TWI545677B - A substrate processing apparatus and a semiconductor device manufacturing method and a recording medium - Google Patents

A substrate processing apparatus and a semiconductor device manufacturing method and a recording medium Download PDF

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TWI545677B
TWI545677B TW104105041A TW104105041A TWI545677B TW I545677 B TWI545677 B TW I545677B TW 104105041 A TW104105041 A TW 104105041A TW 104105041 A TW104105041 A TW 104105041A TW I545677 B TWI545677 B TW I545677B
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Katsuhiko Yamamoto
Yuki Taira
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Hitachi Int Electric Inc
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Description

基板處理裝置及半導體裝置的製造方法以及記錄媒體
本發明是有關基板處理裝置及半導體裝置的製造方法以及記錄媒體。
被使用在例如快閃記憶體或DRAM(Dynamic Random Access Memory)等的半導體裝置的製作之薄膜的形成方法之一，有CVD(Chemical Vapor Deposition)法為人所知。所謂CVD法是利用在原料氣體及反應氣體的氣相中或基板表面的反應，將以原料氣體的分子中所含的元素作為構成要素的薄膜堆積於基板的方法。
又，作為薄膜的形成方法之一，有取代使處理室內的氣體環境變化，而在被供給原料氣體的處理領域及被供給反應氣體的處理領域使基板依序通過，藉此在基板上形成薄膜的方法。
然而，此手法是僅依序通過被供給原料氣體的處理領域及被供給反應氣體的處理領域，利用反應氣體的反應是不夠充分，會有原料氣體的一部分的成分等的殘留物殘留於基板上所形成的薄膜中的情形。
本發明是在於提供一種一面抑制殘留物殘留一面形成薄膜，藉此可形成高品質的薄膜之構成。
若根據本發明之一形態，則可提供一種基板處理裝置，其係具有：處理室，其係具有第1處理領域、第2處理領域及第3處理領域，在前述第1處理領域內、前述第2處理領域內及前述第3處理領域內處理基板；旋轉部，其係使載置前述基板的基板載置台旋轉；處理氣體供給系，其係對前述第1處理領域內供給原料氣體，對前述第2處理領域內供給反應氣體，對前述第3處理領域內供給改質氣體；反應氣體電漿生成部，其係於前述第2處理領域內生成前述反應氣體的電漿；改質氣體電漿生成部，其係於前述第3處理領域內生成前述改質氣體的電漿；及控制部，其係構成為分別控制前述旋轉部、前述處理氣體供給系、前述反應氣體電漿生成部及前述改質氣體電漿生成部，而使前述基板載置台旋轉，依前述第1處理領域、前述第2處理領域及前述第3處理領域的順序使前述 基板通過時，在前述基板通過前述第1處理領域之中，使第1層形成於前述基板上，在前述基板通過前述第2處理領域之中，使前述反應氣體的電漿與前述第1層反應而形成第2層，在前述基板通過前述第3處理領域之中，藉由前述改質氣體的電漿來使前述第2層改質。
若根據本發明，則藉由一面抑制殘留物殘留，一面形成薄膜，可形成高品質的薄膜。
10‧‧‧基板處理裝置
200‧‧‧晶圓(基板)
201‧‧‧處理室
203‧‧‧反應容器
206a‧‧‧第1處理領域
206b‧‧‧第2處理領域
206c‧‧‧第3處理領域
217‧‧‧基座(基板載置台)
267‧‧‧旋轉機構
270a‧‧‧反應氣體電漿生成部
270b‧‧‧改質氣體電漿生成部
300‧‧‧控制器(控制部)
圖1是本發明的第1實施形態的群集型的基板處理裝置的橫剖面概略圖。
圖2是本發明的第1實施形態的群集型的基板處理裝置的縱剖面概略圖。
圖3是本發明的第1實施形態的基板處理裝置所具備的製程腔室的橫剖面概略圖。
圖4是本發明的第1實施形態的基板處理裝置所具備的製程腔室的縱剖面概略圖，圖3所示的製程腔室的A-A’線剖面圖。
圖5是本發明的第1實施形態的基板處理裝置所具備的製程腔室的上面概略圖。
圖6是適用在本發明的第1實施形態的基板處理裝置 的控制器的概略構成圖。
圖7是表示本發明的第1實施形態的基板處理工程的流程圖。
圖8是表示本發明的第1實施形態的薄膜形成工程的流程圖。
圖9是本發明的第2實施形態的基板處理裝置所具備的製程腔室的橫剖面概略圖。
圖10是表示本發明的第2實施形態的薄膜形成工程的流程圖。
圖11是本發明的第3實施形態的基板處理裝置所具備的製程腔室的橫剖面概略圖。
圖12是本發明的第4實施形態的基板處理裝置所具備的製程腔室的縱剖面概略圖。
圖13是本發明的第4實施形態的基板處理裝置所具備的製程腔室的上面概略圖。
<本發明的第1實施形態>
以下，一邊參照圖面，一邊說明有關本發明的第1實施形態。
(1)基板處理裝置的構成
首先，利用圖1及圖2，說明有關本實施形態的基板 處理裝置10。
另外，本發明所適用的基板處理裝置10是使用FOUP(Front Opening Unified Pod：以下稱為晶圓盒)100，作為搬送基板的晶圓200之載體。本實施形態的群集型的基板處理裝置10的搬送裝置是分成真空側及大氣側。
並且，在以下的說明中，前後左右是以圖1為基準。將圖1所示的X1的方向設為右，將X2的方向設為左，將Y1的方向設為前，將Y2的方向設為後。
(真空側的構成)
如圖1及圖2所示般，基板處理裝置10是具備可耐得住真空狀態等的大氣壓未滿的壓力(負壓)之第1搬送室103。第1搬送室103的框體101是平面視例如五角形，形成上下兩端為閉塞的箱形狀。另外，以下所謂的「平面視」是意指由基板處理裝置10的鉛直上側來看鉛正下面側時的情形。
在第1搬送室103內是設有在負壓下可同時移載二片的晶圓200之第1晶圓移載機112。第1晶圓移載機112是構成為藉由第1晶圓移載機升降機115來一面維持第1搬送室103的氣密性，一面可昇降。
在框體101的5片的側壁之中位於前側的側壁，預備室(裝載鎖定室)122，123或分別經由閘閥126，127來連結。預備室122，123是構成可併用搬入晶 圓200的機能及搬出晶圓200的機能，以分別可耐得住負壓的構造所構成。
而且，在預備室122，123內是可藉由基板支撐台140來將2片的晶圓200放置成堆疊。在預備室122，123是設置有配置於晶圓200之間的隔壁板(中間板)141。
在第1搬送室103的框體101的5片的側壁之中位於後側(背面側)的4片的側壁，對基板進行所望的處理之第1製程腔室202a，第2製程腔室202b，第3製程腔室202c，第4製程腔室202d會經由閘閥150，151，152，153來分別鄰接而連結。有關該等的製程腔室(第1製程腔室202a等)是其詳細後述。
(大氣側的構成)
在預備室122，123的前側，可在真空下及大氣壓下的狀態搬送晶圓200的第2搬送室121會經由閘閥128，129來連結。在第2搬送室121是設有移載晶圓200的第2晶圓移載機124。第2晶圓移載機124是構成為藉由設置於第2搬送室121內的第2晶圓移載機升降機131來昇降，且構成為藉由線性致動器132來往復移動於左右方向。
在第2搬送室121的左側是設有槽口對準裝置106。另外，槽口對準裝置106是亦可為定向平面(Orientation Flat)對準裝置。並且，在第2搬送室121 的上部是設有供給淨化空氣的淨化單元118。
在第2搬送室121的框體125的前側是設有：用以對第2搬送室121搬入搬出晶圓200的基板搬入搬出口134，及晶圓盒開盒機108。隔著基板搬入搬出口134，與晶圓盒開盒機108相反的側，亦即框體125的外側是設有裝載埠(IO平台)105。晶圓盒開盒機108是具備：開閉晶圓盒100的蓋100a且可將基板搬入搬出口134閉塞的封閉構件142，及驅動封閉構件142的驅動機構136。藉由將載置於裝載埠105的晶圓盒100的蓋100a開閉，可使晶圓200對晶圓盒100出入。並且，晶圓盒100是可藉由未圖示的工程內搬送裝置(OHT等)來對裝載埠105供給及排出。
(2)製程腔室的構成
接著，主要使用圖3~圖5來說明作為本實施形態的處理爐的製程腔室的構成。另外，A-A’線是從A通過反應容器203的中心而朝A’的折線。
在此，就本實施形態而言，例如，第1製程腔室202a，第2製程腔室202b，第3製程腔室202c，第4製程腔室202d是例如分別同樣構成。以下，將第1製程腔室202a，第2製程腔室202b，第3製程腔室202c，第4製程腔室202d總稱為「製程腔室202」。
(處理室)
如圖3及圖4所示般，作為處理爐的製程腔室202是具備圓筒狀的氣密容器之反應容器203。在反應容器203內是形成有處理晶圓200的處理室201。
處理室201是被分割成複數的領域，例如具有第1處理領域206a、第1淨化領域207a、第2處理領域206b、第3處理領域206c及第2淨化領域207b。如後述般，在第1處理領域206a內供給原料氣體，在第2處理領域206b內生成反應氣體的電漿，在第3處理領域206c內生成改質氣體的電漿，且在第1淨化領域207a及第2淨化領域207b供給惰性氣體。藉此，按照被供給至各領域內的氣體，對於晶圓200實施預定的處理。
並且，例如在反應容器203內的上側設有5片作為分割構造體的隔板205，其係從中心部放射狀地延伸。5片的隔板205是構成為藉由後述的基座217的旋轉，晶圓200可通過的狀態下，將處理室201隔開(分割)成第1處理領域206a、第1淨化領域207a、第2處理領域206b、第3處理領域206c及第2淨化領域207b。具體而言，處理室201是在複數的隔板205之下具有晶圓200可通過的間隙，複數的隔板205是設成可遮住從處理室201內的頂部到基座217的正上面為止的空間。隔板205的下端是隔板205不會干擾晶圓200的程度來接近基座217而配置。藉此，通過隔板205與基座217之間的氣體少，在處理室201內的各領域之間氣體混合的情形會被抑制。
並且，在隔板205的水平方向的端部與反應容器203的側壁之間，以氣體能夠通過的方式設有預定的寬度的間隙。經由此間隙，從第1淨化領域207a內及第2淨化領域207b內，朝第1處理領域206a內及第2處理領域206b內，使惰性氣體噴出。藉此，可抑制第1氣體及第2氣體等的處理氣體侵入至第1淨化領域207a內及第2淨化領域207b內，可抑制在第1淨化領域207a內及第2淨化領域207b內之處理氣體的反應。
在此，預定的晶圓200通過第1處理領域206a、第1淨化領域207a、第2處理領域206b、第3處理領域206c、第2淨化領域207b的時間，亦即在各領域之晶圓200的處理時間是當後述的基座217的旋轉速度為一定時，依據各領域的面積(容積)。並且，在各領域之晶圓200的處理時間是當後述的基座217的旋轉速度為一定時，依據第1處理領域206a、第1淨化領域207a、第2處理領域206b、第3處理領域206c、第2淨化領域207b的各平面視的面積。換言之，在各領域之晶圓200的處理時間是依據鄰接之隔板205的角度。
在本實施形態中，生成有改質氣體的電漿之第3處理領域206c是比生成有反應氣體的電漿之第2處理領域206b更廣。將第2處理領域206b及第3處理領域207c合起來的領域是比第1處理領域206a更廣。並且，生成有反應氣體的電漿之第2處理領域206b是隔著隔板205來與生成有改質氣體的電漿之第3處理領域206c鄰 接而設。藉此，可拉長電漿之照射時間。藉此，可效率佳地進行膜的改質(雜質除去等)。
(基座)
在間隔板205的下側，亦即反應容器203內的底側中央是設有基座217，該基座217是例如在反應容器203的中心具有旋轉軸，作為構成旋轉自如的基板載置台。基座217是例如以氮化鋁(AlN)，陶瓷，石英等的非金屬材料所形成，而使能夠降低晶圓200的金屬污染。另外，基座217是與反應容器203電性絕緣。
基座217是構成在反應容器203內，於同一面上且沿著旋轉方向在同一圓周上排列支撐複數片(5片)的晶圓200。在此，所謂同一面上並非限於完全的同一面，只要由上面來看基座217時，複數片的晶圓200彼此排列成不重疊即可。
在基座217表面的晶圓200的支撐位置是設有晶圓載置部217b。與處理的晶圓200的片數同數的晶圓載置部217b會自基座217的中心彼此以等間隔(例如72°的間隔)來配置於同心圓上的位置。
各晶圓載置部217b是例如由基座217的上面來看為圓形狀，由側面來看為凹形狀。最好晶圓載置部217b的直徑是構成比晶圓200的直徑稍微大。藉由在此晶圓載置部217b內載置晶圓200，可容易進行晶圓200的定位，且可抑制晶圓200藉由隨基座217的旋轉而產生 的離心力從基座217飛出等之晶圓200的位移。
在基座217是設有使基座217昇降的昇降機構268。在基座217的各晶圓載置部217b的位置是設有複數個貫通孔217a。在上述的反應容器203的底面是設有複數個晶圓頂起插銷266，其係於晶圓200往反應容器203內搬入．搬出時，頂起晶圓200，支撐晶圓200的背面。貫通孔217a及晶圓頂起插銷266是在晶圓頂起插銷266上昇時，或基座217藉由昇降機構268下降時，晶圓頂起插銷266會在與基座217非接觸的狀態下穿過貫通孔217a的方式互相配置。
在昇降機構268設有旋轉機構267，其係基座217旋轉，而使複數的晶圓200能夠依序通過第1處理領域206a、第1淨化領域207a、第2處理領域206b、第3處理領域206c及第2淨化領域207b。旋轉機構267的旋轉軸(未圖示)是被連接至基座217，藉由使基座217旋轉，構成5個的晶圓載置部217b會一起被旋轉。
在旋轉機構267，後述的控制器300會經由耦合部267a來連接。耦合部267a是例如構成藉由金屬刷等來電性連接旋轉側與固定側之間的滑環機構。藉此，基座217的旋轉不會被妨礙。
(加熱部)
在基座217的內部，作為加熱部的加熱器218會被一體地埋入，構成可加熱晶圓200。加熱器218是構成可將 晶圓200表面加熱至預定溫度(例如室溫~1000℃程度)。另外，加熱器218是亦可構成能夠個別加熱載置於基座217的各晶圓200。
在基座217是設有溫度感測器249。加熱器218及溫度感測器249是經由電力供給線222來電性連接電力調整器224，加熱器電源225，及溫度調整器223。
(氣體導入部)
如圖3及圖4所示般，在反應容器203的頂部的中央部是設有氣體導入部280，該氣體導入部280是具備第1氣體導入部281、第2氣體導入部282、惰性氣體導入部285、及洗滌氣體導入部289。氣體導入部280的上端是被氣密地連接至反應容器203的頂部所被開設的開口。
氣體導入部280是例如筒狀。在氣體導入部280的內部是被區劃有各氣體導入部。具體而言，在氣體導入部280內的第1處理領域206a側是設有第1氣體導入部281。在氣體導入部280內的第2處理領域206b側是離開第1氣體導入部281而設有第2氣體導入部282。在氣體導入部280內的第3處理領域206c側是離開第1氣體導入部281及第2氣體導入部282而設有第3氣體導入部283。氣體導入部280內第1氣體導入部281、第2氣體導入部282及第3氣體導入部283之間是設有惰性氣體導入部285。並且，在氣體導入部280的中央是設有洗滌氣體導入部289。
在第1氣體導入部281的第1處理領域206a側的側壁是設有開口於第1處理領域206a的第1氣體噴出口251。在第2氣體導入部282的第2處理領域206b側的側壁是設有開口於第2處理領域206b的第2氣體噴出口252。在第3氣體導入部283的第3處理領域206c側的側壁是設有開口於第3處理領域206c的第3氣體噴出口253。
在惰性氣體導入部285的第1淨化領域207a側及第2淨化領域207b側的側壁是分別設有開口於第1淨化領域207a的第1惰性氣體噴出口256、開口於第2淨化領域207b的第2惰性氣體噴出口257。
在氣體導入部280的底是設有洗滌氣體導入部289的端部之洗滌氣體供給孔259。亦即，洗滌氣體供給孔259是設在比第1氣體噴出口251、第2氣體噴出口252、第3氣體噴出口253、各惰性氣體噴出口256、257低的位置。
另外，本實施形態是在後述的各電漿生成部也設有氣體導入部，而使能夠供給氣體。
在反應容器203的第2處理領域206b的頂部是設有第1電漿生成部側氣體導入部286。第1電漿生成部側氣體導入部286的上端是被氣密地連接至反應容器203的頂部所開設的開口。第1電漿生成部側氣體導入部286的下端是被連接至後述的反應氣體電漿生成部270a的上部。在反應氣體電漿生成部270a內是沿著後述的一 對的棒狀的電極271a的延伸方向而設有氣體導入路(未圖示)。在氣體導入路彼此等間隔地設有複數的氣體噴出口(未圖示)。藉此，反應氣體電漿生成部270a是構成在生成電漿時從第1電漿生成部側氣體導入部286供給反應氣體至第2處理領域206b內。
又，與第1電漿生成部側氣體導入部286同樣，在反應容器203的第3處理領域206c的頂部是設有第2電漿生成部側氣體導入部287。後述的改質氣體電漿生成部270b是構成在生成電漿時從第2電漿生成部側氣體導入部287經由氣體導入路(未圖示)及氣體噴出口(未圖示)來供給反應氣體至第3處理領域206c內。
(處理氣體供給系)
如圖5所示般，在第1氣體導入部281的上端是連接第1氣體供給管231a的下游端。在第1氣體供給管231a，從上游方向依序設有原料氣體供給源231b、流量控制器(流量控制部)的質量流控制器(MFC)231c、及開閉閥的閥231d。
從第1氣體供給管231a經由MFC231c、閥231d、第1氣體導入部281及第1氣體噴出口251來供給含有第1元素的氣體(以下稱為含第1元素氣體)至第1處理領域206a內。在本實施形態中是使用含第1元素氣體作為原料氣體。
在此所謂「原料氣體」是處理氣體之一，為 薄膜形成時的原料之氣體。原料氣體是例如含鈦(Ti)、鉭(Ta)、矽(Si)、鉿(Hf)、鋯(Zr)、釕(Ru)、鎳(Ni)、鈮(Nb)、鋁(Al)、鉬(Mo)及鎢(W)的至少任一個，作為構成薄膜的第1元素。
形成金屬系薄膜時，原料例如可使用四氯化鈦(TiCl4)氣體、四氟化鈦(TiF4)氣體、四氯化鋯(ZrCl4)氣體、四氟化鋯(ZrF4)氣體、四氯化鉿(HfCl4)氣體、四氟化鉿(HfF4)氣體、五氯化鉭(TaCl5)氣體、五氟化鉭(TaF5)氣體、五氯化鈮(NbCl5)氣體、五氟化鈮(NbF5)氣體、三氯化鋁(AlCl3)氣體、三氟化鋁(AlF3)氣體、五氯化鉬(MoCl5)氣體、五氟化鉬(MoF5)氣體、六氯化鎢(WCl6)氣體、六氟化鎢(WF6)氣體等含金屬元素及鹵元素的無機金屬氣體。又，原料例如亦可使用三甲基鋁(Al(CH3)3，簡稱TMA)氣體等含金屬元素及C的有機金屬氣體。
形成Si含有膜時，原料氣體例如可使用二氯矽烷(SiH2Cl2，簡稱：DCS)氣體、一氯矽烷(SiH3Cl，簡稱：MCS)氣體、六氯矽烷(Si2Cl6，簡稱：HCDS)氣體、四氯矽烷亦即四氯化矽(SiCl4，簡稱：STC)氣體、三氯矽烷(SiHCl3，簡稱：TCS)氣體、四氟矽烷(SiF4，簡稱：TFS)氣體、六氟乙矽烷(Si2F6，簡稱：HFDS)氣體、丙矽烷(Si3H8，簡稱：TS)氣體、乙矽烷(Si2H6，簡稱：DS)氣體、甲矽烷(SiH4，簡稱：MS)氣體等的無機原料氣體或、矽氮烷、TSA氣體、四(二甲基 胺基)矽烷(Si[N(CH3)2]4，簡稱：4DMAS)氣體、三(二甲胺基)矽烷(Si[N(CH3)2]3H，簡稱：3DMAS)氣體、雙(二乙基胺基)矽烷(Si[N(C2H5)2]2H2，簡稱：BDEAS)氣體、雙(第三丁胺基)矽烷(SiH2[NH(C4H9)]2，簡稱：BTBAS)氣體等的有機原料氣體。
又，原料氣體是除了構成薄膜的元素以外，包含在形成薄膜時脫離的配合基等，例如含鹵基。當吸附於基板上的原料氣體與後述的反應氣體的電漿的反應不夠充分時，有可能此鹵基會當作殘留物(殘留元素)殘留於薄膜中。
並且，在本實施形態中，從第1氣體供給管231a，作為含預定元素(第1元素)的原料，例如含作為預定元素的鈦(Ti)之含鈦氣體會經由MFC231c、閥231d、第1氣體導入部281及第1氣體噴出口251來供給至第1處理領域206a。
具體而言，在本實施形態中，原料氣體是例如TiCl4氣體。當原料氣體的原料如TiCl4般在常溫為液體時，MFC231c是液體用的質量流控制器，在MFC231c及閥231d之間設有氣化器231v。另外，當原料氣體的原料在常溫為氣體時，MFC231c是氣體用的質量流控制器，氣化器231v不需要。
主要藉由第1氣體供給管231a、MFC231c、閥231d、第1氣體導入部281及第1氣體噴出口251來構成原料氣體供給系(第1氣體供給系)。另外，亦可思 考將原料氣體供給源231b、氣化器231v含在原料氣體供給系中。
並且，在第2氣體導入部282的上端連接第2氣體供給管232a的下游端。在第2氣體供給管232a，從上游方向依序設有第2氣體供給源232b、MFC232c、及閥232d。
並且，在比第2氣體供給管232a的閥232d更下游側連接第1電漿生成部側氣體供給管232e的上游端。在第1電漿生成部側氣體導入部286的上端連接第1電漿生成部側氣體供給管232e的下游端。在第1電漿生成部側氣體供給管232e設有開閉閥的閥232f。
從第2氣體供給管232a，經由MFC232c、閥232d、第2氣體導入部282及第2氣體噴出口252，或經由第1電漿生成部側氣體供給管232e、閥232f、反應氣體電漿生成部270a內的氣體導入路及氣體噴出口，供給含有第2元素的氣體(以下稱為含第2元素氣體)至第2處理領域206b內。含第2元素氣體是作為反應氣體使用。反應氣體是藉由反應氣體電漿生成部270a來成為電漿狀態，照射至晶圓200上。
在此所謂「含第2元素氣體」是處理氣體之一，如後述般成為電漿狀態，在晶圓200上與藉由原料氣體所形成的含第1元素層(以後有時簡稱第1層)反應的氣體。含第2元素氣體是含有與第1元素不同的第2元素。第2元素是例如氧(O)、氮(N)、碳(C)的任一個 或其組合。例如，含第2元素氣體(反應氣體)可舉氨(NH3)氣體、氮(N2)氣體、氫(H2)氣體、及氧(O2)氣體的至少任一個或該等的組合。在本實施形態中，含第2元素氣體(反應氣體)是例如含氮(N)氣體。
在本實施形態中，從第2氣體供給管232a，作為含與上述預定元素不同的元素(第2~第4元素)的反應物，例如作為反應氣體的含氮氣體是經由MFC232c、閥232d、第2氣體導入部282及第2氣體噴出口252，或經由第1電漿生成部側氣體供給管232e、閥232f、反應氣體電漿生成部270a內的氣體導入路及氣體噴出口來供給至第2處理領域206b。含N氣體是例如可使用氮化氫系氣體。氮化氫系氣體是亦可謂僅以N及H的2元素所構成的物質，在後述的基板處理工程中，作為氮化氣體，亦即作為N來源作用。氮化氫系氣體是例如可使用氨(NH3)氣體。
氮化氫系氣體是除了氨氣體以外，例如可使用二氮烯(N2H2)氣體、聯氨(N2H4)氣體、N3H8氣體等的氮化氫系氣體、或含該等的化合物的氣體等。
主要藉由第2氣體供給管232a、MFC232c、閥232d、第2氣體導入部282、第2氣體噴出口252、第1電漿生成部側氣體供給管232e及閥232f來構成反應氣體供給系(第2氣體供給系)。另外，亦可思考將第2氣體供給源232b及反應氣體電漿生成部270a內的氣體導入路及氣體噴出口含在反應氣體供給系中。
並且，在第3氣體導入部283的上端是連接第3氣體供給管233a的下游端。在第3氣體供給管233a，從上游方向依序設有第3氣體供給源233b、MFC233c、及閥233d。
並且，在比第3氣體供給管233a的閥233d更下游側連接第2電漿生成部側氣體供給管233e的上游端。在第2電漿生成部側氣體導入部287的上端連接第2電漿生成部側氣體供給管233e的下游端。在第2電漿生成部側氣體供給管233e設有開閉閥的閥233f。
從第3氣體供給管233a，經由MFC233c、閥233d、第3氣體導入部283及第3氣體噴出口253，或經由第2電漿生成部側氣體供給管233e、閥233f、改質氣體電漿生成部270b內的氣體導入路及氣體噴出口來供給改質氣體至第3處理領域206c內。改質氣體是藉由改質氣體電漿生成部270b來成為電漿狀態，照射至晶圓200上。
在此所謂「改質氣體」是處理氣體之一，如後述般成為電漿狀態，將藉由原料氣體及反應氣體所形成的第2層改質的氣體。改質氣體是例如H2氣體、N2氣體、O2氣體、He氣體、及Ar氣體的至少任一個或其組合。另外，改質氣體是在該等的氣體之中與反應氣體相異的氣體。在此，改質氣體是例如H2氣體。
主要藉由第3氣體供給管233a、MFC233c、閥233d、第3氣體導入部283、第3氣體噴出口253、第 2電漿生成部側氣體供給管233e及閥233f來構成改質氣體供給系(第3氣體供給系)。另外，亦可思考將第3氣體供給源233b及改質氣體電漿生成部270b內的氣體導入路及氣體噴出口含在改質氣體供給系中。
如以上般，主要藉由原料氣體供給系、反應氣體供給系、及改質氣體供給系來構成處理氣體供給系。
(惰性氣體供給系)
在惰性氣體導入部285的上端連接第1惰性氣體供給管299a的下游端。在第1惰性氣體供給管299a，從上游方向依序設有惰性氣體供給源299b、MFC299c、及閥299d。從第1惰性氣體供給管299a，經由MFC299c、閥299d、惰性氣體導入部285、第1惰性氣體噴出口256及第2惰性氣體噴出口257來將惰性氣體分別供給至第1淨化領域207a內及第2淨化領域207b內。被供給至第1淨化領域207a內及第2淨化領域207b內的惰性氣體是作為淨化氣體作用。
並且，在比第1氣體供給管231a的閥231d更下游側連接第2惰性氣體供給管291a的下游端。在第2惰性氣體供給管291a，從上游方向依序設有惰性氣體供給源291b、MFC291c、及閥291d。從第2惰性氣體供給管291a，經由MFC291c、閥291d、第1氣體供給管231a、第1氣體導入部281及第1氣體噴出口251來供給惰性氣體至第1處理領域206a內。被供給至第1處理領 域206a內的惰性氣體是作為載流氣體或稀釋氣體作用。
並且，在比第2氣體供給管232a的閥232d更下游側連接第3惰性氣體供給管292a的下游端。在第3惰性氣體供給管292a，從上游方向依序設有惰性氣體供給源292b、MFC292c、及閥292d。從第3惰性氣體供給管292a，經由MFC292c、閥292d、第2氣體供給管232a、第2氣體導入部282及第2氣體噴出口252、或經由第1電漿生成部側氣體供給管232e、閥232f、反應氣體電漿生成部270a內的氣體導入路及氣體噴出口來供給惰性氣體至第2處理領域206b內。被供給至第2處理領域206b內的惰性氣體是與被供給至第1處理領域206a內的惰性氣體同樣作為載流氣體或稀釋氣體作用。
並且，在比第3氣體供給管233a的閥233d更下游側連接第4惰性氣體供給管293a的下游端。在第4惰性氣體供給管293a，從上游方向依序設有惰性氣體供給源293b、MFC293c、及閥293d。從第4惰性氣體供給管293a，經由MFC293c、閥293d、第3氣體供給管233a、第3氣體導入部283及第3氣體噴出口253、或經由第2電漿生成部側氣體供給管233e、閥233f、改質氣體電漿生成部270b內的氣體導入路及氣體噴出口來供給惰性氣體至第3處理領域206c內。被供給至第3處理領域206c內的惰性氣體是與被供給至第1處理領域206a內的惰性氣體同樣作為載流氣體或稀釋氣體作用。
在此「惰性氣體」是例如氮(N2)氣體、氦 (He)氣體、氖(Ne)氣體、氬(Ar)氣體等的稀有氣體的至少任一個。在此惰性氣體是例如N2氣體。
主要藉由第1惰性氣體供給管299a、MFC299c及閥299d、惰性氣體導入部285、第1惰性氣體噴出口256及第2惰性氣體噴出口257來構成第1惰性氣體供給系。另外，亦可思考將惰性氣體供給源299b含在第1惰性氣體供給系中。
又，主要藉由第2惰性氣體供給管291a、MFC291c及閥291d來構成第2惰性氣體供給系。另外，亦可思考將惰性氣體供給源291b、第1氣體供給管231a、第1氣體導入部281及第1氣體噴出口251含在第2惰性氣體供給系中。
又，主要藉由第3惰性氣體供給管292a、MFC292c及閥292d來構成第3惰性氣體供給系。另外，亦可思考將惰性氣體供給源292b、第2氣體供給管232a、第2氣體導入部282、第2氣體噴出口252、第1電漿生成部側氣體供給管232e、閥232f、反應氣體電漿生成部270a內的氣體導入路及氣體噴出口含在第3惰性氣體供給系中。
又，主要藉由第4惰性氣體供給管293a、MFC293c及閥293d來構成第4惰性氣體供給系。另外，亦可思考將惰性氣體供給源293b、第3氣體供給管233a、第3氣體導入部283、第3氣體噴出口253、第2電漿生成部側氣體供給管233e、閥233f、改質氣體電漿 生成部270b內的氣體導入路及氣體噴出口設在第4惰性氣體供給系中。
主要藉由第1惰性氣體供給系、第2惰性氣體供給系、第3惰性氣體供給系、及第4惰性氣體供給系來構成惰性氣體供給系。
(洗滌氣體供給系)
本實施形態的基板處理裝置10是亦可具有洗滌氣體供給系。在洗滌氣體導入部289的上端例如連接洗滌氣體供給管239a的下游端。在洗滌氣體供給管239a，從上游方向依序設有洗滌氣體供給源239b、MFC239c、閥239d、及生成洗滌氣體的電漿之遠端電漿生成單元239e。
從洗滌氣體供給管239a，經由MFC239c、閥239d、遠端電漿生成單元239e、洗滌氣體導入部289、洗滌氣體供給孔259來供給洗滌氣體至反應容器203內。洗滌氣體是利用藉由遠端電漿生成單元239e來成為電漿狀態的洗滌氣體，洗滌反應容器203內的副生成物等。另外，洗滌氣體是例如三氟化氮(NF3)氣體、氟化氫(HF)氣體、三氟化氯氣體(ClF3)氣體、氟(F2)氣體的至少任一個。
(排氣系)
如圖4所示般，在反應容器203的底部是設有將反應 容器203內排氣的排氣口240。例如排氣口240是設置複數個，設在第1處理領域206a、第1淨化領域207a、第2處理領域206b、第3處理領域206c及第2淨化領域207b的各底部。
在各排氣口240連接排氣管241的上游端。例如，被連接至各排氣口240的排氣管241是在下游側合流成一個。在比排氣管241的合流部分更下游側是經由壓力感測器248、作為壓力調整器(壓力調整部)的APC(Auto Pressure Controller)閥243、及作為開閉閥的閥245來連接作為真空排氣裝置的真空泵246，以處理室201內的壓力能夠成為預定的壓力(真空度)的方式構成可真空排氣。APC閥243是可將閥開閉來進行處理室201內的真空排氣或停止真空排氣，更可調節閥開度來調整處理室201內的壓力之開閉閥。主要藉由排氣管231、APC閥243及閥245來構成排氣系。另外，亦可在排氣系中含壓力感測器248及真空泵246。
(電漿生成部)
如圖3及圖4所示般，在第2處理領域206b內的上方設有反應氣體電漿生成部270a的至少一部分。反應氣體電漿生成部270a是構成在第2處理領域206b內生成反應氣體的電漿。藉由如此使用電漿，即使晶圓200的溫度為低溫，還是可使反應氣體活化進行晶圓200的處理。
在第2處理領域206b內設有例如彼此排列於 水平方向的一對的棒狀的電極271a。一對的電極271a是例如以石英製的罩274a所覆蓋。在反應氣體電漿生成部270a的罩274a內設有上述的反應氣體的導入路。
一對的電極271a是經由匹配阻抗的匹配器272a來連接高頻電源273a。從高頻電源273a施加高頻電力至電極271a，藉此在一對的電極271a的周邊生成電漿。另外，主要在一對的電極271a的正下面生成電漿。如此，反應氣體電漿生成部270a是生成所謂的電容耦合型的電漿。
例如，反應氣體電漿生成部270a的一對的電極271a是平面視沿著從反應容器203的中心往外側的徑方向而設，且與晶圓200的上面平行設置。一對的電極271a是被配置在晶圓200所通過的路徑上，且例如平面視配置成與第2處理領域206b的中心重疊。一對的電極271a的長度方向的長度是比晶圓200的直徑更長。藉此，在通過一對的電極271a的正下面之晶圓200的全面依序照射電漿。
主要藉由一對的電極271a來構成反應氣體電漿生成部270a。另外，亦可思考將匹配器272a及高頻電源273a含在反應氣體電漿生成部270a中。
又，如圖3所示般，在第3處理領域206c內的上方設有改質氣體電漿生成部270b的至少一部分。如圖3所示般，在本實施形態中，改質氣體電漿生成部270b是具有與反應氣體電漿生成部270a同樣的構成，主 要藉由一對的電極271b所構成。但，反應氣體電漿生成部270a與改質氣體電漿生成部270b的構成是亦可設為不同的構成。
改質氣體電漿生成部270b的一對的電極271b是經由匹配器272b來連接高頻電源273b。匹配器272b及高頻電源273b與反應氣體電漿生成部270a的匹配器272a及高頻電源273a是另外設置。而且，亦可思考將該等的匹配器272b及高頻電源273b含在改質氣體電漿生成部270b中。
(控制部)
其次，利用圖6來說明有關本實施形態的控制部(控制手段)之控制器300。
如圖5所示般，控制部(控制手段)的控制器300是構成為具備CPU(Central Processing Unit)301a，RAM(Random Access Memory)301b，記憶裝置301c，I/O埠301d的電腦。RAM301b，記憶裝置301c，I/O埠301d是構成可經由內部匯流排301e來與CPU301a交換資料。控制器300是例如連接作為觸控面板等構成的輸出入裝置302。
記憶裝置301c是例如以快閃記憶體，HDD(Hard Disk Drive)等所構成。在記憶裝置301c內，控制基板處理裝置10的動作的控制程式或記載有後述的成膜處理等的基板處理的程序或條件等的製程處方可讀出地 被格納。另外，製程處方是使後述的基板處理工程的各程序實行於控制器300，組合成可取得預定的結果，作為程式的機能。以下，亦將此製程處方或控制程式等總稱為程式。另外，在本說明書中使用程式的語言時，有只含製程處方單體時，只含控制程式單體時，或含其雙方時。並且，RAM301b是構成為暫時性保持藉由CPU301a所讀出的程式或資料等之記憶領域(工作區域)。
I/O埠301d是被連接至上述的MFC231c~233c，239c，291c~293c，299c、閥231d~233d，239d，291d~293d，299d、壓力感測器248、APC閥243、真空泵246、加熱器218、溫度感測器249、反應氣體電漿生成部270a的匹配器272a及高頻電源273a、改質氣體電漿生成部270b的匹配器272b以及高頻電源273b、旋轉機構267、昇降機構268等。另外，I/O埠301d是也被連接至未圖示的電力調整器224、加熱器電源225、及溫度調整器223。
CPU301a是從記憶裝置301c讀出控制程式而實行，且按照來自輸出入裝置302的操作指令的輸入等來從記憶裝置301c讀出製程處方。然後，CPU301a是以能夠按照讀出的製程處方的內容之方式，控制MFC231c~233c，239c，291c~293c，299c之各種氣體的流量調整動作、閥231d~233d，239d，291d~293d，299d的開閉動作、APC閥243的開閉動作及根據壓力感測器248之APC閥243的壓力調整動作、根據溫度感測器249之加熱器 218的溫度調整動作、真空泵246的起動及停止、旋轉機構267之基座217的旋轉及旋轉速度調節動作、昇降機構268之基座217的昇降動作、反應氣體電漿生成部270a及改質氣體電漿生成部270b的各高頻電源273a，273b之電力供給及停止、及匹配器272a，273b之阻抗調整動作等。
另外，控制器300是不限於構成為專用的電腦時，亦可構成為泛用的電腦。例如，準備儲存上述程式的外部記憶裝置(例如，磁帶，軟碟或硬碟等的磁碟，CD或DVD等的光碟，MO等的光磁碟，USB記憶體或記憶卡等的半導體記憶體)303，利用該外部記憶裝置303來將程式安裝於泛用的電腦，藉此可構成本實施形態的控制器300。另外，用以對電腦供給程式的手段是不限於經由外部記憶裝置303來供給的情況。例如，亦可利用網際網際或專線等的通訊手段，不經由外部記憶裝置303來供給程式。另外，記憶裝置301c或外部記憶裝置303是構成為電腦可讀取的記錄媒體。以下，亦將該等總稱而簡稱為記錄媒體。另外，在本說明書中稱記錄媒體時，有只包含記憶裝置301c單體時，只包含外部記憶裝置303單體時，或包含其雙方時。
(3)基板處理工程
其次，利用圖7及圖8來說明有關第1實施形態的基板處理工程。在以下的說明中，基板處理裝置10的製程 腔室202的構成各部的動作是藉由控制器300來控制。
在此是說明有關使用TiCl4氣體作為原料氣體，使用NH3氣體作為反應氣體，使用H2氣體作為改質氣體，在晶圓200上形成TiN膜作為薄膜的例子。在本說明書中使用「晶圓」的言詞時，有意味「晶圓本身」時，或意味「晶圓與形成於其表面的預定的層或膜等的層疊體(集合體)」時，亦即包含形成於表面的預定的層或膜等來稱晶圓時。並且，在本說明書中使用「晶圓的表面」的言詞時，有意味「晶圓本身的表面(露出面)」時，或意味「形成於晶圓上的預定的層或膜等的表面，亦即作為層疊體的晶圓的最表面」時。
因此，在本說明書中記載「對於晶圓供給預定的氣體」時，有意味「對於晶圓本身的表面(露出面)直接供給預定的氣體」時，或意味「對於晶圓上所形成的層或膜等，亦即對於作為層疊體的晶圓的最表面供給預定的氣體」時。並且，在本說明書中記載「在晶圓上形成預定的層(或膜)」時，有意味「在晶圓本身的表面(露出面)上直接形成預定的層(或膜)」時，或意味「在晶圓上所形成的層或膜等上，亦即在作為層疊體的晶圓的最表面上形成預定的層(或膜)」時。並且，在本實施形態中，在形成有TiN膜的晶圓200是形成有溝部，該溝部是例如用以形成半導體裝置的配線或導孔。
並且，在本說明書中使用「基板」的言詞時，也與使用「晶圓」的言詞時同樣，該情況，在上述說 明中，只要將「晶圓」置換成「基板」來思考即可。
(基板搬入．載置工程S110)
例如，最大收納有25片的晶圓200之晶圓盒100會藉由工程內搬送裝置來搬送，載置於裝載埠105上。晶圓盒100的蓋100a會藉由晶圓盒開盒機108來卸下，晶圓盒100的基板出入口會被開放。第2晶圓移載機124從晶圓盒100拾取晶圓200，而往槽口對準裝置106上載置。槽口對準裝置106進行晶圓200的位置調整。第2晶圓移載機124從槽口對準裝置106來將晶圓200搬入至大氣壓的狀態的預備室122內。閘閥128會被關閉，預備室122內藉由排氣裝置(未圖示)來排氣成負壓。
在製程腔室202使基座217下降至晶圓200的搬送位置，藉此使晶圓頂起插銷266貫通於基座217的貫通孔217a。其結果，晶圓頂起插銷266會成為比基座217表面更突出預定的高度量的狀態。接著，開啟預定的閘閥，利用第1晶圓移載機112來將預定片數(例如5片)的晶圓200(處理基板)搬入至處理室201內。然後，以基座217之未圖示的旋轉軸為中心，各晶圓200不會重疊的方式，沿著基座217的旋轉方向載置。藉此，晶圓200是在從基座217的表面突出的晶圓頂起插銷266上以水平姿勢支撐。
一旦將晶圓200搬入處理室201內，則使第1晶圓移載機112往製程腔室202外退避，關閉預定的閘閥 來將反應容器203內密閉。然後，藉由使基座217上昇，將晶圓200載置於基座217所設的各載置部217b上。
另外，在將晶圓200搬入處理室201內時，一面藉由排氣系來將處理室201內排氣，一面從惰性氣體供給系往處理室201內供給作為惰性氣體的N2氣體為理想。亦即，使真空泵246作動，開啟APC閥243，將處理室201內排氣的狀態下，至少開啟第1惰性氣體供給系的閥299d，對處理室201內供給N2氣體為理想。藉此，可抑制粒子往處理室201內侵入，或粒子往晶圓200上附著。另外，亦可更從第2惰性氣體供給系及第3惰性氣體供給系供給惰性氣體。並且，真空泵246是至少從基板搬入．載置工程(S110)到後述的基板搬出工程(S160)終了的期間，設為經常使作動的狀態。
將晶圓200載置於基座217上時，對被埋入於基座217的內部的加熱器218供給電力，控制成晶圓200的表面會成為預定的溫度。晶圓200的溫度是例如室溫以上750℃以下，較理想是室溫以上，400℃以下。此時，加熱器218的溫度是根據藉由溫度感測器249所檢測出的溫度資訊來控制往加熱器218的通電情況，藉此調整。並且，加熱器218是至少從基板搬入．載置工程(S110)到後述的基板搬出工程(S160)終了為止的期間是設為使經常通電的狀態。
另外，在以矽所構成的晶圓200的加熱處理中，一旦將表面溫度加熱至750℃以上，則會有形成於晶 圓200的表面的源極領域或汲極領域等的雜質更擴散，電路特性劣化，半導體裝置的性能降低的情況。藉由上述那樣限制晶圓200的溫度，可抑制形成於晶圓200的表面的源極領域或汲極領域的雜質的擴散，電路特性的劣化，半導體裝置的性能的降低。
(基座旋轉開始S120)
首先，一旦晶圓200被載置於各晶圓載置部217b，則藉由旋轉機構267開始基座217的旋轉。此時，基座217的旋轉速度是藉由控制器300來控制。基座217的旋轉速度是例如1旋轉/分以上，100旋轉/分以下。具體而言，旋轉速度是例如60旋轉/分。藉由使基座217旋轉，晶圓200是依第1處理領域206a、第1淨化領域207a、第2處理領域206b、第3處理領域206c、第2淨化領域207b的順序開始移動。
(氣體供給開始S130)
加熱晶圓200到達所望的溫度，一旦基座217到達所望的旋轉速度，則開啟閥231d而開始對第1處理領域206a內供給TiCl4氣體。又併行開啟閥232d及閥232f而對第2處理領域206b內供給NH3氣體，且開啟閥233d及閥233f而對第2處理領域206b內供給H2氣體。
此時，以TiCl4氣體的流量能夠成為預定的流量之方式，調整MFC231c。另外，TiCl4氣體的供給流量 是例如0.1g/min以上2.0g/min以下。並且，亦可與TiCl4氣體一起從第2惰性氣體供給系流動N2氣體作為載流氣體。
並且，調整MFC232c，使NH3氣體的流量能夠成為預定的流量。另外，NH3氣體的供給流量是例如100sccm以上5000sccm以下。又，亦可與NH3氣體一起從第3惰性氣體供給系流動N2氣體作為載流氣體。
並且，調整MFC233c，使H2氣體的流量能夠成為預定的流量。另外，H2氣體的供給流量是例如100sccm以上5000sccm以下。又，亦可與H2氣體一起從第4惰性氣體供給系流動N2氣體作為載流氣體。
另外，基板搬入．載置工程S110後，繼續藉由排氣部來將處理室201內排氣，且從惰性氣體供給系對第1淨化領域207a內及第2淨化領域207b內供給作為淨化氣體的N2氣體。並且，藉由適當調整APC閥243的閥開度，將處理室201內，亦即具有存在晶圓200的各領域之處理空間設為預定的壓力。
(薄膜形成工程S200)
其次，如圖8所示般，在薄膜形成工程S200中，如以下般，藉由基座217的旋轉來使複數的晶圓200依序通過第1處理領域206a、第1淨化領域207a、第2處理領域206b、第3處理領域206c、及第2淨化領域207b。
首先，一旦從第2氣體供給管232a供給的 NH3氣體的流量安定，則藉由反應氣體電漿生成部270a，在第2處理領域206b內開始NH3氣體的電漿的生成。具體而言，從反應氣體電漿生成部270a的高頻電源273a對一對的電極271a施加高頻電力，且藉由匹配器272a來使阻抗匹配。藉此，在第2處理領域206b內的一對的電極271a的下方生成NH3氣體的電漿。
又，一旦從第3氣體供給管233a供給的H2氣體的流量安定，則藉由改質氣體電漿生成部270b，在第3處理領域206c內開始H2氣體的電漿的生成。具體而言，從改質氣體電漿生成部270b的高頻電源273b對一對的電極271b施加高頻電力，且藉由匹配器272b來使阻抗匹配。藉此，在第3處理領域206c內的一對的電極271b的下方生成H2氣體的電漿。
(第1處理領域通過S210)
當晶圓200通過第1處理領域206a時，TiCl4氣體會被供給至晶圓200。此時，第1處理領域206a內的氣體是僅TiCl4及惰性氣體，因此TiCl4氣體是不會有與反應氣體或改質氣體反應的情形，直接接觸(附著)於晶圓200的表面。藉此，在晶圓200的表面形成有作為第1層的含第1元素層。
第1層是例如按照處理室201內的壓力、TiCl4氣體的流量、基座217的溫度、第1處理領域206a的通過所花的時間(在第1處理領域206a的處理時間) 等，以預定的厚度及預定的分佈來形成。
(第1淨化領域通過S220)
其次，晶圓200是在通過第1處理領域206a之後，在基座217的旋轉方向R移動而移動至第1淨化領域207a。當晶圓200通過第1淨化領域207a時，在第1處理領域206a中在晶圓200上無法形成牢固的結合之TiCl4氣體的一部分等會藉由作為惰性氣體的N2氣體來從晶圓200上除去。
(第2處理領域通過S230)
其次，晶圓200是在通過第1淨化領域207a之後，在基座217的旋轉方向R移動而移動至第2處理領域206b。當晶圓200通過第2處理領域206b時，在第2處理領域206b中，第1層會與作為反應氣體的NH3氣體的電漿反應。此時，NH3氣體的活性種之中氮成分是與第1層中的鈦(Ti)成分結合，NH3氣體的活性種之中氫成分是與第1層中的氯(Cl)成分反應成為HCl而從第1層脫離。藉此，在晶圓200上形成至少含第1元素的Ti及第2元素的N之層(或膜)。以後，有時將含第1元素及第2元素的層(或膜)稱為第2層。
此時，當反應氣體的反應不夠充分時，有可能來自原料氣體的TiCl4之氯成分當作殘留物殘留於第2層。在此殘留物存在的狀態下通過其次的第1處理領域 206a時，由於Ti成分稀疏地附著，因此膜形成稀疏的狀態，膜特性變差。而且，第1層中所含的氯(Cl)成分是成為薄膜的雜質。在如此的狀況下重複形成第1層的工程及形成第2層的工程而形成所望的膜厚的薄膜時，恐有在膜的深度方向膜密度或電阻值成為不均一之虞。於是，本實施形態是對晶圓200上的第2層，如以下般實施改質氣體的電漿之處理。
(第3處理領域通過S240)
其次，晶圓200是在通過第2處理領域206b之後，在基座217的旋轉方向R移動而移動至第3處理領域206c。當晶圓200通過第3處理領域206c時，在第3處理領域206c中，第2層會藉由作為改質氣體的H2氣體的電漿來改質。此時，H2氣體的活性種是作為殘留於第2層的殘留物的Cl原子(氯基)反應成為HCl而從第2層脫離。以後，有時將晶圓200上之被改質的第2層稱為第3層。
第3層是例如按照反應容器203內的壓力、H2氣體的流量、基座217的溫度、改質氣體電漿生成部270b的電力供給情況等，以預定的分佈、對第2層之預定的改質深度來改質第2層而形成。
在此，本實施形態是例如生成有反應氣體的電漿之第2處理領域206b是隔著隔板205來與生成有改質氣體的電漿之第3處理領域206c鄰接而設。藉此，第 1層與NH3氣體的電漿反應而形成第2層之後，可緊接著藉由H2氣體來將第2層改質。
並且，在本實施形態中，較理想是第3處理領域206c比第2處理領域206b更廣。亦即，第3處理領域206c之對預定的晶圓200的處理時間是比第2處理領域206b的處理時間更長。藉此，在第3處理領域206c中，第2層會花比第2處理領域206b更長的時間來暴露於H2氣體的電漿，可更確實地抑制Cl成分殘留於完成1循環的第3層中。
或，在本實施形態中，更理想是將施加於第3處理領域206c之作為改質氣體的H2氣體的電漿電力形成比施加於第2處理領域206b之作為反應氣體的NH3氣體的電漿電力更高。藉此，形成電漿密度高的H2氣體的電漿，因此可更確實地促進來自第2層之Cl成分的脫離。
或，在本實施形態中，更理想是改質氣體電漿生成部270b的電漿激發頻率與反應氣體電漿生成部270a的電漿激發頻率不同，例如比反應氣體電漿生成部270a的電漿激發頻率更高。藉此，與提高電力的效果同樣，可藉由電漿密度高的H2氣體的電漿來更確實地促進來自第2層之Cl成分的脫離。
或，在本實施形態中，更理想是在第2處理領域206b及第3處理領域206c中成為電漿而被照射於晶圓200的NH3氣體及H2氣體的合計的供給量(=流量×通過時間)是比在第1處理領域206a中被供給至晶圓200 的TiCl4氣體的供給量更多。具體而言，提高在第2處理領域206b及第3處理領域206c中被供給的H原子的莫耳數相對於在第1處理領域206a中被供給的TiCl4氣體中的Cl原子的莫耳數的比率。在第2處理領域206b及第3處理領域206c中被供給的H原子的莫耳數是比在第1處理領域206a中被供給的TiCl4氣體中的Cl原子的莫耳數更多。藉此，即使在第1處理領域206a中全部的TiCl4氣體附著於晶圓200時，還是可抑制用以使Cl原子(Cl成分)從第2層中脫離的H原子不足的情形。
另外，本實施形態是亦可組合用以促進來自第2層的Cl成分的脫離之該等的條件來進行。
(第2淨化領域通過S250)
其次，晶圓200是在通過第3處理領域206c之後，在基座217的旋轉方向R移動而移動至第2淨化領域207b。當晶圓200通過第2淨化領域207b時，在第3處理領域206c中從晶圓200上的第3層脫離的HCl或剩餘的H2氣體等會藉由作為惰性氣體的N2氣體來從晶圓200上除去。
將以上的第1處理領域通過S210、第1淨化領域通過S220、第2處理領域通過S230、第3處理領域通過S240、及第2淨化領域通過S250設為1循環。
(判定S260)
此間，控制器300判定是否實施預定次數(k次：k是1以上的整數)上述1循環。具體而言，控制器300計數基座217的旋轉數。
當未實施k次上述1循環時(在S260，No時)，再使基座217的旋轉繼續，重複具有第1處理領域通過S210、第1淨化領域通過S220、第2處理領域通過S230、第3處理領域通過S240、第2淨化領域通過S250的循環。藉此，藉由層疊第3層來形成薄膜。
當實施k次上述1循環時(在S260，Yes時)，終了薄膜形成工程S200。藉由如此實施k次上述1循環，形成層疊第3層的預定膜厚的薄膜。
另外，在本實施形態所形成的TiN膜是有藉由取入作為反應氣體的NH3氣體的H原子而含Ti-N-H基(結合)的情形。
(氣體供給停止S140)
薄膜形成工程S200之後，關閉閥231d，232d，233d，停止往第1處理領域206a之TiCl4氣體的供給、往第2處理領域206b之NH3氣體的供給、及往第3處理領域206c之H2氣體的供給。
(基座旋轉停止S150)
氣體供給停止S140之後，停止基座217的旋轉。
(基板搬出工程S160)
其次，使基座217下降，使晶圓200支撐於從基座217的表面突出的晶圓頂起插銷266上。然後，開啟預定的閘閥，利用第1晶圓移載機112來將晶圓200搬出至反應容器203外。並且，停止惰性氣體供給系供給作為惰性氣體的N2氣體至處理室201內。
藉由以上，完成基板處理工程。另外，基板處理工程的終了後，亦可從洗滌氣體供給系供給NF3氣體作為洗滌氣體至處理室201內，而洗滌處理室201內。
(4)本實施形態的效果
若根據本實施形態，則具有以下所示的1個或複數的效果。
(a)若根據本實施形態，則藉由基座217的旋轉來使複數的晶圓200依序通過第1處理領域206a、第2處理領域206b及第3處理領域206c，當晶圓200通過第1處理領域206a時，在晶圓200上供給原料氣體而形成第1層，當晶圓200通過第2處理領域206b時，使藉由反應氣體電漿生成部270a所生成的反應氣體的電漿與第1層反應，藉此形成第2層，當晶圓200通過第3處理領域206c時，利用藉由改質氣體電漿生成部270b所生成的改質氣體的電漿來改質第2層而形成第3層。藉由重複由此第1層形成到第3層形成的循環來層疊第3層而形成薄膜。藉此，不會有反應氣體的反應不夠充分，原料氣 體的分子的一部分的成分等的殘留物殘留於基板上所形成的薄膜中的情形，可形成高品質的薄膜。
(b)並且，有時反應氣體的電漿未均一地到達用以形成晶圓的半導體裝置的配線的溝部的底面附近的情況，因此會有薄膜的膜密度變低的情形。此薄膜的膜密度變低的現象，特別是在溝部的長寬比高時，或基座的旋轉速度高時等，有變顯著的傾向。如此的情況，若根據本實施形態，則即使在薄膜中殘留有原料氣體的分子的一部分的成分等的殘留物，還是不會有薄膜中的殘留物的存在比率變高的情形，可形成高品質的薄膜。
(c)又，若根據本實施形態，則在晶圓200上形成第2層之後，晶圓200會通過生成有改質氣體的電漿之第3處理領域206c。此時，藉由改質氣體的電漿來使殘留於第2層中的殘留物從第2層脫離，藉此形成第3層。藉由將如此從第1層形成到第3層形成為止的處理設為1循環，形成抑制每1循環殘留物殘留的第3層，或重複層疊此第3層的形成，可形成高品質的薄膜。
(d)又，若根據本實施形態，則使用TiCl4氣體作為原料氣體，使用NH3氣體作為反應氣體，使用H2氣體作為改質氣體，藉此形成TiN膜作為薄膜。當晶圓200通過第2處理領域206b時，作為殘留於第2層的殘留物的Cl原子(氯基)是藉由H2氣體的電漿成為HCl而從第2層脫離。因此，藉由層疊Cl原子減少的第3層，可形成高品質的TiN膜。藉由雜質的Cl原子減少， 可降低與半導體或金屬之TiN膜的接觸電阻，作為擴散防止層使用時，可使對於Cu等的金屬擴散之屏障性提升。
(e)又，若根據本實施形態，則會將施加於第3處理領域206c之作為改質氣體的H2氣體的電漿電力形成比施加於第2處理領域206b之作為反應氣體的NH3氣體的電漿電力更高。在此，於第2處理領域206b中，儘管暴露於NH3氣體的電漿，殘存於第2層中的Cl原子還是有可能與Ti原子牢固地結合。藉由使與Ti原子牢固地結合的Cl原子和電漿密度高的改質氣體的電漿反應，可促進來自第2層之當作殘留物的Cl原子的脫離。
(f)又，若根據本實施形態，則改質氣體電漿生成部270b的電漿激發頻率是與反應氣體電漿生成部270a的電漿激發頻率不同，例如比反應氣體電漿生成部270a的電漿激發頻率更高。藉此，與提高電力的效果同樣，可生成電漿密度高的H2氣體的電漿，可促進來自第2層之Cl原子的脫離。
(g)又，若根據本實施形態，則複數的隔板205是構成藉由基座217的旋轉，晶圓200可通過的狀態下，將處理室201隔成第1處理領域206a、第2處理領域206b及第3處理領域206c。處理室201是在複數的隔板205之下具有晶圓200可通過的間隙。藉此，通過隔板205與基座217之間的氣體變少，在處理室201內的各領域之間氣體混合的情形會被抑制。
(h)又，若根據本實施形態，則第3處理領 域206c是構成比第2處理領域206b更廣。亦即，第3處理領域206c之對於預定的晶圓200的處理時間是比第2處理領域206b的處理時間更長。藉此，在第3處理領域206c中，第2層會花比第2處理領域206b更長的時間來暴露於H2氣體的電漿，藉此Cl原子會更確實地被脫離，因此在完成1循環的第3層中殘留Cl原子的情形會被抑制。
(i)又，若根據本實施形態，則第3處理領域206c是構成比第2處理領域206b更廣。藉此，可拉長電漿的照射時間，因此可提高上述的1循環之改質效率。膜的改質(雜質除去等)是比反應(氧化、氮化等)更難進展，因此需要提高電漿強度或拉長電漿照射時間，為了提高電漿強度，有硬體或成本上的限制，相對的若如本實施形態般為了拉長電漿的照射時間而擴大領域，則不須大幅度的裝置改造，可提高1循環的改質效率。
(j)上述的效果是在使用TiCl4氣體以外的氣體作為原料氣體時，或使用NH3氣體以外的氣體作為含N氣體時，或使用N2氣體以外的惰性氣體作為淨化氣體時也同樣可取得。
<本發明的第2實施形態>
以下，說明有關本發明的第2實施形態。本實施形態是基板處理裝置10的製程腔室202具有第4處理領域的點與第1實施形態不同。本實施形態是使用上述的基板處 理裝置10，本實施形態之中其他的構成是與第1實施形態同樣。以下，只說明有關與第1實施形態不同的要素，對於和在第1實施形態說明的要素實質上同一要素是附上同一符號，省略其說明。
(1)製程腔室的構成
利用圖9說明有關作為本實施形態的處理爐之製程腔室的構成。如圖9所示般，例如在第1淨化領域207a及第2處理領域206b之間是設有第4處理領域206d。例如，第4處理領域206d的平面視的面積是與第2處理領域206b及第3處理領域206c的各平面視的面積相等。另外，第2處理領域206b的平面視的面積是與第3處理領域206c的平面視的面積相等。
(第4氣體導入部)
在氣體導入部280內的第4處理領域206d側設有第4氣體導入部284。在第4氣體導入部284的第4處理領域206d側的側壁設有開口於第4處理領域206d的第4氣體噴出口254。並且，在反應容器203的第4處理領域206d的頂部，與第1電漿生成部側氣體導入部286同樣設有第3電漿生成部側氣體導入部288。
雖未圖示，但實際在第4氣體導入部284的上端連接第4氣體供給管的下游端。在第4氣體供給管，從上游側依序設有第4氣體供給源、MFC、及閥。並且， 在比第4氣體供給管的閥更下游側，以能夠接接至第1電漿生成部側氣體導入部286的上游端之方式，經由閥來連接第3電漿生成部側氣體供給管。後述的前處理氣體電漿生成部270c是構成在生成電漿時從第3電漿生成部側氣體導入部288經由氣體導入路(未圖示)及氣體噴出口(未圖示)來供給改質氣體至第4處理領域206d內。
(前處理氣體供給系)
從第4氣體供給管，經由MFC、閥、第4氣體導入部284及第4氣體噴出口254、或經由第3電漿生成部側氣體供給管、閥、前處理氣體電漿生成部270c內的氣體導入路及氣體噴出口來供給改質氣體至第4處理領域206d內。改質氣體是藉由改質氣體電漿生成部270b來成為電漿狀態，照射至晶圓200上。
在此所謂「前處理氣體」是處理氣體之一，如後述般成為電漿狀態，將藉由原料氣體所形成的第1層改質的氣體。前處理氣體是例如H2氣體、N2氣體、O2氣體、He氣體、及Ar氣體的至少任一個。另外，前處理氣體是在該等的氣體之中與反應氣體不同的氣體。並且，前處理氣體是使用黏著度(黏度)比原料氣體低的材料。在此，前處理氣體是與改質氣體同氣體，例如H2氣體。
主要藉由第4氣體供給管、MFC、閥、第4氣體導入部、第4氣體噴出口、第3電漿生成部側氣體供給管及閥來構成前處理氣體供給系(第4氣體供給系)。 此前處理氣體供給系是處理氣體供給系的一部分。另外，亦可思考將第4氣體供給源及前處理氣體電漿生成部270c內的氣體導入路及氣體噴出口含在前處理氣體供給系中。並且，亦可在比第4氣體供給管的閥更下游側連接與第3惰性氣體供給系同樣的第5惰性氣體供給系。
(前處理氣體電漿生成部)
如圖9所示般，在第4處理領域206d內的上方是設有前處理氣體電漿生成部270c的至少一部分。前處理氣體電漿生成部270c是具有與反應氣體電漿生成部270a同樣的構成，主要藉由一對的電極271c來構成。
前處理氣體電漿生成部270c的一對的電極271c是經由匹配器272c來連接高頻電源273c。匹配器272c及高頻電源273c與反應氣體電漿生成部270a的匹配器272a及高頻電源273a是另外設置。並且，亦可思考將該等的匹配器272c及高頻電源273c含在前處理氣體電漿生成部270c中。
(2)基板處理工程
其次，利用圖10來說明有關本實施形態的基板處理工程。以下是只說明本實施形態的薄膜形成工程S200。
在此，晶圓200會通過第1處理領域206a及第1淨化領域207a，在晶圓200上形成第1層。
(第4處理領域通過S225)
晶圓200是在通過第1淨化領域207a之後，在基座217的旋轉方向R移動而移動至第4處理領域206d。當晶圓200通過第4處理領域206d時，在第4處理領域206d中，第1層會藉由作為前處理氣體的H2氣體的電漿來改質。此時，H2氣體的活性種是含在第1層中，與來自TiCl4氣體的Cl原子反應成為HCl而從第1層脫離。與第1實施形態同樣，有時將晶圓200上之被改質的第1層稱為改質層。
改質層是例如按照反應容器203內的壓力、H2氣體的流量、基座217的溫度、前處理氣體電漿生成部270c的電力供給情況等，以預定的分佈、對第1層之預定的改質深度來改質第1層而形成。
(第2處理領域通過S230)
其次，晶圓200是在通過第4處理領域206d之後，在基座217的旋轉方向R移動而移動至第2處理領域206b。當晶圓200通過第2處理領域206b時，在第2處理領域206b中，改質層會與作為反應氣體的NH3氣體的電漿反應。此時，NH3氣體的活性種之中N原子是與改質層中的Ti原子結合，NH3氣體的活性種之中H原子是與殘存於改質層中的Cl原子反應成為HCl而從改質層脫離。藉此，在晶圓200上，改質層會更與NH3氣體的電漿反應而形成第2層。
(第3處理領域通過S240)
其次，晶圓200是在通過第2處理領域206b之後，在基座217的旋轉方向R移動而移動至第3處理領域206c。當晶圓200通過第3處理領域206c時，在第3處理領域206c中，第2層會更藉由作為改質氣體的H2氣體的電漿來改質。此時，H2氣體的活性種是與作為殘留於第2層的殘留物的Cl原子(氯基)反應成為HCl而從第2層脫離。與第1實施形態同樣，有時將形成於晶圓200上之被改質的第2層稱為第3層。
以後的工程是與第1實施形態同樣。
(3)本實施形態的效果
若根據本實施形態，則可取得以下所示的1個或複數的效果。
若根據本實施形態，則在第1處理領域206a及第2處理領域206b之間設有第4處理領域206d。在薄膜形成工程S200中，當晶圓200通過第4處理領域206d時，利用藉由前處理氣體電漿生成部270c所生成之作為前處理氣體的H2氣體的電漿來改質第1層而形成改質層。在使成為殘留物的Cl原子從第1層脫離的狀態下，可形成第2層。藉此，可容易將NH3氣體中的N元素取入至第1層中。並且，在1循環中2次Cl原子會從第1層或第2層離脫，藉此最終可使殘留於TiN膜中的殘留物 減少。
<本發明的第3實施形態>
以下，說明有關本發明的第3實施形態。本實施形態是各處理領域的面積與第1實施形態不同。本實施形態是使用上述的基板處理裝置10，本實施形態之中其他的構成是與第1實施形態同樣。以下，只說明有關與第1實施形態不同的要素，對於和在第1實施形態說明的要素實質上同一要素是附上同一符號，省略其說明。
利用圖11來說明有關作為本實施形態的處理爐之製程腔室的構成。
如圖11所示般，例如第1處理領域206a是分別比第2處理領域206b及第3處理領域206c更廣。亦即，通過第1處理領域206a的時間是分別比通過第2處理領域206b的時間、及通過第3處理領域206c的時間更長。
若根據本實施形態，則各處理領域的面積是亦可按照處理氣體的種類來變更。例如，當被供給至第1處理領域206a的原料氣體對於晶圓200為難附著的氣體時，如上述般比第2處理領域206b及第3處理領域206c更廣。藉此，拉長通過第1處理領域206a的時間，而可安定地形成第1層。
<本發明的第4實施形態>
以下，說明有關本發明的第4實施形態。本實施形態(第4實施形態)是第1電漿生成部的構成與第1實施形態(或第3實施形態)不同。本實施形態是使用上述的基板處理裝置10，本實施形態之中其他的構成是與第1實施形態同樣。以下，只說明有關與第1實施形態不同的要素，對於和在第1實施形態說明的要素實質上同一要素是附上同一符號，省略其說明。
利用圖12、圖13來說明有關作為本實施形態(第4實施形態)的處理爐之製程腔室的構成。
如圖13所示般，作為第2處理領域206b的第1電漿生成部之反應氣體電漿生成部的電漿是藉由感應耦合型電漿(Inductively Coupled Plasma，簡稱ICP)所生成的點與實施例1(或實施例3)不同，因此以下說明有關與此第1電漿生成部關聯的部分。又，有關控制器構成也是與圖6所示的第1實施形態的控制器構成同構成，因此省略說明。在此是詳述有關電漿生成部及反應氣體供給系。
(電漿生成部)
如圖12所示般，在反應容器203的第2處理領域206b的頂部是設有具備比基板(例如晶圓200)的直徑更大直徑的連通口303a。連通口303a是連接電漿生成室390。電漿生成室390是具有側壁391及頂部392，經由設在頂部392的反應氣體導入孔392a來連接至反應氣體 供給系。側壁391是筒狀構造，在外周捲繞線圈393。側壁391是例如以石英所構成，直徑比基板更大。側壁391是具有與連通口303a相同的直徑。連通口303a是被配置於晶圓200的外周通過連通口303a的內側的位置。
在重力方向，設於頂部392的反應氣體導入孔392a與線圈393的上端之間是設有氣體分散構造394。氣體分散構造394是具有氣體分散板394a、及予以固定於頂部的固定構造394b。氣體分散板394a是無孔的圓板，徑向的構件是延伸於線圈393的方向，而使從反應氣體導入孔392a供給的氣體能夠引導至線圈393附近。固定構造394b是由複數的柱所構成，設為不阻礙從氣體導入孔392a供給的氣體的流動之構造。固定構造394b的一端是被固定於氣體分散板394a的一部分，另一端是被固定於頂部292。
線圈393是具有構成圓周的部分、亦即與側壁391鄰接的部分的曲率為一定的形狀。藉由將曲率設為一定，在線圈流動電流時產生的磁場會沿著側壁391的內周而形成均一，可使藉此生成的電漿的周方向的密度形成均一。
在線圈393連接波形調整電路396、RF感測器397、高頻電源398及頻率匹配器399。
高頻電源398是對線圈393供給高頻電力者。RF感測器397是設在高頻電源398的輸出側。RF感測器397是監視所被供給的高頻的行波或反射波的資訊 者。頻率匹配器399是根據在RF感測器397所被監視的反射波的資訊來控制高頻電源398，而使反射波能夠成為最小。
線圈393為了形成預定的波長的駐波，而設定捲徑、捲繞間距、捲數，使能以一定波長形式共振。亦即，配合與線圈393鄰接的波形調整電路396之電氣的長度是被設定成相當於從高頻電源398供給的電力的預定頻率之1波長的整數倍(1倍、2倍、...)的長度。
線圈393的兩端是被電性接地，但線圈393的至少一端在裝置的最初的設置時或處理條件的變更時為了微調該共振線圈的電性長度，而經由可動接點來接地。線圈393的另一端是被連接至固定地線。而且，在裝置的最初的設置時或處理條件的變更時為了微調線圈393的阻抗，而在線圈393之被接地的兩端之間，藉由可動接點來構成給電部。
線圈393是被遮蔽板395包圍。遮蔽板395是遮斷從線圈393產生的電磁波等。具體而言，遮蔽板395是遮蔽往線圈393的外側之電磁波的洩漏，且為了在與線圈393之間形成構成共振電路所必要的電容成分而設。遮蔽板395一般是使用鋁合金、銅或銅合金等的導電性材料來形成圓筒狀。
在高頻電源398的輸出側設置有RF感測器397，監視朝線圈393的行波、從線圈393反射的反射波等。藉由RF感測器397來監視的反射波電力是被輸入至 頻率匹配器399。頻率匹配器399是以反射波能夠成為最小的方式控制頻率。
主要藉由電漿生成室390、線圈393、波形調整電路396、RF感測器397、頻率匹配器399來構成本實施形態的第1電漿生成部。另外，亦可包含高頻電源398作為第1電漿生成部。
(反應氣體供給系)
在反應容器203的頂部，第2處理領域206b的上方設有連通口303a。連通口303a是連接後述的電漿生成室390。在電漿生成室390的頂部392設有反應氣體導入孔392a，反應氣體導入孔392a是連接反應氣體供給系(亦稱反應氣體供給部)233。
反應氣體導入孔392a是連接第3氣體供給管233a的下游端。在第3氣體供給管233a，從上游方向依序設有反應氣體供給源233b、流量控制器(流量控制部)的質量流控制器(MFC)233c、及開閉閥的閥233d。
作為反應氣體的含氮(N)氣體會從反應氣體供給源233b經由MFC233c、閥233d、電漿生成室390、連通口303a來供給至第2處理領域206b內。
並且，在比第3氣體供給管233a的閥233d更下游側連接惰性氣體供給管292a的下游端。在惰性氣體供給管292a，從上游方向依序設有惰性氣體供給源292b、MFC292c、及閥292d。從惰性氣體供給管292a經 由MFC292c、閥292d、第3氣體供給管233a、電漿生成室390、連通口303a來供給惰性氣體至第3處理領域206c內。
主要藉由第3氣體供給管233a、MFC233c、閥233d、反應氣體導入孔392a來構成反應氣體供給部。另外，亦可思考將反應氣體供給源233b含在反應氣體供給系中。
如圖13所示般，除了在第2處理領域206b設置用以生成感應耦合型電漿的反應氣體電漿生成部的點以外，在第1處理領域206a及第3處理領域206c是無變更，且在第1淨化領域207a及第2淨化領域207b也無變更，因此在本實施形態(第4實施形態)也可取得第1實施形態的效果。
本實施形態是只將在第2處理領域206b的處理、亦即使通過前述第1處理領域206a時形成於基板(晶圓200)的表面上的第1層與基板(晶圓200)通過第2處理領域206b時藉由反應氣體電漿生成部所生成的反應氣體的電漿反應而形成第2層的處理使用的電漿變更成感應耦合型電漿。
亦即，在本實施形態中，與第1實施形態同樣，當晶圓200通過第2處理領域206b時，在第2處理領域206b中，第1層會與反應氣體(NH3氣體)的電漿反應而形成第2層。此時，NH3氣體的活性種之中氮成分是與第1層中的第1元素成分結合，NH3氣體的活性種之 中氫成分是與第1層中的氯(Cl)成分反應成為HCl而從第1層脫離。如此，在晶圓200上形成高品質之至少含第1元素及第2元素的層(第2層)。
另外，在本實施形態中，反應氣體是從設在電漿生成室390的上部之反應氣體導入孔392a經由氣體分散板394a來供給至第2處理領域206b。並且，從設在反應容器203的頂部的中央部之惰性氣體導入部299經由第2氣體噴出口252來供給惰性氣體至第2處理領域206b。
另一方面，在第1實施形態~第3實施形態中，有時反應氣體對晶圓流動的方向與用以形成晶圓的半導體裝置的配線的溝部的方向不一致。此情況，有時反應氣體的電漿不會均一地到達溝部的底面附近，因此會有薄膜的膜密度變低的情形。此薄膜的膜密度變低的現象，特別是在溝部的長寬比高時或基座的旋轉速度高時等中有顯著的傾向。
若根據本實施形態，則即使是如此的情況，反應氣體在溝部的底面附近也會被均一地供給反應氣體的電漿，因此不會有原料氣體的分子的一部分的成分等的殘留物殘留於薄膜中，薄膜中的殘留物的存在比率變高的情形，可形成高品質的薄膜。並且，上述的效果是使用TiCl4氣體以外的氣體作為原料氣體時也可同樣取得。而且，使用NH3氣體以外的氣體作為含N氣體，或使用N2氣體以外的惰性氣體作為淨化氣體時也可同樣取得。
<本發明的其他實施形態>
以上，具體說明本發明的實施形態，但本發明並非限於上述的實施形態，亦可在不脫離其要旨的範圍實施各種的變更。
上述的實施形態(第1實施形態~第4實施形態)是說明有關在隔板205的水平方向的端部與反應容器203的側壁之間設有間隙，處理室201內的壓力在各領域相等的情況，但第1處理領域206a、第1淨化領域207a、第2處理領域206b、第3處理領域206c、第2淨化領域207b亦可被氣密地區分。並且，各領域內的壓力亦可為彼此相異。
又，上述的實施形態(第1實施形態~第4實施形態)是說明有關在一個的製程腔室202處理5片的晶圓200的情況，但亦可在一個的製程腔室202處理1片的晶圓200，或處理超過5片的片數的晶圓200。
又，上述的實施形態(第1實施形態~第4實施形態)是說明有關預備室122或預備室123構成可併用搬入晶圓200的機能及搬出晶圓200的機能的情況，但亦可將預備室122及預備室123的任一方設為搬出用，將另一方設為搬入用。藉由將預備室122或預備室123設為搬入用及搬出用專用，可降低交叉污染，且藉由併用可使基板的搬送效率提升。
又，上述的實施形態(第1實施形態~第4 實施形態)是只說明有關1個製程腔室202的基板處理，但亦可並行各製程腔室的處理。
又，上述的實施形態(第1實施形態~第4實施形態)是說明有關4個的製程腔室202分別同樣構成的情況，但亦可將各製程腔室設為相異的構成，在各製程腔室中分別進行別的處理。例如，在第1製程腔室及第2製程腔室進行別的處理時，亦可在第1製程腔室對晶圓200進行預定的處理後，接著在第2製程腔室進行與第1製程腔室不同的處理。並且，在第1製程腔室對基板進行預定的處理後，在第2製程腔室進行別的處理時，亦可使經由預備室。
又，上述的實施形態(第1實施形態~第4實施形態)是說明有關使用TiCl4氣體作為原料氣體，使用NH3氣體作為反應氣體，在晶圓200上形成TiN膜作為氮化膜的情況，但亦可使用O2氣體作為反應氣體，形成氧化膜。亦可在晶圓200上形成TaN、SiN等其他的氮化膜、HfO、ZrO、SiO等的氧化膜、Ru、Ni、W等的金屬膜。上述的效果是使用TiCl4氣體以外的氣體作為原料氣體時也可同樣取得。又，使用NH3氣體以外的氣體作為含N氣體，或使用N2氣體以外的惰性氣體作為淨化氣體時也可同樣取得。
又，上述的實施形態(第1實施形態~第4實施形態)是說明第3處理領域206c的電漿生成部的電極為棒狀的情況，但並非限於此。電漿生成部的電極亦可 為彼此對向的梳子形狀的電極或其他的形狀的電極。又，電漿生成部的電極是亦可覆蓋各處理領域的大致全域。
又，上述的實施形態(第1實施形態~第4實施形態)是說明有關對各處理領域內供給處理氣體，藉由電漿生成部來生成電漿的情況，但並非限於此。亦可使用在反應容器之外生成電漿的遠端電漿方法，或能量水準高的臭氧。又，第3處理領域206c的改質處理是進行根據藉由改質氣體電漿生成部所生成的電容耦合型電漿之改質處理，但當然不是限於此形態。例如，亦可不是電容耦合型電漿，而以感應耦合型電漿或利用微波的電漿等其他的電漿來進行，且不須以電漿進行改質處理，例如亦可為燈加熱等的退火。
又，上述的實施形態(第1實施形態~第4實施形態)是說明有關在第1淨化領域207a及第2淨化領域207b共用惰性氣體導入部285的情況，但惰性氣體導入部是亦可個別設置。
又，上述的實施形態(第1實施形態~第4實施形態)是說明有關從反應容器203的中央供給各氣體至各處理領域內的情況，但亦可在各處理領域設置供給氣體的噴嘴。
又，上述的實施形態(第1實施形態~第4實施形態)是說明有關利用昇降機構268，使基座217昇降，藉此使晶圓200移動至處理位置或搬送位置的情況，但亦可藉由晶圓頂起插銷昇降來使晶圓移動至處理位置或 搬送位置。
又，上述的第2實施形態是說明有關在第4處理領域206d內供給前處理氣體的前處理氣體供給系與在第3處理領域206c內供給改質氣體的改質氣體供給系是另外設置的情況，但當前處理氣體與改質氣體為相同時，前處理氣體供給系是亦可共有改質氣體供給系的至少一部分。
又，上述的第2實施形態是說明有關前處理氣體與改質氣體相同的情況，但亦可為前處理氣體是與改質氣體不同的氣體。
又，上述的第2實施形態是說明有關基板處理裝置10的製程腔室202具有：晶圓200比第2處理領域206b更之前通過，被供給前處理氣體的第4處理領域206d、及晶圓200比第2處理領域206b更之後通過，被供給改質氣體的第3處理領域206c的情況，但基板處理裝置的製程腔室是只要具有第4處理領域及第3處理領域的至少任一方即可。亦即，基板處理裝置的製程腔室是亦可只具有：晶圓比第2處理領域更之前通過，被供給前處理氣體的第4處理領域。
又，上述的實施形態(第1實施形態~第4實施形態)是說明有關在第1處理領域206a及第2處理領域206b之間設有第1淨化領域207a，在第3處理領域206c及第1處理領域206a之間設有第2淨化領域207b的情況，但淨化領域的設置場所是可任意變更。例如第1淨 化領域及第2淨化領域的至少任一方是亦可不設。或，亦可在第2處理領域206b及第3處理領域206c之間設有第3淨化領域。
又，上述的實施形態(第1實施形態~第3實施形態)是說明有關不僅從設在反應容器203的頂部的中央部的氣體導入部280，也從各電漿生成部所具有的複數的氣體噴出口供給處理氣體至各處理領域內的情況，但只要從設在反應容器的頂部的中央部的氣體導入部、及各電漿生成部所具有的複數的氣體噴出口的至少任一方供給處理氣體至各處理領域內即可。
<本發明的理想形態>
以下附記有關本發明的理想形態。
(附記1)
若根據本發明之一形態，則可提供一種基板處理裝置，其係具有：處理室，其係具有第1處理領域、第2處理領域及第3處理領域，在前述第1處理領域內、前述第2處理領域內及前述第3處理領域內處理基板；旋轉部，其係使載置前述基板的基板載置台旋轉；處理氣體供給系，其係對前述第1處理領域內供給原料氣體，對前述第2處理領域內供給反應氣體，對前述第3處理領域內供給改質氣體； 反應氣體電漿生成部，其係於前述第2處理領域內生成前述反應氣體的電漿；改質氣體電漿生成部，其係於前述第3處理領域內生成前述改質氣體的電漿；及控制部，其係構成分別控制前述旋轉部、前述處理氣體供給系、前述反應氣體電漿生成部及前述改質氣體電漿生成部，而使前述基板載置台旋轉，依前述第1處理領域、前述第2處理領域及前述第3處理領域的順序使前述基板通過時，在前述基板通過前述第1處理領域之中，使第1層形成於前述基板上，在前述基板通過前述第2處理領域之中，使前述反應氣體的電漿與前述第1層反應而形成第2層，在前述基板通過前述第3處理領域之中，藉由前述改質氣體的電漿來使前述第2層改質。
(附記2)
如附記1記載的基板處理裝置，最好前述控制部係構成控制前述反應氣體電漿生成部及前述改質氣體電漿生成部，而使被施加於改質氣體的電漿電力形成比被施加於反應氣體的電漿電力更高。
(附記3)
如附記1或2記載的基板處理裝置，最好前述處理室係具有：藉由前述基板載置台的旋轉，前述基板可通過的狀態下，將前述處理室分割成前述第1處理領域、前述第 2處理領域及前述第3處理領域的複數分割構造體。
(附記4)
如附記3記載的基板處理裝置，最好前述第3處理領域係經由前述分割構造體來與前述第2處理領域鄰接而設。
(附記5)
如附記3或4記載的基板處理裝置，最好前述處理室係於前述分割構造體之下具有前述基板可通過的間隙。
(附記6)
如附記1~5中的任一記載的基板處理裝置，最好前述處理室係具有：淨化領域，其係設在前述第1處理領域與前述第2處理領域之間；及惰性氣體供給系，其係對前述淨化領域內供給惰性氣體。
(附記7)
如附記1~6中的任一記載的基板處理裝置，最好前述控制部係構成使前述基板載置台以預定的角速度旋轉，依前述第1處理領域、前述第2處理領域、前述第3處理領域的順序使基板通過複數次。
(附記8)
如附記1~7中的任一記載的基板處理裝置，最好前述改質氣體電漿生成部的電漿激發頻率係構成與前述反應氣體電漿生成部的電漿激發頻率相異。
(附記8)
如附記1~7中的任一記載的基板處理裝置，最好前述改質氣體電漿生成部與前述反應氣體電漿生成部係構成生成電漿的電極的構成相異。
(附記9)
如附記1~8中的任一記載的基板處理裝置，最好前述處理室更具有：第4處理領域，其係設在前述第1處理領域與前述第2處理領域之間；前處理氣體供給系，其係作為前述處理氣體供給系的一部分設置，對前述第4處理領域內供給前處理氣體；前處理氣體電漿生成部，其係至少一部分設在前述第4處理領域內，在前述第4處理領域內生成前處理氣體的電漿；及控制部，其係構成分別控制前述前處理氣體供給系及前述前處理氣體電漿生成部，而藉由前述基板載置台的旋轉來使前述複數的基板依序通過前述第1處理領域、前述 第4處理領域、前述第2處理領域及前述第3處理領域時，當前述基板通過前述第4處理領域時，可利用藉由前述前處理氣體電漿生成部所生成的前處理氣體的電漿來改質前述第1層而形成改質層。
(附記10)
如附記9記載的基板處理裝置，最好前述前處理氣體電漿生成部係構成設定有與前述反應氣體電漿生成部相異的電漿激發頻率。
(附記11)
如附記1~10中的任一記載的基板處理裝置，最好前述第3處理領域係構成比前述第2處理領域更廣。
(附記12)
如附記1~11中的任一記載的基板處理裝置，最好將前述第2處理領域及前述第3處理領域合在一起的領域係構成比前述第1處理領域更廣。
(附記13)
如附記1~12中的任一記載的基板處理裝置，最好前述處理氣體供給系係構成在前述第2處理領域及前述第3處理領域中使成為電漿而被照射至前述基板的反應氣體及改質氣體的合計的供給量要比在前述第1處理領域中被供 給至前述基板的原料氣體的供給量供給更多。
(附記14)
如附記1~13中的任一記載的基板處理裝置，最好前述處理氣體供給系係構成供給第1元素中含由Ti、Ta、Si、Hf、Zr、Ru、Ni、及W所構成的群來選擇的至少任一個之氣體作為前述原料氣體。
(附記15)
如附記1~13中的任一記載的基板處理裝置，最好前述處理氣體供給系係構成供給由NH3氣體、N2氣體、H2氣體、及O2氣體所構成的群來選擇的至少任一個作為前述反應氣體。
(附記16)
如附記1~13中的任一記載的基板處理裝置，最好前述處理氣體供給系係構成供給由H2氣體、N2氣體、O2氣體、He氣體、及Ar氣體所構成的群來選擇的至少任一個作為前述改質氣體。
(附記17)
若根據本發明的其他形態，則可提供一種基板處理裝置，其係具有：處理室，其係具有第1處理領域、第2處理領域及第 3處理領域，在前述第1處理領域內、前述第2處理領域內及前述第3處理領域內處理基板；旋轉機構，其係使載置前述基板的基板載置台旋轉；處理氣體供給系，其係對前述第1處理領域內供給原料氣體，對前述第2處理領域內供給反應氣體，對前述第3處理領域內供給前處理氣體；反應氣體電漿生成部，其係於前述第2處理領域內生成前述反應氣體的電漿；前處理氣體電漿生成部，其係於前述第3處理領域內生成前述前處理氣體的電漿；及控制部，其係構成分別控制前述旋轉機構、前述處理氣體供給系、前述反應氣體電漿生成部及前述改質氣體電漿生成部，而使前述基板載置台旋轉，依前述第1處理領域、前述第3處理領域及前述第2處理領域的順序使前述基板通過時，在前述基板通過前述第1處理領域之中，在前述基板上供給原料氣體而使第1層形成，在前述基板通過前述第3處理領域之中，藉由前述前處理氣體的電漿來改質前述第1層而使改質層形成，在前述基板通過前述第2處理領域之中，使前述反應氣體的電漿與前述改質層反應而形成第2層。
(附記18)
若根據本發明的其他形態，則可提供一種半導體裝置的製造方法，其係具有： 載置基板之工程，該基板係被載置於基板載置台，該基板載置台係旋轉自如地設在處理室內；對設於前述處理室內的第1處理領域內供給原料氣體之工程；在設於前述處理室內的第2處理領域內生成反應氣體的電漿之工程；在設於前述處理室內的第3處理領域內生成改質氣體的電漿之工程；藉由前述基板載置台的旋轉，依前述第1處理領域、前述第2處理領域及前述第3處理領域的順序使前述基板通過時，在前述基板通過前述第1處理領域之中，使第1層形成於前述基板上之工程；在前述基板通過前述第2處理領域之中，使前述反應氣體的電漿與前述第1層反應而形成第2層之工程；及在前述基板通過前述第3處理領域之中，藉由前述改質氣體的電漿來使前述第2層改質之工程。
(附記19)
若根據本發明的其他形態，則可提供一種程式或記錄該程式之電腦可讀取的記錄媒體，該程式係使下列程序實行於電腦的程式，載置基板之程序，該基板係被載置於基板載置台，該基板載置台係旋轉自如地設在處理室內； 對設於前述處理室內的第1處理領域內供給原料氣體之程序；在設於前述處理室內的第2處理領域內生成反應氣體的電漿之程序；在設於前述處理室內的第3處理領域內生成改質氣體的電漿之程序；藉由前述基板載置台的旋轉，依前述第1處理領域、前述第2處理領域及前述第3處理領域的順序使前述基板通過時，在前述基板通過前述第1處理領域之中，使第1層形成於前述基板上之程序；在前述基板通過前述第2處理領域之中，使前述反應氣體的電漿與前述第1層反應而形成第2層之程序；及在前述基板通過前述第3處理領域之中，藉由前述改質氣體的電漿來使前述第2層改質之程序。
151‧‧‧閘閥
201‧‧‧處理室
202‧‧‧製程腔室
203‧‧‧反應容器
205‧‧‧隔板
206a‧‧‧第1處理領域
206b‧‧‧第2處理領域
206c‧‧‧第3處理領域
207a‧‧‧第1淨化領域
207b‧‧‧第2淨化領域
217‧‧‧基座(基板載置台)
217b‧‧‧晶圓載置部
251‧‧‧第1氣體噴出口
252‧‧‧第2氣體噴出口
253‧‧‧第3氣體噴出口
256‧‧‧第1惰性氣體噴出口
257‧‧‧第2惰性氣體噴出口
270a‧‧‧反應氣體電漿生成部
270b‧‧‧改質氣體電漿生成部
271a、271b‧‧‧電極
272a、272b‧‧‧匹配器
273a、273b‧‧‧高頻電源
280‧‧‧氣體導入部
281‧‧‧第1氣體導入部
282‧‧‧第2氣體導入部
283‧‧‧第3氣體導入部
285‧‧‧惰性氣體導入部
286‧‧‧第1電漿生成部側氣體導入部
287‧‧‧第2電漿生成部側氣體導入部
289‧‧‧洗滌氣體導入部
R‧‧‧旋轉方向

Claims (18)

  1. 一種基板處理裝置，其特徵係具有：處理室，其係具有第1處理領域、第2處理領域及第3處理領域，在前述第1處理領域內、前述第2處理領域內及前述第3處理領域內處理基板；旋轉部，其係使載置前述基板的基板載置台旋轉；處理氣體供給系，其係對前述第1處理領域內供給包含第1元素及鹵素的原料氣體，對前述第2處理領域內供給包含第2元素的反應氣體，對前述第3處理領域內供給與前述反應氣體相異的改質氣體；反應氣體電漿生成部，其係於前述第2處理領域內生成前述反應氣體的電漿；改質氣體電漿生成部，其係於前述第3處理領域內生成前述改質氣體的電漿；及控制部，其係構成為分別控制前述旋轉部、前述處理氣體供給系、前述反應氣體電漿生成部及前述改質氣體電漿生成部，而使前述基板載置台旋轉，依前述第1處理領域、前述第2處理領域及前述第3處理領域的順序使前述基板通過時，在前述基板通過前述第1處理領域之中，使包含前述第1元素的第1層形成於前述基板上，在前述基板通過前述第2處理領域之中，藉由前述反應氣體的電漿處理前述第1層使前述第1層中的前述鹵素脫離，形成包含前述第1元素及前述第2元素的第2層，在前述基板通過前述第3處理領域之中，藉由前述改質氣體的電漿來使 殘留於前述第2層中的前述鹵素脫離並使前述第2層改質。
  2. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，前述第3處理領域係構成為比前述第2處理領域更廣。
  3. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，前述處理室係具有：在藉由前述基板載置台的旋轉，前述基板可通過的狀態下，將前述處理室分割成前述第1處理領域、前述第2處理領域及前述第3處理領域的分割構造體。
  4. 如申請專利範圍第3項之基板處理裝置，其中，前述第3處理領域係經由前述分割構造體來與前述第2處理領域鄰接而設。
  5. 如申請專利範圍第3項之基板處理裝置，其中，前述處理室係於前述分割構造體之下具有前述基板可通過的間隙。
  6. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，前述處理室係具有：淨化領域，其係設在前述第1處理領域與前述第2處理領域之間；及惰性氣體供給系，其係對前述淨化領域內供給惰性氣體。
  7. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，前述控制部係使前述基板載置台以預定的角速度旋轉，依前述第1處理領域、前述第2處理領域、前述第3處理領 域的順序使基板通過複數次，在前述基板形成前述第2層。
  8. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，前述改質氣體電漿生成部與前述反應氣體電漿生成部係構成為生成電漿的電極的構成相異。
  9. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，前述處理氣體供給系係構成為供給前述第1元素中含由Ti、Ta、Si、Hf、Zr、Ru、Ni、及W所構成的群來選擇的至少任一個之氣體作為前述原料氣體。
  10. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，前述處理氣體供給系係構成為供給由NH3氣體、N2氣體、H2氣體、及O2氣體所構成的群來選擇的至少任一個作為前述反應氣體。
  11. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，前述處理氣體供給系係構成為供給由H2氣體、N2氣體、O2氣體、He氣體、及Ar氣體所構成的群來選擇的至少任一個作為前述改質氣體。
  12. 一種半導體裝置的製造方法，其特徵係具有：載置基板之工程，載置該基板於基板載置台，該基板載置台係旋轉自如地設在處理室內；對設於前述處理室內的第1處理領域內供給包含第1元素及鹵素的原料氣體之工程；在設於前述處理室內的第2處理領域內生成包含第2元素的反應氣體的電漿之工程； 在設於前述處理室內的第3處理領域內生成與前述反應氣體相異的改質氣體的電漿之工程；藉由前述基板載置台的旋轉，依前述第1處理領域、前述第2處理領域及前述第3處理領域的順序使前述基板通過時，在前述基板通過前述第1處理領域之中，使包含前述第1元素的第1層形成於前述基板上之工程；在前述基板通過前述第2處理領域之中，藉由前述反應氣體的電漿處理前述第1層使前述第1層中的前述鹵素脫離，形成包含前述第1元素及前述第2元素的第2層之工程；及在前述基板通過前述第3處理領域之中，藉由前述改質氣體的電漿來使殘留於前述第2層中的前述鹵素脫離並使前述第2層改質之工程。
  13. 一種電腦可讀取的記錄媒體，係記錄使下列程序實行於電腦的程式，載置基板之程序，載置該基板於基板載置台，該基板載置台係旋轉自如地設在處理室內；對設於前述處理室內的第1處理領域內供給包含第1元素及鹵素的原料氣體之程序；在設於前述處理室內的第2處理領域內生成包含第2元素的反應氣體的電漿之程序；在設於前述處理室內的第3處理領域內生成與前述反應氣體相異的改質氣體的電漿之程序； 藉由前述基板載置台的旋轉，依前述第1處理領域、前述第2處理領域及前述第3處理領域的順序使前述基板通過時，在前述基板通過前述第1處理領域之中，使包含前述第1元素的第1層形成於前述基板上之程序；在前述基板通過前述第2處理領域之中，藉由前述反應氣體的電漿處理前述第1層使前述第1層中的前述鹵素脫離，形成包含前述第1元素及前述第2元素的第2層之程序；及在前述基板通過前述第3處理領域之中，藉由前述改質氣體的電漿來使殘留於前述第2層中的前述鹵素脫離並使前述第2層改質之程序。
  14. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，前述鹵素為C1原子，前述第2元素為N原子。
  15. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，前述反應氣體，係包含對前述第2元素有還元性的元素的氣體；前述控制部，於前述第2處理領域中，藉由前述反應氣體的電漿處理前述第1層時，前述反應氣體的活性種之中，具有前述還元性的元素成分是與前述鹵素反應，使前述鹵素脫離前述第1層；前述反應氣體的活性種之中，前述第2元素成分是與前述第1層中的前述第1元素反應，形成前述第2層。
  16. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，前述反應氣體為氮化氫系氣體；前述控制部，於前述第2處理領域中，藉由前述氮化氫系氣體的電漿處理前述第1層時，前述氮化氫系氣體的活性種之中，氫成分是與前述鹵素反應，使前述鹵素脫離前述第1層；前述氮化氫系氣體的活性種之中，氮成分是與前述第1層中的前述第1元素反應，形成氮化膜之前述第2層。
  17. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，施加於前述第3處理領域之前述改質氣體的電漿電力，形成比施加於前述第2處理領域之前述反應氣體的電漿電力更高。
  18. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，前述改質氣體電漿生成部的電漿激發頻率比前述反應氣體電漿生成部的電漿激發頻率更高。
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