TW202318538A - 半導體裝置之製造方法、基板處理方法、基板處理裝置及記錄媒體 - Google Patents

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Abstract

本發明係可在抑制底層膜遭氧化情況下，提升於底層膜上形成之含金屬膜的特性。 包括有：(a)對已形成含金屬膜的基板，供應含有金屬元素之含金屬氣體的步驟；(b)對基板供應還原氣體的步驟；(c)對基板供應含有氧原子之含氧氣體與還原氣體的步驟；(d)以第1次數重複施行包含有(a)與(b)之循環的步驟；以及(e)在(d)之後，以第2次數重複施行包含有(a)與(c)之循環的步驟。

Description

半導體裝置之製造方法、基板處理方法、基板處理裝置及記錄媒體
本揭示係關於半導體裝置之製造方法、基板處理方法、基板處理裝置及記錄媒體。
作為半導體裝置(元件)製造步驟之一步驟，係有施行在處理室內所收容的基板上，形成膜的成膜處理(例如參照專利文獻1)。 [先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：國際公開第2006/134930號
(發明所欲解決之問題)
但是，在底層膜上形成含金屬元素之含金屬膜時，會有底層膜遭氧化，導致含金屬膜中包含雜質的情況。
本揭示目的在於提供：能在抑制底層膜氧化情況下，提升在底層膜上所形成含金屬膜特性的技術。 (解決問題之技術手段)
根據本揭示一態樣所提供的技術，係 (a)對已形成含金屬膜的基板，供應含有金屬元素之含金屬氣體的步驟； (b)對上述基板供應還原氣體的步驟； (c)對上述基板供應含有氧原子之含氧氣體與上述還原氣體的步驟； (d)以第1次數重複施行包含有(a)與(b)之循環的步驟；以及 (e)在(d)之後，以第2次數重複施行包含有(a)與(c)之循環的步驟。 (對照先前技術之功效)
根據本揭示，可在抑制底層膜遭氧化情況下，提升底層膜上所形成含金屬膜的特性。
以下參照圖1至4、圖5(A)至圖5(E)進行說明。另外，以下說明所使用的圖式均僅止於示意性而已，圖式上各要件的尺寸關係、各要件的比率等未必與現實物一致。又，複數圖式間各要件的尺寸關係、各要件的比率等亦未必一致。
(1)基板處理裝置之構成 基板處理裝置10係具備有處理爐202。該處理爐202係設有當作加熱手段(加熱機構、加熱系統)用的加熱器207。加熱器207呈圓筒形狀，利用當作保持板用的加熱器機座(未圖示)支撐呈垂直安設。
在加熱器207的內側配設有與加熱器207呈同心圓狀構成反應容器(處理容器)的外管203。外管203係由例如石英(SiO 2)或碳化矽(SiC)等耐熱性材料構成，形成上端封閉而下端開口的圓筒形狀。在外管203的下方配設有與外管203呈同心圓狀的歧管(進氣法蘭)209。歧管209係由例如不鏽鋼(SUS)等金屬構成，形成上端與下端均呈開口的圓筒形狀。在歧管209上端部與外管203之間，設有當作密封構件用的O形環220a。歧管209藉由加熱器機座支撐，外管203便呈垂直安設狀態。
在外管203的內側配設有構成反應容器的內管204。內管204係由例如石英(SiO 2)、碳化矽(SiC)等耐熱性材料構成，形成上端封閉而下端開口的圓筒形狀。主要由外管203、內管204、及歧管209構成處理容器(反應容器)。處理容器的筒中空部(內管204內側)形成處理室201。
處理室201係構成利用後述晶舟217，可依水平姿勢朝鉛直方向呈多層排列狀態收容當作基板的晶圓200。
在處理室201內依貫穿歧管209之側壁及內管204的方式設置噴嘴410、420、430、440。噴嘴410、420、430、440分別連接著氣體供應管310、320、330、340。惟，本實施形態的處理爐202並不限於上述形態。
在氣體供應管310、320、330、340中，從上游側起依序分別設有屬於流量控制器(流量控制部)的質量流量控制器(MFC)312、322、332、342、及屬於開關閥的閥314、324、334、344。氣體供應管310、320、330、340在較閥314、324、334、344更靠下游側分別連接著供應惰性氣體的氣體供應管510、520、530、540。在氣體供應管510、520、530、540中從上游側起依序分別設有屬於流量控制器(流量控制部)的MFC512、522、532、542、及屬於開閉閥的閥514、524、534、544。
氣體供應管310、320、330、340的前端部分別連接噴嘴410、420、430、440。噴嘴410、420、430、440係構成L形噴嘴，且水平部設計成貫穿歧管209側壁與內管204狀態。噴嘴410、420、430、440的垂直部係設計成朝內管204的徑方向朝外突出，且設置於朝鉛直方向延伸的甬道形狀(溝形狀)之預備室201a內部，在預備室201a內設計成沿內管204的內壁朝向上方(晶圓200排列方向上方)。
噴嘴410、420、430、440係設計成分別從處理室201的下部區域延伸至處理室201的上部區域，在與晶圓200對向的位置處分別設有複數氣體供應孔410a、420a、430a、440a。藉此，從噴嘴410、420、430、440的氣體供應孔410a、420a、430a、440a，分別朝晶圓200供應處理氣體。該氣體供應孔410a、420a、430a、440a係從內管204的下部橫跨至上部設置複數個，分別具有相同開口面積，且依相同開口間距設置。但，氣體供應孔410a、420a、430a、440a並不限於上述形態。例如亦可為開口面積係從內管204的下部朝上部呈開口面積逐漸擴大狀態。藉此，可使從氣體供應孔410a、420a、430a、440a所供應氣體的流量更均勻化。
噴嘴410、420、430、440的氣體供應孔410a、420a、430a、440a，係從後述晶舟217的下部起至上部之高度位置處設計複數個。所以，從噴嘴410、420、430、440的氣體供應孔410a、420a、430a、440a朝處理室201內供應的處理氣體，係被從晶舟217的下部至上部供應給所收容晶圓200之全域。噴嘴410、420、430、440係只要設計成從處理室201的下部區域起延伸至上部區域便可，較佳係設計成延伸至晶舟217的頂板附近。
從氣體供應管310，經由MFC312、閥314、噴嘴410，將當作處理氣體用，屬於含金屬元素之原料氣體之含金屬氣體供應給處理室201內。
從氣體供應管320，經由MFC322、閥324、噴嘴420，將當作處理氣體用之還原氣體供應給處理室201內。
從氣體供應管330，經由MFC332、閥334、噴嘴430，將當作處理氣體用之含氧原子(O)氣體的含氧氣體供應給處理室201內。
從氣體供應管340，經由MFC342、閥344、噴嘴440，將當作處理氣體用之屬於含鹵元素氣體的含鹵氣體供應給處理室201內。
從氣體供應管510、520、530、540，將惰性氣體分別經MFC512、522、532、542、閥514、524、534、544、噴嘴410、420、430、440供應給處理室201內。
惰性氣體係可使用例如：氮(N 2)氣體、氬(Ar)氣體、氦(He)氣體、氖(Ne)氣體、氙(Xe)氣體等稀有氣體。惰性氣體係可使用該等中之1者以上。就此點而言，針對後述其他惰性氣體亦同。
主要由氣體供應管310、320、330、340、MFC312、322、332、342、閥314、324、334、344、及噴嘴410、420、430、440構成處理氣體供應系統，但亦可認為僅由噴嘴 410、420、430、440構成處理氣體供應系統。處理氣體供應系統亦可簡稱為氣體供應系統。當從氣體供應管310流通含金屬氣體時，主要係由氣體供應管310、MFC312、及閥314，構成含金屬氣體供應系統，亦可將噴嘴410包含於含金屬氣體供應系統中。又，從氣體供給管320流通還原氣體時，主要由氣體供應管320、MFC322、及閥324構成還原氣體供應系統，亦可將噴嘴420包含於還原氣體供應系統中。又，從氣體供應管330流通含氧氣體時，主要由氣體供應管330、MFC332、及閥334構成含氧氣體供應系統，亦可將噴嘴430包含於含氧氣體供應系統中。又，從氣體供應管340流通含鹵氣體時，主要由氣體供應管340、MFC342、及閥344構成含鹵氣體供應系統，亦可將噴嘴440包含於含鹵氣體供應系統中。又，主要由氣體供應管510、520、530、540、MFC512、522、532、542、及閥514、524、534、544構成惰性氣體供應系統。惰性氣體供應系統亦可稱為稀有氣體供應系統。
本實施形態的氣體供應方法，係通過由內管204的內壁、與複數片晶圓200端部所定義的圓環狀縱長空間內的預備室201a內配置之噴嘴410、420、430、440搬送氣體。然後，從噴嘴410、420、430、440在晶圓之相對向的位置處所設置複數氣體供應孔410a、420a、430a、440a，朝內管204內噴出氣體。更詳言之，從噴嘴410的氣體供應孔410a、噴嘴420的氣體供應孔420a、及噴嘴430的氣體供應孔430a、噴嘴440的氣體供應孔440a，朝晶圓200表面的平行方向噴出處理氣體等。
排氣孔(排氣口)204a係在內管204側壁、且相對向於噴嘴410、420、430、440的位置處所形成的貫通孔，例如朝鉛直方向呈細長開設的狹縫狀貫通孔。從噴嘴410、420、430、440的氣體供應孔410a、420a、430a、440a朝處理室201內供應、且在晶圓200表面上流動的氣體，經由排氣孔204a流入於在內管204與外管203間所形成間隙構成的排氣路徑206內。然後，流入於排氣路徑206內的氣體會流入於排氣管231內，再被排出於處理爐202外。
排氣孔204a係設置在相對向於複數晶圓200的位置處，從氣體供應孔410a、420a、430a、440a供應給處理室201內的晶圓200附近之氣體，朝水平方向流動後，經由排氣孔204a流入於排氣路徑206內。排氣孔204a並不僅侷限於構成狹縫狀貫穿孔的情況，亦可由複數個的孔構成。
在歧管209中設有將處理室201內的環境予以排氣用的排氣管231。在排氣管231中從上游側起依序連接著：當作檢測處理室201內壓力之壓力檢測器(壓力檢測部)用的壓力感測器245、APC(Auto Pressure Controller，壓力自動控制)閥243、當作真空排氣裝置用的真空泵246。APC閥243係藉由在使真空泵246運轉狀態下進行閥的開閉，便可進行處理室201內的真空排氣與停止真空排氣，更藉由在使真空泵246運轉狀態下調節閥開度，便可調整處理室201內的壓力。主要係由排氣孔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。亦可考慮將真空泵246包含於排氣系統中。
在歧管209的下方設置可將歧管209下端開口呈氣密式封閉，當作爐口蓋體用的密封蓋219。密封蓋219係構成於歧管209下端從鉛直方向由下側抵接的狀態。密封蓋219係由例如SUS等金屬構成，形成圓盤狀。在密封蓋219的上面設有抵接於歧管209之下端，當作密封構件用的O形環220b。在密封蓋219之處理室201的相反側，設置使收容晶圓200的晶舟217進行旋轉之旋轉機構267。旋轉機構267的旋轉軸255係貫穿密封蓋219連接於晶舟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係構成利用在外管203外部所設置升降機構之晶舟升降機115，構成在垂直方向上進行升降。晶舟升降機115係藉由使密封蓋219升降，構成可將晶舟217搬入及搬出於處理室201內外。晶舟升降機115係構成可將晶舟217、與晶舟217中所收容的晶圓200，朝處理室201內外進行搬送的搬送裝置(搬送系統)。
當作基板支撐器用的晶舟217，係構成將複數片、例如25~200片之晶圓200，依水平姿勢且中心相互對齊狀態，在鉛直方向上隔開間隔排列。晶舟217係由例如石英、SiC等耐熱性材料構成。晶舟217的下部係由例如石英、SiC等耐熱性材料構成，且形成筒狀構件構成的絕熱筒218支撐。藉由該構成，來自加熱器207的熱便不易傳遞至密封蓋219側。但，本實施形態並不限於上述形態。例如亦可在晶舟217的下部不設置絕熱筒218，而是設置由石英、SiC等耐熱性材料所構成絕熱板，依水平姿勢呈多層(未圖示)支撐。
如圖2所示，在內管204內設置當作溫度檢測器用的溫度感測器263，構成為根據由溫度感測器263所檢測到的溫度資訊，調整加熱器207的通電量，使處理室201內的溫度便成為所需溫度分佈。溫度感測器263係與噴嘴410、420、430、440同樣地構成L字形，且沿內管204的內壁設置。
如圖3所示，屬於控制部(控制手段)的控制器121係構成具備有：CPU(Central Processing Unit，中央處理器)121a、RAM(Random Access Memory，隨機存取記憶體)121b、記憶裝置121c、及I/O埠121d的電腦。RAM121b、記憶裝置121c、I/O埠121d係經由內部匯流排，構成可與CPU121a進行資料交換。控制器121連接於由例如觸控板等構成的輸出入裝置122。
記憶裝置121c係由例如快閃記憶體、HDD(Hard Disk Drive，硬碟機)等構成。在記憶裝置121c內可讀出的儲存著控制基板處理裝置動作的控制程式、記載著後述半導體裝置製造方法(基板處理方法)的順序與條件等製程配方等等。製程配方係使控制器121執行後述半導體裝置製造方法(基板處理方法)的各項步驟，依可獲得既定結果的方式組合而成，具有程式的機能。以下，亦將該製程配方、控制程式等統稱為「程式」。本說明書中使用程式用詞的情況，係有僅單含製程配方的情況、僅單含控制程式的情況、或包含製程配方與控制程式組合的情況。RAM121b係構成為暫時性儲存著由CPU121a所讀出程式、資料等的記憶體區域(工作區塊)。
I/O埠121d係連接於上述的MFC312、322、332、342、512、522、532、542、閥314、324、334、344、514、524、534、544、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、晶舟升降機115等。
CPU121a係構成從記憶裝置121c讀出控制程式並執行，且配合從輸出入裝置122的操作指令輸入等而從記憶裝置121c讀出配方。CPU121a係依照所讀出配方的內容，針對由MFC312、322、332、342、512、522、532、542進行的各種氣體之流量調整動作、閥314、324、334、344、514、524、534、544的開閉動作、APC閥243的開閉動作、及由APC閥243根據壓力感測器245進行的壓力調整動作、根據溫度感測器263進行的加熱器207之溫度調整動作、真空泵246的啟動及停止、由旋轉機構267進行的晶舟217之旋轉及旋轉速度調節動作、由晶舟升降機115進行的晶舟217之升降動作、晶舟217的晶圓200之收容動作等進行控制。
控制器121係藉由將外部記憶裝置(例如：磁帶；軟碟、硬碟等磁碟；CD、DVD等光碟；MO等光磁碟；USB記憶體、記憶卡等半導體記憶體)123所儲存的上述程式，安裝於電腦中便可構成。記憶裝置121c與外部記憶裝置123係構成電腦可讀取的記錄媒體。以下，將該等亦簡單統稱為記錄媒體。本說明書中，記錄媒體係有：僅單含記憶裝置121c的情況、僅單含外部記憶裝置123的情況、或該等二者均含有的情況。另外，對電腦提供程式時，亦可不使用外部記憶裝置123，而使用網際網路、專用線路等通訊手段進行。
(2)基板處理步驟(基板處理方法) 就半導體裝置(元件)之製造步驟的一步驟，針對在已形成當作底層膜用之含金屬元素之含金屬膜300的晶圓200上，形成含金屬元素之含金屬膜600的步驟一例，使用圖4進行說明。在已形成含金屬膜300的晶圓200上，形成含金屬膜600的步驟，係使用上述基板處理裝置10的處理爐202實施。以下說明中，構成基板處理裝置10的各部位動作係利用控制器121進行控制。
本態樣的基板處理步驟(半導體裝置之製造步驟)，係包括有： (a)對已形成含金屬膜的晶圓200，供應含有金屬元素之含金屬氣體的步驟； (b)對晶圓200供應還原氣體的步驟； (c)對晶圓200供應含有氧原子之含氧氣體與上述還原氣體的步驟； (d)以第1次數重複施行包含有(a)與(b)之循環的步驟；以及 (e)在(d)之後，以第2次數重複施行包含有(a)與(c)之循環的步驟。
本說明書中採用「晶圓」用詞時，係有指「晶圓本身」的情況、「晶圓、與在其表面上所形成既定層或膜等的積層體」的情況。本說明書中，採用「晶圓表面」用詞時，係有指「晶圓本身的表面」之情況、「在晶圓上所形成既定層或膜等的表面」之情況。本說明書中，使用「基板」用詞的情況亦與使用「晶圓」用詞的情況同義。
(晶圓搬入) 若複數片晶圓200裝填(晶圓補充)於晶舟217，如圖1所示，支撐著複數片晶圓200的晶舟217，利用晶舟升降機115上舉被搬入至處理室201內(晶舟裝載)，並收容於處理容器中。在該狀態下，密封蓋219成為經由O形環220將反應管203的下端開口封閉之狀態。
(壓力調整及溫度調整) 依處理室201內，即，晶圓200所存在空間成為所需壓力(真空度)的方式，利用真空泵246進行真空排氣。此時，處理室201內的壓力係利用壓力感測器245測定，根據該測定到的壓力資訊，回饋控制著APC閥243(壓力調整)。真空泵246係至少直到對晶圓200的處理結束之前的期間內，均維持經常啟動狀態。
再者，依處理室201內成為所需溫度的方式，利用加熱器207進行加熱。此時，依處理室201內成為所需溫度分佈的方式，根據由溫度感測器263所檢測到的溫度資訊，回饋控制著對加熱器207的通電量(溫度調整)。利用加熱器207進行的處理室201內之加熱，係至少直到對晶圓200的處理結束之前的期間內，均持續進行。
此處，作為底層膜的含金屬膜300係可使用含有金屬元素且為過渡金屬(過渡元素)，例如鎢(W)、鉬(Mo)、銅(Cu)、鈷(Co)中之至少1種以上的膜。含金屬膜300係可作為金屬配線使用，含金屬膜300係可為配線層最下層的金屬配線M1，亦可為中間層的金屬配線My(y係自然數)。
例如圖5(A)所示，當在晶圓200上形成含金屬膜300，在含金屬膜300上形成絕緣膜400，在絕緣膜400中已形成有溝渠、孔洞等凹部400a的晶圓200上，於凹部400a內埋設形成含金屬元素之含金屬膜600時，會有導致在凹部400a內的含金屬膜300表面上，形成屬於自然氧化膜的金屬氧化膜500之情況。特別係W、Mo、Cu、Co等過渡金屬容易被氧化，而有導致表面上形成金屬氧化膜500的情況。若形成金屬氧化膜500未被除去而殘留，便會有導致含金屬膜300、與凹部400a內所埋設含金屬膜600間之接觸電阻增加的可能性。當含金屬膜600之一例係形成釕(Ru)膜的情況，為能活用Ru膜的低電阻特長，必需降低接觸電阻。
此處，本態樣的基板處理步驟(半導體裝置之製造步驟)，在凹部400a內形成含金屬膜600之前，於同一處理室201內，對晶圓200供應含鹵元素之含鹵氣體，施行除去金屬氧化膜500中至少其中一部分的預處理步驟。即，在同一處理室內(in-situ)連續施行預處理步驟與成膜步驟。即，藉由施行後述預處理步驟，除去金屬氧化膜500後，於同一處理室201內施行後述成膜步驟，形成含金屬膜600。
A.預處理步驟 (含鹵氣體供應、步驟S1) 打開閥344，朝氣體供應管340內流通含鹵氣體。含鹵氣體係利用MFC342進行流量調整，從噴嘴440的氣體供應孔440a供應給處理室201內，再從排氣管231被排氣。此時，對晶圓200供應含鹵氣體。此時，同時打開閥544，朝氣體供應管540內流入惰性氣體。在氣體供應管540內流動的惰性氣體，利用MFC542進行流量調整，再與含鹵氣體一起供應給處理室201內，然後再從排氣管231被排氣。此時，為防止含鹵氣體侵入於噴嘴410、420、430內，便打開閥514、524、534，朝氣體供應管510、520、530內流入惰性氣體。惰性氣體係經由氣體供應管310、320、330、噴嘴410、420、430供應給處理室201內，再從排氣管231被排氣。
此時調整APC閥243，將處理室201內的壓力設在例如1~3990Pa範圍內的壓力。利用MFC342控制的含鹵氣體供應流量，係設為例如0.05~20slm範圍內的流量。利用MFC512、522、532、542控制的惰性氣體供應流量，分別設為例如0.1~50slm範圍內的流量。另外，本揭示中如「1~3990Pa」的數值範圍表達，係指下限值與上限值均涵蓋於該範圍內。所以，例如「1~3990Pa」係指「1Pa以上且3990Pa以下」。其他的數值範圍亦同。
此時，流入於處理室201內的氣體係僅含鹵氣體與惰性氣體。含鹵氣體係與在含金屬膜300上所形成金屬氧化膜500的至少其中一部分進行置換反應。即，金屬氧化膜500中的O會與鹵元素產生反應，而脫離金屬氧化膜500，再依反應副產物形式被從處理室201內排出。即，金屬氧化膜500至少其中一部分被除去(蝕刻)。
含鹵氣體，係可使用僅選擇性地對例如在晶圓200上的凹部400a內所形成金屬氧化膜500施行蝕刻的氣體。含鹵氣體係可使用含有屬於鹵元素之例如1個以上之氯(Cl)原子、與1個以上之氧(O)原子的氣體。即，含鹵氣體係可使用分子構造為MOxCly的鹵氧化物。此處，M係含有例如：磷(P)、硫(S)、碳(C)中至少1種以上。鹵氧化物係可使用例如：氧氯化磷(POCl 3)、亞磺醯氯(SOCl 2)、碳醯二氯(COCl 2)氣體等。含鹵氣體係可使用該等中之1種以上。
依此，當含鹵氣體係使用鹵氧化物的情況，金屬氧化膜500中的O會與Cl、O產生反應，並脫離金屬氧化膜500，如圖5(B)所示，可僅對金屬氧化膜500選擇性蝕刻。例如由矽氧化(SiO 2)膜形成的絕緣膜400不會被蝕刻，僅對金屬氧化膜500選擇性蝕刻。即，含鹵氣體亦可稱為對金屬氧化膜500蝕刻的蝕刻氣體。
(殘留氣體除去(排氣)、步驟S2) 從開始供應含鹵氣體起經既定時間後，例如1~600秒鐘後，關閉氣體供應管340的閥344，停止供應含鹵氣體。即，含鹵氣體對晶圓200的供應時間，係設為例如1~600秒。此時，排氣管231的APC閥243保持開啟狀態，利用真空泵246將處理室201內施行真空排氣，而將處理室201內殘留的未反應、或經參與金屬氧化膜500蝕刻後的含鹵氣體，從處理室201內排除(將晶圓200存在空間施行排氣)。即，將處理室201內施行迫淨。此時，閥514、524、534、544保持開啟狀態，維持惰性氣體供應給處理室201內。惰性氣體具有迫淨氣體作用，可提高將處理室201內殘留的未反應、或經參與蝕刻後的含鹵氣體，從處理室201內排除的效果。
另外，上述預處理步驟亦可稱為金屬氧化膜除去步驟、預蝕刻步驟或預清洗步驟。
B.含金屬膜形成步驟(成膜步驟) [第1含金屬膜形成步驟] (含金屬氣體供應、步驟S11) 打開閥314，朝氣體供應管310內流入屬於原料氣體的含金屬氣體。含金屬氣體係利用MFC312進行流量調整，從噴嘴410的氣體供應孔410a供應給處理室201內，再從排氣管231排氣。此時，同時打開閥514，朝氣體供應管510內流入惰性氣體。在氣體供應管510內流動的惰性氣體，利用MFC512進行流量調整，再與含金屬氣體一起供應給處理室201內，然後從排氣管231被排氣。此時，為防止含金屬氣體侵入於噴嘴420、430、440內，便打開閥524、534、544，朝氣體供應管520、530、540內流入惰性氣體。惰性氣體係經由氣體供應管320、330、340、噴嘴420、430、440供應給處理室201內，再從排氣管231排氣。
此時，調整APC閥243，將處理室201內的壓力設為例如1~3990Pa範圍內的壓力。由MFC312控制的含金屬氣體供應流量係設為例如0.05~1slm範圍內的流量。由MFC512、522、532、542控制的惰性氣體供應流量，分別設為例如0.1~50slm範圍內的流量。
此時流入處理室201內的氣體係僅有含金屬氣體與惰性氣體。即，如圖5(B)所示，對經除去金屬氧化膜500的晶圓200供應含金屬氣體，而在晶圓200(表面的絕緣膜400與凹部400a內)上形成含金屬層。含金屬層亦可為含其他元素的金屬層，亦可為含金屬氣體的吸附層。
含金屬氣體係可使用含有金屬元素，例如過渡金屬(過渡元素)的氣體，較佳係可使用含有白金族元素、第8族元素的氣體。含金屬氣體係可使用例如含有釕(Ru)的含Ru氣體。依此，藉由使用含有過渡金屬、白金族元素、第8族元素的氣體，便可形成低電阻的含金屬膜。又，含金屬氣體係可使用含金屬元素與羰基的氣體。藉此可提升成膜速率。
含金屬氣體係可使用例如：雙(乙基環戊二烯基)釕(Ru(C 2H 5C 5H 4) 2)、丁基二茂釕(Ru(C 5H 5)(C 4H 9C 5H 4))、三(2,4-辛二酮)釕(Ru[CH 3COCHCO(CH 2)3CH 3] 3)、2,4-二甲基戊二烯基乙基環戊二烯釕(Ru(C 2H 5C 5H 4)((CH 3)C 5H 5))、Ru(C 7H 8)(C 7H 11O 2)、二羰基雙(5-甲基-2,4-己二酮)釕(II)(C 16H 22O 6Ru)、十二羰基三釕(Ru 3(CO) 12)、η4-2,3-二甲基丁二烯三羰釕((DMBD)Ru(CO) 3)、η4-丁二烯三羰釕((BD)Ru(CO 3))、η4-1,3-環己二烯三羰釕((CHD)Ru(CO) 3)、雙(二羰基環戊二烯釕)(C 14H 10O 4Ru 2)、三羰基二氯釕(II)([Ru(CO) 3Cl 2] 2)等使有機金屬材料氣化的氣體等。含金屬氣體係可使用該等中之1種以上。
此處，當含金屬氣體係使用例如含Ru氣體的情況，在晶圓200上的凹部400a內形成含Ru層。含Ru層係可為含有其他元素的Ru層，亦可為含Ru氣體的吸附層，亦可為該等二者均含有。
(殘留氣體除去、步驟S12) 從開始供應含金屬氣體起經既定時間後、例如1~120秒鐘後，關閉氣體供應管310的閥314，停止供應含金屬氣體。即，含金屬氣體對晶圓200的供應時間，係設為例如1~120秒。此時，排氣管231的APC閥243保持開啟狀態，利用真空泵246將處理室201內施行真空排氣，而將處理室201內殘留的未反應、或經參與含金屬層形成後的含金屬氣體，從處理室201內排除。即，將處理室201內施行迫淨。此時，閥514、524、534、544保持開啟狀態，維持惰性氣體供應給處理室201內。惰性氣體具有迫淨氣體作用，可提高將處理室201內殘留的未反應、或經參與含金屬層形成後的含金屬氣體，從處理室201內排除的效果。
(還原氣體供應、步驟S13) 經除去處理室201內的殘留氣體後，打開閥324，朝氣體供應管320內流入還原氣體。還原氣體係利用MFC322進行流量調整，再從噴嘴420的氣體供應孔420a供應給處理室201內，然後被從排氣管231排氣。此時，對晶圓200供應還原氣體。此時，同時打開閥524，朝氣體供應管520內流入惰性氣體。在氣體供應管520內流動的惰性氣體係利用MFC522進行流量調整。惰性氣體係與還原氣體一起供應給處理室201內，再從排氣管231被排氣。此時，為防止還原氣體侵入噴嘴410、430、440內，打開閥514、534、544，朝氣體供應管510、530、540內流入惰性氣體。惰性氣體係經由氣體供應管310、330、340、噴嘴410、430、440供應給處理室201內，再從排氣管231被排氣。
此時，調整APC閥243，將處理室201內的壓力設為例如5~15000Pa範圍內的壓力。利用MFC322控制的還原氣體供應流量係設為例如1~100slm、較佳為15~50slm範圍內的流量。利用MFC512~542控制的惰性氣體供應流量，分別設為例如0.1~50slm範圍內的流量。
此處，將本步驟中屬於處理室201內壓力之晶圓200所存在空間的壓力(總壓)，設為較高於後述步驟S23中晶圓200所存在空間的壓力(總壓)。即，本步驟的處理室201內壓力，較高於後述步驟S23的處理室201內壓力。
藉由提高還原氣體供應時的處理室201內壓力，膜中的配位體(ligand)便可輕易地被除去。此處，為除去配位體，在上述步驟S12的殘留氣體除去時若依高壓施行迫淨，則處理室201內壓力返回原本壓力較耗時間。藉由提高本步驟還原氣體供應時的處理室201內壓力，便可獲得在迫淨時依較短於提高處理室201內壓力的時間將配位體除去(迫淨)的效果。
再者，在基板處理步驟中全步驟進行還原氣體供應時，若將處理室201內的壓力設為高壓，則在供應含金屬氣體、與供應還原氣體之間，需要從低壓調整為高壓的壓力調整之時間。本揭示係在全步驟中，藉由在前半段的第1含金屬膜形成步驟之供應還原氣體時，將處理室201內予以高壓化，且在後半段的第2含金屬膜形成步驟之供應還原氣體時，將處理室201內予以低壓化，便可縮短供應含金屬氣體與供應還原氣體間的壓力調整時間。即，可提升生產性。
另外，本步驟的還原氣體分壓亦可設為較高於後述步驟S23的還原氣體分壓。又，亦可使本步驟的處理室201內壓力、與還原氣體分壓中之至少任一者，依既定循環(第1次數)進行變化。換言之，每次重複第1含金屬膜形成步驟的循環數(第1次數)時，亦可使本步驟還原氣體供應時的處理室201內壓力、與還原氣體分壓中之至少任一項變化。具體而言，亦可使本步驟的處理室201內壓力、與還原氣體分壓中之至少任一項，在每次既定循環(第1次數)時變小。
此時流入處理室201內的氣體係僅有還原氣體與惰性氣體。
還原氣體係可使用例如屬於含氫(H)氣體的氫(H 2)氣體、重氫(D 2)氣體、經活化之含氫氣體等。還原氣體係可使用該等中之1種以上。
此處，當還原氣體係使用H 2氣體時，H 2氣體會與步驟S11在晶圓200上所形成含金屬層至少其中一部分進行置換反應。例如當含金屬氣體係使用含金屬元素與羰基的氣體時，含金屬層中的O等會與H 2產生反應並脫離含金屬層，再依水蒸氣(H 2O)等反應副產物形式從處理室201內排出。然後，在晶圓200上含金屬元素且經降低O的含金屬層。
(殘留氣體除去、步驟S14) 形成含金屬層後，關閉閥324，停止供應還原氣體。然後，依照與上述步驟S12同樣的處理順序，將處理室201內殘留的未反應、或經參與含金屬層形成後的還原氣體、以及反應副產物，從處理室201內排除。即，將處理室201內施行迫淨。
(實施既定次數) 藉由執行上述步驟S11~步驟S14的循環至少施行1次以上[第1次數(既定次數)(n次)]，便如圖5(C)所示，在晶圓(表面的絕緣膜400、凹部400a內、即凹部400a內的含金屬膜300)上，形成既定厚度的第1含金屬膜600a。上述循環較佳係重複複數次。藉此，可降低含金屬膜300的表面氧化層量，能形成經抑制界面氧化層成長的第1含金屬膜600a。
[第2含金屬膜形成步驟] (含金屬氣體供應、步驟S21) 打開閥314，朝氣體供應管310內流入含金屬氣體。另外，本步驟所使用的含金屬氣體，亦可與上述第1含金屬膜形成步驟所使用含金屬氣體相同的氣體，亦可為不同種類的含金屬氣體。含金屬氣體係利用MFC312進行流量調整，從噴嘴410的氣體供應孔410a供應給處理室201內，再從排氣管231被排氣。此時，對晶圓200供應含金屬氣體。此時，同時打開閥514，朝氣體供應管510內流入惰性氣體。在氣體供應管510內流動的惰性氣體，係利用MFC512進行流量調整，並與含金屬氣體一起供應給處理室201內，再從排氣管231被排氣。此時，為防止含金屬氣體侵入於噴嘴420、430、440內，便打開閥524、523、544，朝氣體供應管520、530、540內流入惰性氣體。惰性氣體係經由氣體供應管320、330、340、噴嘴420、430、440供應給處理室201內，再從排氣管231被排氣。
此時，調整APC閥243，將處理室201內的壓力設為例如1~3990Pa範圍內的壓力。利用MFC312控制的含金屬氣體供應流量，係設為例如0.05~1slm範圍內的流量。利用MFC512、522、532、542控制的惰性氣體供應流量，分別設為例如0.1~50slm範圍內的流量。
此時，流入處理室201內的氣體係僅有含金屬氣體與惰性氣體。即，對如圖5(C)所示第1含金屬膜600a，供應含金屬氣體，而於晶圓200(表面的第1含金屬膜600a)上形成含金屬層。含金屬層係可為含有其他元素的金屬層，亦可為含金屬氣體的吸附層。
(殘留氣體除去、步驟S22) 從開始供應含金屬氣體起經既定時間後、例如1~120秒鐘後，關閉氣體供應管310的閥314，停止供應含金屬氣體。然後，依照與上述步驟S12同樣的處理順序，將處理室201內殘留的未反應、或經參與含金屬層形成後的含金屬氣體、以及反應副產物，從處理室201內排除。即，對處理室201內施行迫淨。
(同時供應還原氣體與供應含氧氣體、步驟S23) 經除去處理室201內的殘留氣體後，打開閥324、334，朝氣體供應管320內流入還原氣體，並朝氣體供應管330內流入微量含氧氣體。另外，第2含金屬膜形成步驟所使用的還原氣體，係可為與上述第1含金屬膜形成步驟所使用還原氣體相同的氣體，亦可為不同種類的還原氣體。還原氣體係利用MFC322進行流量調整，從噴嘴420的氣體供應孔420a供應給處理室201內，再從排氣管231被排氣。含氧氣體係利用MFC332進行流量調整，從噴嘴430的氣體供應孔430a供應給處理室201內，再從排氣管231被排氣。此時，對晶圓200同時供應還原氣體與含氧氣體。即，在開始供應還原氣體之同時，亦開始供應含氧氣體。此時更同時打開閥524、534，分別朝氣體供應管520、530內流入惰性氣體。在氣體供應管520、530內流動的惰性氣體，係利用MFC522、532進行流量調整。惰性氣體係分別與還原氣體、含氧氣體一起供應給處理室201內，再從排氣管231被排氣。此時，為防止還原氣體與含氧氣體侵入至噴嘴410、440內，打開閥514、544，朝氣體供應管510、540內流入惰性氣體。惰性氣體係經由氣體供應管310、340、噴嘴410、440供應給處理室201內，再從排氣管231被排氣。
此時，調整APC閥243，將處理室201內的壓力設為例如1~13000Pa範圍內的壓力。利用MFC322控制的還原氣體供應流量係設為例如1~100slm、較佳5~50slm範圍內的流量。利用MFC332控制的含氧氣體供應流量係設為例如0.01~10slm、較佳0.1~5slm範圍內的流量。利用MFC512、522、532、542控制的惰性氣體供應流量，分別設為例如0.1~50slm範圍內的流量。
此時，流入於處理室201內的氣體係僅有還原氣體、含氧氣體及惰性氣體。即，並行供應還原氣體與含氧氣體。還原氣體與含氧氣體會將含金屬氣體分解，並與晶圓200上所形成第1含金屬膜600a至少其中一部分進行置換反應。
此處，藉由在開始供應還原氣體之同時，亦開始供應含氧氣體，便可提高含金屬氣體的分解效果。即，藉由施行本步驟，便可除去含金屬氣體中的有機配位體。又，藉由在停止供應還原氣體之同時，亦停止供應含氧氣體，氧原子便有可能利用還原氣體被還原並排氣，藉此可抑制含金屬膜300遭氧化。又，藉由並行供應含氧氣體與還原氣體，便可獲得抑制含金屬氣體分解與含金屬膜氧化的雙重效果。
含氧氣體係可使用含有氧(O)原子的氣體，例如：氧(O 2)氣體、臭氧(O 3)氣體、經電漿激發的O 2(O 2*)氣體、O 2氣體+氫(H 2)氣體、水蒸氣(H 2O氣體)、過氧化氫(H 2O 2)氣體、一氧化二氮(N 2O)氣體、一氧化氮(NO)氣體、二氧化氮(NO 2)氣體、一氧化碳(CO)氣體、二氧化碳(CO 2)氣體等。含氧氣體係可使用該等中之1種以上。
例如當含金屬氣體係使用含金屬元素與羰基的氣體、還原氣體係使用H 2氣體、含氧氣體係使用O 2氣體的情況，第1含金屬膜600a中的有機配位體會與H 2、O 2產生反應，並脫離第1含金屬膜600a，再依水蒸氣(H 2O)等反應副產物的形式從處理室201內被排出。所以，在晶圓200形成含有金屬元素、但實質未含雜質的含金屬層。
(殘留氣體除去、步驟S24) 其次，關閉閥324、334，同時停止供應還原氣體與含氧氣體。即，停止供應還原氣體的時序、與停止供應含氧氣體的時序係設為同時。依此，藉由在停止供應還原氣體之同時，亦停止供應含氧氣體，氧原子便可有利用還原氣體進行還原並排氣，可抑制第1含金屬膜600a遭氧化。然後，依照與上述步驟S12同樣的處理順序，將處理室201內殘留的未反應、或經參與含金屬層形成後的還原氣體、含氧氣體及反應副產物從處理室201內排除。即，將處理室201內施行迫淨。
(實施既定次數) 即，藉由在上述第1含金屬膜形成步驟後，執行依序施行步驟S21~步驟S24的循環至少施行1次以上[第2次數(m次)]，便如圖5(D)所示，在晶圓200上所形成的第1含金屬膜600a上，形成既定厚度的第2含金屬膜600b，改質為含金屬膜600。即，如圖5(E)所示，在含金屬膜300上可形成含金屬膜600。上述循環較佳係重複複數次。
(後迫淨及回歸大氣壓) 分別從氣體供應管510~540朝處理室201內供應惰性氣體，再從排氣管231排氣。惰性氣體具有迫淨氣體作用，藉此處理室201內便利用惰性氣體迫淨，在處理室201內殘留的氣體與反應副產物會被從處理室201內除去(後迫淨)。然後，將處理室201內的環境置換為惰性氣體(惰性氣體置換)，並將處理室201內的壓力回歸於常壓(回歸大氣壓)。
(晶圓搬出) 然後，利用晶舟升降機115使密封蓋219下降，使反應管203的下端呈開口。然後，處理畢晶圓200在被晶舟217支撐的狀態下，被從反應管203下端搬出至反應管203的外部(晶舟卸載)。然後，處理畢晶圓200被從晶舟217中取出(晶圓退出)。
即，本揭示的基板處理步驟，利用第1含金屬膜形成步驟，在表面已形成含金屬膜300的晶圓200上，形成經抑制含金屬膜300上的界面氧化層成長之第1含金屬膜600a。然後，連續藉由施行第2含金屬膜形成步驟，形成降低第1含金屬膜600a中之有機配位體等雜質的第2含金屬膜600b。藉此，可在屬於底層膜的含金屬膜300上，形成經抑制含金屬膜300氧化、且除去膜中雜質的含金屬膜600。
(3)本實施形態所造成的效果 根據本實施形態可獲得以下所示1項或複數項效果。 (a)藉由第1含金屬膜形成步驟，可形成經抑制含金屬膜300上的界面氧化層成長之含金屬膜。 (b)藉由第2含金屬膜形成步驟，可除去含金屬氣體中的有機配位體，且藉由促進含金屬氣體分解，便可形成經降低膜中雜質的含金屬膜。又，藉由促進含金屬氣體分解，可提生成膜速度，俾能提升生產性。 (c)然後，藉由將第1含金屬膜形成步驟的循環次數(第1含金屬膜600a的膜厚)與第2含金屬膜形成步驟的循環次數(第2含金屬膜600b的膜厚)最佳化，便可形成能兼顧抑制氧化層、與降低膜中雜質的改良含金屬膜600。 (d)再者，藉由在成膜步驟之前施行預處理步驟，便可降低含金屬膜300與凹部400a內所埋設之含金屬膜600間之接觸電阻。
(4)其他實施形態 以上，針對本揭示實施形態進行具體說明。然而，本揭示並不僅侷限於上述實施形態，在不脫逸主旨的範圍內均可進行各種變更。另外，以下變化例僅就不同於上述實施形態之處進行詳述。
(變化例1) 圖6所示係上述圖4所示基板處理步驟的變化例圖。
本變化例中，上述基板處理步驟與第2含金屬膜形成步驟係不同。即，本變化例，在上述第2含金屬膜形成步驟的步驟S23中，使開始供應還原氣體的時序、與開始供應含氧氣體的時序不同，更使還原氣體結束供應的時序、與含氧氣體結束供應的時序不同。具體而言，在開始供應還原氣體後，才開始供應含氧氣體，且在停止供應含氧氣體後，才停止供應還原氣體。即，具有並行供應含氧氣體與還原氣體的時序。所以，將並行供應含氧氣體與還原氣體時序時的處理室201內壓力，設為較高於未並行供應而僅供應還原氣體時序時的處理室201內壓力。
依此，藉由還原氣體較含氧氣體先供應，便可抑制含金屬膜300遭氧化。又，藉由在停止供應含氧氣體後才停止還原氣體供應，便可抑制氧原子殘留於處理室201內的情形。又，藉由具有並行供應含氧氣體與還原氣體的時序，便可獲得抑制含金屬氣體分解、與含金屬膜氧化的雙重效果。又，此情況亦可獲得上述圖4所示基板處理步驟同樣的效果。
(變化例2) 圖7所示係上述圖4所示基板處理步驟的變化例圖。
本變化例中，上述基板處理步驟與第2含金屬膜形成步驟不同。即，本變化例，在上述第2含金屬膜形成步驟的步驟S23中，使開始供應還原氣體的時序、與開始供應含氧氣體的時序不同。具體而言，在開始供應還原氣體後才開始供應含氧氣體，且在停止供應含氧氣體之同時，亦停止供應還原氣體。即，具有並行供應含氧氣體與還原氣體的時序。所以，將並行供應含氧氣體與還原氣體時序時的處理室201內壓力，設為較高於未並行供應而僅供應還原氣體時序時的處理室201內壓力。
依此，藉由還原氣體較含氧氣體先供應，便可抑制含金屬膜300遭氧化。又，藉由在停止供應還原氣體之同時，亦停止供應含氧氣體，便可將氧原子利用還原氣體進行還原並排氣，可抑制含金屬膜300遭氧化。又，藉由具有並行供應含氧氣體與還原氣體的時序，可獲得抑制含金屬氣體分解與含金屬膜氧化的雙重效果。又，此情況亦可獲得上述圖4所示基板處理步驟同樣的效果。
(變化例3) 圖8所示係上述圖4所示基板處理步驟的變化例圖。
本變化例中，上述基板處理步驟與第2含金屬膜形成步驟不同。即，本變化例，在上述第2含金屬膜形成步驟的步驟S23中，在開始供應還原氣體之同時，亦開始供應含氧氣體，且使還原氣體結束供應的時序、與含氧氣體結束供應的時序不同。即、在開始供應還原氣體之同時，開始供應含氧氣體，且在停止供應含氧氣體後，才停止供應還原氣體。即，具有並行供應含氧氣體與還原氣體的時序。所以，將並行供應含氧氣體與還原氣體時序時的處理室201內壓力，設為較高於未並行供應而僅供應還原氣體時序時的處理室201內壓力。
依此，藉由在開始供應還原氣體之同時亦開始供應含氧氣體，便可提高含金屬氣體的分解效果。又，藉由在停止供應含氧氣體後，才停止供應還原氣體，便可抑制氧原子殘留於處理室201內。又，藉由具有並行供應含氧氣體與還原氣體的時序，便可獲得抑制含金屬氣體分解與含金屬膜氧化的雙重效果。又，此情況亦可獲得上述圖4所示基板處理步驟同樣的效果。
(變化例4) 圖9所示係上述圖4所示基板處理步驟的變化例圖。
本變化例中，上述基板處理步驟與第2含金屬膜形成步驟不同。即，本變化例，在上述第2含金屬膜形成步驟的步驟S23中，使開始供應還原氣體的時序、與開始供應含氧氣體的時序不同，又，使還原氣體結束供應的時序、與含氧氣體結束供應的時序不同。具體而言，在開始供應還原氣體後才開始供應含氧氣體，且在停止供應還原氣體後才停止供應含氧氣體。即，具有並行供應含氧氣體與還原氣體的時序。所以，將並行供應含氧氣體與還原氣體時序時的處理室201內壓力，設為較高於未並行供應而僅供應還原氣體時序時的處理室201內壓力。
依此，藉由還原氣體較含氧氣體先供應，便可抑制含金屬膜300遭氧化。又，藉由在停止還原氣體供應後才停止含氧氣體供應，便可形成表面有形成氧化膜的含金屬膜。又，藉由具有並行供應含氧氣體與還原氣體的時序，便可獲得抑制含金屬氣體分解與含金屬膜氧化的雙重效果。又，此情況亦可獲得上述圖4所示基板處理步驟同樣的效果。
(變化例5) 圖10所示係上述圖4所示基板處理步驟的變化例圖。
本變化例中，上述基板處理步驟與第2含金屬膜形成步驟不同。即，本變化例中，在第2含金屬膜形成步驟的步驟S23中，使開始供應還原氣體的時序、與開始供應含氧氣體的時序不同，又，使還原氣體結束供應的時序、與含氧氣體結束供應的時序不同。具體而言，在開始供應含氧氣體後才開始供應還原氣體，且在停止含氧氣體供應後才停止供應還原氣體。即，具有並行供應含氧氣體與還原氣體的時序。所以，將並行供應含氧氣體與還原氣體時序時的處理室201內壓力，設為較高於未並行供應而僅供應還原氣體時序時的處理室201內壓力。
依此，藉由含氧氣體較還原氣體先供應，便可提高含金屬氣體的分解效果。又，藉由在停止供應含氧氣體後才停止供應還原氣體，便可抑制氧原子殘留於處理室201內。又，藉由具有並行供應含氧氣體與還原氣體的時序，便可獲得抑制含金屬氣體分解與含金屬膜氧化的雙重效果。又，此情況亦可獲得上述圖4所示基板處理步驟同樣的效果。
(變化例6) 圖11所示係上述圖4所示基板處理步驟的變化例圖。
本變化例中，上述基板處理步驟與第1含金屬膜形成步驟中的氣體供應順序不同。即，第1含金屬膜形成步驟中，從上述步驟S13的還原氣體供應開始進行。即，在步驟S11的含金屬氣體供應之前，便執行步驟S13的還原氣體供應。
在預處理步驟之後，於晶圓200上會有吸附含鹵氣體的可能性。如本變化例，藉由在預處理步驟後，使第1含金屬膜形成步驟從供應還原氣體開始，便可除去晶圓200上吸附的鹵元素。例如當含鹵氣體係使用含Cl氣體，還原氣體係使用H 2氣體的情況，H 2氣體會與晶圓200上吸附的Cl產生反應，從晶圓200上使Cl脫離，依氯化氫(HCl)、氯(Cl 2)等反應副產物形式被從處理室201內排出。
再者，當還原氣體係使用含H氣體時，藉由在預處理步驟後，從供應還原氣體開始，便可將含金屬膜300的表面施行H封端，便可抑制含金屬膜300遭氧化。此現象係即使未施行預處理步驟的情況亦屬有效。具體而言，當還原氣體係使用H 2氣體時，H 2氣體會與晶圓200上吸附的O產生反應，而從晶圓200上使O脫離，依水蒸氣(H 2O)等反應副產物形式從處理室201內被排出，便可除去晶圓200上吸附的O，俾能抑制當作底層膜用的含金屬膜300遭氧化。又，此情況亦可獲得上述圖4所示基板處理步驟同樣的效果。
(變化例7) 圖12所示係上述圖4所示基板處理步驟的變化例圖。
本變化例中，上述圖4所示基板處理步驟與預處理步驟不同。本變化例的預處理步驟係既定次數重複施行步驟S1的含鹵氣體供應、與步驟S2的殘留氣體除去(排氣)。即，施行循環處理。藉此，可獲得與上述圖4所示基板處理步驟同樣的效果，且能抑制反應副產物之殘留，可促進反應副產物排出。
(變化例8) 圖13所示係上述圖4所示基板處理步驟的變化例圖。
本變化例係在上述圖4所示第1含金屬膜形成步驟與第2含金屬膜形成步驟之間，以既定次數重複施行對處理室201內供應當作迫淨氣體之惰性氣體的步驟、以及將處理室201內的環境施行排氣步驟。藉此，可獲得與上述圖4所示基板處理步驟同樣的效果，且能抑制反應副產物殘留，可促進反應副產物排出。
再者，上述態樣係針對在晶圓200上形成既定膜的例子進行說明，惟，本揭示的膜種並無特別的限定。
再者，上述實施形態係針對使用每次對複數片基板施行處理，屬於批次式直立型裝置的基板處理裝置施行成膜的例子進行說明，惟，本揭示並不僅侷限於此，例如使用每次處理1片或數片基板的單片式基板處理裝置進行成膜的情況，仍頗適用。
基板處理時所使用的配方(記載處理順序、處理條件等的程式)，較佳係配合處理內容(所形成膜的膜種、組成比、膜質、膜厚、處理順序、處理條件等)再行個別準備，再經由電氣通訊線路或外部記憶裝置123儲存於記憶裝置121c內。而，在開始基板處理時，CPU121a較佳係從記憶裝置121c內所儲存的複數配方中，配合處理內容適當選擇恰當配方。藉此，利用1台基板處理裝置即可重現性佳地形成各種膜種、組成比、膜質、膜厚的膜。又，可在減輕操作員負擔(處理順序、處理條件等輸入負擔等)，俾能避免操作失誤，迅速地開始基板處理。
上述製程配方並不僅侷限於新製成的情況，例如亦可藉由變更已安裝於基板處理裝置中的現有配方而準備。變更配方時，亦可將經變更後的配方經由電氣通訊線路、記錄該配方的記錄媒體，安裝於基板處理裝置中。又，亦可操縱現有基板處理裝置所具備的輸出入裝置122，直接變更基板處理裝置中已安裝的既有配方。
10:基板處理裝置 115:晶舟升降機 121:控制器 121a:CPU 121b:RAM 121c:記憶裝置 121d:I/O埠 122:輸出入裝置 123:外部記憶裝置 200:晶圓(基板) 201:處理室 201a:預備室 202: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 218:絕熱筒 219:密封蓋 220a,220b:O形環 231:排氣管 243:APC閥 245:壓力感測器 246:真空泵 255:旋轉軸 263:溫度感測器 267:旋轉機構 300,600:含金屬膜 310,320,330,340,510,520,530,540:氣體供應管 312,322,332,342,512,522,532,542:質量流量控制器(MFC) 314,324,334,344,514,524,534,544:閥 400a:凹部 410a,420a,430a,440a:氣體供應孔 500:金屬氧化膜 600a:第1含金屬膜 600b:第2含金屬膜 410,420,430,440:噴嘴
圖1係表示本揭示一實施形態的基板處理裝置之直立式處理爐之概略縱剖圖。 圖2係圖1中之A-A線概略橫剖圖。 圖3係本揭示一實施形態的基板處理裝置之控制器概略構成圖，表示控制器的控制系統方塊圖。 圖4係表示本揭示一實施形態的基板處理步驟圖。 圖5中，圖5(A)係在基板上的凹部內形成含金屬膜前狀態的基板剖視圖，圖5(B)係對在基板上的凹部內所形成氧化膜施行蝕刻狀態時的基板剖視圖，圖5(C)係在基板上的凹部內形成第1含金屬膜狀態的基板剖視圖，圖5(D)係在基板上的凹部內形成第2含金屬膜狀態的基板剖視圖，圖5(E)係在基板上的凹部內形成含金屬膜狀態的基板剖視圖。 圖6係本揭示一實施形態的基板處理步驟變化例圖。 圖7係本揭示一實施形態的基板處理步驟變化例圖。 圖8係本揭示一實施形態的基板處理步驟變化例圖。 圖9係本揭示一實施形態的基板處理步驟變化例圖。 圖10係本揭示一實施形態的基板處理步驟變化例圖。 圖11係本揭示一實施形態的基板處理步驟變化例圖。 圖12係本揭示一實施形態的基板處理步驟變化例圖。 圖13係本揭示一實施形態的基板處理步驟變化例圖。

Claims (31)

  1. 一種基板處理方法，係包括有： (a)對已形成含金屬膜的基板，供應含有金屬元素之含金屬氣體的步驟； (b)對上述基板供應還原氣體的步驟； (c)對上述基板供應含有氧原子之含氧氣體與上述還原氣體的步驟； (d)以第1次數重複施行包含有(a)與(b)之循環的步驟；以及 (e)在(d)之後，以第2次數重複施行包含有(a)與(c)之循環的步驟。
  2. 如請求項1之基板處理方法，其中，(c)係使上述還原氣體的開始供應時序、與上述含氧氣體的開始供應時序不同。
  3. 如請求項1或2之基板處理方法，其中，(c)係在上述開始供應還原氣體後，才開始供應上述含氧氣體。
  4. 如請求項1之基板處理方法，其中，(c)係在開始供應上述還原氣體之同時，亦開始供應上述含氧氣體。
  5. 如請求項1或2之基板處理方法，其中，(c)係在開始供應上述含氧氣體後，才開始供應上述還原氣體。
  6. 如請求項1至5中任一項之基板處理方法，其中，(c)係使結束供應上述還原氣體的時序、與結束供應上述含氧氣體的時序不同。
  7. 如請求項1至6中任一項之基板處理方法，其中，(c)係在停止供應上述含氧氣體後，才停止供應上述還原氣體。
  8. 如請求項1至5中任一項之基板處理方法，其中，(c)係在停止供應上述含氧氣體之同時，亦停止供應上述還原氣體。
  9. 如請求項1至6中任一項之基板處理方法，其中，(c)係在停止供應上述還原氣體後，才停止供應上述含氧氣體。
  10. 如請求項1至9中任一項之基板處理方法，其中，(c)係具有並行供應上述含氧氣體與上述還原氣體的時序。
  11. 如請求項1至10中任一項之基板處理方法，其中，在(d)中施行(b)時上述基板所存在空間的壓力，係較高於在(e)中施行(c)時上述基板所存在空間的壓力。
  12. 如請求項1至11中任一項之基板處理方法，其中，在(d)中施行(b)時上述還原氣體的分壓，係較高於在(e)中施行(c)時上述還原氣體的分壓。
  13. 如請求項1至12中任一項之基板處理方法，其中，使在(d)中施行(b)時上述基板所存在空間的壓力、及上述還原氣體分壓中之至少任一者，依上述第1次數逐次變化。
  14. 如請求項1至13中任一項之基板處理方法，其中，使在(d)中施行(b)時上述基板所存在空間的壓力、及上述還原氣體分壓中之至少任一者，依上述第1次數逐次變小。
  15. 如請求項1至14中任一項之基板處理方法，其中，(d)係從(b)開始實施。
  16. 如請求項1至15中任一項之基板處理方法，其中，在上述含金屬膜上形成氧化膜，於施行(f)、(d)之前，包括有：對上述基板供應含鹵元素的含鹵氣體，而除去上述氧化膜之至少其中一部分的步驟。
  17. 如請求項16之基板處理方法，其中，(f)係重複：上述含鹵氣體供應、與對上述基板所存在空間施行排氣。
  18. 如請求項16或17之基板處理方法，其中，上述含鹵氣體中所含的鹵元素係氯。
  19. 如請求項16至18中任一項之基板處理方法，其中，上述含鹵氣體係更進一步含有氧的氣體。
  20. 如請求項16至19中任一項之基板處理方法，其中，上述含鹵氣體係含有POCl 3、SOCl 2、COCl 2中之至少1種以上的氣體。
  21. 如請求項1至20中任一項之基板處理方法，其中，上述含金屬膜所含的金屬元素係過渡金屬。
  22. 如請求項21之基板處理方法，其中，上述過渡金屬係W、Mo、Cu、Co中之至少1種以上。
  23. 如請求項1至22中任一項之基板處理方法，其中，上述含金屬氣體係含羰基氣體。
  24. 如請求項1至23中任一項之基板處理方法，其中，上述含金屬氣體所含的金屬元素係過渡金屬。
  25. 如請求項24之基板處理方法，其中，上述含金屬氣體所含的金屬元素係白金族元素。
  26. 如請求項25之基板處理方法，其中，上述含金屬氣體所含的金屬元素係第8族元素。
  27. 如請求項26之基板處理方法，其中，上述含金屬氣體所含的金屬元素係Ru。
  28. 如請求項1至27中任一項之基板處理方法，其中，在(d)與(e)之間，包括有重複施行：對上述基板所存在空間供應迫淨氣體、與對上述基板所存在空間施行排氣的步驟。
  29. 一種半導體裝置之製造方法，係包括有： (a)對已形成含金屬膜的基板，供應含有金屬元素之含金屬氣體的步驟； (b)對上述基板供應還原氣體的步驟； (c)對上述基板供應含有氧原子之含氧氣體與上述還原氣體的步驟； (d)以第1次數重複施行包含有(a)與(b)之循環的步驟；以及 (e)在(d)之後，以第2次數重複施行包含有(a)與(c)之循環的步驟。
  30. 一種基板處理裝置，係具備有： 處理容器； 含金屬氣體供應系統，其係對上述處理容器內供應含有金屬元素的含金屬氣體； 還原氣體供應系統，其係對上述處理容器內供應還原氣體； 含氧氣體供應系統，其係對上述處理容器內供應含有氧原子的含氧氣體； 控制部，其係依施行下述處理的方式，對上述含金屬氣體供應系統、上述還原氣體供應系統及上述含氧氣體供應系統進行控制： (a)對上述處理容器內已形成含金屬膜的基板，供應上述含有金屬元素的處理； (b)對上述基板供應上述還原氣體的處理； (c)對上述基板供應上述含氧氣體與上述還原氣體的處理； (d)以第1次數重複施行包含有(a)與(b)之循環的處理；以及 (e)在(d)之後，以第2次數重複施行包含有(a)與(c)之循環的處理。
  31. 一種利用電腦使基板處理裝置執行下述程序之程式： (a)對已形成含金屬膜的基板，供應含有金屬元素之含金屬氣體的程序； (b)對上述基板供應還原氣體的程序； (c)對上述基板供應含有氧原子的含氧氣體、與上述還原氣體的程序； (d)以第1次數重複施行包含有(a)與(b)之循環的程序；以及 (e)在(d)之後，以第2次數重複施行包含有(a)與(c)之循環的程序。
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