TWI840694B - 基板處理方法、半導體裝置的製造方法、基板處理裝置及程式 - Google Patents

基板處理方法、半導體裝置的製造方法、基板處理裝置及程式 Download PDF

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Abstract

本發明的課題是在於可形成具有平坦性的膜。

其解決手段是具有：(a)將基板搬入至處理室的工序；(b)對於基板供給含第1元素氣體的工序；(c)對於基板複數次供給第1還原氣體的工序；(d)將(b)與(c)依序實行1次以上，對於基板形成第1層的工序；及(e)在(d)之後，進行：(f)對於基板供給含第2元素氣體的工序；(g)對於基板供給第2還原氣體的工序；及(h)將(f)與(g)依序實行1次以上，在第1層上形成第2層的工序之工序。

Description

基板處理方法、半導體裝置的製造方法、基板處理裝置及程式
本案是關於半導體裝置的製造方法，程式及基板處理裝置。
作為持有3次元構造的NAND型快閃記憶體或DRAM的字元線，例如可使用低電阻的鎢(W)膜。並且，在此W膜與絕緣膜之間，例如有設置氮化鈦(TiN)膜作為屏障膜的情形(例如參照專利文獻1及專利文獻2)。TiN膜是具有提高W膜與絕緣膜的密著性的任務，有在此TiN膜上形成使W膜成長的核形成膜的情形。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2011-66263號公報
[專利文獻2]國際公開第2019/058608號小冊子
但，若形成W膜的溝的埋入寬變微細，屏障膜不平坦，則W膜的體積會減少，W膜的低電阻化變難。
本案是以提供一種可形成具有平坦性的膜的技術為目的。
若根據本案的一形態，則提供一種具有下列工序之技術：(a)將基板搬入至處理室的工序；(b)對於前述基板供給含第1元素氣體的工序；(c)對於前述基板複數次供給第1還原氣體的工序；(d)將(b)與(c)依序實行1次以上，對於前述基板形成第1層的工序；及(e)在(d)之後，進行：(f)對於前述基板供給含第2元素氣體的工序；(g)對於前述基板供給第2還原氣體的工序；及(h)將(f)與(g)依序實行1次以上，在前述第1層上形成第2層的工序。
若根據本案，則可形成具有平坦性的膜。
以下，邊參照圖1~5邊說明。另外，在以下的說明中使用的圖面是皆為模式性者，被顯示於圖面的各要素的尺寸的關係、各要素的比率等是不一定與現實者一致。並且，在複數的圖面的相互間也是各要素的尺寸的關係、各要素的比率等是不一定一致。
(1)基板處理裝置的構成 基板處理裝置10是具備設有作為加熱手段(加熱機構、加熱系)的加熱器207的處理爐202。加熱器207是圓筒形狀，藉由被支撐於作為保持板的加熱器基座(未圖示)來垂直地安裝。
在加熱器207的內側是與加熱器207同心圓狀地配設有構成反應容器(處理容器)的外管203。外管203是例如以石英(SiO 2)、碳化矽(SiC)等的耐熱性材料所構成，被形成上端閉塞且下端開口的圓筒形狀。在外管203的下方是與外管203同心圓狀地配設有集合管(manifold)(入口凸緣(inlet flange))209。集合管209是例如以不鏽鋼(SUS)等的金屬所構成，被形成上端及下端為開口的圓筒形狀。在集合管209的上端部與外管203之間是設有作為密封構件的O型環220a。藉由集合管209被支撐於加熱器基座，外管203是成為被垂直安裝的狀態。
在外管203的內側是配設有構成反應容器的內管204。內管204是例如以石英(SiO 2)、碳化矽(SiC)等的耐熱性材料所構成，被形成上端閉塞且下端開口的圓筒形狀。主要藉由外管203、內管204及集合管209來構成處理容器(反應容器)。在處理容器的筒中空部(內管204的內側)是形成處理室201。
處理室201是被構成可藉由後述的晶舟217來以水平姿勢將作為基板的晶圓200多段配列於鉛直方向的狀態下收容。
在處理室201內，噴嘴410，420，430會被設為貫通集合管209的側壁及內管204。噴嘴410，420，430是分別連接氣體供給管310，320，330。但，本實施形態的處理爐202是不被限定於上述的形態。
在氣體供給管310，320，330是從上游側依序分別設有流量控制器(流量控制部)即質量流控制器(MFC)312，322，332。並且，在氣體供給管310，320，330是分別設有開閉閥即閥314，324，334。在氣體供給管310，320，330的閥314，324，334的下游側是分別連接有供給惰性氣體的氣體供給管510，520，530。在氣體供給管510，520，530是從上游側依序分別設有流量控制器(流量控制部)即MFC512，522，532及開閉閥即閥514，524，534。
在氣體供給管310，320，330的前端部是分別連結連接有噴嘴410，420，430。噴嘴410，420，430是被構成為L字型的噴嘴，其水平部是被設成貫通集合管209的側壁及內管204。噴嘴410，420，430的垂直部是被設在渠道形狀(溝形狀)的預備室201a的內部，在預備室201a內沿著內管204的內壁朝向上方(晶圓200的配列方向上方)而設，該預備室201a是被形成為在內管204的徑方向向外突出，且延伸於鉛直方向。
噴嘴410，420，430是被設為從處理室201的下部區域延伸至處理室201的上部區域，在與晶圓200對向的位置分別設有複數的氣體供給孔410a，420a，430a。藉此，從噴嘴410，420，430的氣體供給孔410a，420a，430a分別供給處理氣體至晶圓200。此氣體供給孔410a，420a，430a是從內管204的下部到上部設置複數個，分別具有相同的開口面積，更以相同的開口間距設置。但，氣體供給孔410a，420a，430a是不被限定於上述的形態。例如，亦可為從內管204的下部朝向上部慢慢地擴大開口面積。藉此，可使從氣體供給孔410a，420a，430a供給的氣體的流量更均一化。
噴嘴410，420，430的氣體供給孔410a，420a，430a是在從後述的晶舟217的下部到上部的高度的位置設置複數個。因此，從噴嘴410，420，430的氣體供給孔410a，420a，430a供給至處理室201內的處理氣體是從晶舟217的下部到上部供給至被收容的晶圓200的全域。噴嘴410，420，430是只要設為從處理室201的下部區域延伸至上部區域為止即可，但理想是被設為延伸至晶舟217的頂部附近。
從氣體供給管310是含第1元素的原料氣體(亦稱為含第1元素氣體)會作為處理氣體經由MFC312、閥314、噴嘴410來供給至處理室201內。
從氣體供給管320是處理氣體(亦稱為第3還原氣體)會經由MFC322、閥324、噴嘴420來供給至處理室201內。
從氣體供給管330是還原氣體(第1還原氣體、第2還原氣體)會作為處理氣體經由MFC332、閥334、噴嘴430來供給至處理室201內。
從氣體供給管510，520，530是例如氮(N 2)氣體會作為惰性氣體分別經由MFC512，522，532、閥514，524，534、噴嘴410，420，430來供給至處理室201內。以下，說明有關使用N 2氣體作為惰性氣體的例子，但惰性氣體是N 2氣體以外，例如亦可使用氬(Ar)氣體、氦(He)氣體、氖(Ne)氣體、氙(Xe)氣體等的稀有氣體。
主要藉由氣體供給管310，320，330、MFC312，322，332、閥314，324，334、噴嘴410，420，430來構成處理氣體供給系，但亦可只將噴嘴410，420，430思考成處理氣體供給系。處理氣體供給系是亦可簡稱為氣體供給系。從氣體供給管310流動原料氣體時，主要藉由氣體供給管310、MFC312、閥314來構成原料氣體供給系，但亦可思考將噴嘴410含在原料氣體供給系中。又，從氣體供給管320流動含Si氣體時，主要藉由氣體供給管320、MFC322、閥324來構成含Si氣體供給系，但亦可思考將噴嘴420含在含Si氣體供給系中。又，從氣體供給管330流動還原氣體時，主要藉由氣體供給管330、MFC332、閥334來構成還原氣體供給系，但亦可思考將噴嘴430含在還原氣體供給系中。從氣體供給管330供給含N氣體作為還原氣體時，亦可將還原氣體供給系稱為含N氣體供給系。又，主要藉由氣體供給管510，520，530、MFC512，522，532、閥514，524，534來構成惰性氣體供給系。
本實施形態的氣體供給的方法是經由在以內管204的內壁及複數片的晶圓200的端部所定義的圓環狀的縱長的空間內的預備室201a內配置的噴嘴410，420，430來搬送氣體。然後，使氣體從被設在噴嘴410，420，430的與晶圓對向的位置的複數的氣體供給孔410a，420a，430a噴出至內管204內。更詳細是藉由噴嘴410的氣體供給孔410a、噴嘴420的氣體供給孔420a、噴嘴430的氣體供給孔430a來使處理氣體等等朝向與晶圓200的表面平行方向噴出。
排氣孔(排氣口)204a是被形成於內管204的側壁，與噴嘴410，420，430對向的位置之貫通孔，例如在鉛直方向細長開設的縫隙狀的貫通孔。從噴嘴410，420，430的氣體供給孔410a，420a，430a供給至處理室201內，流動於晶圓200的表面上的氣體是經由排氣孔204a來流動至由被形成於內管204與外管203之間的間隙所形成的排氣路206內。然後，往排氣路206內流動的氣體是流動至排氣管231內，往處理爐202外排出。
排氣孔204a是被設在與複數的晶圓200對向的位置，從氣體供給孔410a，420a，430a供給至處理室201內的晶圓200的附近的氣體是朝水平方向流動後，經由排氣孔204a往排氣路206內流動。排氣孔204a是不被限於作為縫隙狀的貫通孔構成的情況，亦可藉由複數個的孔來構成。
在集合管209是設有將處理室201內的氣氛排氣的排氣管231。在排氣管231中，從上游側依序連接作為檢測出處理室201內的壓力的壓力測出器(壓力測出部)的壓力感測器245、APC(Auto Pressure Controller)閥243、作為真空排氣裝置的真空泵246。APC閥243是藉由在使真空泵246作動的狀態下開閉閥，可進行處理室201內的真空排氣及真空排氣停止，進一步，藉由在使真空泵246作動的狀態下調節閥開度，可調整處理室201內的壓力。主要藉由排氣孔204a、排氣路206、排氣管231、APC閥243及壓力感測器245來構成排氣系。亦可思考將真空泵246含排氣系中。
在集合管209的下方是設有作為可氣密地閉塞集合管209的下端開口的爐口蓋體的密封蓋219。密封蓋219是被構成為從鉛直方向下側抵接於集合管209的下端。密封蓋219是例如以SUS等的金屬所構成，被形成圓盤狀。在密封蓋219的上面是設有作為與集合管209的下端抵接的密封構件的O型環220b。在密封蓋219的與處理室201的相反側是設置有使收容晶圓200的晶舟217旋轉的旋轉機構267。旋轉機構267的旋轉軸255是貫通密封蓋219來連接至晶舟217。旋轉機構267是被構成為藉由使晶舟217旋轉來使晶圓200旋轉。密封蓋219是被構成為藉由作為被垂直地設置於外管203的外部的昇降機構的晶舟升降機115來昇降於鉛直方向。晶舟升降機115是被構成為可藉由使密封蓋219昇降來將晶舟217搬入及搬出於處理室201內外。晶舟升降機115是被構成為將晶舟217及被收容於晶舟217的晶圓200搬送於處理室201內外的搬送裝置(搬送系)。
晶舟217是被構成為使複數片例如25~200片的晶圓200以水平姿勢且彼此中心一致的狀態下取間隔配列於鉛直方向。晶舟217是例如以石英或SiC等的耐熱性材料所構成。在晶舟217的下部是例如以石英或SiC等的耐熱性材料所構成的隔熱板218會以水平姿勢多段(未圖示)地被支撐。藉由此構成，來自加熱器207的熱不易被傳導至密封蓋219側。但，本實施形態是不被限定於上述的形態。例如，亦可不在晶舟217的下部設置隔熱板218，而設置以石英或SiC等的耐熱性材料所構成的筒狀的構件構成的隔熱筒。
如圖2所示般，在內管204內是設置有作為溫度測出器的溫度感測器263，被構成為根據藉由溫度感測器263所檢測出的溫度資訊來調整往加熱器207的通電量，使處理室201內的溫度成為所望的溫度分佈。溫度感測器263是與噴嘴410，420，430同樣地被構成L字型，沿著內管204的內壁而設。
如圖3所示般，控制部(控制手段)即控制器121是被構成為具備CPU(Central Processing Unit)121a、RAM(Random Access Memory)121b、記憶裝置121c、I/O埠121d的電腦。RAM121b、記憶裝置121c、I/O埠121d是被構成為可經由內部匯流排來與CPU121a交換資料。控制器121是連接例如被構成為觸控面板等的輸出入裝置122。
記憶裝置121c是例如以快閃記憶體、HDD (Hard Disk Drive)等所構成。在記憶裝置121c內是可讀出地儲存有控制基板處理裝置的動作的控制程式、記載有後述的半導體裝置的製造方法的程序或條件等的製程處方等。製程處方是被組合成可使後述的半導體裝置的製造方法的各工序(各步驟)實行於控制器121取得預定的結果者，作為程式機能。以下，亦將此製程處方或控制程式等總簡稱為程式。另外，在本說明書中使用稱為程式的用語時，有只包含製程處方單體時，只包含控制程式單體時，或包含其雙方時。又，RAM121b是被構成為暫時性保持藉由CPU121a所讀出的程式或資料等的記憶區域(工作區域)。
I/O埠121d是被連接至上述的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、晶舟升降機115等。
CPU121a是被構成為從記憶裝置121c讀出控制程式而實行，且按照來自輸出入裝置122的操作指令的輸入等，從記憶裝置121c讀出處方等。CPU121a是被構成為按照讀出的處方的內容，控制MFC312，322，332，512，522，532所致的各種氣體的流量調整動作、閥314，324，334，514，524，534的開閉動作、APC閥243的開閉動作及APC閥243所致的根據壓力感測器245的壓力調整動作、根據溫度感測器263的加熱器207的溫度調整動作、真空泵246的起動及停止、旋轉機構267所致的晶舟217的旋轉及旋轉速度調節動作、晶舟升降機115所致的晶舟217的昇降動作、往晶舟217的晶圓200的收容動作等。
控制器121是可藉由將被儲存於外部記憶裝置(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)123的上述的程式安裝於電腦來構成。記憶裝置121c或外部記憶裝置123是被構成為電腦可讀取的記錄媒體。以下，亦將該等總簡稱為記錄媒體。在本說明書中記錄媒體是有只包含記憶裝置121c單體的情況，只包含外部記憶裝置123單體的情況，或包含其雙方的情況。對電腦之程式的提供是亦可不使用外部記憶裝置123，而使用網際網路或專線等的通訊手段來進行。
(2)基板處理工序 利用圖4及圖5來說明有關在晶圓200上形成TiN膜的工序的一例，作為半導體裝置(device)的製造工序的一工序。形成TiN膜的工序是使用上述的基板處理裝置10的處理爐202來實行。在以下的說明中，構成基板處理裝置10的各部的動作是藉由控制器121來控制。
根據本實施形態的基板處理工序(半導體裝置的製造工序)是具有： (a)將晶圓200搬入至處理室201的工序； (b)對於晶圓200供給含金屬氣體作為含第1元素氣體的工序； (c)對於晶圓200複數次供給第1還原氣體的工序； (d)將(b)與(c)依序實行1次以上，對於晶圓200形成種子層即第1層的工序；及 (e)在(d)之後，進行： (f)對於晶圓200供給含金屬氣體作為含第2元素氣體的工序； (g)對於晶圓200供給第2還原氣體的工序；及 (h)將(f)及(g)依序實行1次以上，在第1層上形成第2層的工序之工序。
(d)是具有：在(b)中，對於晶圓200供給第3還原氣體的工序。
又，(d)是具有：在(b)之後，對於晶圓200供給第3還原氣體的工序。
在本說明書中使用稱為「晶圓」的用語時，是有意思「晶圓本身」的情況，或意思「晶圓與被形成於其表面的預定的層或膜等的層疊體」的情況。在本說明書中使用稱為「晶圓的表面」的用語時，是有意思「晶圓本身的表面」的情況，或意思「被形成於晶圓上的預定的層或膜等的表面」的情況。在本說明書中使用稱為「基板」的用語時，也與使用稱為「晶圓」的情況同義。
(晶圓搬入) 一旦複數片的晶圓200被裝填於晶舟217(晶圓充填)，則如圖1所示般，支撐複數片的晶圓200的晶舟217是藉由晶舟升降機115來舉起而搬入至處理室201內(晶舟裝載)。在此狀態下，密封蓋219是成為隔著O型環220來閉塞反應管203的下端開口的狀態。
(壓力調整及溫度調整) 藉由真空泵246來真空排氣，使處理室201內亦即存在晶圓200的空間會成為所望的壓力(真空度)。此時，處理室201內的壓力是以壓力感測器245來測定，根據此被測定的壓力資訊，反饋控制APC閥243(壓力調整)。真空泵246是至少對於晶圓200的處理完了為止的期間維持常時使作動的狀態。又，藉由加熱器207來加熱，使處理室201內會成為所望的溫度。此時，根據溫度感測器263所檢測出的溫度資訊，反饋控制往加熱器207的通電量(溫度調整)，使處理室201內成為所望的溫度分佈。加熱器207所致的處理室201內的加熱是至少對於晶圓200的處理完了為止的期間繼續進行。
[第1層(種子層)形成工序](含第1元素氣體供給，第1步驟) 打開閥314，在氣體供給管310內流動含第1元素氣體。含第1元素氣體是藉由MFC312來調整流量，從噴嘴410的氣體供給孔410a供給至處理室201內，從排氣管231排氣。此時，對於晶圓200供給含第1元素氣體。此時亦可同時打開閥514，在氣體供給管510內流動惰性氣體。此時，為了防止往噴嘴420，430內的含第1元素氣體的侵入，亦可打開閥524，534，在氣體供給管520，530內流動惰性氣體。
此時調整APC閥243，將處理室201內的壓力設為例如1~3990Pa的範圍內的壓力。以MFC312來控制的含第1元素氣體的供給流量是例如設為0.1~2.0slm的範圍內的流量。以下，加熱器207的溫度是設定成晶圓200的溫度會成為例如300~550℃的範圍內的溫度之類的溫度而進行。另外，本案的「1~3990Pa」般的數值範圍的表記是意思下限值及上限值為含在其範圍中。因此，例如所謂「1~3990Pa」是意思「1Pa以上3990Pa以下」。有關其他的數值範圍也同樣。
此時，對於晶圓200單獨供給含第1元素氣體。在此，作為含第1元素氣體，是使用例如含鈦(Ti)作為第1元素，作為含鹵素的鹵素系原料(鹵素化物、鹵素系鈦原料)的四氯化鈦(TiCl 4)。藉由含第1元素氣體的供給，在晶圓200(表面的底層膜)上形成含第1元素層。在此，當含第1元素氣體為TiCl 4氣體時，含Ti層是含Ti元素的層。又，亦可為含Cl的Ti層，亦可為TiCl 4的吸附層，或亦可為該等的雙方。
(含第1元素氣體與第3還原氣體的同時供給，第2步驟) 從含第1元素氣體的供給開始，經過預定時間後，例如0.01~5秒後，打開閥324，在氣體供給管320內流動第3還原氣體。第3還原氣體是藉由MFC322來調整流量，從噴嘴420的氣體供給孔420a供給至處理室201內，從排氣管231排氣。此時，亦可同時打開閥524，在氣體供給管520內流動N 2氣體等的惰性氣體。此時，為了防止往噴嘴430內的含第1元素氣體與第3還原氣體的侵入，亦可打開閥534，在氣體供給管530內流動惰性氣體。此時，對於晶圓200同時供給含第1元素氣體及第3還原氣體。亦即至少有含第1元素氣體及第3還原氣體同時被供給的時機。換言之，在含第1元素氣體供給中，具有對於晶圓200供給第3還原氣體的工序。此時，在第2循環以後的含第1元素氣體供給中產生的反應副生成物會被除去，可使第1元素的吸附地點(site)增加。另外，例如使用含矽(Si)氣體，作為第3還原氣體。例如可使用矽烷系氣體或氯矽烷系氣體，作為含Si氣體。可使用矽烷(SiH 4)系的氣體，作為矽烷系氣體。又，可使用六氯二矽烷(Si 2Cl 6)系的氣體，作為氯矽烷系氣體。在此所謂矽烷系的氣體或氯矽烷系的氣體是上述氣體的Si、H、Cl的數量不同的氣體。例如，可使用乙矽烷(Si 2H 6)氣體、丙矽烷(Si 3H 8)氣體、丁矽烷(Si 4H 10)氣體等，作為矽烷系氣體。例如，可使用一氯矽烷(SiH 3Cl)氣體、二氯矽烷(SiH 2Cl 2)氣體、三氯矽烷(SiHCl 3)氣體等，作為氯矽烷系的氣體。
此時調整APC閥243，將處理室201內的壓力設為例如130~3990Pa的範圍內的壓力。以MFC322來控制的第3還原氣體的供給流量是例如設為0.1~5slm的範圍內的流量。
(第3還原氣體供給，第3步驟) 開始含第1元素氣體的供給之後，經過預定時間後，例如0.01~10秒後，關閉氣體供給管310的閥314，停止含第1元素氣體的供給。此時，為了防止往噴嘴410，430內的第3還原氣體的侵入，亦可打開閥514，534，在氣體供給管510，530內流動惰性氣體。此時，對於晶圓200單獨供給第3還原氣體。此時，進一步在第2循環以後的含第1元素氣體供給中產生的反應副生成物會被除去，可使第1元素的吸附地點增加。
(淨化、第4步驟) 其次，依序進行惰性氣體供給(第4-1步驟)、排氣(第4-2步驟)及惰性氣體供給(第4-3步驟)，作為淨化工序(第4步驟)。
＜惰性氣體供給，第4-1步驟＞ 開始第3還原氣體的供給之後經過預定時間後，例如0.01~60秒後，關閉閥324，停止第3還原氣體的供給。此時打開閥514，524，534，開始惰性氣體之往處理室201內的供給。此時排氣管231的APC閥243的開度是設為約50%~全部開放，藉由真空泵246來將處理室201內真空排氣，從處理室201內排除殘留於處理室201內的未反應或對含第1元素層的形成貢獻後的含第1元素氣體及第3還原氣體。惰性氣體是作為淨化氣體作用。在此，使用TiCl 4氣體作為含第1元素氣體，使用SiH 4氣體作為第3還原氣體時，成長阻害要因的HCl會與SiH 4反應，作為四氯化矽(SiCl 4)與H 2，從處理室201內排出。以MFC512，522，532控制的惰性氣體的供給流量是分別例如做為1~10slm。對於晶圓200供給惰性氣體的時間是例如設為0.1~10秒。
＜排氣，第4-2步驟＞ 開始第4-1步驟的惰性氣體的供給之後，經過預定時間後，例如0.1~10秒後，關閉閥514，524，534，停止惰性氣體的供給。此時排氣管231的APC閥243的開度是維持約50%~全部開放，藉由真空泵246來將處理室201內真空排氣。藉此，從處理室201內排除殘留於處理室201內的未反應或對含第1元素層的形成貢獻後的含第1元素氣體及第3還原氣體或反應副生成物的效果會提高。停止惰性氣體的供給而排氣的時間是例如設為2秒。
＜惰性氣體供給，第4-3步驟＞ 開始第4-2步驟的排氣之後經過預定時間後，例如2秒後，打開閥514，524，534，開始惰性氣體之往處理室201內的供給。此時排氣管231的APC閥243的開度是維持約50%~全部開放，藉由真空泵246來將處理室201內真空排氣，將處理室201內置換成惰性氣體氣氛。此時惰性氣體是作為淨化氣體作用。以MFC512，522，532來控制的惰性氣體的供給流量是分別設為例如3.6slm。對於晶圓200供給惰性氣體的時間是例如設為2秒。
(第1還原氣體供給，第5步驟) 其次，將依序進行第1還原氣體供給(第5-1步驟)及淨化(第5-2步驟)作為第1還原氣體供給工序(第5步驟)的循環予以進行預定次數(例如4次)。亦即，在第5步驟中，對於晶圓200複數次供給第1還原氣體。
＜第1還原氣體供給，第5-1步驟＞ 開始第4-3步驟的惰性氣體的供給之後，經過預定時間後，例如0.1~10秒後，關閉閥514，524，534，停止惰性氣體之往處理室201內的供給。此時打開閥334，在氣體供給管330內流動第1還原氣體。第1還原氣體是藉由MFC332來調整流量，從噴嘴430的氣體供給孔430a供給至處理室201內，從排氣管231排氣。此時對於晶圓200供給第1還原氣體。另外，此時亦可同時打開閥534，在氣體供給管530內流動惰性氣體。又，為了防止往噴嘴410，420內的第1還原氣體的侵入，亦可打開閥514，524，在氣體供給管510，520內流動惰性氣體。
此時調整APC閥243，將處理室201內的壓力設為例如1~3990Pa的範圍內的壓力。以MFC332控制的第1還原氣體的供給流量是例如設為0.1~30slm的範圍內的流量。對於晶圓200供給第1還原氣體的時間是例如設為0.01~30秒的範圍內的時間。
此時，對於晶圓單獨供給第1還原氣體。在此，可使用例如含氮(N)，含氫(H)的氣體即氨(NH 3)氣體、二亞胺(N 2H 2)氣體、肼(N 2H 4)氣體、三氮烯(N 3H 3)氣體，作為第1還原氣體。使用NH 3氣體作為第1還原氣體時，NH 3氣體是與被形成於晶圓200上的含Ti層的至少一部分置換反應。在置換反應時，含Ti層中所含的Ti與NH 3氣體中所含的N會結合，在晶圓200上形成TiN層。
＜淨化，第5-2步驟＞ 開始第1還原氣體的供給之後經過預定時間後，例如0.01~60秒後關閉閥334，停止第1還原氣體的供給。然後，依序進行惰性氣體供給及排氣作為淨化工序(第5-2步驟)。
亦即，依序進行： 打開閥514，524，534，將惰性氣體往處理室201內供給的惰性氣體供給；及 關閉閥514，524，534，停止往處理室201內的惰性氣體的供給，而將處理室201內排氣的排氣。 此時排氣管231的APC閥243是維持開啟，藉由真空泵246來將處理室201內真空排氣，從處理室201內排除殘留於處理室201內的未反應或對含第1元素層的形成貢獻後的第1還原氣體或反應副生成物。惰性氣體是作為淨化氣體作用。連續進行惰性氣體供給及排氣，降低處理室201內的壓力，藉此可使第1還原氣體與吸附於晶圓200上的未反應的含第1元素氣體的分子接觸的機率提升。
＜預定次數實施＞ 藉由將依序進行上述的第5-1步驟及第5-2步驟的循環予以進行預定次數例如4次，在晶圓200上形成含第1元素層。亦即，在複數次供給第1還原氣體的期間，進行淨化工序。另外，本步驟的第4次的第5-2步驟是與後述的第1次的第6步驟重複，因此不進行。
(淨化，第6步驟) 其次，將依序進行惰性氣體供給(第6-1步驟)及排氣(第6-2步驟)的循環予以進行預定次數(例如4次)，作為淨化工序(第6步驟)。
＜惰性氣體供給，第6-1步驟＞ 亦即，打開閥514，524，534，將惰性氣體供給至處理室201內。此時排氣管231的APC閥243是維持開啟，藉由真空泵246來將處理室201內真空排氣，從處理室201內排除殘留於處理室201內的未反應或對含第1元素層的形成貢獻後的第1還原氣體。惰性氣體是作為淨化氣體作用。在此，使用NH 3氣體作為第1還原氣體時，成長阻害要因的HCl會與NH 3反應，作為NH 4Cl從處理室201內排出。以MFC512，522，532來控制的惰性氣體的供給流量是分別例如設為0.1~50slm。此時的對於晶圓200供給惰性氣體的時間是例如設為1~10秒。
＜排氣，第6-2步驟＞ 開始第6-1步驟的惰性氣體的供給之後經過預定時間後亦即5秒後，關閉閥514，524，534，停止惰性氣體的供給。此時排氣管231的APC閥243是維持開啟，藉由真空泵246來將處理室201內真空排氣。停止惰性氣體的供給而排氣的時間是例如設為1~10秒。
＜預定次數實施＞ 將依序進行上述的第6-1步驟及第6-2步驟的循環予以進行預定次數例如4次。藉此，在供給本工序的第2次以後的第1步驟的含第1元素氣體之前，使殘留於處理室201內的未反應或對含第1元素層的形成貢獻後的第1還原氣體的濃度減低，可減低在含第1元素氣體供給時產生的副生成物的產生量。亦即，可重置處理室201內的環境。
(第3還原氣體供給，第7步驟) 其次，打開閥324，在氣體供給管320內流動第3還原氣體。第3還原氣體是藉由MFC322來調整流量，從噴嘴420的氣體供給孔420a供給至處理室201內，從排氣管231排氣。此時同時打開閥524，在氣體供給管520內流動惰性氣體。
此時將APC閥243約全部開放。以MFC322來控制的第3還原氣體的供給流量是例如設為0.1~5slm。此時同時以MFC522控制的惰性氣體的供給流量是例如設為0.1~5slm。對於晶圓200供給第3還原氣體的時間是例如設為0.1~20秒。
此時，對於晶圓200供給第3還原氣體及惰性氣體。藉此，晶圓200上的含第1元素層為第3還原氣體所含的第3元素的含有層，被改質成結晶粒(粒子徑)小高密度的第1層，在晶圓200上形成第1層。在此，當含第1元素層為TiN層，第3還原氣體為SiH 4氣體時，在晶圓200的表面(被形成於晶圓200上的TiN層的表面)形成TiSiN層，作為第1層。
(淨化，第8步驟) 其次，依序進行惰性氣體供給(第8-1步驟)、排氣(第8-2步驟)及惰性氣體供給(第8-3步驟)，作為淨化工序(第8步驟)。
＜惰性氣體供給，第8-1步驟＞ 開始第3還原氣體的供給之後，經過預定時間後，例如0.1~20秒後，關閉閥324，停止第3還原氣體的供給。此時維持打開閥514，524，534，將惰性氣體供給至處理室201內。此時排氣管231的APC閥243的開度是約全部開放，藉由真空泵246來將處理室201內真空排氣，從處理室201內排除殘留於處理室201內的未反應或對第1層的形成貢獻後的第3還原氣體或反應副生成物。惰性氣體是作為淨化氣體作用。在此，成長阻害要因的副生成物會與第3還原氣體反應，從處理室201內排出。在此，當第3還原氣體為SiH 4氣體時，作為四氯化矽(SiCl 4)與H 2，從處理室201內排出。以MFC512，522，532控制的惰性氣體的供給流量是分別例如設為1~50slm。對晶圓200供給惰性氣體的時間是例如設為0.1~10秒。
＜排氣，第8-2步驟＞ 開始第8-1步驟的惰性氣體的供給之後經過預定時間後例如0.1~10秒後，關閉閥514，524，534，停止惰性氣體的供給。此時排氣管231的APC閥243的開度是全部開放，藉由真空泵246來將處理室201內真空排氣。停止惰性氣體的供給而排氣的時間是例如設為0.1~10秒。藉此，從處理室201內排除殘留於處理室201內的未反應或對第1層的形成貢獻後的第3還原氣體或反應副生成物的效果會提高。
＜惰性氣體供給，第8-3步驟＞ 開始第8-2步驟的排氣之後經過預定時間後，例如5秒後，打開閥514，524，534，將惰性氣體往處理室201內供給。此時排氣管231的APC閥243的開度是約全部開放，藉由真空泵246來將處理室201內真空排氣，將處理室201內置換成惰性氣體氣氛。此時惰性氣體是作為淨化氣體作用。以MFC512，522，532來控制的惰性氣體的供給流量是分別例如設為1~50slm。對於晶圓供給惰性氣體的時間是例如設為5秒。藉此，反應副生成物會從處理室201內除去，處理室201內的氣氛會被置換成惰性氣體氣氛。並且，可次循環的含第1元素氣體的吸附促進。
(預定次數實施) 藉由將依序進行上述的第1步驟~第8步驟的循環予以進行預定次數(n次)、1次以上(重複進行)，在晶圓200上形成預定厚度例如約5Å以上的厚度的種子層的第1層。本工序(第1步驟~第8步驟)是只要進行1次以上便具有效果，但理想是進行至第1層的厚度成為約5Å以上。更理想是進行至約10Å以上。另外，雖舉例說明含第1元素及第3元素作為第1層的情況，但亦可為不含第3元素之含第1元素的層。在此，使用TiCl 4氣體作為含第1元素氣體，使用SiH 4氣體作為第3還原氣體，使用NH 3氣體作為第1還原氣體時，形成TiSiN層作為第1層。
[第2層形成工序] 藉由上述的種子層形成工序來形成第1層作為種子層之後，重複進行以下的第9步驟~第14步驟。另外，本工序的第9步驟~第14步驟是分別與上述的種子層形成工序的第1步驟~第6步驟同樣的處理程序，簡略化說明。
(含第2元素氣體供給，第9步驟) 藉由與上述的種子層形成工序的第1步驟的含第1元素氣體供給同樣的處理程序，將含第2元素的含第2元素氣體供給至處理室201內。此時，在處理室201內是含第2元素氣體會單獨被供給。在此，作為含第2元素氣體是例如含鈦(Ti)作為第2元素，可使用作為含鹵素的鹵素系原料(鹵素化物、鹵素系鈦原料)的四氯化鈦(TiCl 4)。藉由TiCl 4氣體的供給，在形成第1層的晶圓200上形成含第2元素層。
(含第2元素氣體與第3還原氣體的同時供給，第10步驟) 藉由與上述的種子層形成工序的第2步驟的含第1元素氣體及第3還原氣體的同時供給同樣的處理程序，將第3還原氣體供給至處理室201內。此時，對於晶圓200同時供給含第2元素氣體及第3還原氣體。亦即至少有含第2元素氣體及第3還原氣體同時被供給的時機。換言之，在含第2元素氣體供給中，有對於晶圓200供給第3還原氣體的工序。此時，在本工序的第2循環以後的含第2元素氣體供給中產生的反應副生成物會被除去，可使第2元素等的元素的吸附地點增加，有助於被覆率提升。
此時調整APC閥243，將處理室201內的壓力例如設為130~3990Pa的範圍內的壓力。若處理室201內的壓力比130Pa更低，則使用SiH 4氣體作為第3還原，使用TiCl 4氣體作為含第2元素氣體時，SiH 4氣體中所含的Si會進入作為含第2元素層的含Ti層，被成膜的TiN膜中所含的膜中的Si含有率會變高，有成為TiSiN膜的可能性。處理室201內的壓力比3990Pa更高的情況也同樣，SiH 4氣體中所含的Si會進入含Ti層，被成膜的TiN膜中所含的膜中的Si含有率會變高，有成為TiSiN膜的可能性。如此，處理室201內的壓力過低或過高都會使得被成膜的膜的元素組成變化。
(第3還原氣體供給，第11步驟) 藉由與上述的種子層形成工序的第3步驟的第3還原氣體供給同樣的處理程序，停止含第2元素氣體的供給，在處理室201內單獨供給第3還原氣體。此時，在本工序的第2循環以後的含第2元素氣體供給中產生的反應副生成物會被除去，可使第2元素等的元素的吸附地點(site)增加，有助於被覆率提升。
(淨化，第12步驟) 藉由分別與上述的種子層形成工序的第4步驟的淨化工序的惰性氣體供給(第4-1步驟)、排氣(第4-2步驟)及惰性氣體供給(第4-3步驟)同樣的處理程序，依序進行惰性氣體供給(第12-1步驟)、排氣(第12-2步驟)及惰性氣體供給(第12-3步驟)。
惰性氣體是作為淨化氣體作用，殘留於處理室內的未反應或對含第2元素層的形成貢獻後的含第2元素氣體及第3還原氣體會從處理室201內排出。並且，使用SiH 4氣體作為第3還原氣體時，成長阻害要因的反應副生成物(HCl)會與SiH 4反應，作為SiCl 4與H 2從處理室201內排出。
(第2還原氣體供給，第13步驟) 其次，藉由分別與上述的種子層形成工序的第5步驟的第1還原氣體供給工序的第1還原氣體供給(第5-1步驟)及淨化(第5-2步驟)同樣的處理程序，將依序進行第2還原氣體供給(第13-1步驟)及淨化(第13-2步驟)的循環予以進行預定次數(例如4次)。亦即，淨化(第13-2步驟)是與上述的第5-2步驟同樣，依序進行惰性氣體供給及排氣。使用NH 3氣體作為第2還原氣體時，藉由對於晶圓200供給NH 3氣體，被形成於第1層上的含Ti層中所含的Ti與NH 3氣體中所含的N會結合，形成作為第2層的TiN層。NH 3氣體是亦稱為含氮氣體。然後，藉由將依序進行第13-1步驟及第13-2步驟的循環予以進行預定次數，在第1層上形成預定的厚度的第2層。另外，本步驟的第4次的第13-2步驟是與後述的第14步驟重複，因此不進行。
(淨化，第14步驟) 其次，藉由分別與上述的種子層形成工序的第6步驟的淨化工序的惰性氣體供給(第6-1步驟)及排氣(第6-2步驟)同樣的處理程序，將依序進行惰性氣體供給(第14-1步驟)及排氣(第14-2步驟)的循環予以進行預定次數(例如4次)。
亦即，從處理室201內排除殘留於處理室201內的未反應或對第2層的形成貢獻後的第2還原氣體或反應副生成物。惰性氣體是作為淨化氣體作用。
(預定次數實施) 藉由將依序進行上述的第9步驟~第14步驟的循環予以實行預定次數(m次)、1次以上，在第1層上形成預定的厚度的第2層。另外，m是被設定成比n更大。亦即，n是比m更小。亦即，依序進行第1層形成工序的第1步驟~第8步驟的循環的次數是比依序進行第2層形成工序的第9步驟~第14步驟的循環的次數更少。在此，使用TiCl 4氣體作為含第2元素氣體，使用SiH 4氣體作為第3還原氣體，使用NH 3氣體作為第2還原氣體時，在作為第1層的TiSiN層上形成預定厚度的作為第2層的TiN層而形成TiN膜。
(後淨化及大氣壓恢復) 從氣體供給管510~530的各者往處理室201內供給惰性氣體，從排氣管231排氣。惰性氣體是作為淨化氣體作用，藉此處理室201內會以惰性氣體來淨化，殘留於處理室201內的氣體或副生成物會從處理室201內除去(後淨化)。然後，處理室201內的氣氛會被置換成惰性氣體(惰性氣體置換)，處理室201內的壓力會被恢復成常壓(大氣壓恢復)。
(晶圓搬出) 然後，密封蓋219會藉由晶舟升降機115而下降，反應管203的下端被開口。然後，處理完了晶圓200會在被支撐於晶舟217的狀態下從反應管203的下端搬出至反應管203的外部(晶舟卸載)。然後，處理完了的晶圓200是由晶舟217取出(晶圓釋放)。
圖6(A)是表示將利用上述的基板處理工序來形成於晶圓200上的TiN膜予以使用透過型電子顯微鏡(TEM)來投影後的TEM畫像的圖。圖6(B)是表示在晶圓200上不形成種子層而被形成的TiN膜表面的TEM畫像的圖。
不形成種子層(TiSiN層)的TiN膜是如圖6(B)所示般，往晶圓200上的TiCl 4的吸附不夠充分，被覆率變差。相對於此，在本實施形態的基板處理工序中，藉由種子層形成工序來形成種子層之後，藉由TiN層形成工序在種子層上形成TiN層而形成TiN膜。在本實施形態中，藉由形成結晶粒小高密度的TiSiN層，在該TiSiN層上形成TiN層而形成TiN膜，如圖6(A)所示般，可形成高密度被平坦化的TiN膜，可使TiCl 4充分地吸附於晶圓200上而使被覆率提升。亦即，可使被形成於TiN膜的表面之W膜低電阻化。
(3)本實施形態所致的效果 若根據本實施形態，則可取得以下所示的1個或複數個的效果。 (a)可形成高密度且具有平坦性的膜。 (b)可使被覆率提升，例如可降低在高密度具有平坦性的TiN膜上形成的W膜的電阻率。 (c)可除去成為成長阻害要因的反應副生成物，而使Ti等的元素的吸附地點增加。
另外，在上述實施形態中，在晶圓200上形成TiN膜時，利用形成TiSiN層作為種子層(第1層)的情況來進行說明，但本案是不被限定於此，在形成氮化硼(BN)膜、氮化鉬(MoN)膜等時，亦可分別形成氮化矽化硼(BSiN)層、氮化矽化鉬(MoSiN)層、氮化鋁(AlN)層，作為種子層。該等的情況也可取得與上述的實施形態同樣的效果。
並且，在上述實施形態中，使用含作為第1元素的Ti之TiCl 4氣體作為含第1元素氣體的情況進行說明，但本案是不被限定於此，使用含作為第1元素的硼(B)或鉬(Mo)的任一者及鹵素的氣體，例如，三氯化硼(BCl 3)氣體、乙硼烷(B 2H 6)氣體、二氯二氧化鉬(MoO 2Cl 2)氣體，五氯化鉬(MoCl 5)，四氯化氧鉬(MoOCl 4)、三甲基鋁((CH 3) 3Al)、氯化鋁(AlCl 3)等的氣體的情況也可適用。
並且，在上述實施形態中，使用含作為第2元素的Ti之TiCl 4氣體作為含第2元素氣體的情況進行說明，但本案是不被限定此，使用含作為第2元素的硼(B)或鉬(Mo)的任一者及鹵素的氣體，例如，三氯化硼(BCl 3)氣體、乙硼烷(B 2H 6)氣體、二氯二氧化鉬(MoO 2Cl 2)氣體，五氯化鉬(MoCl 5)，四氯化氧鉬(MoOCl 4)三甲基鋁((CH 3) 3Al)、氯化鋁(AlCl 3)等的氣體的情況也可適用。
亦即，含第1元素氣體的第1元素與含第2元素氣體的第2元素是亦可為相同的元素或亦可為相異的元素。
並且，在上述實施形態中，作為種子層形成工序的第1還原氣體及TiN層形成工序的第2還原氣體，是使用NH 3氣體的情況進行說明，但本案是不被限定於此。
亦即，在種子層形成工序中亦可使用與成膜工序不同的氣體種類。
又，上述實施形態是利用使用SiH 4氣體作為含Si氣體的情況進行說明，但本案是不被限定於此，使用矽烷系氣體或六氯二矽烷(Si 2Cl 6)氣體等的氯矽烷系的氣體的情況也可適用。
又，上述實施形態是說明有關使用一次處理複數片的基板的分批式的縱型裝置即基板處理裝置來成膜的例子，但本案是不被限定於此，使用一次處理1片或數片的基板的單葉式的基板處理裝置來成膜時也可適用。
例如，使用具備圖7(A)所示的處理爐302的基板處理裝置來形成膜的情況，本案也可適用。 處理爐302是具備： 形成處理室301的處理容器303； 在處理室301內淋浴狀地供給氣體的淋浴頭303s； 以水平姿勢支撐1片或數片的晶圓200的支撐台317； 從下方支撐支撐台317的旋轉軸355；及 被設在支撐台317的加熱器307。 淋浴頭303s的入口(inlet)(氣體導入口)是連接供給上述的原料氣體的氣體供給埠332a、供給上述的反應氣體的氣體供給埠332b、及供給上述的含氧氣體、含矽氣體或含鹵素氣體的氣體供給埠332c。氣體供給埠332a是連接與上述的實施形態的原料氣體供給系同樣的原料氣體供給系。氣體供給埠332b是連接與上述的實施形態的反應氣體供給系同樣的反應氣體供給系。氣體供給埠332c是連接與上述的含氧氣體、含矽氣體或含鹵素氣體供給系同樣的氣體供給系。 在淋浴頭303s的出口(outlet)(氣體排出口)是設有在處理室301內淋浴狀地供給氣體的氣體分散板。在處理容器303是設有將處理室301內排氣的排氣埠331。排氣埠331是連接與上述的實施形態的排氣系同樣的排氣系。
又，例如，使用具備圖7(B)所示的處理爐402的基板處理裝置來形成膜的情況，本案也可適用。 處理爐402是具備： 形成處理室401的處理容器403； 作為以水平姿勢支撐1片或數片的晶圓200的支撐具之支撐台417； 從下方支撐支撐台417的旋轉軸455； 朝向處理容器403的晶圓200進行光照射的燈加熱器407；及 使燈加熱器407的光透過的石英窗403w。 處理容器403是連接供給上述的原料氣體的氣體供給埠432a、供給上述的反應氣體的氣體供給埠432b、及供給上述的含氧氣體、含矽氣體或含鹵素氣體的氣體供給埠432c。氣體供給埠432a是連接與上述的實施形態的原料氣體供給系同樣的原料氣體供給系。氣體供給埠432b是連接與上述的實施形態的反應氣體供給系同樣的反應氣體供給系。氣體供給埠432c是連接與上述的實施形態的含氧氣體、含矽氣體或含鹵素氣體供給系同樣的氣體供給系。在處理容器403是設有將處理室401內排氣的排氣埠431。排氣埠431是連接與上述的實施形態的排氣系同樣的排氣系。
在使用該等的基板處理裝置時，也可以和上述的實施形態同樣的順序、處理條件來進行成膜。
使用在該等的各種薄膜的形成之製程處方(記載有處理程序或處理條件等的程式)是按照基板處理的內容(形成的薄膜的膜種、組成比、膜質、膜厚、處理程序、處理條件等)來分別個別地準備(複數準備)為理想。而且，開始基板處理時，按照基板處理的內容，從複數的製程處方之中，適當選擇恰當的製程處方為理想。具體而言，經由電氣通訊線路或記錄了該製程處方的記錄媒體(外部記憶裝置123)來將按照基板處理的內容而個別地準備的複數的製程處方予以預先儲存(安裝)於基板處理裝置所具備的記憶裝置121c內為理想。而且，開始基板處理時，基板處理裝置所具備的CPU121a從被儲存於記憶裝置121c內的複數的製程處方之中，按照基板處理的內容來適當選擇恰當的製程處方為理想。藉由如此地構成，可用1台的基板處理裝置來泛用地且再現性佳地形成各種的膜種、組成比、膜質、膜厚的薄膜。並且，可減低操作員的操作負擔(處理程序或處理條件等的輸入負擔等)，可一面迴避操作錯誤，一面迅速地開始基板處理。
又，本案是例如即使變更既存的基板處理裝置的製程處方，也可實現。變更製程處方時，可經由電氣通訊線路或記錄了該製程處方的記錄媒體來將本案的製程處方安裝於既存的基板處理裝置，又亦可操作既存的基板處理裝置的輸出入裝置，將該製程處方本身變更成本案的製程處方。
又，本案是例如可用在持有3次元構造的NAND型快閃記憶體或DRAM等的字元線部分。
以上，說明了本案的各種典型的實施形態，但本案是不被限定於該等的實施形態，亦可適當組合使用。
以下，說明有關實施例。 [實施例1]
準備樣品1~4，該等是使用上述的基板處理裝置10，依據上述的圖4及圖5的基板處理工序，將TiSiN層的厚度與TiN層的厚度的比例分別不同的20Å的厚度的TiN膜形成於Si基板上。圖8(A)~圖8(D)是分別表示樣品1~4的剖面，分別顯示TiN膜的TiN層的比例為100%、75%、50%、25%的剖面的圖。圖8(E)~圖8(H)是表示將圖8(A)~圖8(D)所示的樣品1~4的TiN膜的表面予以使用透過型電子顯微鏡(TEM)來投影後的TEM畫像的圖。
如圖8(E)~圖8(H)所示般，可確認樣品2，3，4的TiN膜與樣品1的TiN膜作比較，較高密度具有平坦性。亦即，可確認在TiSiN層上形成TiN層的TiN膜與不形成TiSiN層的TiN膜作比較，較高密度具有平坦性。進一步，可確認樣品3及樣品4的TiN膜與樣品2的TiN膜作比較，會更高密度具有平坦性。亦即，可確認TiN膜的平坦性是依存於TiSiN層的膜厚，在形成20Å的厚度的TiN膜時，可確認藉由將TiSiN層的厚度設為5Å以上，更理想是10Å以上，會形成更高密度具有平坦性的TiN膜。
亦即，可確認在晶圓200上形成TiN膜時，藉由形成種子層，在此種子層上形成TiN層，可形成高密度具有平坦性的TiN膜。
10:基板處理裝置 121:控制器 200:晶圓(基板) 201:處理室
[圖1]是表示本案的一實施形態的基板處理裝置的縱型處理爐的概略的縱剖面圖。 [圖2]是圖1的A-A線概略橫剖面圖。 [圖3]是本案的一實施形態的基板處理裝置的控制器的概略構成圖，以方塊圖表示控制器的控制系的圖。 [圖4]是表示本案的一實施形態的基板處理工序的種子層形成工序的圖。 [圖5]是表示本案的一實施形態的基板處理工序的TiN層形成工序的圖。 [圖6(A)]是表示利用本案的一實施形態的基板處理工序來形成於基板上的TiN膜表面的TEM畫像的圖，[圖6(B)]是表示在比較例的基板上形成的TiN膜表面的TEM畫像的圖。 [圖7(A)及圖7(B)]是表示本案的其他的實施形態的基板處理裝置的處理爐的概略的縱剖面圖。 [圖8(A)~圖8(D)]是分別表示TiN膜中的TiN層的比例為100%、75%、50%、25%時的Si基板的剖面的圖，圖8(E)~圖8(H)是分別表示在圖8(A)~圖8(D)的Si基板上形成的TiN膜的TEM畫像的圖。

Claims (22)

  1. 一種基板處理方法，其特徵係具有：(a)對於基板供給含第1元素氣體的工序；(b)對於前述基板複數次供給第1還原氣體的工序：(c)將(a)與(b)依序實行1次以上，對於前述基板形成第1層的工序；及(d)在(c)之後，依序實行1次以上(e)對於前述基板供給含第2元素氣體的工序及(f)對於前述基板供給第2還原氣體的工序，在前述第1層上形成第2層的工序。
  2. 如請求項1記載的方法，其中，(c)係具有：在(a)中，對於前述基板供給含矽氣體的工序。
  3. 如請求項1記載的方法，其中，(c)係具有：在(a)之後，對於前述基板供給含矽氣體的工序。
  4. 如請求項1記載的方法，其中，(c)係具有：在(b)之後，對於前述基板供給含矽氣體的工序。
  5. 如請求項1記載的方法，其中，(b)係在複數次供給前述第1還原氣體的期間，進行淨化工序。
  6. 如請求項5記載的方法，其中，前述淨化工序係依序進行惰性氣體的供給及排氣。
  7. 如請求項1記載的方法，其中，(c)係具有：在(b)之後，將惰性氣體的供給及排氣進行複數次的工序。
  8. 如請求項1記載的方法，其中，(d)係具有：在(e)中，對於前述基板供給含矽氣體的工序。
  9. 如請求項1記載的方法，其中，(d)係具有：在(e)之後，對於前述基板供給含矽氣體的工序。
  10. 如請求項1記載的方法，其中，(c)係重複進行至前述第1層的厚度成為5Å以上。
  11. 如請求項1記載的方法，其中，前述含第1元素氣體的第1元素與前述含第2元素氣體的第2元素為同元素。
  12. 一種基板處理方法，其特徵係具有：(a)對於基板供給含第1元素氣體的工序；(b)對於前述基板複數次供給第1還原氣體的工序：(c)將(a)與(b)依序實行1次以上，對於前述基板形成第1層的工序；及(d)在(c)之後，依序實行1次以上(e)對於前述基板供給含有與前述含第1元素氣體的第1元素不同的元素的含第2元素氣體的工序及(f)對於前述基板供給第2還原氣體的工序，在前述第1層上形成第2層的工序。
  13. 一種基板處理方法，其特徵係具有：(a)對於基板供給含第1元素氣體的工序；(b)對於前述基板複數次供給第1還原氣體的工序：(c)將(a)與(b)依序實行1次以上，對於前述基板形成第1層的工序；及(d)在(c)之後，依序實行比(c)的(a)及(b)的重複次數更多次數(e)對於前述基板供給含第2元素氣體的工序及(f)對於前述基板供給第2還原氣體的工序，在前述第1層上形成 第2層的工序。
  14. 一種基板處理裝置，其特徵係具有：對於基板供給含第1元素氣體、第1還原氣體、含第2元素氣體及第2還原氣體的氣體供給系；及控制部，其係被構成為可控制前述氣體供給系，使得進行下列處理：(a)對於前述基板供給前述含第1元素氣體的處理；(b)對於前述基板複數次供給前述第1還原氣體的處理；(c)將(a)與(b)依序實行1次以上，對於前述基板形成第1層的處理；及(d)在(c)之後，依序實行1次以上(e)對於前述基板供給前述含第2元素氣體的處理及(f)對於前述基板供給前述第2還原氣體的處理，在前述第1層上形成第2層的處理。
  15. 一種基板處理用的電腦程式，其特徵係使下列程序藉由電腦來實行於基板處理裝置，(a)對於基板供給含第1元素氣體的程序；(b)對於前述基板複數次供給第1還原氣體的程序；(c)將(a)與(b)依序實行1次以上，對於前述基板形成第1層的程序；及(d)在(c)之後，依序實行1次以上(e)對於前述基板供給含第2元素氣體的程序及(f)對於前述基板供給第2還原氣體的程序，在前述第1層上形成第2層的程序。
  16. 一種基板處理裝置，其特徵係具有： 對於基板供給含第1元素氣體、第1還原氣體、含有與前述含第1元素氣體的第1元素不同的元素的含第2元素氣體及第2還原氣體的氣體供給系；及控制部，其係被構成為可控制前述氣體供給系，使得進行下列處理：(a)對於前述基板供給前述含第1元素氣體的處理；(b)對於前述基板複數次供給前述第1還原氣體的處理；(c)將(a)與(b)依序實行1次以上，對於前述基板形成第1層的處理；及(d)在(c)之後，依序實行1次以上(e)對於前述基板供給前述含第2元素氣體的處理及(f)對於前述基板供給前述第2還原氣體的處理，在前述第1層上形成第2層的處理。
  17. 一種基板處理裝置，其特徵係具有：對於基板供給含第1元素氣體、第1還原氣體、含第2元素氣體及第2還原氣體的氣體供給系；及控制部，其係被構成為可控制前述氣體供給系，使得進行下列處理：(a)對於前述基板供給前述含第1元素氣體的處理；(b)對於前述基板複數次供給前述第1還原氣體的處理；(c)將(a)與(b)依序實行1次以上，對於前述基板形成第1層的處理；及(d)在(c)之後，依序實行比(c)的(a)及(b)的重複次數更 多次數(e)對於前述基板供給前述含第2元素氣體的處理及(f)對於前述基板供給前述第2還原氣體的處理，在前述第1層上形成第2層的處理。
  18. 一種基板處理用的電腦程式，其特徵係使下列程序藉由電腦來實行於基板處理裝置，(a)對於基板供給含第1元素氣體的程序；(b)對於前述基板複數次供給第1還原氣體的程序；(c)將(a)與(b)依序實行1次以上，對於前述基板形成第1層的程序；及(d)在(c)之後，依序實行1次以上(e)對於前述基板供給含有與前述含第1元素氣體的第1元素不同的元素的含第2元素氣體的程序及(f)對於前述基板供給第2還原氣體的程序，在前述第1層上形成第2層的程序。
  19. 一種基板處理用的電腦程式，其特徵係使下列程序藉由電腦來實行於基板處理裝置，(a)對於基板供給含第1元素氣體的程序；(b)對於前述基板複數次供給第1還原氣體的程序；(c)將(a)與(b)依序實行1次以上，對於前述基板形成第1層的程序；及(d)在(c)之後，依序實行比(c)的(a)及(b)的重複次數更多次數(e)對於前述基板供給含第2元素氣體的程序及(f)對於前述基板供給第2還原氣體的程序，在前述第1層上形成第2層的程序。
  20. 一種半導體裝置的製造方法，其特徵係 具有：(a)對於基板供給含第1元素氣體的工序；(b)對於前述基板複數次供給第1還原氣體的工序：(c)將(a)與(b)依序實行1次以上，對於前述基板形成第1層的工序；及(d)在(c)之後，依序實行1次以上(e)對於前述基板供給含第2元素氣體的工序及(f)對於前述基板供給第2還原氣體的工序，在前述第1層上形成第2層的工序。
  21. 一種半導體裝置的製造方法，其特徵係具有：(a)對於基板供給含第1元素氣體的工序；(b)對於前述基板複數次供給第1還原氣體的工序：(c)將(a)與(b)依序實行1次以上，對於前述基板形成第1層的工序；及(d)在(c)之後，依序實行1次以上(e)對於前述基板供給含有與前述含第1元素氣體的第1元素不同的元素的含第2元素氣體的工序及(f)對於前述基板供給第2還原氣體的工序，在前述第1層上形成第2層的工序。
  22. 一種半導體裝置的製造方法，其特徵係具有：(a)對於基板供給含第1元素氣體的工序；(b)對於前述基板複數次供給第1還原氣體的工序：(c)將(a)與(b)依序實行1次以上，對於前述基板形成第1層的工序；及 (d)在(c)之後，依序實行比(c)的(a)及(b)的重複次數更多次數(e)對於前述基板供給含第2元素氣體的工序及(f)對於前述基板供給第2還原氣體的工序，在前述第1層上形成第2層的工序。
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