対して前記第１還元ガスとは異なる第２還元ガスを供給する手順と、
    （ｄ）前記基板に対して前記第１還元ガス及び前記第２還元ガスのいずれとも異なる第３還元ガスを供給する手順と、
    （ｅ）（ａ）の開始後に（ａ）と並行して（ｂ）を行う手順と、
    （ｆ）（ｅ）において、（ｂ）と並行して（ｄ）を行う手順と、
    （ｇ）（ｅ）と（ｃ）とを交互に所定回数行うことにより、前記基板上に第１元素含有膜を形成する手順と、
    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。
  5. （ａ）基板に対して第１元素含有ガスを供給する工程と、
    （ｂ）前記基板に対して第１還元ガスを供給する工程と、
    （ｃ）前記基板に対して前記第１還元ガスとは異なる第２還元ガスを供給する工程と、
    （ｄ）前記基板に対して前記第１還元ガス及び前記第２還元ガスのいずれとも異なる第３還元ガスを供給する工程と、
    （ｅ）（ａ）の開始後に（ａ）と並行して（ｂ）を行う工程と、
    （ｆ）（ｅ）において、（ｂ）と並行して（ｄ）を行う工程と、
    （ｇ）（ｅ）と（ｃ）とを交互に所定回数行うことにより、前記基板上に第１元素含有膜を形成する工程と、
    を有する基板処理方法。
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