TW202229603A - 半導體裝置之製造方法、程式及基板處理裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明之課題在於可提升被覆率。本發明之解決手段係具有：(a)將基板收容於處理容器之步驟；(b)對基板供給含有氫與氧之第1氣體的步驟；(c)對基板供給含有氮與氫之第2氣體的步驟；(d)對基板供給含有鹵元素之第3氣體的步驟；與(e)對基板供給反應氣體的步驟；並具有：(f)進行(b)與(c)之步驟；與(g)於(f)後，進行(d)與(e)，藉此對上述基板形成膜之步驟。

Description

半導體裝置之製造方法、程式及基板處理裝置
本發明係關於半導體裝置之製造方法、程式及基板處理裝置。
作為具有3維構造之NAND型快閃記憶體或DRAM之字元線，係使用例如低電阻之鎢(W)膜。又，作為此W膜與絕緣膜之間的阻障膜，係例如使用氮化鈦(TiN)膜(例如參照專利文獻1及專利文獻2)。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2011-66263號公報 [專利文獻2]國際專利公開第2019/058608號說明書
(發明所欲解決之問題)
然而，於TiN膜之成膜時，有薄膜不易成為連續膜、成長為島狀，而被覆率變低之情形。
本發明之目的在於提供可提升被覆率之技術。 (解決問題之技術手段)
根據本發明之一態樣，提供一種技術，係具有： (a)將基板收容於處理容器之步驟； (b)對上述基板供給含有氫與氧之第1氣體的步驟； (c)對上述基板供給含有氮與氫之第2氣體的步驟； (d)對上述基板供給含有鹵元素之第3氣體的步驟；與 (e)對上述基板供給反應氣體的步驟； 並具有： (f)進行(b)與(c)之步驟；與 (g)於(f)後，進行(d)與(e)，藉此對上述基板形成膜之步驟。 (對照先前技術之功效)
根據本發明，可提升被覆率。
以下參照圖1~圖5進行說明。又，以下說明中所使用之圖式均為示意性圖，圖式中之各要件的尺寸關係、各要件之比率等並不一定與實際者一致。又，複數圖式彼此間的各要件的尺寸關係、各要件之比率等並不一定一致。
(1) 基板處理裝置之構成 基板處理裝置10係具備設有作為加熱手段(加熱機構、加熱系統)之加熱器207的處理爐202。加熱器207為圓筒形狀，由作為保持板之加熱器基台(未圖示)所支撐而垂直豎立。
於加熱器207內側，與加熱器207呈同心圓狀地配設構成處理容器之外管203。外管203由例如石英(SiO 2)或碳化矽(SiC)等耐熱性材料所構成，形成為上端閉塞、下端開口的圓筒形狀。於外管203之下方，與外管203呈同心圓狀地配設歧管(進口法蘭)209。歧管209由例如不鏽鋼(SUS)等金屬所構成，形成為上端及下端開口的圓筒形狀。於歧管209之上端部與外管203之間，設有作為密封構件的O型環220a。歧管209由加熱器基台所支撐，外管203成為垂直豎立之狀態。
於外管203內側，配設有構成處理容器之內管204。內管204由例如石英(SiO 2)或碳化矽(SiC)等耐熱性材料所構成，形成為上端閉塞、下端開口的圓筒形狀。主要由外管203、內管204與歧管209構成處理容器。於處理容器之筒中空部(內管204內側)形成處理室201。
處理室201構成為可將作為基板之晶圓200藉由後述晶舟217依水平姿勢於鉛直方向上多段地配列之狀態進行收容。
於處理室201內，將噴嘴410、420、430設置成貫通歧管209之側壁及內管204。於噴嘴410、420、430，分別連接氣體供給管310、320、330。惟，本實施形態之處理爐220並不限定於上述形態。
於氣體供給管310、320、330，由上游側起依序分別設置屬於流量控制器(流量控制部)之質量流量控制器(MFC)312、322、332。又，於氣體供給管310、320、330分別設置屬於開關閥之閥314、324、334。在氣體供給管310、320、330之閥314、324、334之下游側，分別連接供給惰性氣體之氣體供給管510、520、530。於氣體供給管510、520、530，由上游側起依序分別設置屬於流量控制器(流量控制部)之MFC512、522、532及屬於開關閥之閥514、524、534。
於氣體供給管310、320、330之前端部分別連結接續著噴嘴410、420、430。噴嘴410、420、430係構成為L字型噴嘴，其水平部設置成貫通歧管209之側壁及內管204。噴嘴410、420、430之垂直部係朝內管204之徑方向外側突出，且設置於形成為朝鉛直方向延伸存在之通道形狀(溝形狀)之預備室201a之內部，並於預備室201a內沿著內管204內壁朝上方(晶圓200之配列方向上方)設置。
噴嘴410、420、430係設置成由處理室201之下部區域起延伸存在至處理室201之上部區域，在與晶圓200相對向之位置分別設有複數之氣體供給孔410a、420a、430a。藉此，分別由噴嘴410、420、430之氣體供給孔410a、420a、430a對晶圓200供給處理氣體。此氣體供給孔410a、420a、430a係由內管204之下部起涵括至上部複數設置，分別具有相同的開口面積，進而依相同開口間距設置。惟，氣體供給孔410a、420a、430a並不限定於上述形態。例如，亦可由內管204之下部起朝上部使開口面積逐漸加大。藉此，可使由氣體供給孔410a、420a、430a供給之氣體流量更均勻化。
噴嘴410、420、430之氣體供給孔410a、420a、430a係設置於由後述晶舟217之下部起至上部為止的高度位置。因此，由噴嘴410、420、430之氣體供給孔410a、420a、430a供給至處理室201內之處理氣體，係供給至於晶舟217之下部起至上部為止所收容的晶圓200的全區域。噴嘴410、420、430若設置成由處理室201之下部區域起延伸存在至上部區域即可，較佳係設置成延伸存在至晶舟217之頂板附近為止。
由氣體供給管310，將作為處理氣體之含有氫(H)與氧(O)之第1氣體經由MFC312、閥314、噴嘴410供給至處理室201內。
由氣體供給管320，將作為處理氣體之含有氮(N)與H之第2氣體經由MFC322、閥324、噴嘴420供給至處理室201內。本發明中，第2氣體亦使用作為與後述第3氣體反應的反應氣體。又，第2氣體亦可稱為還原氣體。
由氣體供給管330，將作為處理氣體之含有鹵元素之第3氣體經由MFC332、閥334、噴嘴430供給至處理室201內。
由氣體供給管510、520、530，作為惰性氣體之例如N 2氣體，係分別經由MFC512、522、532、閥514、524、534、噴嘴410、420、430供給至處理室201內。又，針對使用N 2氣體作為惰性氣體之例進行說明，但作為惰性氣體，除了N 2氣體以外，亦可使用例如氬(Ar)、氦(He)、氖(Ne)、氙(Xe)等之稀有氣體。
主要由氣體供給管310、320、330、MFC312、322、332、閥314、324、334、噴嘴410、420、430構成處理氣體供給系統，亦可僅將噴嘴410、420、430認為處理氣體供給系統。處理氣體供給系統亦可簡稱為氣體供給系統。在由氣體供給管310流通第1氣體的情況，主要由氣體供給管310、MFC312、閥314構成第1氣體供給系統，亦可認為噴嘴410涵括於第1氣體供給系統中。又，在由氣體供給管320流通第2氣體的情況，主要由氣體供給管320、MFC322、閥324構成第2氣體供給系統，亦可認為噴嘴420涵括於第2氣體供給系統中。又，在由氣體供給管330流通第3氣體的情況，主要由氣體供給管330、MFC332、閥334構成第3氣體供給系統，亦可認為噴嘴430涵括於第3氣體供給系統中。在由氣體供給管320供給第2氣體作為反應氣體的情況，亦可將第2氣體供給系統稱為反應氣體供給系統。又，主要由氣體供給管510、520、530、MFC512、522、532、閥514、524、534構成惰性氣體供給系統。
本實施形態之氣體供給方法，係經由在由內管204之內壁、複數片之晶圓200之端部所定義的圓環狀之縱長空間內的預備室201a內所配置的噴嘴410、420、430，搬送氣體。然後，由設於噴嘴410、420、430之與晶圓相對向之位置的複數之氣體供給孔410a、420a、430a，對內管204內噴出氣體。更詳細而言，由噴嘴410之氣體供給孔410a、噴嘴420之氣體供給孔420a、噴嘴430之氣體供給孔430a，朝與晶圓200表面平行之方向噴出處理氣體等。
排氣孔(排氣口)204a係形成於內管204側壁且與噴嘴410、420、430相對向之位置的貫通孔，例如為朝鉛直方向細長地開設之狹縫狀之貫通孔。由噴嘴410、420、430之氣體供給孔410a、420a、430a供給至處理室201內、於晶圓200表面上流通的氣體，係經由排氣孔204a流至由形成於內管204與外管203之間之間隙所構成的排氣路徑206內。然後，流至排氣路徑206內之氣體係流至排氣管231內、被排出至處理爐202外。
排氣孔204a係設置於與複數晶圓200相對向的位置，由氣體供給孔410a、420a、430a供給至處理室201內之晶圓200附近的氣體，係朝水平方向流通後，經由排氣孔204a流至排氣路徑206內。排氣孔204a並不限定於構成為狹縫狀之貫通孔的情況，亦可由複數個孔所構成。
於歧管209，設有對處理室201內之環境進行排氣的排氣管231。於排氣管231，由上游側起依序連接著對處理室201內之壓力進行檢測之作為壓力檢測器(壓力檢測部)的壓力感測器245、APC(Auto Pressure Controller，自動壓力控制器)閥243、作為真空排氣裝置的真空泵246。APC閥243係構成為藉由依使真空泵246作動之狀態開關閥，而可進行處理室201內之真空排氣或真空排氣停止，進而依使真空泵246作動之狀態進行閥開度調節，而可調整處理室201內之壓力。主要由排氣孔204a、排氣路徑206、排氣管231、APC閥243及壓力感測器245構成排氣系統。真空泵246亦可認為涵括於排氣系統中。
於歧管209下方，設有可將歧管209下端開口氣密地閉塞之作為爐口蓋體的密封蓋219。密封蓋219係構成為對歧管209下端由鉛直方向下側抵接。密封蓋219由例如SUS等金屬所構成，並形成為圓盤狀。於密封蓋219上面，設有與歧管209下端抵接之作為密封構件的O型環220b。於密封蓋219之與處理室201相反側，設置使收容晶圓200之晶舟217旋轉的旋轉機構267。旋轉機構267之旋轉軸255係貫通密封蓋219而連接至晶舟217。旋轉機構267係構成為藉由使晶舟217旋轉而使晶圓200旋轉。密封蓋219係構成為藉由設置於外管203外部之作為升降機構的晶舟升降器115而於鉛直方向升降。晶舟升降器115係構成為藉由使密封蓋219升降，而將晶舟217於處理室201內外進行搬入及搬出。晶舟升降器115係構成為將晶舟217與收容於晶舟217之晶圓200，於處理室201內外進行搬送之搬送裝置(搬送系統)。
作為基板支撐具之晶舟217係構成為使複數片、例如25~200片晶圓200以水平姿勢、且以彼此的中心對齊之狀態，於鉛直方向上隔著間隔配列。晶舟217係由例如石英或SiC等耐熱性材料所構成。於晶舟217之下部係使例如以石英或SiC等耐熱性材料所構成之隔熱板218依水平姿勢多段(未圖示)地支撐著。藉由此構成，來自加熱器207之熱不易傳導至密封蓋219側。惟，本實施形態並不限定於上述形態。例如，亦可不於晶舟217下部設置隔熱板218，而設置構成為由石英或SiC等耐熱材料所構成之筒狀構件的隔熱筒。
如圖2所示，於內管204內，設置有作為溫度檢測器之溫度感測器263，根據藉由溫度感測器263檢測出之溫度資訊而調整對加熱器207之通電狀況，使處理室201內之溫度成為所需之溫度分布。溫度感測器263係如同噴嘴410、420、430構成為L字型，沿著內管204的內壁設置。
如圖3所示般，屬於控制部(控制手段)之控制器121係構成為具備CPU(Central Processing Unit)121a、RAM(Random Access Memory)121b、記憶裝置121c、I/O埠121d的電腦。RAM 121b、記憶裝置121c、I/O埠121d係構成為經由內部匯流排而可與CPU 121a進行資料交換。控制器121係連接有例如構成為觸控面板等之輸入輸出裝置122。
記憶裝置121c係由例如快閃記憶體、HDD(Hard Disk Drive)等所構成。於記憶裝置121c內可讀取地儲存有控制基板處理裝置之動作的控制程式，或記載有後述半導體裝置之製造方法之手續或條件等的製程配方(recipe)等。製程配方係以將後述半導體裝置之製造方法中各步驟藉控制器121執行，而可獲得既定之結果之方式組合者，作為程式而發揮機能。以下，作為製程配方或控制程式等的總稱，亦簡稱為程式。本說明書中於使用程式一詞的情況，係指僅含配方單體的情況、僅含控制程式單體的情況、或含有製程配方及控制程式之組合之情況。RAM 121b係構成為使藉由CPU 121a讀出之程式或數據等暫時地保存之記憶區域(工作區域)。
I/O埠121d係連接於上述MFC312、322、332、512、522、532、閥314、324、334、514、524、534、壓力感測器245、APC閥243、真空泵246、加熱器207、溫度感測器263、旋轉機構267、晶舟升降器115等。
CPU121a係構成為自記憶裝置121c讀取控制程式並執行，且配合自輸入輸出裝置122之操作指令之輸入等由記憶裝置121c讀取配方。CPU121a係構成為依照讀取之配方的內容，控制利用MFC312、322、332、512、522、532之各種氣體之流量調整動作、閥314、324、334、514、524、534的開關動作、APC閥243之開關動作及基於壓力感測器245而利用APC閥243進行之壓力調整動作、基於溫度感測器263之加熱器207的溫度調整動作、真空泵246的啟動及停止、由旋轉機構267進行之晶舟217旋轉及旋轉速度調節動作、利用晶舟升降機115之晶舟217的升降動作、晶圓200對晶舟217之收容動作等。
控制器121係可藉由將由外部記憶裝置(例如磁帶、軟碟或硬碟等磁碟、CD或DVD等光碟、MO等磁光碟、USB記憶體或記憶卡等半導體記憶體)123所儲存之上述程式安裝到電腦中而構成。記憶裝置121c或外部記憶裝置123係構成為可被電腦讀取之記錄媒體。以下，作為此等之總稱，簡稱為記錄媒體。本說明書中於使用記錄媒體一詞的情況，係指僅含記憶裝置121c單體的情況、僅含外部記憶裝置123單體的情況、或含有此二者之情況。對電腦之程式提供，亦可不使用外部記憶裝置123，而使用網路或專用線路等通訊手段進行。
(2) 基板處理步驟 作為半導體裝置的製造步驟之一步驟，針對對表面形成了氧化膜之晶圓200進行膜形成之步驟一例，使用圖4及圖5進行說明。又，本步驟係使用上述基板處理裝置10之處理爐202執行。以下說明中，構成基板處理裝置10之各部的動作係藉由控制器121所控制。
本實施形態之基板處理步驟(半導體裝置之製造方法)，係具有： (a)將基板200收容於處理容器之步驟； (b)對晶圓200供給含有H與O之第1氣體的步驟； (c)對晶圓200供給含有N與H之第2氣體的步驟； (d)對晶圓200供給含有鹵元素之第3氣體的步驟；與 (e)對晶圓200供給反應氣體的步驟； 並具有： (f)進行(b)與(c)之步驟；與 (g)於(f)後，進行(d)與(e)，藉此對晶圓200形成膜之步驟。
本說明書中於使用「晶圓」一詞的情況，係有意指「晶圓本身」的情況、或意指「晶圓與其表面所形成之既定之層或膜等之積層體」的情況。本說明書中於使用「晶圓表面」一詞的情況，係有意指「晶圓本身之表面」的情況、或指「晶圓上所形成之既定之層等之表面」的情況。本說明書中使用「基板」等語詞的情況，亦與使用「晶圓」一詞的情況具有相同意義。
(晶圓搬入) 將複數片之晶圓200裝填(晶圓充填)於晶舟217時，如圖1所示般，支持著複數片之晶圓200的晶舟217，係藉由晶舟升降機115被上舉並搬入至處理室201內(晶舟裝載)，收容於處理容器內。亦即，將於表面形成了氧化膜之晶圓200收容於處理容器。於此狀態下，密封蓋219係經由O型環220使外管203之下端開口成為密封之狀態。
(壓力調整及溫度調整) 以使處理室201內、亦即晶圓200存在之空間成為所需壓力(真空度)之方式，藉由真空泵246進行真空排氣。此時，處理室201內之壓力係藉由壓力感測器245所測定，根據所測定之壓力資訊回饋控制APC閥243(壓力調整)。真空泵246係至少在對晶圓200之處理結束前之期間維持經常作動的狀態。又，以使處理室201內成為所需溫度之方式，藉由加熱器207加熱。此時，依處理室201內成為所需溫度分佈之方式，根據溫度感測器263所檢測出之溫度資訊，回饋控制對加熱器207的通電量(溫度調整)。藉由加熱器207進行之處理室201內之加熱，係至少在對晶圓200之處理結束前之期間持續進行。
[前步驟](第1氣體供給) 打開閥314，於氣體供給管310內流通第1氣體。第1氣體係藉由MFC312進行流量調整，經由噴嘴410之氣體供給孔410a供給至處理室201內，並由排氣管231排氣。此時，亦可同時打開閥514，於氣體供給管510內流通N 2氣體等惰性氣體。又，為了防止第1氣體侵入至噴嘴420、430內，亦可打開閥524、534，於氣體供給管520、530內流通惰性氣體。
此時，調整APC閥243，將處理室201內之壓力設為例如1~3990Pa範圍內的壓力。藉由MFC312所控制之第1氣體之供給流量設為例如0.01~1slm範圍內的流量。以下，加熱器207之溫度係設定為使晶圓200之溫度成為例如300~600℃範圍內溫度的溫度。又，本發明中「1~3990Pa」般之數值範圍的表記，意指其範圍包括下限值及上限值。因此，例如「1~3990Pa」意指「1Pa以上且3990Pa以下」。關於其他數值範圍亦相同。
此時，對晶圓200供給第1氣體。作為第1氣體，為含有H與O之氣體。可使用例如水蒸氣(H 2O氣體)。於使用H 2O氣體作為第1氣體的情況，藉由H 2O氣體之供給，如圖5(A)所示般，在表面形成了作為氧化膜之SiO 2膜的晶圓200(表面之基底膜)上，物理性吸附一分子層之H 2O分子。於此，若H 2O分子複數層積層，藉由後述第2氣體供給，第2氣體與複數層中之表面進行反應而生成OH基。亦即，由於在下層部分存在H 2O分子，故OH基未吸附於晶圓200表面，有晶圓200表面未成為OH終端的情形。因此，依於晶圓200上物理性吸附一分子層之H 2O分子的條件，對晶圓200供給第1氣體。亦即，第1氣體供給係依於晶圓200上物理性吸附一分子層之H 2O的環境進行。H 2O分子係隨溫度變高、容易由晶圓200脫離。因此，將本步驟之溫度設為使晶圓200之溫度為例如H 2O沸點以上之儘可能低之溫度。例如，將第1氣體供給時之溫度，設定成使晶圓200溫度為例如H 2O沸點以上且與後述成膜步驟中之成膜溫度相同的溫度。藉此，可使H 2O分子物理性吸附於晶圓200上。
(第2氣體供給) 開始第1氣體之供給起經過既定時間後關閉閥314，停止第1氣體對處理室201內的供給。此時，打開閥324，於氣體供給管320內流通第2氣體。亦即，於第1氣體供給後，未供給沖洗氣體即開始供給第2氣體。藉此，可抑制物理性吸附於晶圓200上之H 2O分子之量減少。第2氣體係藉由MFC322進行流量調整，經由噴嘴420之氣體供給孔420a供給至處理室201內，並由排氣管231排氣。此時，對晶圓200供給第2氣體。又，此時亦可同時打開閥524，於氣體供給管520內流通惰性氣體。又，為了防止第2氣體侵入至噴嘴410、430內，亦可打開閥514、534，於氣體供給管510、530內流通惰性氣體。又，第1氣體供給後、第2氣體供給前，亦可供給沖洗氣體。藉由供給沖洗氣體，可抑制氣相中之H 2O氣體與第2氣體的反應。
此時，調整APC閥243，將處理室201內之壓力設為例如1~3990Pa範圍內的壓力。藉由MFC322所控制之第2氣體之供給流量設為例如0.1~30slm範圍內的流量。第2氣體對晶圓200的供給時間，設為例如0.01~600秒範圍內之時間。
此時，對晶圓供給第2氣體。於此，作為第2氣體，為含有N與H之氣體。可使用例如氨(NH 3)氣體。第2氣體係依與晶圓200上之H 2O分子反應的條件對晶圓200進行供給。亦即，第2氣體供給係依於與晶圓200上物理性吸附之H 2O分子反應的環境進行。有關使用NH 3氣體作為第2氣體時的反應，如圖5(B)所示。NH 3氣體係如圖5(B)所示，與吸附於晶圓200上之H 2O分子反應，生成銨(NH 4 +)與氫氧化物離子(OH -)。將本步驟之溫度設為第2氣體與晶圓200上之H 2O分子反應之條件，例如將第2氣體供給時之溫度，設定成使晶圓200溫度為例如與後述成膜步驟中之成膜溫度相同的溫度。然後，屬於第2氣體之NH 3由物理性吸附於晶圓200上之H 2O將H切離，於晶圓200上形成OH終端。亦即，藉由第2氣體之供給，晶圓200之表面吸附著OH基而由OH基所終端。又，本發明中，所謂「終端」或「吸附」，亦可包括晶圓200之表面未全部被覆的狀態。視氣體供給條件、或晶圓200之表面狀態，亦有晶圓200之表面未全部被覆的情形。又，由於反應自我限制性地停止，而有未全部被覆的情形。
[成膜步驟] 於進行了上述前步驟後，進行沖洗，進行以下第1步驟~第4步驟複數次。亦即，進行了前步驟後，對處理室201內供給N 2氣體等沖洗氣體後，重複進行以下第1步驟~第4步驟。亦即，在藉由沖洗將氣相中之第1氣體或第2氣體或反應副生成物去除後，依晶圓200上吸附了OH基的狀態，對露出OH基之晶圓200，進行以下第1步驟~第4步驟複數次。藉由於前步驟後、成膜步驟前，供給沖洗氣體進行沖洗，可將存在於處理室201內之反應副生成物、或多餘氣體去除，可提升成膜步驟中所形成之膜的特性。
(第3氣體供給、第1步驟) 打開閥334，於氣體供給管330內流通第3氣體。第3氣體係藉由MFC332進行流量調整，經由噴嘴430之氣體供給孔430a供給至處理室201內，並由排氣管231排氣。此時，亦可同時打開閥534，於氣體供給管530內流通N 2氣體等惰性氣體。此時，為了防止第3氣體侵入至噴嘴410、420內，亦可打開閥514、524，於氣體供給管510、520內流通惰性氣體。
此時，調整APC閥243，將處理室201內之壓力設為例如1~3990Pa範圍內的壓力。藉由MFC332所控制之第3氣體之供給流量設為例如0.1~3.0slm範圍內的流量。以下，加熱器207之溫度係設定為使晶圓200之溫度成為例如300~600℃範圍內溫度的溫度。第3氣體對晶圓200之供給時間設為例如0.01~60秒範圍內的時間。
此時，對吸附了OH基之晶圓200、亦即表面由OH基所終端之晶圓200供給第3氣體。於此，作為第3氣體，可使用例如含有鈦(Ti)，並含有鹵元素之氣體的四氫化鈦(TiCl 4)氣體。於使用TiCl 4氣體作為第3氣體的情況，如圖5(C)所示。亦即，對於如圖5(B)所示般露出了OH基之晶圓200供給TiCl 4氣體，藉此如圖5(C)所示般，TiCl 4氣體所含之鹵素(Cl)、與存在於晶圓200上之OH基進行反應，則TiCl x(x小於4)吸附於晶圓200上。亦即，由於在晶圓200上吸附分子尺寸小於TiCl 4的TiCl x，故相較於吸附TiCl 4的情況，前者可減低立體阻礙之大小(分子量)。亦即，可抑制因立體阻礙所造成的TiCl 4吸附阻礙，可增加分子尺寸較小之TiCl x之吸附量。換言之，藉由對吸附了OH基之晶圓200供給TiCl 4氣體，可增加晶圓200上之Ti元素吸附量，可增加吸附於晶圓200(表面之基底膜)上之Ti元素之吸附密度，可形成Ti元素含有率較高之含Ti層。又，此時，產生鹽酸(HCl)或H 2O等之反應副生成物。此等反應副生成物之大部分係由晶圓200上脫離。結果，可抑制基底之SiO 2膜、或形成於SiO 2膜上之TiN膜中之雜質殘留。
(沖洗、第2步驟) 開始第3氣體供給起經過既定時間後、例如0.1~10秒後，關閉閥334，停止第3氣體供給。此時，排氣管231之APC閥243維持打開，藉由真空泵246對處理室201內進行真空排氣，由晶圓200上去除殘留氣體，將處理室201內殘留之未反應之第3氣體或反應副生成物由處理室201內排除。此時，打開閥514、524、534，將作為沖洗氣體之惰性氣體供給至處理室201內。惰性氣體作用為沖洗氣體，由晶圓200上去除殘留氣體，可提高將處理室201內殘留之未反應之第3氣體或反應副生成物由處理室201內排除的效果。藉由MFC512、522、523所控制之惰性氣體的供給流量分別設為例如0.1~30slm。
(反應氣體供給、第3步驟) 開始沖洗經過既定時間後、例如0.1~10秒後，關閉閥514、524、534，停止惰性氣體對處理室201內的供給。此時，打開閥324，於氣體供給管320內流通反應氣體。反應氣體係藉由MFC322進行流量調整，經由噴嘴420之氣體供給孔420a供給至處理室201內，並由排氣管231排氣。此時，對晶圓200供給反應氣體。又，此時亦可同時打開閥524，於氣體供給管520內流通惰性氣體。又，為了防止反應氣體侵入至噴嘴410、430內，亦可打開閥514、534，於氣體供給管510、530內流通惰性氣體。
此時，調整APC閥243，將處理室201內之壓力設為例如1~3990Pa範圍內的壓力。藉由MFC322所控制之反應氣體之供給流量設為例如0.1~30slm範圍內的流量。反應氣體對晶圓200之供給時間設為例如0.01~30秒範圍內的時間。
此時，對晶圓供給反應氣體。於此，作為反應氣體，可使用例如氨(NH 3)氣體。於使用NH 3氣體作為反應氣體的情況，如圖5(D)所示。NH 3氣體係如圖5(D)所示般，與形成於晶圓200上之含Ti層之至少一部分進行取代反應。於取代反應時，含Ti層所含有之Ti與NH 3氣體所含有之N鍵結，於晶圓200上形成TiN層。具體而言，藉由吸附於晶圓200上之TiCl x與NH 3進行反應，在表面形成了氧化膜之晶圓200上形成TiN膜，可提升TiN膜之被覆率。又，於取代反應時，產生HCl、氯化銨(NH 4Cl)、H 2等反應副生成物。
(沖洗、第4步驟) 開始反應氣體供給起經過既定時間後、例如0.01~60秒後，關閉閥324，停止反應氣體供給。此時，排氣管231之APC閥243維持打開，藉由真空泵246對處理室201內進行真空排氣，由晶圓200上去除殘留氣體，將處理室201內殘留之未反應或參與了膜形成後之反應氣體或反應副生成物由處理室201內排除。此時，打開閥514、524、534，將作為沖洗氣體之惰性氣體供給至處理室201內。惰性氣體作用為沖洗氣體，由晶圓200上去除殘留氣體，可提高將處理室201內殘留之未反應之反應氣體或反應副生成物由處理室201內排除的效果。藉由MFC512、522、523所控制之惰性氣體的供給流量分別設為例如0.1~30slm。
亦即，將處理室201內殘留之未反應或參與了膜形成後之反應氣體或反應副生成物由處理室201內排除。惰性氣體作用為沖洗氣體。
(實施既定次數) 進行前步驟後，將依序進行上述第1步驟~第4步驟之循環執行既定次數(N次)、1次以上，藉此於晶圓200上形成既定厚度之膜。於此，例如形成TiN膜。
(後沖洗及大氣壓恢復) 由氣體供給管510~530之各者將惰性氣體供給至處理室201內，並由排氣管231排氣。惰性氣體作用為沖洗氣體，藉此以惰性氣體沖洗處理室201內，將殘留於處理室201內之氣體或反應副產物由處理室201內去除(後沖洗)。其後，將處理室201內之環境置換為惰性氣體(惰性氣體置換)，處理室201內之壓力恢復為常壓(大氣壓恢復)。
(晶圓搬出) 其後，藉由晶舟升降機115使密封蓋219下降，使外管203之下端開口。然後，將處理完畢之晶圓200依被晶舟217支持之狀態從外管203之下端搬出至外管203的外部(晶舟卸載)。其後，將處理完畢之晶圓200由晶舟217取出(晶圓卸除)。
(3)本實施形態之效果 根據本實施形態，可獲得以下所示之一種或複數種效果。 (a)可提升膜之被覆率，可減低形成於此膜上之金屬含有膜的電阻。 (b)可使膜連續成長。於此所謂「連續」，意指膜之材料之結晶相連、結晶之間隔小等。 (c)可提升形成於基板上之膜的特性。 (d)尤其可提升形成於氧化膜上之膜之被覆率。 (e)尤其可使形成於氧化膜上之膜連續成長。
(4)其他實施形態 以上具體說明了本發明實施形態。然而，本發明並不限定於上述實施形態，在不脫離其要旨之範圍內可進行各種變更。
上述實施形態中，針對將作為前步驟之第1氣體供給與第2氣體供給依序各進行1次的例子進行了說明，但並不限定於此，亦可複數次重複進行，亦可將前步驟中之氣體供給順序交換，亦可應用於在第2氣體供給後進行第1氣體供給的情形。
(變形例1) 圖6為表示本發明一實施形態之基板處理時序之變形例。本變形例中，作為前步驟，係將依序進行上述第1氣體供給與第2氣體供給之循環執行既定次數(M次)。亦即，於進行成膜步驟前，作為前步驟，係將依序進行對晶圓200供給第1氣體之步驟、與供給第2氣體之步驟的循環執行複數次。此時，與上述實施形態同樣地，在第1氣體供給與第2氣體供給之間不供給沖洗氣體。此情況下，亦可獲得與上述圖4所示基板處理時序相同的效果。
有關使用H 2O氣體作為第1氣體、使用NH 3氣體作為第2氣體及反應氣體、使用TiCl 4氣體作為第3氣體的情況的反應，如圖7(A)~圖7(D)及圖8(A)~圖8(D)所示。藉由H 2O氣體之供給，如圖7(A)所示，在表面形成有SiO 2膜之晶圓200上，物理性吸附一分子層之H 2O分子。然後，藉由NH 3氣體之供給，如圖7(B)所示，NH 3氣體與吸附於晶圓200上之H 2O分子反應，生成銨(NH 4 +)與氫氧化物離子(OH -)，於晶圓200上形成OH終端。然後，藉由第2次以後之H 2O氣體供給，如圖7(C)所示，H 2O分子吸附於晶圓200上之未吸附OH基之空位。然後，藉由第2次以後之NH 3氣體供給，如圖7(D)所示，物理性吸附於晶圓200上之H 2O與NH 3反應，生成NH 4 +與OH -，於晶圓上之空位形成OH終端。又，在吸附於晶圓200上之OH基之一部分與NH 3進行反應的情況，係生成NH x(於此，x為2以下，例如生成NH 2)與H 2O，NH 2吸附於晶圓200上。亦即，於晶圓200上形成NH x終端，於晶圓200上形成OH終端與NH終端。於此，由於TiCl x容易吸附於OH終端或NH終端，故如本變形例般，藉由重複進行作為前步驟之第1氣體供給與第2氣體供給，可增加晶圓200上之OH終端與NH終端。然後，如圖8(B)及圖8(C)所示，可使分子尺寸較小之TiCl x之吸附量增加，抑制因立體阻礙所造成之TiCl 4之吸附阻礙而促進TiCl x吸附。然後，藉由NH 3氣體供給，可提升TiN膜被覆率，可抑制基底之SiO 2膜或形成於SiO 2膜上之TiN膜中之雜質殘留。
(變形例2) 圖9為表示本發明一實施形態之基板處理時序之其他變形例。本變形例中，作為前步驟，係於供給第2氣體後，供給第1氣體，其後進行沖洗，再進行上述成膜步驟。亦即，在進行成膜步驟前，作為前步驟，係對晶圓200將供給第2氣體之步驟、與供給第1氣體之步驟依序各進行1次。此時，於第2氣體供給與第1氣體供給之間未供給沖洗氣體。此情況下，亦可獲得與上述圖4所示基板處理時序相同的效果。
有關使用H 2O氣體作為第1氣體、使用NH 3氣體作為第2氣體及反應氣體、使用TiCl 4氣體作為第3氣體的情況的反應，如圖10(A)~圖10(D)所示。如圖10(A)所示，對在表面形成了作為氧化膜之SiO 2膜的晶圓200供給NH 3氣體，藉此NH 3氣體物理性吸附於晶圓200上，或NH 2化學性吸附。然後，如圖10(B)所示，依使H 2O物理性吸附於吸附了NH 3或NH 2之晶圓200上的環境供給H 2O，使H 2O物理性吸附於空位。又，NH 3與H 2O進行反應，生成NH 4 +與OH -，於晶圓200上形成OH終端。又，NH 2與H 2O進行反應，生成NH x +與OH -，於晶圓200上形成OH終端。然後，藉由TiCl 4氣體之供給，如圖10(C)所示，可使分子尺寸較小之TiCl x之吸附量增加，抑制因立體阻礙所造成之TiCl 4之吸附阻礙而促進TiCl x吸附。然後，藉由NH 3氣體供給，如圖10(D)所示，可提升TiN膜被覆率，可抑制基底之SiO 2膜或形成於SiO 2膜上之TiN膜中之雜質殘留。
(變形例3) 圖11為表示本發明一實施形態之基板處理時序之其他變形例。本變形例中，作為前步驟，係於將依序進行上述第2氣體供給與第1氣體供給之循環執行既定次數(M次)後，進行沖洗，其後進行上述成膜步驟。亦即，在進行成膜步驟前，作為前步驟，係將依序進行對晶圓200供給第2氣體之步驟、與供給第1氣體之步驟的循環進行複數次。此時，於第2氣體供給與第1氣體供給之間未供給沖洗氣體。此情況下，亦可獲得與上述圖4所示基板處理時序相同的效果。
在使用H 2O氣體作為第1氣體、使用NH 3氣體作為第2氣體及反應氣體、使用TiCl 4氣體作為第3氣體的情況，對在表面形成了作為氧化膜之SiO 2膜的晶圓200供給NH 3氣體，藉此於晶圓200上物理性吸附NH 3 ，或NH 2化學性吸附。然後，依使H 2O物理性吸附於吸附了NH 3或NH 2之晶圓200上的環境供給H 2O，藉此NH 3與H 2O進行反應，生成NH 4 +與OH -，於晶圓200上形成OH終端。又，NH 2與H 2O進行反應，生成NH x +與OH -，於晶圓200上形成OH終端。
然後，藉由第2次以後之NH 3氣體供給，形成於晶圓200上之OH基與NH 3反應，生成NH 2與H 2O，NH 2化學性吸附於晶圓200上。亦即，於晶圓200上形成NH x終端。然後，藉由第2次以後之H 2O氣體供給，NH 2與H 2O進行反應，生成NH x +與OH -，於晶圓200上形成OH終端。又，H 2O物理性吸附於未形成OH終端之晶圓200上之空位。然後，物理性吸附之H 2O與NH 3反應，生成NH 4 +與OH -，於晶圓上之空位形成OH終端。如本變形例般，藉由重複進行第2氣體供給與第1氣體供給複數次，可增加晶圓200上之OH終端，使分子尺寸較小之TiCl x之吸附量增加。亦即，抑制因立體阻礙所造成之TiCl 4之吸附阻礙，可促進TiCl x吸附。然後，藉由NH 3氣體供給，可提升TiN膜被覆率，結果可抑制基底之SiO 2膜或形成於SiO 2膜上之TiN膜中之雜質殘留。
尚且，上述實施形態中，作為前步驟所使用之第2氣體係使用與成膜步驟中使用之反應氣體相同的NH 3氣體的情況進行說明，但本發明並不限定於此，亦可使用與成膜步驟中使用之反應氣體不同的氣體。
又，上述實施形態中，表示了於前步驟與成膜步驟之間進行沖洗的形態，但並不限定於此，於前步驟與成膜步驟之間亦可不進行沖洗。
又，上述實施形態中，表示了於第1氣體供給與第2氣體供給之間未進行沖洗的形態，但並不限定於此，於第1氣體供給與第2氣體供給之間亦可進行沖洗。藉此，可抑制存在於處理室201內之氣相中之第1氣體與第2氣體的反應。
又，上述實施形態中，係針對對於在表面形成了含有矽(Si)之SiO 2膜作為氧化膜的晶圓200，進行前步驟與成膜步驟的情況進行了說明，但本發明並不限定於此，亦可適合應用於使用形成了含有Si、鋁(Al)、鍺(Ge)、鎘(Ga)、鋯(Zr)、Ti、鉿(Hf)之至少一種以上之氧化膜的晶圓200的情況。
又，上述實施形態中，係針對於前步驟中，使用例如H 2O氣體作為含有H與O之第1氣體的情況進行了說明，但本發明並不限定於此，亦可適合應用於使用含有H 2與O 2、H 2O、過氧化氫(H 2O 2)之至少一種以上之氣體作為第1氣體的情況。
又，上述實施形態中，係針對於前步驟中，使用例如NH 3氣體作為含有N與H之第2氣體的情況進行了說明，但本發明並不限定於此，亦可適合應用於使用含有NH 3、N 2與H 2、二亞胺(N 2H 2)、三氮烯(N 3H 3)、聯氨(N 2H 4)、其他含胺基之氣體之至少一種以上之氣體作為第2氣體的情況。
又，上述實施形態中，係針對於成膜步驟中，使用例如含有Cl作為鹵元素之TiCl 4氣體作為含有鹵元素之第3氣體的情況進行了說明，但本發明並不限定於此，亦可適合應用於使用含有Cl或氟(F)作為鹵元素，並含有Ti、Zr、Hf等第4族元素、鉬(Mo)、鎢(W)等第6族元素之至少一種以上之氣體的情況。又，亦可適合應用於使用含有Cl或氟(F)作為鹵元素，並含有Si等第14族元素、Al等第13族元素、鉭(Ta)等第5族元素之至少一種以上之氣體的情況。
例如，亦可適合應用於使用四氯化矽(SiCl 4)氣體、五氯化鉬(MoCl 5)氣體、氯化鋁(AlCl 3)氣體、二氯化二氧化鉬(MoO 2Cl 2)氣體、六氟化鎢(WF 6)氣體等MB y氣體作為第3氣體的情況。此時，對於形成於晶圓200上之OH基，可使較第3氣體所含之鹵元素之數小、分子尺寸較小之MB x(x係小於y)之吸附量增加，可抑制因立體阻礙所造成之MB y之吸附阻礙而促進MB x之吸附。
又，上述實施形態中，係針對使用一次處理複數片基板之批次式縱型裝置的基板處理裝置形成膜的例子進行了說明。本發明並不限定於此，亦可適合應用於使用一次處理1片或數片基板之單片式基板處理裝置形成膜的情況。
例如，於使用具備圖12(A)所示處理爐302之基板處理裝置形成膜的情況，亦可適合應用本發明。處理爐302係具備：形成處理室301之處理容器303；對處理室301內將氣體依淋浴狀進行供給的淋浴頭303s；依水平姿勢支撐1片或數片晶圓200之支撐台317；對支撐台317由其下方支撐之旋轉軸355；與設於支撐台317之加熱器307。於淋浴頭303s之進口(氣體導入口)，連接著供給上述第1氣體之氣體供給埠332a、供給上述第2氣體之氣體供給埠332b、與供給上述第3氣體之氣體供給埠332c。於氣體供給埠332a，連接著與上述實施形態之第1氣體供給系統相同的第1氣體供給系統。於氣體供給埠332b，連接著與上述實施形態之第2氣體供給系統相同的第2氣體供給系統。於氣體供給埠332c，連接著與上述實施形態之第3氣體供給系統相同的第3氣體供給系統。於淋浴頭303s之出口(氣體排出口)，設有對處理室301內將氣體依淋浴狀進行供給的氣體分散板。於處理容器303，設有對處理室301內進行排氣之排氣埠331。於排氣埠331，連接著與上述實施形態之排氣系統相同的排氣系統。
又例如，於使用具備圖12(B)所示處理爐402之基板處理裝置形成膜的情況，亦可適合應用本發明。處理爐402係具備：形成處理室401之處理容器403；依水平姿勢支撐1片或數片晶圓200之支撐台417；對支撐台417由其下方支撐之旋轉軸455；朝處理容器403之晶圓200進行光照射之燈加熱器407、與使燈加熱器407之光穿透的石英窗403w。於處理容器403，連接著供給上述第1氣體之氣體供給埠432a、供給上述第2氣體之氣體供給埠432b、與供給上述第3氣體之氣體供給埠432c。於氣體供給埠432a，連接著與上述實施形態之第1氣體供給系統相同的第1氣體供給系統。於氣體供給埠432b，連接著與上述實施形態之第2氣體供給系統相同的第2氣體供給系統。於氣體供給埠432c，連接著與上述實施形態之第3氣體供給系統相同的第3氣體供給系統。於處理容器403，設有對處理室401內進行排氣之排氣埠431。於排氣埠431，連接著與上述實施形態之排氣系統相同的排氣系統。
於使用此等基板處理裝置之情況，亦可依與上述實施形態相同之時序、處理條件進行成膜。
此等各種薄膜形成所使用之製程配方(記載有處理手續或處理條件等之程式)，較佳係配合基板處理內容(所形成之薄膜之膜種、組成比、膜質、膜厚、處理手續、處理條件等)而個別準備(複數準備)。然後，較佳係於基板處理開始時，配合基板處理內容，由複數配方中適當選擇適合的製程配方。具體而言，較佳係將配合基板處理內容而個別準備之複數製程配方，經由電信通路或記錄了該製程配方之記錄媒體(外部記憶裝置123)，事先儲存(安裝)於基板處理裝置所具備之記憶裝置121c內。然後，較佳係開始基板處理時，基板處理裝置所具備之CPU121a由儲存於記憶裝置121c內之複數製程配方中，配合基板處理內容，適當選擇適合的製程配方。藉由如此構成，可藉由1台基板處理裝置而通用性地且再現性佳地實現各種膜種、組成比、膜質、膜厚之薄膜。又，可減低操作員的負擔(處理手續或處理條件等之輸入負擔等)、避免操作錯誤，並可迅速地開始各處理。
又，本發明亦可例如藉由變更既存之基板處理裝置之製程配方而實現。在變更製程配方的情況，可本發明相關之製程配方經由電信通路或記錄有該製程配方之記錄媒體安裝至既存的基板處理裝置，或者亦可操作既存基板處理裝置之輸出入裝置，將其製程配方本身變更為本發明相關製程配方。
又，本發明可使用於例如具有3維構造之NAND型快閃記憶體或DRAM等之字元線部分。
以上說明了本發明各種典型之實施形態，但本發明並不限定於此等實施形態，亦可適當組合使用。
以下說明實施例。 [實施例1]
準備屬於裸基板(Si基板)之樣本1、樣本3、與屬於於表面形成有SiO 2膜之晶圓的樣本2、樣本4，對樣本1~4分別進行以下所示成膜處理。
樣本1係使用上述基板處理裝置10，藉由上述圖4之基板處理時序，於前步驟後進行成膜步驟既定次數，而於裸晶圓上形成TiN膜者。亦即，對裸晶圓進行第1氣體供給與第2氣體供給後，進行成膜步驟複數次。處理條件設為上述態樣記載之處理條件範圍內的既定條件。
樣本2係使用上述基板處理裝置10，藉由上述圖4之基板處理時序，於前步驟後進行成膜步驟既定次數，而於形成有SiO 2膜之晶圓上形成TiN膜者。亦即，對形成有SiO 2膜之晶圓進行第1氣體供給與第2氣體供給後，進行成膜步驟複數次。處理條件設為上述態樣記載之處理條件範圍內的既定條件，且與樣本1之處理條件共通的條件。
樣本3係使用上述基板處理裝置10，藉由上述圖9之基板處理時序，於前步驟後進行成膜步驟既定次數，而於裸晶圓上形成TiN膜者。亦即，對裸晶圓進行第2氣體供給與第1氣體供給後，進行成膜步驟複數次。處理條件設為上述態樣記載之處理條件範圍內的既定條件。
樣本4係使用上述基板處理裝置10，藉由上述圖9之基板處理時序，於前步驟後進行成膜步驟既定次數，而於形成有SiO 2膜之晶圓上形成TiN膜者。亦即，對形成有SiO 2膜之晶圓進行第2氣體供給與第1氣體供給後，進行成膜步驟複數次。處理條件設為上述態樣記載之處理條件範圍內的既定條件，且與樣本3之處理條件共通的條件。
圖13(A)表示於樣本1~4所形成之TiN膜之膜厚的比較圖。於此，將TiN膜之膜厚依Ti檢測量進行換算。亦即，Ti檢測量越多、TiN膜之膜厚越厚，TiN膜之膜厚越厚、表示為越具連續性的膜。
如圖13(A)所示，確認到相較於形成於裸晶圓上之TiN膜，於形成有SiO 2膜之晶圓上所形成的TiN膜係膜厚較小、不易形成具連續性之膜。又，如圖13(A)所示，確認到相較於樣本3之先供給第2氣體的情況，樣本1之先供給第1氣體者係形成於裸晶上之TiN膜之膜厚變厚、形成具連續性之膜。 [實施例2]
準備屬於裸基板之樣本1、樣本3、與屬於於表面形成有SiO 2膜之晶圓的樣本2、樣本4，對樣本1~4分別進行以下所示成膜處理。
樣本1與樣本2係使用上述基板處理裝置10，藉由上述圖4之基板處理時序，於前步驟後進行成膜步驟既定次數，而於裸晶圓上與形成有SiO 2膜之晶圓上分別形成TiN膜者。
樣本3與樣本4係使用上述基板處理裝置10，未進行上述圖4之基板處理時序中之前步驟，而進行上述成膜步驟，而於裸晶圓上與形成有SiO 2膜之晶圓上分別形成TiN膜者。
圖13(B)表示於樣本1~4所形成之Ti之成膜速率的比較圖。
如圖13(B)之樣本1~4所示，確認到相較於形成於裸晶圓上之Ti之成膜速率，於形成有SiO 2膜之晶圓上所形成的Ti之成膜速率係成膜速率較慢、不易形成具連續性之膜。又，如圖13(B)之樣本2與樣本4所示，確認到即使於形成有SiO 2膜之晶圓上，藉由在成膜步驟前進行前步驟，則Ti之成膜速率變快、容易形成具連續性之膜。亦即，確認到藉由對形成了氧化膜之晶圓，在進行前步驟後進行成膜步驟，則成膜速率變快、形成具連續性之膜。 [實施例3]
準備屬於裸基板之樣本1、樣本3、與屬於於表面形成有SiO 2膜之晶圓的樣本2、樣本4，對樣本1~4分別進行以下所示成膜處理。
樣本1與樣本2係使用上述基板處理裝置10，藉由上述圖4之基板處理時序，於前步驟後進行成膜步驟既定次數，而於裸晶圓上與形成有SiO 2膜之晶圓上分別形成TiN膜者。亦即，於第1氣體供給與第2氣體供給後，進行成膜步驟既定次數。
樣本3與樣本4係使用上述基板處理裝置10，藉由上述圖6之基板處理時序，進行前步驟既定次數後，再進行成膜步驟既定次數，而於裸晶圓上與形成有SiO 2膜之晶圓上分別形成TiN膜者。亦即，於將第1氣體供給與第2氣體供給進行既定次數後，進行成膜步驟既定次數。
圖14(A)表示第1氣體之供給時間與TiN膜之膜厚間之關係圖，圖14(B)表示循環數與TiN膜之膜厚間之關係圖。
如圖14(A)之所示，確認到藉由增長前步驟中第1氣體之供給時間，可於裸晶圓上、與形成有SiO 2膜之晶圓上分別使TiN膜之膜厚微增，可形成薄之具有連續性之膜，被覆率提升。又，如圖14(B)所示，確認到藉由增加前步驟中之第1氣體供給與第2氣體供給之循環數，可於裸晶圓上、與形成有SiO 2膜之晶圓上分別使TiN膜之膜厚微增，可形成薄之具有連續性之膜，被覆率提升。
亦即，確認到藉由增加前步驟中之第1氣體之供給時間、或增加前步驟中之第1氣體供給與第2氣體供給之循環數，可促進TiCl 4對晶圓200的吸附，可形成具連續性之TiN膜。亦即，可提升TiN膜之被覆率、使形成於TiN膜表面之金屬含有膜低電阻化。
10:基板處理裝置 115:晶舟升降器 121:控制器 121a:CPU 121b:RAM 121c:記憶裝置 121d:I/O埠 121e:內部匯流排 122:輸出入裝置 123:外部記憶裝置 200:晶圓(基板) 201:處理室 202,302,402:處理爐 203:外管 204:內管 204a:排氣孔 206:排氣路徑 207:加熱器 209:歧管 217:晶舟 219:密封蓋 220a,220b:O型環 231:排氣管 243:APC閥 245:壓力感測器 246:真空泵 255,355,455:旋轉軸 263:溫度感測器 267:旋轉機構 303,403:處理容器 303s:淋浴頭 310,320,330,510,520,530:氣體供給管 312,322,332,512,522,532:MFC 314,324,334,514,524,534:閥 317,417:支撐台 331,431:排氣埠 332a,332b,332c,432a,432b,432c:氣體供給埠 403w:石英窗 407:燈加熱器 410,420,430:噴嘴 410a,420a,430a:氣體供給孔
圖1係表示本發明一實施形態中之基板處理裝置之縱型處理爐之示意的縱剖面圖。 圖2係圖1中之A-A線示意橫剖面圖。 圖3係本發明一實施形態中之基板處理裝置之控制器的示意構成圖，以方塊圖顯示控制器之控制系統的圖。 圖4為表示本發明一實施形態之基板處理時序的圖。 圖5(A)至圖5(D)為用於說明圖4所示基板處理時序中之基板表面狀態的示意圖。 圖6為表示本發明一實施形態之基板處理時序之變形例的圖。 圖7(A)至圖7(D)為用於說明圖6所示基板處理時序中之基板表面狀態的示意圖。 圖8(A)至圖8(D)為用於說明圖6所示基板處理時序中之基板表面狀態的示意圖。 圖9為表示本發明一實施態樣之基板處理時序之變形例的圖。 圖10(A)至圖10(D)為用於說明圖9所示基板處理時序中之基板表面狀態的示意圖。 圖11為表示本發明一實施形態之基板處理時序之變形例的圖。 圖12(A)及圖12(B)係表示本發明其他實施形態中之基板處理裝置之處理爐之示意的縱剖面圖。 圖13(A)為表示根據圖4所示基板處理時序與圖9所示基板處理時序，於裸基板上、及形成有氧化膜之基板上分別形成了TiN膜之膜厚的比較圖。圖13(B)為表示根據圖4所示基板處理時序，於裸基板上、及形成有氧化膜之基板上分別形成了TiN膜之成膜速率，與在未進行前步驟而進行成膜步驟的情況下，於裸基板上、及形成有氧化膜之基板上分別形成了TiN膜之成膜速率的比較圖。 圖14(A)為表示根據圖4所示基板處理時序，於裸基板上、及形成有氧化膜之基板上分別形成了TiN膜的情況下，第1氣體供給時間與TiN膜之膜厚的關係圖。圖14(B)為表示根據圖6所示基板處理時序，於裸基板上、及形成有氧化膜之基板上分別形成了TiN膜的情況下，前步驟中之循環數與TiN膜之膜厚的關係圖。

Claims (20)

  1. 一種半導體裝置之製造方法，係具有： (a)對處理室內之基板供給含有氫與氧之第1氣體的步驟； (b)對上述基板供給含有氮與氫之第2氣體的步驟； (c)對上述基板供給含有鹵元素之第3氣體的步驟；與 (d)對上述基板供給反應氣體的步驟； 並具有： (e)進行(a)與(b)之步驟；與 (f)於(e)後，進行(c)與(d)，藉此對上述基板形成膜之步驟。
  2. 如請求項1之半導體裝置之製造方法，其中，於(e)中，係於(a)之後進行(b)。
  3. 如請求項1之半導體裝置之製造方法，其中，於(e)中，係將(a)與(b)進行複數次。
  4. 如請求項1之半導體裝置之製造方法，其中，(a)係於使上述第1氣體物理性吸附於上述基板的環境下進行。
  5. 如請求項2之半導體裝置之製造方法，其中，(a)係於使上述第1氣體物理性吸附於上述基板的環境下進行。
  6. 如請求項3之半導體裝置之製造方法，其中，(a)係於使上述第1氣體物理性吸附於上述基板的環境下進行。
  7. 如請求項1之半導體裝置之製造方法，其中，(b)係於使上述第2氣體與吸附於上述基板之上述第1氣體進行反應的環境下進行。
  8. 如請求項2之半導體裝置之製造方法，其中，(b)係於使上述第2氣體與吸附於上述基板之上述第1氣體進行反應的環境下進行。
  9. 如請求項3之半導體裝置之製造方法，其中，(b)係於使上述第2氣體與吸附於上述基板之上述第1氣體進行反應的環境下進行。
  10. 如請求項1之半導體裝置之製造方法，其中，於(e)中，係於(b)之後進行(a)。
  11. 如請求項10之半導體裝置之製造方法，其中，於(e)中，係將(b)與(a)進行複數次。
  12. 如請求項10之半導體裝置之製造方法，其中，(a)係於使上述第1氣體物理性吸附於上述基板的環境下進行。
  13. 如請求項1之半導體裝置之製造方法，其中，於(a)中，係將表面形成了氧化膜之基板收容於上述處理容器。
  14. 如請求項13之半導體裝置之製造方法，其中，上述氧化膜係含有Si、Al、Ge、Ga、Zr、Ti、Hf之至少一種以上。
  15. 如請求項1之半導體裝置之製造方法，其中，上述第1氣體係含有H 2與O 2、H 2O、H 2O 2之至少一種以上。
  16. 如請求項1之半導體裝置之製造方法，其中，上述第2氣體係含有NH 3、N 2與H 2、N 2H 2、N 3H 3、N 2H 4、其他含胺基之氣體之至少一種以上。
  17. 如請求項1之半導體裝置之製造方法，其中，上述第3氣體係含有Cl或F作為上述鹵元素，並含有Ti、Zr、Hf等第4族元素、Mo、W等第6族元素之至少一種以上。
  18. 一種基板處理方法，係具有： (a)對處理室內之基板供給含有氫與氧之第1氣體的步驟； (b)對上述基板供給含有氮與氫之第2氣體的步驟； (c)對上述基板供給含有鹵元素之第3氣體的步驟；與 (d)對上述基板供給反應氣體的步驟； 並具有： (e)進行(a)與(b)之步驟；與 (f)於(e)後，進行(c)與(d)，藉此對上述基板形成膜之步驟。
  19. 一種藉由電腦使基板處理裝置執行下述手續之程式，該等手續係具有： (a)對處理室內之基板供給含有氫與氧之第1氣體的手續； (b)對上述基板供給含有氮與氫之第2氣體的手續； (c)對上述基板供給含有鹵元素之第3氣體的手續；與 (d)對上述基板供給反應氣體的手續； 並具有： (e)進行(a)與(b)之手續；與 (f)於(e)後，進行(c)與(d)，藉此對上述基板形成膜之手續。
  20. 一種基板處理裝置，係具有： 對基板進行處理之處理容器； 對上述處理容器內供給含有氫與氧之第1氣體、含有氮與氫之第2氣體、含有鹵元素之第3氣體及反應氣體的氣體供給系統；與 控制部，係構成為可控制上述氣體供給系統，使其進行下述處理，該等處理係具有： (a)對上述處理室內之基板供給含有氫與氧之第1氣體的處理； (b)對上述基板供給含有氮與氫之第2氣體的處理； (c)對上述基板供給含有鹵元素之第3氣體的處理；與 (d)對上述基板供給反應氣體的處理； 並具有： (e)進行(a)與(b)之處理；與 (f)於(e)後，進行(c)與(d)，藉此對上述基板形成膜之處理。
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