半导体器件的制造方法、衬底处理装置以及记录介质的制作方法
半导体器件的制造方法、衬底处理装置以及记录介质的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及在衬底上形成薄膜的半导体器件的制造方法、衬底处理装置以及记录介质。
【背景技术】
[0002]近年来，闪存等半导体器件有高集成化的倾向。与之相伴，图案尺寸正显著地微细化。在形成这些图案时，作为制造工序的一个工序，有时实施在衬底上进行氧化处理和/或氮化处理等预定处理的工序。
【发明内容】
[0003]发明要解决的问题
[0004]作为形成上述图案的方法之一，存在如下工序，在电路间形成槽，并在槽内形成衬层膜、布线。伴随着近年来的微细化，该槽构成为高的长径比。
[0005]本发明的主要目的在于提供一种能够以均匀的膜厚在衬底上形成高质量的薄膜的半导体器件的制造方法、衬底处理装置以及记录介质。
[0006]用于解决问题的手段
[0007]根据本发明的一个优选实施方式，提供一种半导体器件的制造方法，进行:原料气体供给工序，在将收容于处理室的衬底维持在第一温度的同时，向所述处理室供给原料气体；第一除去工序，向所述处理室供给以比所述第一温度高的第二温度加热后的非活性气体，除去残留在所述处理室中的所述原料气体；反应气体供给工序，向所述处理室供给反应气体；以及第二除去工序，向所述处理室供给非活性气体，除去残留在所述处理室中的所述反应气体。
[0008]根据本发明的另一个优选实施方式，提供一种衬底处理装置，具有:收容衬底的处理室；原料气体供给系统，向所述处理室供给原料气体；反应气体供给系统，向所述处理室供给反应气体；非活性气体供给系统，与所述处理室连接，并具有向所述处理室供给非活性气体的非活性气体供给管；加热所述衬底的第一加热系统；第二加热系统，设置于所述非活性气体供给管，并加热所述非活性气体；以及控制部，控制所述原料气体供给系统、所述反应气体供给系统、所述非活性气体供给系统、所述第一加热系统以及所述第二加热系统，并构成为依次进行:原料气体供给处理，在将收容于所述处理室的衬底维持在第一温度的同时，向所述处理室供给所述原料气体；第一除去处理，向所述处理室供给以比所述第一温度高的第二温度加热后的所述非活性气体，除去残留在所述处理室中的所述原料气体；反应气体供给处理，向所述处理室供给所述反应气体；以及第二除去处理，向所述处理室供给所述非活性气体，除去残留在所述处理室中的所述反应气体。
[0009]根据本发明的又一个优选实施方式，提供一种使计算机执行的程序，依次进行:在将收容于处理室的衬底维持在第一温度的同时，向所述处理室供给原料气体的步骤；向所述处理室供给以比所述第一温度高的第二温度加热后的非活性气体，除去残留在所述处理室中的所述原料气体的步骤；向所述处理室供给反应气体的步骤；以及向所述处理室供给非活性气体，除去残留在所述处理室中的所述反应气体的步骤。
[0010]根据本发明的又一个优选实施方式，提供一种记录有使计算机执行的程序的计算机可读取记录介质，依次进行:在将收容于处理室的衬底维持在第一温度的同时，向所述处理室供给原料气体的步骤；向所述处理室供给以比所述第一温度高的第二温度加热的非活性气体，除去残留在所述处理室中的所述原料气体的步骤；向所述处理室供给反应气体的步骤；以及向所述处理室供给非活性气体，除去残留在所述处理室中的所述反应气体的步骤。
[0011]发明的效果
[0012]根据本发明，提供一种能够以均匀的膜厚在衬底上形成高质量的薄膜的半导体器件的制造方法、衬底处理装置以及记录介质。
【附图说明】
[0013]图1是本发明的第一实施方式的衬底处理装置的剖视图。
[0014]图2是用于说明本发明的第一实施方式的衬底处理工序中的各部的动作的图。
[0015]图3是表示本发明的第一实施方式的衬底处理工序的流程图。
[0016]图4是说明图3中的成膜工序S104的详细情况的流程图。
[0017]图5是本发明的第二实施方式的衬底处理装置的剖视图。
[0018]图6是本发明的第三实施方式的衬底处理装置的剖视图。
[0019]图7是本发明的第三实施方式的衬底处理装置的非活性气体供给部249的结构图。
[0020]图8是本发明的第四实施方式的衬底处理装置的剖视图。
【具体实施方式】
[0021]〈本发明的第一实施方式〉
[0022]在形成微细化的图案时，存在如下工序，在电路间形成槽，并在槽内形成衬层膜、布线。伴随着近年来的微细化，该槽构成为高的长径比。作为形成上述膜的方法，例如具有如下方法，将有助于成膜的多种成为原料的处理气体每次一个种类地交替供给到衬底上，并利用向衬底的吸附反应和表面反应而在衬底上形成膜。
[0023]在该方法中，例如在使用原料气体或反应气体作为处理气体时，与各气体中的任一种的反应促进温度相匹配地设定支承衬底的基座的温度。一般来说，多是与反应气体的反应促进温度相匹配。但是，在反应气体的反应促进温度比原料气体的热分解温度高的情况下，存在如下问题:原料气体在吸附在衬底上之前分解等，从而对膜质有影响。
[0024]为了实现气体的均匀供给和处理的高速化，可考虑使用两种气体的共用簇射头，并且在供给各气体期间使大流量的吹扫气体流动。然而，可认为簇射头由吹扫气体冷却，偏离与温度相关的最适合的工艺窗口。进一步地，簇射头的缓冲室、簇射头分散板被冷却并降低至附着副生成物的温度。附着的副生成物有时会成为颗粒并给衬底的特性带来不良影响。进一步地，由于缓冲室、簇射头分散板的温度降低，有时与最适合的工艺窗口偏离，不能得到期望的膜质。发明者们在认真研宄后，发现了以下解决本问题的方法。
[0025](I)衬底处理装置的构成
[0026]以下，使用【附图说明】本发明的第一实施方式的衬底处理装置。图1是本实施方式的衬底处理装置的剖视图。
[0027]以下说明本实施方式的处理装置100。衬底处理装置100是形成薄膜的装置，如图1所示，构成作为每一次处理一张衬底的单片式衬底处理装置。
[0028]如图1所示，衬底处理装置100包括处理容器202。处理容器202构成作为例如横截面为圆形且扁平的密封容器。另外，处理容器202的侧壁、底壁例如由铝(Al)、不锈钢(SUS)等金属材料构成。在处理容器202内形成有:处理作为衬底的硅晶片等晶片200的处理室201、搬送空间203。处理容器202由上部容器202a、下部容器202b以及作为顶部的簇射头230构成。在上部容器202a与下部容器202b之间设置了分隔板204。将由上部处理容器202a和簇射头230包围而成且位于分隔板204上方的空间称为处理室空间，由下部容器202b包围而成且位于分隔板下方的空间称为搬运空间。由上部处理容器202a和簇射头230构成且包围处理空间的构成称为处理室201。进一步地，包围搬运空间的构成称为处理室内搬送室203。在各构造之间设置有用于使处理容器202内气密密封的O型环208。
[0029]在下部容器202b的侧面设置有与闸阀205相邻的衬底搬入搬出口 206，晶片200经由衬底搬入搬出口 203在与未图示的搬送室之间移动。在下部容器202b的底部设置有多个提升销207。而且，下部容器202b接地。
[0030]构成为支承晶片200的衬底支承部210位于处理室201内。衬底支承部210主要具有载置晶片200的载置面211、在表面具有载置面211的载置台212以及由衬底载置台212内包的作为加热源的加热器213。在衬底载置台212中，在与提升销207对应的位置分别设置有供提升销207贯通的贯通孔214。
[0031]衬底载置台212由轴217支承。轴217贯通处理容器202的底部，并且在处理容器202的外部与升降机构218连接。通过使升降机构218工作而使轴217和支承台212升降，能够使载置在衬底载置面211上的晶片200升降。此外，轴217下端部的周围由波纹管219覆盖，处理容器202内部被气密性地保持。
[0032]衬底载置台212在晶片200的搬运时下降至衬底支承台，以使衬底载置面211成为衬底搬入搬出口 206的位置(晶片搬送位置)，在晶片200的处理时，如图1所示，晶片200上升至处理室201内的处理位置(晶片处理位置)。
[0033]具体而言，在使衬底载置台212下降至晶片搬送位置时，提升销207的上端部从衬底载置面211的上表面突出，提升销207从下方支承晶片200。另外，在使衬底载置台212上升至晶片处理位置时，提升销207相对于衬底载置面211的上表面埋没，衬底载置面211从下方支承晶片200。此外，由于提升销207与晶片200直接接触，所以优选以例如石英、氧化铝等材质形成。
[0034](气体导入口)在设置于处理室201的上部的后述簇射头230的上表面(顶壁)上，设置有用于向处理室201内供给各种气体的气体导入口 241。将在后面叙述与气体导入口 241连接的气体供给系统的结构。
[0035](簇射头)在气体导入口241与处理室201之间，设置有与处理室201连通的作为气体分散机构的簇射头230。气体导入口 241与簇射头230的盖231连接。从气体导入口241导入的气体经由设置在盖231上的孔231a，被供给至簇射头230的缓冲室232内的缓冲空间。缓冲室232由盖231和后述的分散板234形成。
[0036]簇射头的盖231由具有导电性的金属形成，并用作用于在缓冲室232的缓冲空间或处理室201内生成等离子体的电极。在盖231与上部容器202a之间设置有绝缘块233，使盖231与上部容器202a之间绝缘。进一步地，在盖231上设置有作为簇射头盖加热部的电阻加热器。
[0037]在缓冲空间与处理室201的处理空间之间，簇射头230包括用于使从气体导入口241导入的气体分散的分散板234。在分散板234上设置有多个贯通孔234a。分散板234配置成与衬底载置面211对置。分散板具有:设置有贯通孔234a的凸状部和设置在凸状部周围的凸缘部，凸缘部支承于绝缘块233。
[0038]在缓冲室232中设置有形成被供给的气体的流动的气体引导件235。气体引导件235为以孔231a为顶点并随着朝向分散板234方向而直径扩大的圆锥状。与贯通孔234a组的最外周相比，气体引导件235的下端的水平方向上的直径形成在更外周。
[0039]在缓冲室232的上方，经由簇射头用排气孔231b连接有排气管236。在排气管236上，依次串联连接有切换排气的开启/关闭的阀237、将排气缓冲室232内控制为预定压力的APC(Auto Pressure Controller:自动压力控制器)等压力调整器238以及真空泵239。
[0040]由于排气孔231b位于气体引导件235的上方，在后述的簇射头排气工序中，构成为气体按以下方式流动。从孔231a供给的非活性气体由气体引导件235分散，并向缓冲室232的空间中央和下方流动。之后，在气体引导件235的端部折返，从排气孔231b排气。主要将排气管236、阀237、压力调整器238统称为第一排气系统。 [0041](供给系统)在与簇射头230的盖231连接的气体导入孔241上连接有共用气体供给管242。在共用气体供给管242上连接有第一气体供给管243a、第二气体供给管244a以及第三气体供给管245a。第二气体供给管244a经由远程等离子体单元244e连接。
[0042]从包含第一气体供给管243a的第一气体供给系统243主要供给含有第一元素气体，从包含第二气体供给管244a的第二气体供给系统244主要供给含有第二元素气体。在处理晶片时，从包含第三气体供给管245a的第三气体供给系统245主要供给非活性气体，在清洁处理室时主要供给清洁气体。
[0043](第一气体供给系统)从上游方向开始，在第一气体供给管243a上依次设置有第一气体供给源243b、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC) 243c以及作为开闭阀的阀243d。
[0044]含有第一元素的气体(以下称为“含有第一元素气体”)从第一气体供给管243a，经由质量流量控制器243c、阀243d以及共用气体供给管242供给至簇射头230。
[0045]含有第一元素气体为处理气体之一，是原料气体(源气体)。在这里，第一元素例如是钛(Ti)。即，含有第一元素气体例如是含钛气体。作为含钛气体，例如能够使用TiCl4(四氯化钛)气体。此外，含有第一元素气体在常温常压下可以是固体、液体以及气体中的任一者。含有第一元素气体在常温常压下为液体的情况下，可在第一气体供给源232b与质量流量控制器243c之间设置未图示的气化器。在此，设为气体来进行说明。此外，含钛气体作为前体(precursor)工作。
[0046]在第一气体供给管243a的阀243d的下游侧，连接有第一非活性气体供给管246a的下游端。从上游方向开始，在第一非活性气体供给管246a上依次设置有非活性气体供给源246b、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC) 246c以及作为开闭阀的阀 246do
[0047]在这里，非活性气体例如是氮气(N2)。此外，作为非活性气体，除了 N2气体外，能够使用例如氦气(He)、氖气(Ne)、氩气(Ar)等稀有气体。
[0048]非活性气体从第一非活性气体供给管246a经由质量流量控制器246c、阀246d以及第一气体供给管243a，被供给至簇射头230内。非活性气体在后述的薄膜形成工序(S104)中作为运载气体或者稀释气体起作用。
[0049]主要由第一气体供给管243a、质量流量控制器243c以及阀243d构成含有第一元素气体供给系统243 (也称为第一气体供给系统、原料气体(源气体)供给系统、含钛气体供给系统)。
[0050]另外，主要由第一非活性气体供给管246a、质量流量控制器246c以及阀246d构成第一非活性气体供给系统。此外，也可考虑在第一非活性气体供给系统中包含非活性气体供给源246b、第一气体供给管243a。
[0051]进一步地，也可考虑在含有第一元素气体供给系统中包含第一气体供给源243b、第一非活性气体供给系统。
[0052](第二气体供给系统)在第二气体供给管244a的下游，设置有远程等离子体单元244e、作为加热机构(加热系统)的加热器244f以及温度维持用加热器244g。从上游方向开始，在上游依次设置有第二气体供给源244b、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC) 244c以及作为开闭阀的阀244d。
[0053]含有第二元素的气体(以下称为“含有第二元素气体”)从第二气体供给管244a，经由质量流量控制器244c、阀244d、远程等离子体单元244e以及共用气体供给管242供给至簇射头230内。含有第二元素气体通过远程等离子体单元244e而成为等离子体状态。而且，含有第二元素气体由加热器244f加热至反应促进温度或热分解温度以上，由温度维持用加热器244g维持在热分解温度以上的温度，并供给至处理室201。由此，含有第二元素气体被供给到晶片200上。
[0054]含有第二元素气体是处理气体之一。此外，含有第二元素气体也可考虑作为反应气体(reactant gas)。
[0055]在这里，含有第二元素气体含有与第一元素不同的第二元素。作为第二元素，例如是氮气(N)。在本实施方式中，含有第二元素气体例如是含氮气体。具体而言，作为含氮气体，可使用氨气(NH3)。
[0056]主要由第二气体供给管244a、质量流量控制器244c以及阀244d构成含有第二元素气体供给系统244 (也称为第二气体供给系统、反应气体(reactant gas)供给系统、含氮气体供给系统)。
[0057]另外，在第二气体供给管244a的阀244d的下游侧，连接有第二非活性气体供给管247a的下游端。从上游方向开始，在第二非活性气体供给管247a上依次设置有非活性气体供给源247b、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC) 247c以及作为开闭阀的阀247d。
[0058]非活性气体从第二非活性气体供给管247a经由质量流量控制器247c、阀247d、第二气体供给管244a以及远程等离子体单元244e供给至簇射头230内。非活性气体在后述的薄膜形成工序(S104)中作为运载气体或者稀释气体、或者衬底加热用气体起作用。
[0059]作为加热气体起作用的情况下，在后述的处理室排气工序中，利用加热器244f将非活性气体加热至反应气体的反应促进温度或热分解温度以上。被加热的非活性气体由温度维持用加热器244g维持在反应气体的反应促进温度或热分解温度以上的温度，并供给至处理室201。由此，非活性气体被供给至晶片200上。
[0060]主要由第二非活性气体供给管247a、质量流量控制器247c以及阀247d构成第二非活性气体供给系统。此外，也可以认为非活性气体供给源247b、第二气体供给管243a以及远程等离子体单元244e包含于第二非活性气体供给系统。
[0061]进一步地，也可考虑在含有第二元素气体供给系统244中包含第二气体供给源244b、远程等离子体单元244e以及第二非活性气体供给系统。
[0062](第三气体供给系统)从上游方向开始，在第三气体供给管245a上依次设置有第三气体供给源245b、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC) 245c以及作为开闭阀的阀245d。
[0063]作为吹扫气体的非活性气体从第三气体供给管245a经由质量流量控制器245c、阀245d以及共用气体供给管245供给至簇射头230。
[0064]在这里，非活性气体例如是氮气(N2)。此外，作为非活性气体，除了 N2气体外，能够使用例如氦气(He)、氖气(Ne)、氩气(Ar)等稀有气体。
[0065]从上游方向开始，在第三气体供给管245a上依次设置有非活性气体供给源245b、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC) 245c以及作为开闭阀的阀245d。
[0066]在第三气体供给管245a的阀245d的下游侧，连接有清洁气体供给管248a的下游端。从上游方向开始，在清洁气体供给管248a上依次设置有清洁气体供给源248b、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC) 248c以及作为开闭阀的阀248d。
[0067]主要由第三气体供给管245a、质量流量控制器245c以及阀245d构成第三气体供给系统245 (也称为第三非活性气体供给系统)。
[0068]另外，主要由清洁气体供给管248a、质量流量控制器248c以及阀248d构成清洁气体供给系统。此外，也可以认为清洁气体源248b、第三气体供给管245a包含于清洁气体供给系统。
[0069]进一步地，也可以认为第三气体供给源245b、清洁气体供给系统包含于第三气体供给系统245。
[0070]在衬底处理工序中，非活性气体从第三气体供给管245a经由质量流量控制器245c、阀245d以及共用气体供给管242供给至簇射头230内。另外，在清洁工序中，清洁气体经由质量流量控制器248c、阀248d以及共用气体供给管242供给至簇射头230内。
[0071]在后述的薄膜形成工序(S104)中，从非活性气体供给源245b供给的非活性气体作为对滞留在处理室202、簇射头230内的气体吹扫的吹扫气体起作用。另外，在清洁工序中，也可以作为清洁气体的运载气体或稀释气体起作用。
[0072]在清洁工序中，从清洁气体供给源248b供给的清洁气体作为除去附着于簇射头230、处理室202的副生成物等的清洁气体起作用。
[0073]在这里，清洁气体例如是三氟化氮(NF3)气体。此外，作为清洁气体，例如既可以使用氟化氢(HF)气体、三氟化氯(CIF3)气体、氟(F2)气体等，另外，也可以将它们组合使用。
[0074](第二排气系统)在处理室201(上部容器202a)的内壁上表面，设置有将处理室201的气氛排出的排气口 221。排气管222与排气口 221连接，在排气管222上，依次串联连接有将处理室201内控制为预定压力的APC(Auto Pressure Controller:自动压力控制器)等压力调整器223、真空泵224。主要由排气口 221、排气管222以及压力调整器223构成第二排气系统(排气线路)220。此外，也可以将真空泵224包含在第二排气系统中。
[0075](等离子体生成部)在簇射头的盖231上连接有匹配器251、高频电源252。通过用高频电源252、匹配器251调整阻抗，在簇射头230、处理室201中生成等离子体。
[0076](控制器)衬底处理装置100具有控制衬底处理装置100的各部的动作的控制器260。控制器260至少具有运算部261和存储部262。存储装置262由例如闪存、HDD (HardDisk Drive:硬盘驱动器)等构成。在存储装置262内，可读出地保存有控制衬底处理装置的动作的控制程序、记载了后述衬底处理的步骤或条件等的工艺制程等。另外，工艺制程组合为使控制器260执行后述的衬底处理工序的各步骤，能获得预定的结果，工艺制程作为程序发挥功能。以下，也将该工艺制程、控制程序等统称而仅称为程序。此外，在本说明书中使用了程序这样的措辞的情况下，有时仅包含工艺制程，有时仅包含控制程序，或者有时包含上述两者。另外，未图示的RAM构成作为暂时保持由运算部261读出的程序、数据等的存储区域(工作区)。
[0077]控制器与上述质量流量控制器243c、244c、245c、246c、247c、248c、阀 237、243d、244d、245d、246d、247d、248d、闸阀205、匹配器251、高频电源252、加热器244f、温度维持用加热器244g、压力调整器238、APC阀223、真空泵239、224、升降机构218连接。控制器260构成为:根据上位控制器或使用者的指示从存储部调出衬底处理装置的程序和/或控制制程，控制:由质量流量控制器243c、244c、245c、246c、247c、248c进行的各种气体的流量调整动作、阀237、243d、244d、245d、246d、2 47d、248d、闸阀205的开闭动作、匹配器251的控制、高频电源252的控制、加热器244f、温度维持用加热器244g的温度调整动作、压力调整器238、APC阀223的开闭动作以及压力调整器238、由APC阀223进行的压力调整动作、真空泵239、224的起动和停止、由升降机构218进行的轴217和支承台212的升降动作等。
[0078](2)衬底处理工序
[0079]接着，一边参照图2、图3以及图4，一边说明使用衬底处理装置100在晶片200上形成薄膜的工序。图2是说明衬底处理工序中的各部的动作的图，图3是说明本发明的实施方式的衬底处理工序的流程图，图4是本发明的实施方式的成膜工序S104的流程图。此夕卜，在以下说明中，由控制器260控制构成衬底处理装置100的各部的动作。
[0080]在这里，说明使用11(:14作为含有第一元素气体，使用氨气(NH3)作为含有第二元素气体，在晶片200上形成氮化钛膜作为薄膜的例子。另外，例如也可以预先在晶片200上形成有预定的膜。另外，也可以在晶片200或预定的膜上预先形成有预定图案。
[0081](衬底搬入载置工序S102)通过在处理装置100中使衬底载置台212下降至晶片200的搬送位置，使提升销207贯通衬底载置台212的贯通孔214。结果，成为提升销207比衬底载置台212表面突出了预定的高度的状态。接着，打开闸阀205，并使用未图示的晶片移载机，向处理室内搬入晶片200 (处理衬底)，将晶片200移载在提升销207上。由此，晶片200以水平姿态被支承在从衬底载置台212的表面突出的提升销207上。
[0082]在将晶片200搬入处理容器202内后，使晶片移载机向处理容器202外退避，并关闭闸阀205而密封处理容器202内。之后，通过使衬底载置台212上升，将晶片200载置在设置于衬底载置台212的衬底载置面211上。
[0083]此外，优选的是，在将晶片200搬入处理容器202内时，在利用排气系统对处理容器202内进行排气的同时，从非活性气体供给系统向处理容器202内供给作为非活性气体的N2气体。即，优选的是，在通过使真空泵224工作并打开APC阀223而对处理容器202内进行排气的状态下，通过至少打开第三气体供给系统的阀245d，向处理容器202内供给N2气体。由此，能够抑制颗粒侵入处理容器202内、颗粒附着在晶片200上。另外，至少从衬底搬入载置工序(S102)直到后述的衬底搬出工序(S106)结束期间，真空泵224始终设为工作的状态。
[0084]在将晶片200载置在衬底载置台212上时，向埋入衬底载置台212内部的加热器213供电，控制成晶片200的表面成为预定的温度。此时，通过基于由未图示的温度传感器检测出的温度信息控制向加热器213的通电情况来调整加热器213的温度。
[0085](成膜工序S104)接着，进行薄膜形成工序S104。说明薄膜形成工序S104的基本流程，关于本实施方式的特征部分，后面将叙述详细情况。
[0086]在薄膜形成工序S104中，经由簇射头230的缓冲室232向处理室201内供给TiCl4气体。由此，含钛层吸附在晶片200上。供给TiCl4气体，经过预定的时间后，停止TiCl 4气体的供给，利用吹扫气体从缓冲室232、处理室201排出TiCl4气体。在向处理室供给吹扫气体时，利用配管加热部245e加热至期望的温度，从而不冷却分散板234，另外，使晶片200的温度上升。
[0087]排出TiCl4气体后，经由缓冲室232，向处理室201内供给利用等离子体激发而激活的NH3气体。NH3气体与吸附在晶片200上的含钛层反应，并形成氮化钛膜。经过预定的时间后，停止NH3气体的供给，向处理室201内供给未加热的状态下的吹扫气体而从簇射头230、处理室201排出残留的NH3气体。
[0088]在成膜工序104中，通过重复以上处理，形成期望膜厚的氮化钛膜。此外，成膜工序期间，簇射头加热部231b加热缓冲室232，从而使副生成物尽可能不附着在缓冲室232的内壁上。
[0089](衬底搬出工序S106)接着，使衬底载置台212下降，并使晶片200支承在从衬底载置台212的表面突出的提升销207上。之后，打开闸阀205，使用晶片移载机将晶片200向处理容器202外搬出。之后，在结束衬底处理工序的情况下，停止从第三气体供给系统向处理容器202内供给非活性气体。
[0090](处理次数判定工序S108)搬出衬底后，判定薄膜形成工序是否到达了预定的次数。如果判断为到达了预定的次数，则转移至内壁堆积膜除去工序。如果判断为未到达预定的次数，则为了开始下一待机的晶片200的处理，转移至衬底搬入载置工序S102。
[0091](内壁堆积膜除去工序S110)在成膜工序S104中，为了让副生成物不附着在缓冲室232的内壁上而加热缓冲室232，但是根据气体滞留和/或气体的量的不同，副生成物会附着在缓冲室232的内壁上。在本工序中，处理次数判定工序S108之后，除去在成膜工序S104的过程中附着在缓冲室232或分散板234上的副生成物形成的堆积膜。后面将叙述除去工序的详细情况。
[0092](处理次数判定工序S112)搬出衬底后，判定内壁堆积膜除去工序是否到达了预定的次数。如果判断为到达了预定的次数，则转移至清洁工序。如果判断为未到达预定的次数，则为了开始下一待机的晶片200的处理，转移至衬底搬入载置工序S102。
[0093](清洁工序114)如果在处理次数判定工序S108中判断为薄膜形成工序到达了预定的次数，则进行簇射头230、处理室201内的清洁工序。在这里，打开清洁气体供给系统的阀248d，经由簇射头230向处理室201供给清洁气体。
[0094]如果清洁气体充满簇射头230、处理室201，则用高频电源252施加电力，并且利用匹配器251使阻抗匹配，在簇射头230、处理室201中生成清洁气体的等离子体。生成的清洁气体等离子体除去附着在簇射头230、处理室201内的壁上的副生成物。
[0095]接着，使用图4说明成膜工序S104的详细情况。
[0096](第一处理气体供给工序S202)如果加热衬底载置部211上的晶片200而到达期望的第一温度，则打开阀243d，经由气体导入孔241、缓冲室232以及多个贯通孔234a，开始向处理室201内供给作为第一处理气体的TiCl4。在缓冲室232内，通过气体引导件235，TiCl4气体被均匀地分散。被均匀地分散的气体经由多个贯通孔234a，均匀地供给至处理室201内的晶片200上。这时，晶片200维持在第一温度。在这里，第一温度是指比TiCl4气体的冷凝温度高而比实质性的热分解开始的温度低的温度，例如是100°C以上且300°C以下的一定的值。这是因为:由于打(:14气体的热分解实质开始，有可能Cl等进入膜中并使膜的面内分布恶化。更优选的是，第一温度为200°C。
[0097]此时，调整质量流量控制器243c，使得11(:14气体的流量成为预定的流量。此外，TiCl4的供给流量例如被调整为10sccm以上且5000sccm以下的值。此外，也可以使N2气体与TiCl4气体一起从第一非活性气体供给系统流出而作为运载气体。另外，通过使排气泵224工作，并适当调整APC阀223的阀开度，将处理容器202内的压力设为预定压力。
[0098]供给至处理室201内的TiCl4气体被供给至晶片200上。在晶片200的表面上，通过TiCl4气体与晶片200上接触，形成作为“第一元素含有层”的含钛层。
[0099]经过预定的时间后，关闭阀243d，并停止TiCl4气体的供给。
[0100](第一簇射头排气工序S204)在停止TiCl4气体的供给后，在将阀244d设为闭的状态下，将阀247c设为开，将阀245d设为开，对簇射头230内的气氛进行排气。此时，事前预先使真空泵239工作。从第二非活性气体247b供给的非活性气体由加热器244f加热，并被供给至处理室201。进一步地，从第三气体供给源245b供给的非活性气体由加热器245e加热至比所述第一温度高的第二温度，并被供给至簇射头230和处理室201。衬底200由被供给的非活性气体加热至作为含有第二元素气体的NH3气体的反应促进温度附近，所述NH 3气体通过等离子体激发而被激活。在形成于被加热的衬底200的表面的含第一元素层中，含第一元素气体所包含的杂质成为容易脱离的状态。在这里，第二温度是比第一温度高且与作为反应气体的NH3气体的反应促进温度相同或更低的温度，例如是比100°C高且600°C以下的范围内的值，优选的是200 °C以上且500 °C以下的范围内的值，更优选的是400 °C以上且430°C以下的范围内的值，最适合设定为400°C。该第二温度是基于NH3气体的反应促进温度、应用所形成的膜的半导体器件等要求的特性而决定的值。在这里，可认为册13气体在350°C以上且600°C以下的范围的温度带中更促进反应，另外，当考虑半导体器件的耐热性时，可认为更优选的是，第二温度为比100°C高且430°C以下左右。
[0101]此时，控制阀237的开闭阀和真空泵239，使得从缓冲室232中的第一排气系统的排气传导(conductance)变得比经由处理室的排气泵244的传导高。通过按这种方式调整，形成从缓冲室232的中央朝向簇射头排气孔231b的气体流动。由此，附着在缓冲室232的壁上的气体、浮游在缓冲空间内的气体从第一排气系统排出而不进入处理室201。
[0102](第一处理室排气工序S206)经过预定的时间后，在使第二排气系统的排气泵224继续工作的同时，调整APC阀223的阀开度和阀237的阀开度，使得在处理空间中从第二排气系统的排气传导变得比经由簇射头230的从第一排气系统的排气传导高。通过按这种方式调整，形成经由处理室201的朝向第二排气系统的气体流动。因此，能够可靠地向衬底上供给已被供给到缓冲室232中的非活性气体，衬底上的残留气体的除去效率变高。此外，在此时，非活性气体也被加热，并对处理室内进行排气。
[0103]在处理室排气工序中，被供给的非活性气体从晶片200上除去残留在处理室201内的未反应或有助于含钛层的形成后的TiCl4气体。进一步地，打开阀237，控制压力调整器237、真空泵238，除去残留在簇射头230内的TiCl4气体。经过预定的时间后，关闭阀243d而停止非活性气体的供给，并且关闭阀237而切断簇射头203与真空泵239之间。
[0104]更好的是，优选经过预定的时间后，在使第二排气系统的排气泵224继续工作的同时关闭阀237。这样，由于经由处理室201的朝向第二排气系统的流动不会受到第一排气系统的影响，所以能够更可靠地将非活性气体供给至衬底上，衬底上的残留气体的除去效率变得更高。
[0105]另外，在第一簇射头排气工序S204之后，通过接着进行第一处理室排气工序S206，能够产生如下的效果。S卩，由于在簇射头排气工序S204中除去了缓冲室232内的残留物，即使在处理室排气工序S206中气体流动经由晶片200上，也能够防止残留气体附着在衬底上。
[0106]( 第二处理气体供给工序S208)第一处理室排气工序之后，打开阀244d，经由气体导入孔241、缓冲室232以及多个贯通孔234a向处理室201内供给NH3气体作为含氮气体。由于经由缓冲室232、贯通孔234a向处理室进行供给，能够均匀地向衬底上供给NH3气体。因此，能够使膜厚均匀。这时，作为反应气体的NH3气体由加热器244e加热至比所述第一温度高的第三温度。在这里，第三温度例如是室温?600°C的范围内的值，优选的是350°C?500°C的范围内的值，更优选400°C?430°C的范围内的值，最适合设定为400°C。该第二温度是基于NH3气体的反应促进温度、应用所形成的膜的半导体器件等要求的特性而决定的值。在这里，可认为NH3气体在350°C?600°C的范围的温度带中更促进反应，另外，当考虑半导体器件的耐热性时，可认为更优选的是，第三温度为室温?430°C左右。第二温度与第三温度既可以是不同的温度，也可以是相同的温度。
[0107]此时，调整质量流量控制器244c，使得順3气体的流量成为预定的流量。此外，氮气的供给流量例如是10sccm以上且5000sccm以下。此外，也可以使N2气体与NH 3气体一起从第二非活性气体供给系统流出而作为运载气体。另外，通过适当调整APC阀223的阀开度，将处理容器202内的压力设为预定压力。
[0108]利用等离子体激发而激活的NH3气体被供给至晶片200上。由于已经形成的含钛层与利用等离子体激发而激活的NH3气体发生反应，在晶片200上形成例如含有钛元素和氮元素的氮化钛层。
[0109]经过预定的时间后，关闭阀244d，并停止NH3气体的供给。
[0110]这样，通过在供给后述的作为第二处理气体的册13气体前加热衬底，能够导出以下效果。通过预先设为容易促进册13气体反应的温度，能够缩短反应气体供给工序时间。另一方面，在没有该工序而在反应气体供给工序中上升至反应促进温度的情况下，与本发明相比更花费时间。
[0111]而且，通过事先加热作为第二处理气体的NH3气体，设为容易脱离膜中杂质的状态。与之相对，没有本工序而在反应气体供给工序中上升至反应促进温度的情况下，可认为在到达期望的温度之前，反应气体在杂质上发生反应，且反应气体成为被覆盖(cap)的状态而杂质难以脱离。结果，在电极形成工序的情况下会有膜电阻值的上升，在绝缘膜、牺牲膜形成工序中，导致湿蚀刻速率的上升。例如，像本实施方式这样，在用作为原料气体的打(:14气体和作为反应气体的NH3气体形成氮化钛膜的情况下，TiCl 4气体中的Cl残留作为杂质。在接着的反应气体供给工序中，由于衬底温度比反应气体的反应促进温度低，所以与残留在膜中的Cl的反应弱。因此，不能除去Cl。进一步地，由于在不能除去的状态下衬底温度上升，并在该过程中N与Ti结合，结果，Cl残留在膜中。但是，在本发明中没有这样的情况。
[0112](第二簇射头排气工序S210)在停止NH3气体的供给后，将阀237设为开，对簇射头230内的气氛进行排气。具体而言，对缓冲室232内的气氛进行排气。此时，在从第三气体供给系统245供给被加热的吹扫气体，并维持分散板232的温度的同时，对缓冲室232内的气氛进行排气。后面将详细说明第二簇射头排气工序210。
[0113]控制阀237的开闭阀和真空泵239，使得从缓冲室232中的第一排气系统的排气传导变得比经由处理室的排气泵244的传导高。通过按这种方式调整，形成从缓冲空间232的中央朝向簇射头排气孔231b的气体流动。由此，附着在缓冲室232的壁上的气体、浮游在缓冲空间内的气体从第一排气系统排出而不进入处理室201。
[0114](第二处理室排气工序S212)经过预定的时间后，在使第二排气系统的排气泵224工作的同时，调整APC阀223的阀开度和阀237的阀开度，使得在处理空间中从第二排气系统的排气传导变得比经由簇射头230的从第一排气系统的排气传导高。通过按这种方式调整，形成经由处理室201的朝向第二排气系统的气体流动。因此，能够可靠地向衬底上供给已被供给到缓冲室232中的非活性气体，衬底上的残留气体的除去效率变高。
[0115]在处理室排气工序中，被供给的非活性气体从晶片200上除去在第一处理气体供给工序S202中不能与晶片200结合的钛成分。进一步地，打开阀237，控制压力调整器237、真空泵238，除去残留在簇射头230内的氧气。经过预定的时间后，关闭阀243d而停止非活性气体的供给，并且关闭阀237而切断簇射头203与真空泵239之间。
[0116]更好的是，优选经过预定的时间后，在使第二排气系统的排气泵224继续工作的同时关闭阀237。这样，由于缓冲室232内的残留气体、被供给的非活性气体经由处理室201的朝向第二排气系统的流动不会受到第一排气系统的影响，能够更可靠地向衬底上供给非活性气体，所以不能完全与第一气体反应的残留气体的除去效率变得更高。
[0117]另外，在簇射头排气工序S204之后，通过接着进行处理室排气工序S206，能够产生如下的效果。即，由于在簇射头排气工序S204中除去了缓冲室232内的残留物，即使在处理室排气工序S206中气体流动经由晶片200上，也能够防止残留气体附着在衬底上。
[0118](判定S214)该期间，控制器260将上述S202?S212作为一个循环，判定是否实施了预定次数。
[0119]在未实施规定次数时(在S214为否的情况下)，重复第一处理气体供给工序S202、第一簇射头排气工序S204、第一处理室排气工序S206、第二处理气体供给工序S208、第二簇射头排气工序S210以及第二处理室排气工序S212的循环。在实施了预定次数时(在S214为是的情况下)，结束成膜工序S104。
[0120]接着，说明图2所示的内壁堆积膜除去工序(SllO)的详细情况。
[0121]在结束对衬底200的成膜处理并从处理室201排出衬底后，进行内壁堆积膜除去工序SI 10。也可以是，基座加热器213和作为簇射头盖加热器的电阻加热器231b继续被维持在ON状态。将簇射头排气阀237、处理室排气阀224设为开，利用非活性气体供给源245b供给作为吹扫气体的N2气体。此时，作为控制部的控制器260控制簇射头排气阀237、处理室排气阀224使得簇射头230的排气量比处理室201的排气量多，并使簇射头230的气氛不流入处理室201。
[0122]在这里，设为将吹扫气体的配管加热部245e维持在关闭且不加热吹扫气体的状态。利用由供给的吹扫气体与处理室内壁的温度差产生的热应力，堆积在处理室内壁的膜发生膜剥落。被剥落的膜从排气管236排出。由于用控制器260控制排气量使得簇射头230的排气量比处理室201的排气量多，在簇射头230内被剥落的膜不会被供给至分散板234的孔234a。因此，能够使孔234a不会由剥落的膜堵塞。
[0123]如果经过了时间达到除去大部分剥落的膜并从排气管236排气的程度，则关闭簇射头排气阀237。通过关闭，形成吹扫气体的流动从缓冲室232向处理室201方向的流动。由于吹扫气体从簇射头230内的缓冲室232通过分散板孔234a，在剥落分散板孔234a内的附着物的同时，从分散板孔234a向处理室201侧推出。被推出的附着物被从处理室排气系统(第一排气系统220)排出。此时，更好的是，将基座加热器213设为开启。讲过将基座加热器设为开启，分散板234被加热，且与吹扫气体的温度差变得更显著。即，热应力变得更大。因此，能够容易地剥落分散板孔234a中的附着物。
[0124]〈第二实施方式〉接着，使用图5说明本发明的第二实施方式。在这里，针对与第一实施方式不同的地方进行说明，针对与第一实施方式相同的地方，进行适当省略。如图5所示，在本实施方式中，匹配第一气体供给系统243、第二气体供给系统244以及第三气体供给系统245而与共用气体供给管242连接。
[0125]在第一实施方式中的第一簇射头排气工序S204及第一处理室排气工序S206中，用加热器245e加热作为吹扫气体的N2气体并供给。在将反应气体供给至处理室201内的第二处理气体供给工序S208中，反应气体由加热器244e加热，并供给至处理室201。由于原料气体从原料气体供给源243b向共用气体供给管242流动，所以不优选加热共用气体供给管242本身。因此，由加热器244e加热的反应气体有可能在共用气体供给管242内温度下降。
[0126]然而，在本实施方式中，在第一簇射头排气工序S204和第一处理室排气工序S206中，由于供给由加热器244g加热的吹扫气体并事前加热共用气体供给管，能够向处理室201内供给而不降低加热的反应气体的温度。
[0127]〈第三实施方式〉接着，说明本发明的第三实施方式。在这里，针对与第一实施方式不同的地方进行说明，针对与第一实施方式相同的地方，进行适当省略。图6是第三实施方式的衬底处理装置的剖视图，图7是作为本实施方式的特征部的非活性气体供给部249的构成图。非活性气体供给部249分为第一吹扫气体供给系统和第二吹扫气体供给系统，并设为在任一方的吹扫气体供给管中设置加热器的结构。在本例中，在第二吹扫气体供给系统中设置加热器249a。在本实施方式的第一吹扫气体供给工序中，将第一吹扫气体供给系统的阀I设为关，将阀2设为开，不加热地向处理室201内供给作为非活性气体的队气体来作为吹扫气体。在第二处理气体供给工序S208中，将第一吹扫气体供给系统的阀I设为关，将第二吹扫气体供给系统的阀2设为开，用加热器249a加热吹扫气体并向处理室201内供给。此外，在这里，将第一吹扫气体供给系统和第二吹扫气体供给系统经由一根共用供给管向处理室201进行供给，但不限于此，也可以使第一吹扫气体供给系统和第二吹扫气体供给系统独立而向处理室供给。
[0128]〈第四实施方式〉接着，说明本发明的第四实施方式。在这里，针对与第一实施方式不同的地方进行说明，针对与第一实施方式相同的地方，进行适当省略。如图8所示，本实施方式也可以在一次排列多片衬底来进行处理的多片装置8中进行实施。一种衬底处理装置，在基座旋转的基座旋转方向85上依次配置了向衬底供给原料气体的原料气体供给区域81、从衬底上吹扫(除去)原料气体的第一吹扫区域82、向衬底供给反应气体的反应气体供给区域83以及从衬底上吹扫(除去)反应气体的第二吹扫区域84而成的多片装置8中，在向反应气体供给区域83供给气体的反应气体供给部86、向第一吹扫区域82供给吹扫气体的第一吹扫气体供给部87上分别设置加热器88、89。
[0129]在向第一吹扫气体供给区域82供给吹扫气体的供给系统中设置加热器88，所述第一吹扫气体供给区域82设置于生成等离子体的反应气体供给区域83的基座旋转方向85的上游。进一步，在向反应气体供给区域83供给反应气体的供给系统中设置加热器89。通过这样的构成，与第一实施方式相同地，可在第一吹扫区域82和反应气体供给区域83加热衬底，并在第二吹扫区域84使衬底温度降低。
[0130]通过本发明，能够不从与温度相关的最适合工艺窗口偏离，另外，抑制簇射头的缓冲室、簇射头分散板冷却并降低至副生成物附着的温度。进一步，能够抑制附着的副生成物成为颗粒 并给衬底的特性带来坏的影响。进一步地，由于抑制了缓冲室、簇射头分散板的温度降低，能够不与最适合的工艺窗口偏离地得到期望的膜质。
[0131]本发明的实施方式的控制器260(操作部)不局限于专用的系统，也可使用通常的计算机系统来实现。例如，能够通过从保存了用于执行前述处理的程序的记录介质(软盘、⑶-ROM、USB等)将该程序安装在通用计算机中，从而构成执行前述处理的控制器。
[0132]而且，用于供给这些程序(例如安装程序)的装置是任意的。除了能够按上述方式经由预定的记录介质供给之外，例如也可以经由通信线路、通信网络以及通信系统等供给。在该情况下，例如，也可以在通信网络的公告栏上公布该程序，经由网络将其载到载波中来提供。而且，通过起动按这种方式提供的程序，并在OS (Operating System:操作系统)的控制下与其他应用程序同样地执行，能够执行上述处理。
[0133]此外，在本发明的实施方式中，说明了利用等离子体激发而激活而使用作为含有第二元素气体的NH3气体的例子，但本发明不限定于上述实施方式，例如也可仅加热使用而不利用等离子体激发进行激活。此时，通过用比利用等离子体激发进行激活的情况下的加热温度更高的温度，例如600°C等来加热NH3气体，能够促进反应。能够根据使用了成膜后的氮化钛膜的半导体器件的特性(耐热性)分别进行选择。
[0134]以上，具体地说明了本发明的实施方式，但本发明不限于上述实施方式，在不脱离其技术思想的范围内可以进行各种变更。
[0135]以下附记本发明优选的主要方案。
[0136]附记I 一种半导体器件的制造方法，进行:原料气体供给工序，在将收容于处理室的衬底维持在第一温度的同时，向所述处理室供给原料气体；第一除去工序，向所述处理室供给以比所述第一温度高的第二温度加热的非活性气体，除去残留在所述处理室中的所述原料气体；反应气体供给工序，向所述处理室供给反应气体；以及第二除去工序，向所述处理室供给非活性气体，除去残留在所述处理室中的所述反应气体。
[0137]附记2附记I所述的半导体器件的制造方法，在所述第二除去工序中，在将所述非活性气体维持在比所述第二温度低的温度的同时向所述处理室供给。
[0138]附记3附记I所述的半导体器件的制造方法，在所述反应气体供给工序中，在以比所述第一温度高的第三温度加热所述反应气体的同时向所述处理室供给。
[0139]附记4附记3所述的半导体器件的制造方法，在所述第二除去工序中，在将所述非活性气体维持在比所述第三温度低的温度的同时向所述处理室供给。
[0140]附记5附记3所述的半导体器件的制造方法，所述第二温度是与所述第三温度相等的温度。
[0141]附记6附记3所述的半导体器件的制造方法，所述第三温度是所述反应气体的热分解温度以上的温度。
[0142]附记7 —种衬底处理装置，具有:收容衬底的处理室；原料气体供给系统，向所述处理室供给原料气体；反应气体供给系统，向所述处理室供给反应气体；非活性气体供给系统，与所述处理室连接，并具有向所述处理室供给非活性气体的非活性气体供给管；加热所述衬底的第一加热系统；第二加热系统，设置于所述非活性气体供给管，并加热所述非活性气体；以及控制部，控制所述原料气体供给系统、所述反应气体供给系统、所述非活性气体供给系统、所述第一加热系统以及所述第二加热系统，并构成为依次进行:原料气体供给处理，在将收容于所述处理室的衬底维持在第一温度的同时，向所述处理室供给所述原料气体；第一除去处理，向所述处理室供给以比所述第一温度高的第二温度加热的所述非活性气体，除去残留在所述处理室中的所述原料气体；反应气体供给处理，向所述处理室供给所述反应气体；以及第二除去处理，向所述处理室供给所述非活性气体，除去残留在所述处理室中的所述反应气体。
[0143]附记8附记7所述的衬底处理装置，所述反应气体供给系统具有与所述处理室连接并向所述处理室供给所述反应气体的反应气体供给管，在所述反应气体供给管上设置加热所述反应气体的第三加热系统，上述控制部构成为进一步控制所述第三加热系统，在所述反应气体供给处理中，向所述处理室供给以比所述第一温度高的第三温度加热的所述反应气体。
[0144]附记9 一种使计算机执行的程序，依次进行:在将收容于处理室的衬底维持在第一温度的同时，向所述处理室供给原料气体的步骤；向所述处理室供给以比所述第一温度高的第二温度加热的非活性气体，除去残留在所述处理室中的所述原料气体的步骤；向所述处理室供给反应气体的步骤；以及向所述处理室供给非活性气体，除去残留在所述处理室中的所述反应气体的步骤。
[0145]附记10 —种存储有使计算机执行的程序的计算机可读取记录介质，依次进行:在将收容于处理室的衬底维持在第一温度的同时，向所述处理室供给原料气体的步骤；向所述处理室供给以比所述第一温度高的第二温度加热的非活性气体，除去残留在所述处理室中的所述原料气体的步骤；向所述处理室供给反应气体的步骤；以及向所述处理室供给非活性气体，除去残留在所述处理室中的所述反应气体的步骤。
[0146]附记11 一种衬底处理装置，具有:供给原料气体的原料气体供给部；反应气体供给部，供给反应气体及其运载气体，并且具有加热所述反应气体和/或运载气体的加热部；衬底处理室，连接有所述原料气体供给部和反应气体供给部，并具有处理衬底的处理空间；以及控制部，所述控制部控制为:在向所述处理室供给所述原料气体后除去所述原料气体残留物时，在利用所述加热部加热的状态下供给所述运载气体，并实施吹扫工序。
[0147]附记12附记11所述的衬底处理装置，在供给所述反应气体时，以热分解温度以上的温度供给所述反应气体。
[0148]附记13附记11所述的衬底处理装置，所述反应气体供给部具有与反应气体源连接的反应气体供给管和与运载气体源连接的运载气体供给管，所述加热器设置在反应气体供给管、运载气体供给管的连接部与处理室之间。
[0149]附记14附记13所述的衬底处理装置，在所述加热器与所述处理室之间设置维持所述加热的气体温度的第二加热器。
[0150]附记15附记11至14所述的衬底处理装置，供给所述反应气体并排出残留物时，供给吹扫气体使得所述衬底小于所述反应气体的热分解温度。
[0151]附记16 —种衬底处理装置，在旋转方向上依次配置了原料气体供给区域、第一吹扫区域、反应气体供给区域、第二吹扫区域的多片装置中，在向反应气体供给区域供给气体的反应气体供给部和向第一吹扫区域供给吹扫气体的第一吹扫气体供给部中分别设置加热器。产业上的可利用性
[0152]能够将由基座加热器加热的衬底温度设为与成膜原料气体的吸附反应相适应的温度，而且通过加热?供给反应气体将成膜反应所需要的热能提供到衬底表面的成膜面上。
[0153]标号说明
[0154]100…衬底处理装置，200…晶片，201…处理室，202…处理容器，213…加热器，220…第一排气系统，230…簇射头，231…盖(簇射头)，232…缓冲室，243…第一气体供给系统，244…第二气体供给系统，245…第三气体供给系统，260控制器。
【主权项】
1.一种半导体器件的制造方法，进行如下工序: 原料气体供给工序，在将收容于处理室的衬底维持在第一温度的同时，向所述处理室供给原料气体；第一除去工序，向所述处理室供给以比所述第一温度高的第二温度加热后的非活性气体，除去残留在所述处理室中的所述原料气体；反应气体供给工序，向所述处理室供给反应气体；以及第二除去工序，向所述处理室供给非活性气体，除去残留在所述处理室中的所述反应气体。2.根据权利要求1所述半导体器件的制造方法， 在所述反应气体供给工序中，在以比所述第一温度高的第三温度加热所述反应气体的同时向所述处理室供给所述反应气体。3.根据权利要求1所述半导体器件的制造方法， 在所述反应气体供给工序中，在以比所述第一温度高的第三温度加热所述反应气体的同时向所述处理室供给所述反应气体。4.根据权利要求3所述半导体器件的制造方法， 在所述第二除去工序中，在将所述非活性气体维持在比所述第三温度低的温度的同时向所述处理室供给所述非活性气体。5.根据权利要求3所述半导体器件的制造方法， 所述第二温度是与所述第三温度相等的温度。6.根据权利要求3所述半导体器件的制造方法， 所述第三温度是所述反应气体的热分解温度以上的温度。7.一种衬底处理装置，具有: 收容衬底的处理室；原料气体供给系统，向所述处理室供给原料气体；反应气体供给系统，向所述处理室供给反应气体；非活性气体供给系统，与所述处理室连接，并具有向所述处理室供给非活性气体的非活性气体供给管；加热所述衬底的第一加热系统；第二加热系统，设置于所述非活性气体供给管，并加热所述非活性气体；以及控制部，控制所述原料气体供给系统、所述反应气体供给系统、所述非活性气体供给系统、所述第一加热系统以及所述第二加热系统，并构成为依次进行:原料气体供给处理，在将收容于所述处理室的衬底维持在第一温度的同时，向所述处理室供给所述原料气体；第一除去处理，向所述处理室供给以比所述第一温度高的第二温度加热后的所述非活性气体，除去残留在所述处理室中的所述原料气体；反应气体供给处理，向所述处理室供给所述反应气体；以及第二除去处理，向所述处理室供给所述非活性气体，除去残留在所述处理室中的所述反应气体。8.根据权利要求7所述的衬底处理装置， 所述反应气体供给系统具有与所述处理室连接并向所述处理室供给所述反应气体的反应气体供给管，在所述反应气体供给管上设置加热所述反应气体的第三加热系统，上述控制部构成为进一步控制所述第三加热系统，在所述反应气体供给处理中，向所述处理室供给以比所述第一温度高的第三温度加热后的所述反应气体。9.一种记录有使计算机执行的程序的计算机可读取记录介质，依次进行: 在将收容于处理室的衬底维持在第一温度的同时，向所述处理室供给原料气体的步骤；向所述处理室供给以比所述第一温度高的第二温度加热后的非活性气体，除去残留在所述处理室中的所述原料气体的步骤；向所述处理室供给反应气体的步骤；以及向所述处 理室供给非活性气体，除去残留在所述处理室中的所述反应气体的步骤。
【专利摘要】提供一种得到良好的膜质的衬底处理装置。进行：原料气体供给工序，在将收容于处理室的衬底维持在第一温度的同时，向所述处理室供给原料气体；第一除去工序，向所述处理室供给以比所述第一温度高的第二温度加热的非活性气体，除去残留在所述处理室中的所述原料气体；反应气体供给工序，向所述处理室供给反应气体；以及第二除去工序，向所述处理室供给非活性气体，除去残留在所述处理室中的所述反应气体。
【IPC分类】C23C16/44, H01L21/285, H01L21/31, C23C16/34
【公开号】CN104885201
【申请号】CN201380065771
【发明人】大桥直史
【申请人】株式会社日立国际电气
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2013年12月27日
【公告号】US20150294860, WO2015097871A1
【技术领域】
[0001]本发明涉及在衬底上形成薄膜的半导体器件的制造方法、衬底处理装置以及记录介质。
【背景技术】
[0002]近年来，闪存等半导体器件有高集成化的倾向。与之相伴，图案尺寸正显著地微细化。在形成这些图案时，作为制造工序的一个工序，有时实施在衬底上进行氧化处理和/或氮化处理等预定处理的工序。
【发明内容】
[0003]发明要解决的问题
[0004]作为形成上述图案的方法之一，存在如下工序，在电路间形成槽，并在槽内形成衬层膜、布线。伴随着近年来的微细化，该槽构成为高的长径比。
[0005]本发明的主要目的在于提供一种能够以均匀的膜厚在衬底上形成高质量的薄膜的半导体器件的制造方法、衬底处理装置以及记录介质。
[0006]用于解决问题的手段
[0007]根据本发明的一个优选实施方式，提供一种半导体器件的制造方法，进行:原料气体供给工序，在将收容于处理室的衬底维持在第一温度的同时，向所述处理室供给原料气体；第一除去工序，向所述处理室供给以比所述第一温度高的第二温度加热后的非活性气体，除去残留在所述处理室中的所述原料气体；反应气体供给工序，向所述处理室供给反应气体；以及第二除去工序，向所述处理室供给非活性气体，除去残留在所述处理室中的所述反应气体。
[0008]根据本发明的另一个优选实施方式，提供一种衬底处理装置，具有:收容衬底的处理室；原料气体供给系统，向所述处理室供给原料气体；反应气体供给系统，向所述处理室供给反应气体；非活性气体供给系统，与所述处理室连接，并具有向所述处理室供给非活性气体的非活性气体供给管；加热所述衬底的第一加热系统；第二加热系统，设置于所述非活性气体供给管，并加热所述非活性气体；以及控制部，控制所述原料气体供给系统、所述反应气体供给系统、所述非活性气体供给系统、所述第一加热系统以及所述第二加热系统，并构成为依次进行:原料气体供给处理，在将收容于所述处理室的衬底维持在第一温度的同时，向所述处理室供给所述原料气体；第一除去处理，向所述处理室供给以比所述第一温度高的第二温度加热后的所述非活性气体，除去残留在所述处理室中的所述原料气体；反应气体供给处理，向所述处理室供给所述反应气体；以及第二除去处理，向所述处理室供给所述非活性气体，除去残留在所述处理室中的所述反应气体。
[0009]根据本发明的又一个优选实施方式，提供一种使计算机执行的程序，依次进行:在将收容于处理室的衬底维持在第一温度的同时，向所述处理室供给原料气体的步骤；向所述处理室供给以比所述第一温度高的第二温度加热后的非活性气体，除去残留在所述处理室中的所述原料气体的步骤；向所述处理室供给反应气体的步骤；以及向所述处理室供给非活性气体，除去残留在所述处理室中的所述反应气体的步骤。
[0010]根据本发明的又一个优选实施方式，提供一种记录有使计算机执行的程序的计算机可读取记录介质，依次进行:在将收容于处理室的衬底维持在第一温度的同时，向所述处理室供给原料气体的步骤；向所述处理室供给以比所述第一温度高的第二温度加热的非活性气体，除去残留在所述处理室中的所述原料气体的步骤；向所述处理室供给反应气体的步骤；以及向所述处理室供给非活性气体，除去残留在所述处理室中的所述反应气体的步骤。
[0011]发明的效果
[0012]根据本发明，提供一种能够以均匀的膜厚在衬底上形成高质量的薄膜的半导体器件的制造方法、衬底处理装置以及记录介质。
【附图说明】
[0013]图1是本发明的第一实施方式的衬底处理装置的剖视图。
[0014]图2是用于说明本发明的第一实施方式的衬底处理工序中的各部的动作的图。
[0015]图3是表示本发明的第一实施方式的衬底处理工序的流程图。
[0016]图4是说明图3中的成膜工序S104的详细情况的流程图。
[0017]图5是本发明的第二实施方式的衬底处理装置的剖视图。
[0018]图6是本发明的第三实施方式的衬底处理装置的剖视图。
[0019]图7是本发明的第三实施方式的衬底处理装置的非活性气体供给部249的结构图。
[0020]图8是本发明的第四实施方式的衬底处理装置的剖视图。
【具体实施方式】
[0021]〈本发明的第一实施方式〉
[0022]在形成微细化的图案时，存在如下工序，在电路间形成槽，并在槽内形成衬层膜、布线。伴随着近年来的微细化，该槽构成为高的长径比。作为形成上述膜的方法，例如具有如下方法，将有助于成膜的多种成为原料的处理气体每次一个种类地交替供给到衬底上，并利用向衬底的吸附反应和表面反应而在衬底上形成膜。
[0023]在该方法中，例如在使用原料气体或反应气体作为处理气体时，与各气体中的任一种的反应促进温度相匹配地设定支承衬底的基座的温度。一般来说，多是与反应气体的反应促进温度相匹配。但是，在反应气体的反应促进温度比原料气体的热分解温度高的情况下，存在如下问题:原料气体在吸附在衬底上之前分解等，从而对膜质有影响。
[0024]为了实现气体的均匀供给和处理的高速化，可考虑使用两种气体的共用簇射头，并且在供给各气体期间使大流量的吹扫气体流动。然而，可认为簇射头由吹扫气体冷却，偏离与温度相关的最适合的工艺窗口。进一步地，簇射头的缓冲室、簇射头分散板被冷却并降低至附着副生成物的温度。附着的副生成物有时会成为颗粒并给衬底的特性带来不良影响。进一步地，由于缓冲室、簇射头分散板的温度降低，有时与最适合的工艺窗口偏离，不能得到期望的膜质。发明者们在认真研宄后，发现了以下解决本问题的方法。
[0025](I)衬底处理装置的构成
[0026]以下，使用【附图说明】本发明的第一实施方式的衬底处理装置。图1是本实施方式的衬底处理装置的剖视图。
[0027]以下说明本实施方式的处理装置100。衬底处理装置100是形成薄膜的装置，如图1所示，构成作为每一次处理一张衬底的单片式衬底处理装置。
[0028]如图1所示，衬底处理装置100包括处理容器202。处理容器202构成作为例如横截面为圆形且扁平的密封容器。另外，处理容器202的侧壁、底壁例如由铝(Al)、不锈钢(SUS)等金属材料构成。在处理容器202内形成有:处理作为衬底的硅晶片等晶片200的处理室201、搬送空间203。处理容器202由上部容器202a、下部容器202b以及作为顶部的簇射头230构成。在上部容器202a与下部容器202b之间设置了分隔板204。将由上部处理容器202a和簇射头230包围而成且位于分隔板204上方的空间称为处理室空间，由下部容器202b包围而成且位于分隔板下方的空间称为搬运空间。由上部处理容器202a和簇射头230构成且包围处理空间的构成称为处理室201。进一步地，包围搬运空间的构成称为处理室内搬送室203。在各构造之间设置有用于使处理容器202内气密密封的O型环208。
[0029]在下部容器202b的侧面设置有与闸阀205相邻的衬底搬入搬出口 206，晶片200经由衬底搬入搬出口 203在与未图示的搬送室之间移动。在下部容器202b的底部设置有多个提升销207。而且，下部容器202b接地。
[0030]构成为支承晶片200的衬底支承部210位于处理室201内。衬底支承部210主要具有载置晶片200的载置面211、在表面具有载置面211的载置台212以及由衬底载置台212内包的作为加热源的加热器213。在衬底载置台212中，在与提升销207对应的位置分别设置有供提升销207贯通的贯通孔214。
[0031]衬底载置台212由轴217支承。轴217贯通处理容器202的底部，并且在处理容器202的外部与升降机构218连接。通过使升降机构218工作而使轴217和支承台212升降，能够使载置在衬底载置面211上的晶片200升降。此外，轴217下端部的周围由波纹管219覆盖，处理容器202内部被气密性地保持。
[0032]衬底载置台212在晶片200的搬运时下降至衬底支承台，以使衬底载置面211成为衬底搬入搬出口 206的位置(晶片搬送位置)，在晶片200的处理时，如图1所示，晶片200上升至处理室201内的处理位置(晶片处理位置)。
[0033]具体而言，在使衬底载置台212下降至晶片搬送位置时，提升销207的上端部从衬底载置面211的上表面突出，提升销207从下方支承晶片200。另外，在使衬底载置台212上升至晶片处理位置时，提升销207相对于衬底载置面211的上表面埋没，衬底载置面211从下方支承晶片200。此外，由于提升销207与晶片200直接接触，所以优选以例如石英、氧化铝等材质形成。
[0034](气体导入口)在设置于处理室201的上部的后述簇射头230的上表面(顶壁)上，设置有用于向处理室201内供给各种气体的气体导入口 241。将在后面叙述与气体导入口 241连接的气体供给系统的结构。
[0035](簇射头)在气体导入口241与处理室201之间，设置有与处理室201连通的作为气体分散机构的簇射头230。气体导入口 241与簇射头230的盖231连接。从气体导入口241导入的气体经由设置在盖231上的孔231a，被供给至簇射头230的缓冲室232内的缓冲空间。缓冲室232由盖231和后述的分散板234形成。
[0036]簇射头的盖231由具有导电性的金属形成，并用作用于在缓冲室232的缓冲空间或处理室201内生成等离子体的电极。在盖231与上部容器202a之间设置有绝缘块233，使盖231与上部容器202a之间绝缘。进一步地，在盖231上设置有作为簇射头盖加热部的电阻加热器。
[0037]在缓冲空间与处理室201的处理空间之间，簇射头230包括用于使从气体导入口241导入的气体分散的分散板234。在分散板234上设置有多个贯通孔234a。分散板234配置成与衬底载置面211对置。分散板具有:设置有贯通孔234a的凸状部和设置在凸状部周围的凸缘部，凸缘部支承于绝缘块233。
[0038]在缓冲室232中设置有形成被供给的气体的流动的气体引导件235。气体引导件235为以孔231a为顶点并随着朝向分散板234方向而直径扩大的圆锥状。与贯通孔234a组的最外周相比，气体引导件235的下端的水平方向上的直径形成在更外周。
[0039]在缓冲室232的上方，经由簇射头用排气孔231b连接有排气管236。在排气管236上，依次串联连接有切换排气的开启/关闭的阀237、将排气缓冲室232内控制为预定压力的APC(Auto Pressure Controller:自动压力控制器)等压力调整器238以及真空泵239。
[0040]由于排气孔231b位于气体引导件235的上方，在后述的簇射头排气工序中，构成为气体按以下方式流动。从孔231a供给的非活性气体由气体引导件235分散，并向缓冲室232的空间中央和下方流动。之后，在气体引导件235的端部折返，从排气孔231b排气。主要将排气管236、阀237、压力调整器238统称为第一排气系统。 [0041](供给系统)在与簇射头230的盖231连接的气体导入孔241上连接有共用气体供给管242。在共用气体供给管242上连接有第一气体供给管243a、第二气体供给管244a以及第三气体供给管245a。第二气体供给管244a经由远程等离子体单元244e连接。
[0042]从包含第一气体供给管243a的第一气体供给系统243主要供给含有第一元素气体，从包含第二气体供给管244a的第二气体供给系统244主要供给含有第二元素气体。在处理晶片时，从包含第三气体供给管245a的第三气体供给系统245主要供给非活性气体，在清洁处理室时主要供给清洁气体。
[0043](第一气体供给系统)从上游方向开始，在第一气体供给管243a上依次设置有第一气体供给源243b、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC) 243c以及作为开闭阀的阀243d。
[0044]含有第一元素的气体(以下称为“含有第一元素气体”)从第一气体供给管243a，经由质量流量控制器243c、阀243d以及共用气体供给管242供给至簇射头230。
[0045]含有第一元素气体为处理气体之一，是原料气体(源气体)。在这里，第一元素例如是钛(Ti)。即，含有第一元素气体例如是含钛气体。作为含钛气体，例如能够使用TiCl4(四氯化钛)气体。此外，含有第一元素气体在常温常压下可以是固体、液体以及气体中的任一者。含有第一元素气体在常温常压下为液体的情况下，可在第一气体供给源232b与质量流量控制器243c之间设置未图示的气化器。在此，设为气体来进行说明。此外，含钛气体作为前体(precursor)工作。
[0046]在第一气体供给管243a的阀243d的下游侧，连接有第一非活性气体供给管246a的下游端。从上游方向开始，在第一非活性气体供给管246a上依次设置有非活性气体供给源246b、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC) 246c以及作为开闭阀的阀 246do
[0047]在这里，非活性气体例如是氮气(N2)。此外，作为非活性气体，除了 N2气体外，能够使用例如氦气(He)、氖气(Ne)、氩气(Ar)等稀有气体。
[0048]非活性气体从第一非活性气体供给管246a经由质量流量控制器246c、阀246d以及第一气体供给管243a，被供给至簇射头230内。非活性气体在后述的薄膜形成工序(S104)中作为运载气体或者稀释气体起作用。
[0049]主要由第一气体供给管243a、质量流量控制器243c以及阀243d构成含有第一元素气体供给系统243 (也称为第一气体供给系统、原料气体(源气体)供给系统、含钛气体供给系统)。
[0050]另外，主要由第一非活性气体供给管246a、质量流量控制器246c以及阀246d构成第一非活性气体供给系统。此外，也可考虑在第一非活性气体供给系统中包含非活性气体供给源246b、第一气体供给管243a。
[0051]进一步地，也可考虑在含有第一元素气体供给系统中包含第一气体供给源243b、第一非活性气体供给系统。
[0052](第二气体供给系统)在第二气体供给管244a的下游，设置有远程等离子体单元244e、作为加热机构(加热系统)的加热器244f以及温度维持用加热器244g。从上游方向开始，在上游依次设置有第二气体供给源244b、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC) 244c以及作为开闭阀的阀244d。
[0053]含有第二元素的气体(以下称为“含有第二元素气体”)从第二气体供给管244a，经由质量流量控制器244c、阀244d、远程等离子体单元244e以及共用气体供给管242供给至簇射头230内。含有第二元素气体通过远程等离子体单元244e而成为等离子体状态。而且，含有第二元素气体由加热器244f加热至反应促进温度或热分解温度以上，由温度维持用加热器244g维持在热分解温度以上的温度，并供给至处理室201。由此，含有第二元素气体被供给到晶片200上。
[0054]含有第二元素气体是处理气体之一。此外，含有第二元素气体也可考虑作为反应气体(reactant gas)。
[0055]在这里，含有第二元素气体含有与第一元素不同的第二元素。作为第二元素，例如是氮气(N)。在本实施方式中，含有第二元素气体例如是含氮气体。具体而言，作为含氮气体，可使用氨气(NH3)。
[0056]主要由第二气体供给管244a、质量流量控制器244c以及阀244d构成含有第二元素气体供给系统244 (也称为第二气体供给系统、反应气体(reactant gas)供给系统、含氮气体供给系统)。
[0057]另外，在第二气体供给管244a的阀244d的下游侧，连接有第二非活性气体供给管247a的下游端。从上游方向开始，在第二非活性气体供给管247a上依次设置有非活性气体供给源247b、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC) 247c以及作为开闭阀的阀247d。
[0058]非活性气体从第二非活性气体供给管247a经由质量流量控制器247c、阀247d、第二气体供给管244a以及远程等离子体单元244e供给至簇射头230内。非活性气体在后述的薄膜形成工序(S104)中作为运载气体或者稀释气体、或者衬底加热用气体起作用。
[0059]作为加热气体起作用的情况下，在后述的处理室排气工序中，利用加热器244f将非活性气体加热至反应气体的反应促进温度或热分解温度以上。被加热的非活性气体由温度维持用加热器244g维持在反应气体的反应促进温度或热分解温度以上的温度，并供给至处理室201。由此，非活性气体被供给至晶片200上。
[0060]主要由第二非活性气体供给管247a、质量流量控制器247c以及阀247d构成第二非活性气体供给系统。此外，也可以认为非活性气体供给源247b、第二气体供给管243a以及远程等离子体单元244e包含于第二非活性气体供给系统。
[0061]进一步地，也可考虑在含有第二元素气体供给系统244中包含第二气体供给源244b、远程等离子体单元244e以及第二非活性气体供给系统。
[0062](第三气体供给系统)从上游方向开始，在第三气体供给管245a上依次设置有第三气体供给源245b、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC) 245c以及作为开闭阀的阀245d。
[0063]作为吹扫气体的非活性气体从第三气体供给管245a经由质量流量控制器245c、阀245d以及共用气体供给管245供给至簇射头230。
[0064]在这里，非活性气体例如是氮气(N2)。此外，作为非活性气体，除了 N2气体外，能够使用例如氦气(He)、氖气(Ne)、氩气(Ar)等稀有气体。
[0065]从上游方向开始，在第三气体供给管245a上依次设置有非活性气体供给源245b、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC) 245c以及作为开闭阀的阀245d。
[0066]在第三气体供给管245a的阀245d的下游侧，连接有清洁气体供给管248a的下游端。从上游方向开始，在清洁气体供给管248a上依次设置有清洁气体供给源248b、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC) 248c以及作为开闭阀的阀248d。
[0067]主要由第三气体供给管245a、质量流量控制器245c以及阀245d构成第三气体供给系统245 (也称为第三非活性气体供给系统)。
[0068]另外，主要由清洁气体供给管248a、质量流量控制器248c以及阀248d构成清洁气体供给系统。此外，也可以认为清洁气体源248b、第三气体供给管245a包含于清洁气体供给系统。
[0069]进一步地，也可以认为第三气体供给源245b、清洁气体供给系统包含于第三气体供给系统245。
[0070]在衬底处理工序中，非活性气体从第三气体供给管245a经由质量流量控制器245c、阀245d以及共用气体供给管242供给至簇射头230内。另外，在清洁工序中，清洁气体经由质量流量控制器248c、阀248d以及共用气体供给管242供给至簇射头230内。
[0071]在后述的薄膜形成工序(S104)中，从非活性气体供给源245b供给的非活性气体作为对滞留在处理室202、簇射头230内的气体吹扫的吹扫气体起作用。另外，在清洁工序中，也可以作为清洁气体的运载气体或稀释气体起作用。
[0072]在清洁工序中，从清洁气体供给源248b供给的清洁气体作为除去附着于簇射头230、处理室202的副生成物等的清洁气体起作用。
[0073]在这里，清洁气体例如是三氟化氮(NF3)气体。此外，作为清洁气体，例如既可以使用氟化氢(HF)气体、三氟化氯(CIF3)气体、氟(F2)气体等，另外，也可以将它们组合使用。
[0074](第二排气系统)在处理室201(上部容器202a)的内壁上表面，设置有将处理室201的气氛排出的排气口 221。排气管222与排气口 221连接，在排气管222上，依次串联连接有将处理室201内控制为预定压力的APC(Auto Pressure Controller:自动压力控制器)等压力调整器223、真空泵224。主要由排气口 221、排气管222以及压力调整器223构成第二排气系统(排气线路)220。此外，也可以将真空泵224包含在第二排气系统中。
[0075](等离子体生成部)在簇射头的盖231上连接有匹配器251、高频电源252。通过用高频电源252、匹配器251调整阻抗，在簇射头230、处理室201中生成等离子体。
[0076](控制器)衬底处理装置100具有控制衬底处理装置100的各部的动作的控制器260。控制器260至少具有运算部261和存储部262。存储装置262由例如闪存、HDD (HardDisk Drive:硬盘驱动器)等构成。在存储装置262内，可读出地保存有控制衬底处理装置的动作的控制程序、记载了后述衬底处理的步骤或条件等的工艺制程等。另外，工艺制程组合为使控制器260执行后述的衬底处理工序的各步骤，能获得预定的结果，工艺制程作为程序发挥功能。以下，也将该工艺制程、控制程序等统称而仅称为程序。此外，在本说明书中使用了程序这样的措辞的情况下，有时仅包含工艺制程，有时仅包含控制程序，或者有时包含上述两者。另外，未图示的RAM构成作为暂时保持由运算部261读出的程序、数据等的存储区域(工作区)。
[0077]控制器与上述质量流量控制器243c、244c、245c、246c、247c、248c、阀 237、243d、244d、245d、246d、247d、248d、闸阀205、匹配器251、高频电源252、加热器244f、温度维持用加热器244g、压力调整器238、APC阀223、真空泵239、224、升降机构218连接。控制器260构成为:根据上位控制器或使用者的指示从存储部调出衬底处理装置的程序和/或控制制程，控制:由质量流量控制器243c、244c、245c、246c、247c、248c进行的各种气体的流量调整动作、阀237、243d、244d、245d、246d、2 47d、248d、闸阀205的开闭动作、匹配器251的控制、高频电源252的控制、加热器244f、温度维持用加热器244g的温度调整动作、压力调整器238、APC阀223的开闭动作以及压力调整器238、由APC阀223进行的压力调整动作、真空泵239、224的起动和停止、由升降机构218进行的轴217和支承台212的升降动作等。
[0078](2)衬底处理工序
[0079]接着，一边参照图2、图3以及图4，一边说明使用衬底处理装置100在晶片200上形成薄膜的工序。图2是说明衬底处理工序中的各部的动作的图，图3是说明本发明的实施方式的衬底处理工序的流程图，图4是本发明的实施方式的成膜工序S104的流程图。此夕卜，在以下说明中，由控制器260控制构成衬底处理装置100的各部的动作。
[0080]在这里，说明使用11(:14作为含有第一元素气体，使用氨气(NH3)作为含有第二元素气体，在晶片200上形成氮化钛膜作为薄膜的例子。另外，例如也可以预先在晶片200上形成有预定的膜。另外，也可以在晶片200或预定的膜上预先形成有预定图案。
[0081](衬底搬入载置工序S102)通过在处理装置100中使衬底载置台212下降至晶片200的搬送位置，使提升销207贯通衬底载置台212的贯通孔214。结果，成为提升销207比衬底载置台212表面突出了预定的高度的状态。接着，打开闸阀205，并使用未图示的晶片移载机，向处理室内搬入晶片200 (处理衬底)，将晶片200移载在提升销207上。由此，晶片200以水平姿态被支承在从衬底载置台212的表面突出的提升销207上。
[0082]在将晶片200搬入处理容器202内后，使晶片移载机向处理容器202外退避，并关闭闸阀205而密封处理容器202内。之后，通过使衬底载置台212上升，将晶片200载置在设置于衬底载置台212的衬底载置面211上。
[0083]此外，优选的是，在将晶片200搬入处理容器202内时，在利用排气系统对处理容器202内进行排气的同时，从非活性气体供给系统向处理容器202内供给作为非活性气体的N2气体。即，优选的是，在通过使真空泵224工作并打开APC阀223而对处理容器202内进行排气的状态下，通过至少打开第三气体供给系统的阀245d，向处理容器202内供给N2气体。由此，能够抑制颗粒侵入处理容器202内、颗粒附着在晶片200上。另外，至少从衬底搬入载置工序(S102)直到后述的衬底搬出工序(S106)结束期间，真空泵224始终设为工作的状态。
[0084]在将晶片200载置在衬底载置台212上时，向埋入衬底载置台212内部的加热器213供电，控制成晶片200的表面成为预定的温度。此时，通过基于由未图示的温度传感器检测出的温度信息控制向加热器213的通电情况来调整加热器213的温度。
[0085](成膜工序S104)接着，进行薄膜形成工序S104。说明薄膜形成工序S104的基本流程，关于本实施方式的特征部分，后面将叙述详细情况。
[0086]在薄膜形成工序S104中，经由簇射头230的缓冲室232向处理室201内供给TiCl4气体。由此，含钛层吸附在晶片200上。供给TiCl4气体，经过预定的时间后，停止TiCl 4气体的供给，利用吹扫气体从缓冲室232、处理室201排出TiCl4气体。在向处理室供给吹扫气体时，利用配管加热部245e加热至期望的温度，从而不冷却分散板234，另外，使晶片200的温度上升。
[0087]排出TiCl4气体后，经由缓冲室232，向处理室201内供给利用等离子体激发而激活的NH3气体。NH3气体与吸附在晶片200上的含钛层反应，并形成氮化钛膜。经过预定的时间后，停止NH3气体的供给，向处理室201内供给未加热的状态下的吹扫气体而从簇射头230、处理室201排出残留的NH3气体。
[0088]在成膜工序104中，通过重复以上处理，形成期望膜厚的氮化钛膜。此外，成膜工序期间，簇射头加热部231b加热缓冲室232，从而使副生成物尽可能不附着在缓冲室232的内壁上。
[0089](衬底搬出工序S106)接着，使衬底载置台212下降，并使晶片200支承在从衬底载置台212的表面突出的提升销207上。之后，打开闸阀205，使用晶片移载机将晶片200向处理容器202外搬出。之后，在结束衬底处理工序的情况下，停止从第三气体供给系统向处理容器202内供给非活性气体。
[0090](处理次数判定工序S108)搬出衬底后，判定薄膜形成工序是否到达了预定的次数。如果判断为到达了预定的次数，则转移至内壁堆积膜除去工序。如果判断为未到达预定的次数，则为了开始下一待机的晶片200的处理，转移至衬底搬入载置工序S102。
[0091](内壁堆积膜除去工序S110)在成膜工序S104中，为了让副生成物不附着在缓冲室232的内壁上而加热缓冲室232，但是根据气体滞留和/或气体的量的不同，副生成物会附着在缓冲室232的内壁上。在本工序中，处理次数判定工序S108之后，除去在成膜工序S104的过程中附着在缓冲室232或分散板234上的副生成物形成的堆积膜。后面将叙述除去工序的详细情况。
[0092](处理次数判定工序S112)搬出衬底后，判定内壁堆积膜除去工序是否到达了预定的次数。如果判断为到达了预定的次数，则转移至清洁工序。如果判断为未到达预定的次数，则为了开始下一待机的晶片200的处理，转移至衬底搬入载置工序S102。
[0093](清洁工序114)如果在处理次数判定工序S108中判断为薄膜形成工序到达了预定的次数，则进行簇射头230、处理室201内的清洁工序。在这里，打开清洁气体供给系统的阀248d，经由簇射头230向处理室201供给清洁气体。
[0094]如果清洁气体充满簇射头230、处理室201，则用高频电源252施加电力，并且利用匹配器251使阻抗匹配，在簇射头230、处理室201中生成清洁气体的等离子体。生成的清洁气体等离子体除去附着在簇射头230、处理室201内的壁上的副生成物。
[0095]接着，使用图4说明成膜工序S104的详细情况。
[0096](第一处理气体供给工序S202)如果加热衬底载置部211上的晶片200而到达期望的第一温度，则打开阀243d，经由气体导入孔241、缓冲室232以及多个贯通孔234a，开始向处理室201内供给作为第一处理气体的TiCl4。在缓冲室232内，通过气体引导件235，TiCl4气体被均匀地分散。被均匀地分散的气体经由多个贯通孔234a，均匀地供给至处理室201内的晶片200上。这时，晶片200维持在第一温度。在这里，第一温度是指比TiCl4气体的冷凝温度高而比实质性的热分解开始的温度低的温度，例如是100°C以上且300°C以下的一定的值。这是因为:由于打(:14气体的热分解实质开始，有可能Cl等进入膜中并使膜的面内分布恶化。更优选的是，第一温度为200°C。
[0097]此时，调整质量流量控制器243c，使得11(:14气体的流量成为预定的流量。此外，TiCl4的供给流量例如被调整为10sccm以上且5000sccm以下的值。此外，也可以使N2气体与TiCl4气体一起从第一非活性气体供给系统流出而作为运载气体。另外，通过使排气泵224工作，并适当调整APC阀223的阀开度，将处理容器202内的压力设为预定压力。
[0098]供给至处理室201内的TiCl4气体被供给至晶片200上。在晶片200的表面上，通过TiCl4气体与晶片200上接触，形成作为“第一元素含有层”的含钛层。
[0099]经过预定的时间后，关闭阀243d，并停止TiCl4气体的供给。
[0100](第一簇射头排气工序S204)在停止TiCl4气体的供给后，在将阀244d设为闭的状态下，将阀247c设为开，将阀245d设为开，对簇射头230内的气氛进行排气。此时，事前预先使真空泵239工作。从第二非活性气体247b供给的非活性气体由加热器244f加热，并被供给至处理室201。进一步地，从第三气体供给源245b供给的非活性气体由加热器245e加热至比所述第一温度高的第二温度，并被供给至簇射头230和处理室201。衬底200由被供给的非活性气体加热至作为含有第二元素气体的NH3气体的反应促进温度附近，所述NH 3气体通过等离子体激发而被激活。在形成于被加热的衬底200的表面的含第一元素层中，含第一元素气体所包含的杂质成为容易脱离的状态。在这里，第二温度是比第一温度高且与作为反应气体的NH3气体的反应促进温度相同或更低的温度，例如是比100°C高且600°C以下的范围内的值，优选的是200 °C以上且500 °C以下的范围内的值，更优选的是400 °C以上且430°C以下的范围内的值，最适合设定为400°C。该第二温度是基于NH3气体的反应促进温度、应用所形成的膜的半导体器件等要求的特性而决定的值。在这里，可认为册13气体在350°C以上且600°C以下的范围的温度带中更促进反应，另外，当考虑半导体器件的耐热性时，可认为更优选的是，第二温度为比100°C高且430°C以下左右。
[0101]此时，控制阀237的开闭阀和真空泵239，使得从缓冲室232中的第一排气系统的排气传导(conductance)变得比经由处理室的排气泵244的传导高。通过按这种方式调整，形成从缓冲室232的中央朝向簇射头排气孔231b的气体流动。由此，附着在缓冲室232的壁上的气体、浮游在缓冲空间内的气体从第一排气系统排出而不进入处理室201。
[0102](第一处理室排气工序S206)经过预定的时间后，在使第二排气系统的排气泵224继续工作的同时，调整APC阀223的阀开度和阀237的阀开度，使得在处理空间中从第二排气系统的排气传导变得比经由簇射头230的从第一排气系统的排气传导高。通过按这种方式调整，形成经由处理室201的朝向第二排气系统的气体流动。因此，能够可靠地向衬底上供给已被供给到缓冲室232中的非活性气体，衬底上的残留气体的除去效率变高。此外，在此时，非活性气体也被加热，并对处理室内进行排气。
[0103]在处理室排气工序中，被供给的非活性气体从晶片200上除去残留在处理室201内的未反应或有助于含钛层的形成后的TiCl4气体。进一步地，打开阀237，控制压力调整器237、真空泵238，除去残留在簇射头230内的TiCl4气体。经过预定的时间后，关闭阀243d而停止非活性气体的供给，并且关闭阀237而切断簇射头203与真空泵239之间。
[0104]更好的是，优选经过预定的时间后，在使第二排气系统的排气泵224继续工作的同时关闭阀237。这样，由于经由处理室201的朝向第二排气系统的流动不会受到第一排气系统的影响，所以能够更可靠地将非活性气体供给至衬底上，衬底上的残留气体的除去效率变得更高。
[0105]另外，在第一簇射头排气工序S204之后，通过接着进行第一处理室排气工序S206，能够产生如下的效果。S卩，由于在簇射头排气工序S204中除去了缓冲室232内的残留物，即使在处理室排气工序S206中气体流动经由晶片200上，也能够防止残留气体附着在衬底上。
[0106]( 第二处理气体供给工序S208)第一处理室排气工序之后，打开阀244d，经由气体导入孔241、缓冲室232以及多个贯通孔234a向处理室201内供给NH3气体作为含氮气体。由于经由缓冲室232、贯通孔234a向处理室进行供给，能够均匀地向衬底上供给NH3气体。因此，能够使膜厚均匀。这时，作为反应气体的NH3气体由加热器244e加热至比所述第一温度高的第三温度。在这里，第三温度例如是室温?600°C的范围内的值，优选的是350°C?500°C的范围内的值，更优选400°C?430°C的范围内的值，最适合设定为400°C。该第二温度是基于NH3气体的反应促进温度、应用所形成的膜的半导体器件等要求的特性而决定的值。在这里，可认为NH3气体在350°C?600°C的范围的温度带中更促进反应，另外，当考虑半导体器件的耐热性时，可认为更优选的是，第三温度为室温?430°C左右。第二温度与第三温度既可以是不同的温度，也可以是相同的温度。
[0107]此时，调整质量流量控制器244c，使得順3气体的流量成为预定的流量。此外，氮气的供给流量例如是10sccm以上且5000sccm以下。此外，也可以使N2气体与NH 3气体一起从第二非活性气体供给系统流出而作为运载气体。另外，通过适当调整APC阀223的阀开度，将处理容器202内的压力设为预定压力。
[0108]利用等离子体激发而激活的NH3气体被供给至晶片200上。由于已经形成的含钛层与利用等离子体激发而激活的NH3气体发生反应，在晶片200上形成例如含有钛元素和氮元素的氮化钛层。
[0109]经过预定的时间后，关闭阀244d，并停止NH3气体的供给。
[0110]这样，通过在供给后述的作为第二处理气体的册13气体前加热衬底，能够导出以下效果。通过预先设为容易促进册13气体反应的温度，能够缩短反应气体供给工序时间。另一方面，在没有该工序而在反应气体供给工序中上升至反应促进温度的情况下，与本发明相比更花费时间。
[0111]而且，通过事先加热作为第二处理气体的NH3气体，设为容易脱离膜中杂质的状态。与之相对，没有本工序而在反应气体供给工序中上升至反应促进温度的情况下，可认为在到达期望的温度之前，反应气体在杂质上发生反应，且反应气体成为被覆盖(cap)的状态而杂质难以脱离。结果，在电极形成工序的情况下会有膜电阻值的上升，在绝缘膜、牺牲膜形成工序中，导致湿蚀刻速率的上升。例如，像本实施方式这样，在用作为原料气体的打(:14气体和作为反应气体的NH3气体形成氮化钛膜的情况下，TiCl 4气体中的Cl残留作为杂质。在接着的反应气体供给工序中，由于衬底温度比反应气体的反应促进温度低，所以与残留在膜中的Cl的反应弱。因此，不能除去Cl。进一步地，由于在不能除去的状态下衬底温度上升，并在该过程中N与Ti结合，结果，Cl残留在膜中。但是，在本发明中没有这样的情况。
[0112](第二簇射头排气工序S210)在停止NH3气体的供给后，将阀237设为开，对簇射头230内的气氛进行排气。具体而言，对缓冲室232内的气氛进行排气。此时，在从第三气体供给系统245供给被加热的吹扫气体，并维持分散板232的温度的同时，对缓冲室232内的气氛进行排气。后面将详细说明第二簇射头排气工序210。
[0113]控制阀237的开闭阀和真空泵239，使得从缓冲室232中的第一排气系统的排气传导变得比经由处理室的排气泵244的传导高。通过按这种方式调整，形成从缓冲空间232的中央朝向簇射头排气孔231b的气体流动。由此，附着在缓冲室232的壁上的气体、浮游在缓冲空间内的气体从第一排气系统排出而不进入处理室201。
[0114](第二处理室排气工序S212)经过预定的时间后，在使第二排气系统的排气泵224工作的同时，调整APC阀223的阀开度和阀237的阀开度，使得在处理空间中从第二排气系统的排气传导变得比经由簇射头230的从第一排气系统的排气传导高。通过按这种方式调整，形成经由处理室201的朝向第二排气系统的气体流动。因此，能够可靠地向衬底上供给已被供给到缓冲室232中的非活性气体，衬底上的残留气体的除去效率变高。
[0115]在处理室排气工序中，被供给的非活性气体从晶片200上除去在第一处理气体供给工序S202中不能与晶片200结合的钛成分。进一步地，打开阀237，控制压力调整器237、真空泵238，除去残留在簇射头230内的氧气。经过预定的时间后，关闭阀243d而停止非活性气体的供给，并且关闭阀237而切断簇射头203与真空泵239之间。
[0116]更好的是，优选经过预定的时间后，在使第二排气系统的排气泵224继续工作的同时关闭阀237。这样，由于缓冲室232内的残留气体、被供给的非活性气体经由处理室201的朝向第二排气系统的流动不会受到第一排气系统的影响，能够更可靠地向衬底上供给非活性气体，所以不能完全与第一气体反应的残留气体的除去效率变得更高。
[0117]另外，在簇射头排气工序S204之后，通过接着进行处理室排气工序S206，能够产生如下的效果。即，由于在簇射头排气工序S204中除去了缓冲室232内的残留物，即使在处理室排气工序S206中气体流动经由晶片200上，也能够防止残留气体附着在衬底上。
[0118](判定S214)该期间，控制器260将上述S202?S212作为一个循环，判定是否实施了预定次数。
[0119]在未实施规定次数时(在S214为否的情况下)，重复第一处理气体供给工序S202、第一簇射头排气工序S204、第一处理室排气工序S206、第二处理气体供给工序S208、第二簇射头排气工序S210以及第二处理室排气工序S212的循环。在实施了预定次数时(在S214为是的情况下)，结束成膜工序S104。
[0120]接着，说明图2所示的内壁堆积膜除去工序(SllO)的详细情况。
[0121]在结束对衬底200的成膜处理并从处理室201排出衬底后，进行内壁堆积膜除去工序SI 10。也可以是，基座加热器213和作为簇射头盖加热器的电阻加热器231b继续被维持在ON状态。将簇射头排气阀237、处理室排气阀224设为开，利用非活性气体供给源245b供给作为吹扫气体的N2气体。此时，作为控制部的控制器260控制簇射头排气阀237、处理室排气阀224使得簇射头230的排气量比处理室201的排气量多，并使簇射头230的气氛不流入处理室201。
[0122]在这里，设为将吹扫气体的配管加热部245e维持在关闭且不加热吹扫气体的状态。利用由供给的吹扫气体与处理室内壁的温度差产生的热应力，堆积在处理室内壁的膜发生膜剥落。被剥落的膜从排气管236排出。由于用控制器260控制排气量使得簇射头230的排气量比处理室201的排气量多，在簇射头230内被剥落的膜不会被供给至分散板234的孔234a。因此，能够使孔234a不会由剥落的膜堵塞。
[0123]如果经过了时间达到除去大部分剥落的膜并从排气管236排气的程度，则关闭簇射头排气阀237。通过关闭，形成吹扫气体的流动从缓冲室232向处理室201方向的流动。由于吹扫气体从簇射头230内的缓冲室232通过分散板孔234a，在剥落分散板孔234a内的附着物的同时，从分散板孔234a向处理室201侧推出。被推出的附着物被从处理室排气系统(第一排气系统220)排出。此时，更好的是，将基座加热器213设为开启。讲过将基座加热器设为开启，分散板234被加热，且与吹扫气体的温度差变得更显著。即，热应力变得更大。因此，能够容易地剥落分散板孔234a中的附着物。
[0124]〈第二实施方式〉接着，使用图5说明本发明的第二实施方式。在这里，针对与第一实施方式不同的地方进行说明，针对与第一实施方式相同的地方，进行适当省略。如图5所示，在本实施方式中，匹配第一气体供给系统243、第二气体供给系统244以及第三气体供给系统245而与共用气体供给管242连接。
[0125]在第一实施方式中的第一簇射头排气工序S204及第一处理室排气工序S206中，用加热器245e加热作为吹扫气体的N2气体并供给。在将反应气体供给至处理室201内的第二处理气体供给工序S208中，反应气体由加热器244e加热，并供给至处理室201。由于原料气体从原料气体供给源243b向共用气体供给管242流动，所以不优选加热共用气体供给管242本身。因此，由加热器244e加热的反应气体有可能在共用气体供给管242内温度下降。
[0126]然而，在本实施方式中，在第一簇射头排气工序S204和第一处理室排气工序S206中，由于供给由加热器244g加热的吹扫气体并事前加热共用气体供给管，能够向处理室201内供给而不降低加热的反应气体的温度。
[0127]〈第三实施方式〉接着，说明本发明的第三实施方式。在这里，针对与第一实施方式不同的地方进行说明，针对与第一实施方式相同的地方，进行适当省略。图6是第三实施方式的衬底处理装置的剖视图，图7是作为本实施方式的特征部的非活性气体供给部249的构成图。非活性气体供给部249分为第一吹扫气体供给系统和第二吹扫气体供给系统，并设为在任一方的吹扫气体供给管中设置加热器的结构。在本例中，在第二吹扫气体供给系统中设置加热器249a。在本实施方式的第一吹扫气体供给工序中，将第一吹扫气体供给系统的阀I设为关，将阀2设为开，不加热地向处理室201内供给作为非活性气体的队气体来作为吹扫气体。在第二处理气体供给工序S208中，将第一吹扫气体供给系统的阀I设为关，将第二吹扫气体供给系统的阀2设为开，用加热器249a加热吹扫气体并向处理室201内供给。此外，在这里，将第一吹扫气体供给系统和第二吹扫气体供给系统经由一根共用供给管向处理室201进行供给，但不限于此，也可以使第一吹扫气体供给系统和第二吹扫气体供给系统独立而向处理室供给。
[0128]〈第四实施方式〉接着，说明本发明的第四实施方式。在这里，针对与第一实施方式不同的地方进行说明，针对与第一实施方式相同的地方，进行适当省略。如图8所示，本实施方式也可以在一次排列多片衬底来进行处理的多片装置8中进行实施。一种衬底处理装置，在基座旋转的基座旋转方向85上依次配置了向衬底供给原料气体的原料气体供给区域81、从衬底上吹扫(除去)原料气体的第一吹扫区域82、向衬底供给反应气体的反应气体供给区域83以及从衬底上吹扫(除去)反应气体的第二吹扫区域84而成的多片装置8中，在向反应气体供给区域83供给气体的反应气体供给部86、向第一吹扫区域82供给吹扫气体的第一吹扫气体供给部87上分别设置加热器88、89。
[0129]在向第一吹扫气体供给区域82供给吹扫气体的供给系统中设置加热器88，所述第一吹扫气体供给区域82设置于生成等离子体的反应气体供给区域83的基座旋转方向85的上游。进一步，在向反应气体供给区域83供给反应气体的供给系统中设置加热器89。通过这样的构成，与第一实施方式相同地，可在第一吹扫区域82和反应气体供给区域83加热衬底，并在第二吹扫区域84使衬底温度降低。
[0130]通过本发明，能够不从与温度相关的最适合工艺窗口偏离，另外，抑制簇射头的缓冲室、簇射头分散板冷却并降低至副生成物附着的温度。进一步，能够抑制附着的副生成物成为颗粒 并给衬底的特性带来坏的影响。进一步地，由于抑制了缓冲室、簇射头分散板的温度降低，能够不与最适合的工艺窗口偏离地得到期望的膜质。
[0131]本发明的实施方式的控制器260(操作部)不局限于专用的系统，也可使用通常的计算机系统来实现。例如，能够通过从保存了用于执行前述处理的程序的记录介质(软盘、⑶-ROM、USB等)将该程序安装在通用计算机中，从而构成执行前述处理的控制器。
[0132]而且，用于供给这些程序(例如安装程序)的装置是任意的。除了能够按上述方式经由预定的记录介质供给之外，例如也可以经由通信线路、通信网络以及通信系统等供给。在该情况下，例如，也可以在通信网络的公告栏上公布该程序，经由网络将其载到载波中来提供。而且，通过起动按这种方式提供的程序，并在OS (Operating System:操作系统)的控制下与其他应用程序同样地执行，能够执行上述处理。
[0133]此外，在本发明的实施方式中，说明了利用等离子体激发而激活而使用作为含有第二元素气体的NH3气体的例子，但本发明不限定于上述实施方式，例如也可仅加热使用而不利用等离子体激发进行激活。此时，通过用比利用等离子体激发进行激活的情况下的加热温度更高的温度，例如600°C等来加热NH3气体，能够促进反应。能够根据使用了成膜后的氮化钛膜的半导体器件的特性(耐热性)分别进行选择。
[0134]以上，具体地说明了本发明的实施方式，但本发明不限于上述实施方式，在不脱离其技术思想的范围内可以进行各种变更。
[0135]以下附记本发明优选的主要方案。
[0136]附记I 一种半导体器件的制造方法，进行:原料气体供给工序，在将收容于处理室的衬底维持在第一温度的同时，向所述处理室供给原料气体；第一除去工序，向所述处理室供给以比所述第一温度高的第二温度加热的非活性气体，除去残留在所述处理室中的所述原料气体；反应气体供给工序，向所述处理室供给反应气体；以及第二除去工序，向所述处理室供给非活性气体，除去残留在所述处理室中的所述反应气体。
[0137]附记2附记I所述的半导体器件的制造方法，在所述第二除去工序中，在将所述非活性气体维持在比所述第二温度低的温度的同时向所述处理室供给。
[0138]附记3附记I所述的半导体器件的制造方法，在所述反应气体供给工序中，在以比所述第一温度高的第三温度加热所述反应气体的同时向所述处理室供给。
[0139]附记4附记3所述的半导体器件的制造方法，在所述第二除去工序中，在将所述非活性气体维持在比所述第三温度低的温度的同时向所述处理室供给。
[0140]附记5附记3所述的半导体器件的制造方法，所述第二温度是与所述第三温度相等的温度。
[0141]附记6附记3所述的半导体器件的制造方法，所述第三温度是所述反应气体的热分解温度以上的温度。
[0142]附记7 —种衬底处理装置，具有:收容衬底的处理室；原料气体供给系统，向所述处理室供给原料气体；反应气体供给系统，向所述处理室供给反应气体；非活性气体供给系统，与所述处理室连接，并具有向所述处理室供给非活性气体的非活性气体供给管；加热所述衬底的第一加热系统；第二加热系统，设置于所述非活性气体供给管，并加热所述非活性气体；以及控制部，控制所述原料气体供给系统、所述反应气体供给系统、所述非活性气体供给系统、所述第一加热系统以及所述第二加热系统，并构成为依次进行:原料气体供给处理，在将收容于所述处理室的衬底维持在第一温度的同时，向所述处理室供给所述原料气体；第一除去处理，向所述处理室供给以比所述第一温度高的第二温度加热的所述非活性气体，除去残留在所述处理室中的所述原料气体；反应气体供给处理，向所述处理室供给所述反应气体；以及第二除去处理，向所述处理室供给所述非活性气体，除去残留在所述处理室中的所述反应气体。
[0143]附记8附记7所述的衬底处理装置，所述反应气体供给系统具有与所述处理室连接并向所述处理室供给所述反应气体的反应气体供给管，在所述反应气体供给管上设置加热所述反应气体的第三加热系统，上述控制部构成为进一步控制所述第三加热系统，在所述反应气体供给处理中，向所述处理室供给以比所述第一温度高的第三温度加热的所述反应气体。
[0144]附记9 一种使计算机执行的程序，依次进行:在将收容于处理室的衬底维持在第一温度的同时，向所述处理室供给原料气体的步骤；向所述处理室供给以比所述第一温度高的第二温度加热的非活性气体，除去残留在所述处理室中的所述原料气体的步骤；向所述处理室供给反应气体的步骤；以及向所述处理室供给非活性气体，除去残留在所述处理室中的所述反应气体的步骤。
[0145]附记10 —种存储有使计算机执行的程序的计算机可读取记录介质，依次进行:在将收容于处理室的衬底维持在第一温度的同时，向所述处理室供给原料气体的步骤；向所述处理室供给以比所述第一温度高的第二温度加热的非活性气体，除去残留在所述处理室中的所述原料气体的步骤；向所述处理室供给反应气体的步骤；以及向所述处理室供给非活性气体，除去残留在所述处理室中的所述反应气体的步骤。
[0146]附记11 一种衬底处理装置，具有:供给原料气体的原料气体供给部；反应气体供给部，供给反应气体及其运载气体，并且具有加热所述反应气体和/或运载气体的加热部；衬底处理室，连接有所述原料气体供给部和反应气体供给部，并具有处理衬底的处理空间；以及控制部，所述控制部控制为:在向所述处理室供给所述原料气体后除去所述原料气体残留物时，在利用所述加热部加热的状态下供给所述运载气体，并实施吹扫工序。
[0147]附记12附记11所述的衬底处理装置，在供给所述反应气体时，以热分解温度以上的温度供给所述反应气体。
[0148]附记13附记11所述的衬底处理装置，所述反应气体供给部具有与反应气体源连接的反应气体供给管和与运载气体源连接的运载气体供给管，所述加热器设置在反应气体供给管、运载气体供给管的连接部与处理室之间。
[0149]附记14附记13所述的衬底处理装置，在所述加热器与所述处理室之间设置维持所述加热的气体温度的第二加热器。
[0150]附记15附记11至14所述的衬底处理装置，供给所述反应气体并排出残留物时，供给吹扫气体使得所述衬底小于所述反应气体的热分解温度。
[0151]附记16 —种衬底处理装置，在旋转方向上依次配置了原料气体供给区域、第一吹扫区域、反应气体供给区域、第二吹扫区域的多片装置中，在向反应气体供给区域供给气体的反应气体供给部和向第一吹扫区域供给吹扫气体的第一吹扫气体供给部中分别设置加热器。产业上的可利用性
[0152]能够将由基座加热器加热的衬底温度设为与成膜原料气体的吸附反应相适应的温度，而且通过加热?供给反应气体将成膜反应所需要的热能提供到衬底表面的成膜面上。
[0153]标号说明
[0154]100…衬底处理装置，200…晶片，201…处理室，202…处理容器，213…加热器，220…第一排气系统，230…簇射头，231…盖(簇射头)，232…缓冲室，243…第一气体供给系统，244…第二气体供给系统，245…第三气体供给系统，260控制器。
【主权项】
1.一种半导体器件的制造方法，进行如下工序: 原料气体供给工序，在将收容于处理室的衬底维持在第一温度的同时，向所述处理室供给原料气体；第一除去工序，向所述处理室供给以比所述第一温度高的第二温度加热后的非活性气体，除去残留在所述处理室中的所述原料气体；反应气体供给工序，向所述处理室供给反应气体；以及第二除去工序，向所述处理室供给非活性气体，除去残留在所述处理室中的所述反应气体。2.根据权利要求1所述半导体器件的制造方法， 在所述反应气体供给工序中，在以比所述第一温度高的第三温度加热所述反应气体的同时向所述处理室供给所述反应气体。3.根据权利要求1所述半导体器件的制造方法， 在所述反应气体供给工序中，在以比所述第一温度高的第三温度加热所述反应气体的同时向所述处理室供给所述反应气体。4.根据权利要求3所述半导体器件的制造方法， 在所述第二除去工序中，在将所述非活性气体维持在比所述第三温度低的温度的同时向所述处理室供给所述非活性气体。5.根据权利要求3所述半导体器件的制造方法， 所述第二温度是与所述第三温度相等的温度。6.根据权利要求3所述半导体器件的制造方法， 所述第三温度是所述反应气体的热分解温度以上的温度。7.一种衬底处理装置，具有: 收容衬底的处理室；原料气体供给系统，向所述处理室供给原料气体；反应气体供给系统，向所述处理室供给反应气体；非活性气体供给系统，与所述处理室连接，并具有向所述处理室供给非活性气体的非活性气体供给管；加热所述衬底的第一加热系统；第二加热系统，设置于所述非活性气体供给管，并加热所述非活性气体；以及控制部，控制所述原料气体供给系统、所述反应气体供给系统、所述非活性气体供给系统、所述第一加热系统以及所述第二加热系统，并构成为依次进行:原料气体供给处理，在将收容于所述处理室的衬底维持在第一温度的同时，向所述处理室供给所述原料气体；第一除去处理，向所述处理室供给以比所述第一温度高的第二温度加热后的所述非活性气体，除去残留在所述处理室中的所述原料气体；反应气体供给处理，向所述处理室供给所述反应气体；以及第二除去处理，向所述处理室供给所述非活性气体，除去残留在所述处理室中的所述反应气体。8.根据权利要求7所述的衬底处理装置， 所述反应气体供给系统具有与所述处理室连接并向所述处理室供给所述反应气体的反应气体供给管，在所述反应气体供给管上设置加热所述反应气体的第三加热系统，上述控制部构成为进一步控制所述第三加热系统，在所述反应气体供给处理中，向所述处理室供给以比所述第一温度高的第三温度加热后的所述反应气体。9.一种记录有使计算机执行的程序的计算机可读取记录介质，依次进行: 在将收容于处理室的衬底维持在第一温度的同时，向所述处理室供给原料气体的步骤；向所述处理室供给以比所述第一温度高的第二温度加热后的非活性气体，除去残留在所述处理室中的所述原料气体的步骤；向所述处理室供给反应气体的步骤；以及向所述处 理室供给非活性气体，除去残留在所述处理室中的所述反应气体的步骤。
【专利摘要】提供一种得到良好的膜质的衬底处理装置。进行：原料气体供给工序，在将收容于处理室的衬底维持在第一温度的同时，向所述处理室供给原料气体；第一除去工序，向所述处理室供给以比所述第一温度高的第二温度加热的非活性气体，除去残留在所述处理室中的所述原料气体；反应气体供给工序，向所述处理室供给反应气体；以及第二除去工序，向所述处理室供给非活性气体，除去残留在所述处理室中的所述反应气体。
【IPC分类】C23C16/44, H01L21/285, H01L21/31, C23C16/34
【公开号】CN104885201
【申请号】CN201380065771
【发明人】大桥直史
【申请人】株式会社日立国际电气
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2013年12月27日
【公告号】US20150294860, WO2015097871A1
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