(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基板を単位枚数ごと反応室に導入し、導入された前記基板に対して前記反応室に反応ガスを導入し、前記基板の上に化学的気相成長法により薄膜を堆積させて基板処理を行い、導入された基板ごとに前記基板処理を繰り返す薄膜形成方法であり、繰り返される前記基板処理の間の非基板処理時に、前記基板の周辺部材に堆積した前記薄膜の表面を不働態にする不働態化ガスを前記反応室に導入し、この不働態化ガスは前記薄膜の表面に吸着する吸着性ガスであることを特徴とする薄膜形成方法。
【請求項２】
請求項１記載の薄膜形成方法において、前記不働態化ガスは、繰り返される複数回の前記基板処理のそれぞれの間で導入されることを特徴とする薄膜形成方法。
【請求項３】
請求項１記載の薄膜形成方法において、前記不働態化ガスは、繰り返される複数回の前記基板処理のうち少なくとも２回以上の単位回数の間で導入されることを特徴とする薄膜形成方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の薄膜形成方法において、前記吸着性ガスは、不活性ガスと０．１〜１０％のＮＨ3またはＳi Ｈ2Ｃｌ2とを含む混合ガスであることを特徴とする薄膜形成方法。
【請求項５】
請求項４記載の薄膜形成方法において、前記不活性ガスの代わりにＮ2を使用することを特徴とする薄膜形成方法。
【請求項６】
請求項４または５記載の薄膜形成方法において、前記混合ガスの導入条件として、０．１〜数百Torrの範囲の導入圧力で導入されることを特徴とする薄膜形成方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項記載の薄膜形成方法において、前記不働態化ガスを導入した際、同時に前記反応室内において放電を発生させることを特徴とする薄膜形成方法。
【請求項８】
基板処理時に減圧状態に保たれる反応室と、この反応室内に設置される基板支持台と、前記反応室を形成する容器に気密に取り付けられた石英窓と、この石英窓を通して前記基板支持台に熱を供給する加熱器と、反応ガスを供給するガス供給部と、未反応ガスや生成ガスを排気する排気部を備える薄膜形成装置において、前記基板支持台の上に配置された基板の周囲に配置される周辺部材に堆積した薄膜の表面を不働態にする共に前記薄膜の表面に吸着する吸着性ガスである不働態化ガスを前記反応室に導入するガス導入部を備えることを特徴とする薄膜形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は薄膜形成方法および薄膜形成装置に関し、特に、化学的気相成長法により基板にタングステン、銅、窒化チタン、チタン等の薄膜を形成する薄膜形成方法および薄膜形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年半導体の高集積化が進むにつれ、その製造方法も変りつつある。特に、配線材料（Ａｌ等）の薄膜形成は、これまでスパッタリング法によって行われてきたが、スパッタリング法による微細ホール部分の埋込みは、ホール径が縮小してホール径に対するホール深さの比（アスペクト比）が１を超えた段階で、非常に困難となってきた。その結果、ホール部分での断線が起りやすく素子の信頼性を維持することが難しくなっている。
【０００３】
現在では、微細ホールの埋込みに関し、化学的気相成長法による薄膜形成方法、とりわけタングステン（Ｗ）薄膜形成方法が注目されている。以下の説明で、タングステンは記号的にＷで示される。この薄膜形成方法によれば、集積度が１６メガ以降のデバイス中に使用されるアスペクト比２以上のホールにおいても、良好な段差被覆性で薄膜を形成することができ、素子の信頼性を大幅に向上することできる。
【０００４】
図３は、従来用いられてきたタングステン膜形成のための化学的気相成長装置の要部構成を示す。真空ポンプ（図示せず）で排気され減圧状態になっている反応室１において、その中に設置された基板支持台２の上に基板３が配置される。基板支持台２は、反応室１の容器壁部に気密に取付けられた石英窓４を通して加熱ランプ５からの光照射を受け、加熱される。また基板３は、基板支持台２に対し固定具６によって押さえ付けられて固定され、基板支持台２から伝導される熱によって加熱される。加熱の制御は、基板支持台２の温度が熱電対７によって測定され、その信号がランプ制御部（図示せず）にフィードバックされることで行われる。また固定具６の一部および固定具６を支持する支持部８の各内部には、固定具６への膜の付着をできるだけ少なくし成膜が基板部分に制限されるように冷却媒体９を流すための通路１０が形成される。固定具６は、冷却媒体によってＷ膜の付着が起らない程度の低い一定温度に保持される。
【０００５】
一方、基板３に対向する位置に置かれたガス供給部１１から反応ガスが反応室内部に導入され、基板３の表面に所望の膜が形成される。未反応ガスおよび副生成ガスは排気部用通路１２より排気される。
【０００６】
上記構成を有する従来装置で多数の基板を成膜処理する場合、反応室に１枚ごと導入された各基板は、成膜処理終了後に次の基板と交換され、１つの反応室内で１枚ずつ次々と連続して成膜処理されていく。なお複数枚の基板が、同時に処理される場合もある。毎回の基板処理条件であるガス流量、圧力、温度等は常に一定に保たれる。通常の成膜条件は、成膜ガス流量としてＨ２  は３００〜１０００ｓｃｃｍ、ＷＦ６  は５０〜２００ｓｃｃｍ、成膜圧力として３０〜１００Ｔｏｒｒ、成膜温度として４００〜５００℃であり、膜の用途によって成膜条件は異なる。膜の用途として、例えば、ホール埋込み膜ではＨ２  ／ＷＦ６  の比を小さくし、温度は４００℃程度の低い温度とする。また配線用膜では、逆にＨ２  ／ＷＦ６  の比を大きくし、できるだけ高温で成膜することによって膜応力を低下させる。通常、成膜の前に核形成のための成膜ステップが設けられ、この成膜ステップでは通常の条件として、成膜ガス流量は、ＷＦ６  が５〜１０ｓｃｃｍ、Ｓｉ  Ｈ４  は１〜４ｓｃｃｍ、成膜圧力は０．１〜５Ｔｏｒｒ、成膜温度は４００〜５００℃である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来装置で行われた薄膜形成方法では、繰り返して基板が搬入されて成膜処理が行われる。各基板に対し成膜処理が繰り返し行われる場合に、基板の処理枚数が増えるに従い基板内での膜抵抗値分布が次第に悪化するという問題があった。図４は、従来装置で複数の基板のそれぞれに対して連続的に成膜を行った場合の成膜分布（面内膜抵抗値のばらつきを［標準偏差／平均値］×１００  で表わしたものである）を示している。
【０００８】
膜抵抗値の平均と膜抵抗値分布の悪化は、基板外周部の膜抵抗値が上昇することが原因となっており、基板外周部における膜抵抗値の上昇は、基板外周部における成膜速度が徐々に低下し、膜厚が減少するためであることが判っている。
【０００９】
また本発明者らの調査・研究によれば、この基板外周部における成膜速度の低下は、固定具に付着したＷ膜（図３中の１３で示される）の影響であることも判っている。すなわち、ブランケットタングステンは或る温度以上の条件の下で膜が付着する特性を有するため、基板３に接近して存在しかつ基板に近い温度になっていると思われる固定具６の基板近傍付近にＷ膜が次第に付着し、その面積は基板処理枚数が増えるに従って広がっていく。こうして固定具６に付着したＷ膜の付着面積が増大するに伴って基板成膜分布も悪化する。
【００１０】
図４に示すごとく、従来の成膜実験によると、標準的な成膜条件において初期の５０枚程度までは成膜分布は２〜３％となり、値は良好なものである。しかし、それであっても、処理枚数が増えるに従いその値も徐々に悪化の傾向を示す。そのときの固定具へのＷ膜の付着の領域は固定具上部表面であり、その内縁の基板近傍から外周に向かって半径方向に１５ｍｍ程度である。処理枚数が５０枚以上になると、成膜分布はさらに悪化する。
【００１１】
処理枚数が１００枚になると、付着領域は固定具上部表面であって、その内縁の基板近傍から外周に向かって半径方向に約３０ｍｍ程度であった。付着したＷ膜の領域は固定具上の外周に向う半径方向と膜の厚さ方向に拡大し、共に処理枚数の増加に伴って増大する。しかし、半径方向については或る一定以下の温度では成膜反応が起らないため、或る半径以上では付着範囲は拡大しない。従って、成膜分布が基板処理枚数の増加に伴って劣化することの直接的な原因は、付着領域の半径方向への拡大だけでなく、同時に付着膜の厚さが増大することが考えられる。通常、化学的気相成長法によるＷ膜は、膜厚が厚くなると表面の微細な凹凸が激しくなり表面積が増大するが、本装置における固定具上に付着したＷ膜についても同様に基板処理数に伴って膜厚が厚くなれば凹凸が激しくなり表面積が増大すると思われる。
【００１２】
図５は、基板の累積処理枚数が約６００枚である状態において、５０枚ロットの基板を連続で成膜した場合に、途中の２５枚目の基板と２６枚目の基板の各成膜処理の間で、大気を４０Ｔｏｒｒ，５ｍｉｎ  という条件で反応室中に導入した結果、分布が回復した例を示す。この分布回復の例は、本発明者らによって実験的に発見されたものである。図５に示された結果は、大気を導入したことにより、固定具に付着したＷ膜の活性な表面が酸化され、露出している純粋なＷ膜の面積の割合が非常に小さくなり、当該表面が不働態化されたため、一時的に分布が良好な値に回復されたものと考えることができる。
【００１３】
固定具に付着したＷ膜が、固定具近傍の基板外周部における成膜速度を低下させ、基板上の成膜分布を悪化させることの原因については、反応副生成物の増加による成膜反応の抑制や、固定具上での反応ガス、特にＷＦ６  ガスの消費によるガス供給不足などが考えられる。
【００１４】
これまでは、このような固定具へのＷ膜付着による分布劣化に対する対策として、基板１枚１枚の処理ごとにプラズマによるＲＩＥクリーニングや、強反応性ガスによるケミカルエッチングなど、その場のクリニーングにより付着したＷ膜を除去することが試みられた。しかしこれらの方法では、処理時間が全体として非常に長くなり、単位時間あたりの基板処理量が低下したり、あるいは使用ガスによっては、排ガス処理設備に莫大な投資を必要とするなどの生産性の観点から問題があった。
【００１５】
一方、構成上固定具をなくしてしまうという方法も考えられたが、基板の外周を押さえ付けて固定しなければ、基板の撓みにより基板支持台との間に隙間が生じ、熱伝導が不十分になり、温度ムラが生じて成膜分布が劣化するという不具合が生じる。従って、固定具をなくすことは実際上不可能であった。また基板最外周部にはＷ膜と密着性の悪い酸化膜が露出している場合に多く、その場合には、最外周部に付着したＷ膜が剥がれを起し、半導体生産で歩留り低下の最大原因である微小なゴミ、すなわちパーティクルを発生し、大きな問題となる。
【００１６】
さらに固定具が存在しなければ、基板の周囲に存在する部品（周辺部材）、例えば基板支持台や反応室壁などにＷ膜が付着する。この付着したＷ膜が、固定具が存在する場合に固定具上に付着するＷ膜と同様な作用を、基板への成膜に及ぼすことは容易に想像することができる。
【００１７】
固定具などに付着した膜が、成膜分布を劣化させるなど、基板上への成膜に悪影響を与えることは、タングステンの成膜に限らず、化学的気相成長法による窒化チタン、チタン、タングステンシリサイド、チタンシリサイドおよび銅の成膜についても考えられる。
【００１８】
本発明の目的は、上記の問題点を解決し、生産性が高く、良好でかつ安定した成膜分布、膜抵抗の再現性が得られる薄膜形成方法および薄膜形成装置を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る薄膜形成方法は、複数の基板を単位枚数（ここで単位枚数とは１枚または２枚以上の所定枚数）ごと反応室に導入し、導入された単位枚数ごとの基板に対して反応室に反応ガスを導入し、基板の上に化学的気相成長法により薄膜を堆積させて基板処理を行い、導入された基板ごとに前記基板処理を繰り返す薄膜形成方法であり、繰り返される基板処理の間の非基板処理時に、基板の周辺部材に堆積した薄膜の表面を不働態にする不働態化ガスを反応室に導入することを特徴とする。ここで、「薄膜の表面を不働態にする（または薄膜表面の不働態化）」とは、周辺部材に堆積した薄膜の活性状態にある清浄（または純粋）な表面を、何等かの方法で非活性状態にすることを意味する。以下に述べる通り、非活性状態にする方法として、薄膜の表面に対し吸着を行う、または当該表面を酸化することにより、表面の清浄性をなくし、非活性状態にしている。また基板の周辺部材としては、例えば、基板を固定するための固定具、基板の縁近傍で基板の下方から上方にガスを案内する案内部材などがある。
【００２０】
前記不働態化ガスの導入タイミングとしては、繰り返される複数回の基板処理のそれぞれの間で導入されることがもっとも好ましい。また必要とされる成膜分布の程度に応じて、繰り返される複数回の前記基板処理において少なくとも２回以上の所定の単位回数を設定し、この単位回数の間で不働態化ガスを導入することもできる。
【００２１】
前記不働態化ガスは、好ましくは、薄膜の表面に吸着する吸着性ガスである。吸着性ガスとしては、不活性ガスと０．１〜１０％のＮＨ３  （アンモニア）からなる混合ガス、または不活性ガスと０．１〜１０％のＳｉ  Ｈ２  Ｃｌ２  （ジクロールシラン）からなる混合ガスが好ましい。また不活性ガスとしてはＡｒ，Ｈｅ，Ｘｅ，Ｋｒのいずれかが使用される。
【００２２】
また不働態化ガスは、好ましくは、薄膜の表面を酸化する酸化性ガスである。酸化性ガスとしては、不活性ガスと、大気、酸素、ＮＯ、ＮＯ２  のうちいずれか１つとからなる混合ガスが好ましい。
【００２３】
前記の各方法において不活性ガスの代わりにＮ２  を使用することもできる。
【００２４】
混合ガスの導入条件として、０．１〜数百Ｔｏｒｒの範囲の導入圧力で導入することが好ましい。
【００２５】
また前記の方法において、不働態化ガスを導入した際、同時に反応室内において放電を発生させることが好ましい。
【００２６】
本発明に係る薄膜形成装置は、前記の各薄膜形成方法を実施するための装置であり、好ましくは、基板処理時に減圧状態に保たれる反応室と、反応室内に設置される基板支持台と、反応室を形成する容器に気密に取り付けられた石英窓と、石英窓を通して基板支持台に熱を供給する加熱器と、反応ガスを供給するガス供給部と、未反応ガスや生成ガスを排気する排気部を備え、さらに、基板支持台上の基板の周辺部材に堆積した薄膜の表面を不働態にする不働態化ガスを反応室に導入するガス導入部を備えることを特徴とする。ガス導入部で導入される不働態化ガスは、前述の通り、各種のガスを使用することができる。不働態化ガスが混合ガスである場合には、各ガスを混合するための機構が設けられる。また不働態化ガスのガス導入部から、不働態化ガスを導入する時期は、薄膜の活性表面を不働態化するに最適なタイミングであり、目標とする成膜分布に応じて適宜に設定される。各基板処理の間に導入されることがもっとも望ましい。またガス導入部から不働態化ガスを導入するにあたり、その導入動作、すなわちバルブの開閉動作は、制御手段によって制御される。また不働態化ガスが混合ガスである場合において、混合されるガスの割合、および混合ガスの導入圧力等は、前述の通り設定されることが好ましく、またこの設定も、制御手段によって実行される。
【００２７】
【作用】
本発明では、基本構成は従来装置と同じ薄膜形成装置の反応室に、例えば１枚の基板を搬入して基板支持台に例えば固定具で固定し、その基板に対して反応ガスを導入し、化学的気相成長法に基づいて基板上に例えばタングステン（Ｗ）膜を形成し、その基板処理後に、処理済みの基板を搬出し、再度新しい基板に対して同じステップを繰り返す薄膜形成プロセスにおいて、好ましくは各基板処理の間において基板固定具などの周辺部材（以下固定具について説明する）の表面に堆積したＷ膜の表面を吸着または酸化によって不働態化するステップを設けるようにし、処理される複数の基板のそれぞれの成膜分布を所望の良好なレベルに保持する。Ｗ膜を不働態化するステップでは、不働態化ガス、好ましくは所定の混合ガスが所定の条件下で反応室に導入される。混合ガスを導入することにより、化学現象的に次のような作用が発生する。
【００２８】
例えば、不活性ガスと、０．１〜１０％のＮＨ３  またはＳｉ  Ｈ２  Ｃｌ２  とからなる混合ガスを導入した場合には、ＮＨ３  またはＳｉ  Ｈ２  Ｃｌ２  が反応室内において吸着し残留する結果、次に処理されるべき基板が導入されかつ基板処理が行われるとき、ＮＨ３  またはＳｉ  Ｈ２  Ｃｌ２  が吸着していない基板上には通常にＷ膜が成膜されるのに対し、基板固定具へのＷ膜の堆積は従来に比較して顕著に抑制される現象が生じる。この理由は、次の通りである。
【００２９】
例えばＨ２  とＷＦ６  を原料ガスとして用いた化学的気相成長法によるＷ膜の成膜反応過程では、反応の律速過程がＨ２  の吸着・解離過程であることが知られている（文献：Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．：ＳＯＬＩＤ−ＳＴＡＴＥ  ＳＣＩＥＮＣＥ  ＡＮＤ  ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ  ，１５３４〜１５４３頁，Ｋｉｎｅｔｉｃｓ  ｏｆ  Ｔｕｎｇｓｔｅｎ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｂｙ  ｔｈｅ  Ｒｅａｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ＷＦ６ａｎｄ  Ｈｙｄｒｏｇｅｎ）。特に、一度Ｗ膜が付着すると、そのＷ膜の表面は清浄表面となり、非常に活性である。そのため、飛来するガス分子の吸着が盛んに行われることが予想され、その結果、その次からのＷ膜の堆積が促進される。これに対して、ＮＨ３  またはＳｉ  Ｈ２  Ｃｌ２  が導入されると、これらは非常に吸着しやすいガスであるために、固定具に堆積したＷ膜の表面に吸着し、次の基板処理における成膜段階で固定具におけるＨ２  やＷＦ６  の吸着が阻害される。またこの成膜段階において抑制されるものの固定具上にもＷ膜が付着するが、ＮＨ３またはＳｉ  Ｈ２Ｃｌ２  が吸着されたことによって抑制された固定具のＷ膜の付着量は、ＮＨ３  またはＳｉ  Ｈ２  Ｃｌ２  を含む混合ガスの導入条件と成膜条件によって変化する。
【００３０】
基板上に成膜（基板処理）を行ったとき、従来に比較して格段に抑制されるものの、固定具上にもＷ膜は付着する。この基板処理の後に、反応室にＮＨ３  またはＳｉ  Ｈ２  Ｃｌ２  を含む混合ガスを導入する場合には、固定具上の清浄であるＷ膜表面の上には盛んにＮＨ３  またはＳｉ  Ｈ２  Ｃｌ２  が吸着される。そのために、次の基板の成膜処理では、基板の表面には正常に成膜が行われるが、固定具上に付着したＷ膜の上では、既にＮＨ３  またはＳｉ  Ｈ２  Ｃｌ２  が吸着されているため、Ｈ２  やＷＦ６  の吸着が困難となり、成膜が行われにくいという状況が生じる。ＮＨ３  またはＳｉ  Ｈ２  Ｃｌ２  を含む混合ガスの導入条件を調節することによって、基板固定具上へのＷ膜の付着を完全に防ぐことができる。以上のように、例えば各基板の成膜処理を行った後にその都度或る条件の下で前記混合ガスを反応室に導入することによって、次の基板の成膜処理を行っても、固定具上へのＷ膜付着を抑えることができ、そのために、毎回ほぼ一定の成膜分布を維持しながら各基板上への成膜を行うことができる。
【００３１】
またＷ膜に対して酸化能力を有するガスが含まれた混合ガスを使用する場合には、反応室内の各部分も酸化されるが、反応室の容器壁等の大部分は既に大気に触れており、酸化被膜に覆われているので、特別な変化は起こらない。基板への成膜処理の開始前の状態では、固定具についても同じであるが、成膜処理が開始され基板への成膜が行われると、基板以外の固定具上にもＷ膜が付着する。基板への成膜後、基板を反応室から搬出した状態で混合ガスを導入すると、固定具に付着したＷ膜も表面が酸化される。酸化が十分に行われると、次の基板の成膜処理の段階で固定具上には清浄な表面を有するＷ膜は存在しないことになり、常に初期の成膜開始状態となり、成膜分布が固定具上に付着したＷ膜の影響を受けて悪化するということはない。
【００３２】
固定具に付着したＷ膜の酸化の度合いは、一定の成膜反応条件に対して或る最適な酸化ガスを含んだ混合ガスの導入条件を選択することによって決めることができる。しかし、付着したＷ膜の表面が完全に酸化されなくとも、毎回の成膜処理において常に一定のＷ膜が露出しているならば、成膜分布は良好な一定状態に保つことができる。
【００３３】
前述の作用は、Ｗ成膜に限らず、化学的気相成長法が適用できるのであれば、他の薄膜形成、例えば、窒化チタン、チタン、タングステンシリサイド、チタンシリサイド、銅等においても、同様に生じる。何故なら、化学的気相成長法においては、原料ガスの基板等への吸着過程が成膜反応に強く関与しているからであり、上記例のＨ２  とＷＦ６  によるＷ成膜のように、反応律速過程がガスの吸着過程である場合には、特に顕著な効果をもたらす。また固定具上の薄膜の表面に対して吸着作用を有するガスまたは酸化作用を有するガスであれば任意のガスを使用することができる。
【００３４】
【実施例】
以下に、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。
【００３５】
図１は本発明に係る薄膜形成装置の構成を示す。図１おいて、図３で説明した要素と同じものには同一の符号を付している。図１において１は反応室であり、この反応室１は、真空ポンプを含む排気装置２１を備え、この排気装置２１によって所要のレベルまで排気され、反応室１内は減圧状態に保持される。基板３は基板支持台２の上に配置され、例えばリング形状の固定具６によって上方からその縁部を押え付けることにより基板支持台２の上に固定される。図１中、基板支持台２の下部の詳細な構造は、説明の便宜上省略されている。
【００３６】
基板支持台２は、反応室１の容器壁部に気密に設けられた石英窓４を透過して入射される、ランプ５からの照射光によって加熱される。ランプ５は反応室１の容器外部において、石英窓４の後方に取り付けられ、反射板２２をその背後に備えている。基板３は、基板支持台２からの熱伝導によって加熱される。基板支持台２の温度は熱電対７によって測定され、熱電対７での測定信号はランプ制御部（図示せず）にフィードバックされる。ランプ制御部による加熱制御によって、基板支持台２の温度は、予め設定された温度に維持される。
【００３７】
１１は、反応ガスを反応室１内に供給するためのガス供給部である。ガス供給部１１から供給される反応ガスは、本実施例の場合、基板３の表面上に例えばＷ膜を形成するための原料ガスと、還元ガスを含む。原料ガスとしてはＷＦ６  、還元ガスとしてはＨ２  ，Ｓｉ  Ｈ４  である。基板３上に形成される膜の種類に応じて、反応ガスの成分は異なる。Ｗ膜を基板３の上に堆積させる成膜処理（基板処理）で発生した未反応ガスや副生成ガスは、排気用通路１２を通って排気される。反応ガスの供給、および未反応ガス等の排気は、反応室１に搬入され処理される基板ごとに行われる。
【００３８】
固定具６およびその支持部８の内部には、従来装置の構成と同様に、水等の冷却媒体９を流すための通路１０が形成され、この通路１０には冷却媒体を流れている。この構成によって、固定具６の表面上でＷ膜の堆積が生じるとき、その成膜範囲が基板に近い領域に制限される。固定具６上での成膜範囲を制限する目的のため、固定具の温度は冷却媒体によって一定の温度に保持される。本実施例のごとくＷ成膜の場合では、冷却媒体の温度は５０〜８５℃である。
【００３９】
上記構成を有する薄膜形成装置は一例として枚様式であり、複数枚の基板が１枚ごと反応室１内に搬入されて基板支持台２に配置され、成膜処理を受ける。成膜処理が終了した基板３は、反応室１から搬出される。その後、次の基板が搬入されて同じ処理が繰り返される。また他の構成として、基板処理を受ける基板の枚数を２枚以上にすることも可能である。１回の基板処理で処理される基板の枚数（単位枚数）は任意に設定することができる。
【００４０】
上記の構成において、さらに、混合ガスを反応室１に導入するためのガス供給系２３が設けられる。ガス供給系２３は、第１のガスを供給するための流量調節器２４とバルブ２５、第２のガスを供給するための流量調節器２６とバルブ２７を有し、２つのガスが混合された後、バルブ２８を通って反応室１の中に導入される。第１のガスとしては、不活性ガスまたはＮ２  が使用される。不活性ガスは、前述のごとく、Ａｒ，Ｈｅ，Ｘｅ，Ｋｒのいずれかが使用される。第２のガスとしては、吸着作用を有するＮＨ３  またはＳｉ２  Ｃｌ２  等のガス、あるいは成膜される膜成分に対して酸化性を有するガスである。ＮＨ３  またはＳｉ２  Ｃｌ２  は、第１のガスに対して体積割合で０．１〜１０％の割合で混合される。またタングステン（Ｗ）に対して酸化性を有するガスとしては、大気、酸素、ＮＯ、ＮＯ２が使用される。本実施例では、一例として、流量調節器２４で流量調節してＡｒ（アルゴン）ガスを１９８ｓｃｃｍ流し、流量調節器２６で流量調節してＮＨ３  を２ｓｃｃｍ流し、全流量２００ｓｃｃｍの混合ガスを反応室１に導入するようにした。混合ガスは、１％のＮＨ３  を含むＡｒ−ＮＨ３  混合ガスである。また混合ガスの導入圧力は、０．１Ｔｏｒｒから数百Ｔｏｒｒが好ましい。
【００４１】
上記の混合ガスが導入されるタイミングや混合割合はバルブ２５，２７，２８の開閉動作を制御することによって決定される。
【００４２】
図２は、本発明による薄膜形成方法によって得られた結果の一例を示す。この結果は、１００枚以上の基板を１枚ごと連続でタングステン成膜した場合の成膜分布と面内膜抵抗値の平均値を再現性を示している。ここで「成膜分布」とは、面内膜抵抗値のばらつきを［標準偏差／平均値］×１００で表したものである。またＷ膜形成条件としては、
核形成ステップ：ＷＦ６  ／Ｓｉ  Ｈ４  ＝１０／２ｓｃｃｍ，１．５Ｔｏｒｒ
Ｈ２  ＝１０００ｓｃｃｍ，１０ｓｅｃ
厚膜形成ステップ：ＷＦ６  ／Ｈ２  ＝１００／１０００ｓｃｃｍ，４０Ｔｏｒｒ
１２０ｓｅｃ
であり、これによって基板上に膜厚約０．６μｍのＷ膜が形成される。また、Ｗ膜を形成する基板処理と、他の同様な基板処理との間に、前述の混合ガス導入が行われた。本実施例の混合ガスの導入は、Ａｒ−１％ＮＨ３  の混合ガスを、２００ｓｃｃｍ、２０ｓｅｃ  、６Ｔｏｒｒの条件で反応室に導入したものである。上記の薄膜形成方法によれば、図２で明らかなように成膜分布が基板の処理枚数の増加に従って悪化せず、１００枚以上の基板処理においても成膜分布＜２．４％以下であり、膜抵抗値の再現性も±１．９％と、格段に改善されているのが分かる。成膜分布の改善は、直接的には基板外周部の膜抵抗の増大（すなわち成膜速度の低下）がなくなったためであるが、その結果、膜抵抗値の再現性も改善された。また本例における固定具６へのＷ膜付着量は、固定具内縁より５ｍｍ程度であった。
【００４３】
他の実施例として、反応室内部で不働態化を行うための混合ガス等を導入する際に、同時に放電を発生させてもよく、これによって成膜分布の改善をいっそう達成することができる。放電を発生させるための手段は、周知の任意の手段が用いられる。
【００４４】
本発明による薄膜形成方法のその他の利点としては、固定具へのＷ膜付着量が従来に比較して格段に減少したたため、固定具交換のためのメンテナンスサイクルも従来の２倍以上に延長されることがある。従来の薄膜形成方法では１０００枚ごとに固定具を交換していたのに対し、２０００枚の処理ごとに交換することができるようになった。
【００４５】
また前記実施例では、基板の周囲に配置された周辺部材としての例として基板固定具について説明したが、周辺部材としてその他に、基板の縁近傍に配置されるガス案内部材や、基板支持台の一部などがある。
【００４６】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、化学的気相成長法による例えばＷ膜の薄膜形成方法であってかつ例えば枚葉式の薄膜形成方法において、各基板処理の間に固定具などに付着した薄膜の表面を不働態化する例えば所定の混合ガスを導入するようにしたため、基板を繰り返し成膜処理したとしても、固定具などの上に薄膜が付着するのを抑制することができ、そのために成膜分布が悪化せず、繰り返し基板処理を行っても安定した成膜分布を得ることができ、膜抵抗の再現性を得ることができる。従って、生産性が顕著に向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る薄膜形成装置の要部構造を示す断面構成図である。
【図２】本発明に係る薄膜形成方法による連続成膜処理で得た成膜分布（膜抵抗値とその分布）の変化を示すグラフである。
【図３】従来の薄膜形成装置の要部構造を示す断面構成図である。
【図４】従来の薄膜形成方法による連続成膜処理で得た成膜分布（膜抵抗値とその分布）の変化を示すグラフである。
【図５】従来の薄膜形成方法による連続成膜処理で途中に大気導入を行い、成膜分布が回復した例を示すグラフである。
【符号の説明】
１                                        反応室
２                                        基板支持台
３                                        基板
４                                        石英窓
５                                        ランプ
６                                        固定具
７                                        熱電対
９                                        冷却媒体
１１                                    反応ガス用ガス供給部
２３                                    混合ガス用ガス供給系
２４，２６                        流量調節器
２５，２７，２８            バルブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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