(57)【要約】【課題】処理ガスと置換ガスとを交互に複数回処理容器内の基板に供給して基板を処理するにあたり、処理ガスの流量を大きくさせずに処理容器内の処理ガスの分圧を高くし、連続性が良好な極薄膜の成膜を行う。【解決手段】成膜装置１は、排気管３４が接続され、ウェハＷを収容した処理容器１１内に、ウェハＷを処理するための処理ガスと、雰囲気を置換するための置換ガスとを交互に供給し、ウェハＷの処理を行うものであって、処理ガスの供給時に、排気管３４へバラストガスを導入するガス流路８０を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気管が接続され、基板を収容した処理容器内に、前記基板を処理するための処理ガスを供給する処理ガス供給工程と、前記処理容器内に、雰囲気を置換するための置換ガスを供給する置換ガス供給工程とを、を交互に複数回行い、前記基板の処理を行う基板処理方法であって、
前記処理ガス供給工程を行う際に、前記排気管へバラストガスを導入するバラストガス導入工程を含むことを特徴とする基板処理方法。
【請求項２】
前記基板の処理は、ＡＬＤ処理であり、
当該基板処理方法は、金属含有ガスを前記処理ガスとした前記処理ガス供給工程と、前記置換ガス供給工程と、還元ガスを前記処理ガスとした前記処理ガス供給工程と、前記置換ガス供給工程とをこの順で複数回行い、
前記バラストガス導入工程は、前記還元ガスを前記処理ガスとした前記処理ガス供給工程を行う際にのみ、前記排気管へバラストガスを導入することを特徴とする請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項３】
前記バラストガス導入工程は、前記排気管における開度可変弁の上流に、前記バラストガスを導入する工程であることを特徴とする請求項１または２に記載の基板処理方法。
【請求項４】
前記バラストガス導入工程における前記バラストガスの導入開始タイミングは、前記処理ガスの供給源と前記処理容器の間に設けられたバルブを開くタイミングより遅いことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の基板処理方法。
【請求項５】
排気管が接続され、基板を収容した処理容器内に、前記基板を処理するための処理ガスと、前記処理容器内の雰囲気を置換するための置換ガスとを交互に供給し、前記基板の処理を行う基板処理装置であって、
前記処理ガスの供給時に、前記排気管へバラストガスを導入するバラストガス導入部を備えることを特徴とする基板処理装置。
【請求項６】
前記基板の処理は、ＡＬＤ処理であり、
当該基板処理装置は、前記処理ガスとしての金属含有ガス、前記置換ガス、前記処理ガスとしての還元ガス、前記置換ガスとをこの順で複数回、前記処理容器内に供給し、
前記バラストガス導入部は、前記処理ガスとしての還元ガスの供給時にのみ、前記バラストガスを導入することを特徴とする請求項５に記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記バラストガス導入部は、前記排気管における開度可変弁の上流に、前記バラストガスを導入することを特徴とする請求項５または６に記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記バラストガス導入部は、前記処理ガスの供給源と前記処理容器の間に設けられたバルブを開くタイミングより遅れて、前記バラストガスを導入することを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板を収容した処理容器内に、基板を処理するための処理ガスと、雰囲気を置換するための置換ガスとを交互に供給し、基板の処理を行う基板処理装置及び基板処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体デバイスなどの製造プロセスにおいては、基板としての半導体ウェハ（以下、単に「ウェハ」という）に対してエッチング処理、成膜処理などの各種処理が行われる。ウェハに対して成膜を行うための手法としては、いわゆるＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）と呼ばれる処理が用いられることがある。このＡＬＤ処理では、真空雰囲気とされた処理容器内に、ウェハの表面に吸着する原料ガスと、当該原料ガスと反応する反応ガス（還元ガスとも言う）と、を交互に複数回供給して、ウェハの表面に反応生成物の原子層を堆積させて成膜する。また、処理容器内においてウェハの表面以外の領域で原料ガスと、反応ガスとが気相反応してパーティクルが発生してしまうことを防ぐために、原料ガスと反応ガスとは互いに間隔を空けて供給される。そして、原料ガスの供給を行う時間帯と反応ガスの供給を行う時間帯との間には、不活性ガスが供給されることによって処理容器内の雰囲気がパージされて、当該不活性ガス雰囲気に置換される。
【０００３】
上記のようにパージを行う必要が有ることから、例えばＡＬＤを行う間、処理容器内には所定の流量で不活性ガスの供給が連続して行われる場合が有る。この不活性ガスは原料ガスまたは反応ガスが供給される間はこれらのガスのキャリアガスとして作用し、原料ガス及び反応ガスの供給が行われない間はパージガスとして作用する。
【０００４】
特許文献１には、処理ガス（原料ガス及び反応ガス）に対するキャリアガス及びパージガスであるＮ２（窒素）ガスの供給源と処理容器とを接続するガス流路に、バイパス流路を備え、ＡＬＤを行う成膜装置が開示されている。この成膜装置では、処理ガスを処理容器内に供給するときにはバイパス流路に介在するバルブが閉じられ、パージを行うときには処理容器内へ供給されるＮ２ガスの流量が比較的多くなるように当該バルブが開かれる。
【０００５】
特許文献２には、原料ガスの供給源と処理容器とを接続する原料ガス流路と、当該原料ガス流路から分岐した第１のＮ２ガス流路と、原料ガス流路及び第１のＮ２ガス流路とは独立して処理容器にパージガスであるＮ２ガスを供給する第２のＮ２ガス流路とを備え、パージを行うときに処理容器内へ供給されるＮ２ガスの量を多くして、ＡＬＤを行う成膜装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１６−２３３２４号公報
【特許文献２】特開２０１４−１９８８７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、配線の微細化に向けて、連続性が良好な極薄膜の生成を確保することができるようにＡＬＤを行うことが求められている。連続性が良好な極薄膜の生成を確保する方法として、反応ガスを供給するステップの１回あたりの時間を長くする方法や、反応ガスの流量を増加させて、処理容器内における反応ガスの分圧を高くする方法が考えられる。
【０００８】
しかし、前者の方法では生産性が低下し、後者の方法のように反応ガスの流量を増加させこの分圧を高くすると、上記のパーティクルの発生を防ぐためにパージを行う時間を延長する必要が有るので、成膜処理に要する時間が長くなってしまう。特許文献１や特許文献２のように、パージを行うときに処理容器内へ供給されるＮ２ガスの量を多くすれば、パージを行う時間の長期化を防ぐことができる。しかし、反応ガスの流量が大きいと、処理容器内や排気系に堆積する反応副生成物が増加し、また、ガスコストが増大する。このような事情から、反応ガスの流量が比較的小さくても、連続性が良好な極薄膜の成膜を行うことができ、且つ処理容器内のパージを速やかに行うことができる技術が求められている。
【０００９】
本発明はこのような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、処理ガスと置換ガスとを交互に複数回処理容器内の基板に供給して基板を処理するにあたり、処理ガスの流量を大きくさせずに処理容器内の処理ガスの分圧を高くし、連続性が良好な極薄膜の成膜を行うことである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の目的を達成するため、本発明は、排気管が接続され、基板を収容した処理容器内に、前記基板を処理するための処理ガスを供給する処理ガス供給工程と、前記処理容器内に、雰囲気を置換するための置換ガスを供給する置換ガス供給工程とを、を交互に複数回行い、前記基板の処理を行う基板処理方法であって、前記処理ガス供給工程を行う際に、前記排気管へバラストガスを導入するバラストガス導入工程を含むことを特徴としている。
【００１１】
前記基板の処理は、ＡＬＤ処理であり、当該基板処理方法は、金属含有ガスを前記処理ガスとした前記処理ガス供給工程と、前記置換ガス供給工程と、還元ガスを前記処理ガスとした前記処理ガス供給工程と、前記置換ガス供給工程とをこの順で複数回行い、前記バラストガス導入工程は、前記還元ガスを前記処理ガスとした前記処理ガス供給工程を行う際にのみ、前記排気管へバラストガスを導入することが好ましい。
【００１２】
前記バラストガス導入工程は、前記排気管における開度可変弁の上流に、前記バラストガスを導入する工程であることが好ましい。
【００１３】
前記バラストガス導入工程における前記バラストガスの導入開始タイミングは、前記処理ガスの供給源と前記処理容器の間に設けられたバルブを開くタイミングより遅いことが好ましい。
【００１４】
別な観点による本発明によれば、排気管が接続され、基板を収容した処理容器内に、前記基板を処理するための処理ガスと、前記処理容器内の雰囲気を置換するための置換ガスとを交互に供給し、前記基板の処理を行う基板処理装置であって、前記処理ガスの供給時に、前記排気管へバラストガスを導入するバラストガス導入部を備えることを特徴としている。
【００１５】
前記基板の処理は、ＡＬＤ処理であり、当該基板処理装置は、前記処理ガスとしての金属含有ガス、前記置換ガス、前記処理ガスとしての還元ガス、前記置換ガスとをこの順で複数回、前記処理容器内に供給し、前記バラストガス導入部は、前記処理ガスとしての還元ガスの供給時にのみ、前記バラストガスを導入することが好ましい。
【００１６】
前記バラストガス導入部は、前記排気管における開度可変弁の上流に、前記バラストガスを導入することが好ましい。
【００１７】
前記バラストガス導入部は、前記処理ガスの供給源と前記処理容器の間に設けられたバルブを開くタイミングより遅れて、前記バラストガスを導入することが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、処理ガスと置換ガスとを交互に複数回処理容器内の基板に供給して基板を処理するにあたり、処理ガスの流量を大きくさせずに処理容器内の処理ガスの分圧を高くすることができ、連続性が良好な極薄膜の生成を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施形態にかかる成膜装置の縦断側面図である。
【図２】図１の成膜装置によって行われる処理を説明するための模式図である。
【図３】図１の成膜装置によって行われる処理を説明するための模式図である。
【図４】図１の成膜装置によって行われる処理を説明するための模式図である。
【図５】図１の成膜装置によって行われる処理を説明するための模式図である。
【図６】図１の成膜装置による処理で供給されるガスの量の変化を示すタイミングチャートである。
【図７】評価試験で供給したガスの量の変化を示すタイミングチャートである。
【図８】別の評価試験で供給したガスの量の変化を示すタイミングチャートである。
【図９】評価試験の結果を示す図である。
【図１０】ラフ層比の算出方法を説明する図である。
【図１１】実施例と比較例のラフ層比が最小となる位置での膜厚を示す図である。
【図１２】実施例及び比較例にかかるＴｉＮ膜の残留塩素の深さ方向の濃度分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２１】
図１は、本発明の実施の形態にかかる基板処理装置としての成膜装置を概略的に示した縦断面図である。
図の成膜装置１は、基板としてのウェハＷにＡＬＤ法によりＴｉＮ膜の成膜処理を行い、より具体的には、ウェハＷを処理するための処理ガスと、後述の処理容器１１内の処理ガス雰囲気を置換するための置換ガスすなわちパージガスとを処理容器１１内に交互に供給し、ＴｉＮ膜の成膜処理を行う。さらに具体的には、成膜装置１は、処理ガスである金属含有ガスとしてのＴｉＣｌ４（四塩化チタン）ガス、パージガスである不活性ガスとしてのＮ２（窒素）ガス、処理ガスである反応ガスとしてのＮＨ３（アンモニア）ガス、パージガスであるＮ２ガスとをこの順で複数回、処理容器１１内に供給し、ＴｉＮ膜の成膜処理を行う。また、ＡＬＤによる成膜処理中は、ＴｉＣｌ４ガス及びＮＨ３ガスを処理容器１１内に導入するためのキャリアガスとして、Ｎ２ガスが連続して処理容器１１内に供給される。
【００２２】
成膜装置１は、真空雰囲気が形成される円形状の空間を内部に有する処理容器１１を備え、該処理容器１１内にはウェハＷが収容される。ウェハＷの表面には、配線を形成するために例えば凹凸が形成されている。
処理容器１１の側壁には、ウェハＷの搬送口である開口１２と、該開口１２を開閉するゲートバルブ１３が設けられている。
【００２３】
また、成膜装置１は、ウェハＷを載置する載置台２１を処理容器１１内に備える。載置台２１には、ヒータ２２が内蔵されており、載置台２１に載置されたウェハＷを所定の温度に加熱することができる。
さらに、成膜装置１は、載置台２１を囲むように設けられた筒状のカバー部材２３と、載置台２１の下部を支持する垂直な支柱２４とを備える。支柱２４の下端は、処理容器１１の底部に設けられた開口部１４を貫通して処理容器１１の外部へと伸び、昇降機構２５に接続されている。支柱２４には、フランジ２６が設けられている。フランジ２６と開口部１４の縁部とにベローズ２７が接続され、処理容器１１内の気密性が確保されている。
【００２４】
昇降機構２５は、処理容器１１内の上方側におけるウェハＷの処理位置と、処理容器１１内の下方側におけるウェハＷの受け渡し位置とに載置台２１を昇降させることができる。受け渡し位置においては、突き上げ機構２８により、載置台２１に形成された孔２９を通過してウェハＷを突き上げるピン２０と、開口１２を介して処理容器１１内に挿入された不図示の搬送機構との間でウェハＷの受け渡しが行われる。ピン２０の本数は例えば３本（図では２本のみ表示している）である。
【００２５】
処理容器１１の天井面は、中央部から周縁部に向かうにつれて下降するように形成されており、ウェハＷが上記の処理位置となる位置に載置台２１が移動されているときに、該載置台２１の表面、カバー部材２３の表面及び処理容器１１の天井面によって囲まれる平らな円錐状の処理空間１０が形成される。上記天井面を形成する処理容器１１の天板１５の中央部には、当該天板１５を厚さ方向に貫通する２本のガス供給路３１、３２が形成されており、当該ガス供給路３１、３２の下方には、ガス供給路３１、３２から吐出されるガスを処理空間１０内に分散させるための分散板３３が例えば水平に設けられている。
【００２６】
処理容器１１の内部には、開口１２の上方において処理容器１１の内壁が突出するように形成された環状部材１６が設けられている。該環状部材１６は、上記処理位置における載置台２１のカバー部材２３の外側に近接して囲むように配置されている。また、処理容器１１には、当該容器１１の側壁を形成するように円環状に湾曲させて構成された排気ダクト１７が設けられている。この排気ダクト１７の内周面側は、環状部材１６上において周方向に亘って開口しており、カバー部材２３と処理容器１１の天板１５との間に形成された隙間１８を介して、処理空間１０の雰囲気を排気することができる。
【００２７】
排気ダクト１７には、排気管３４の一端が接続されており、排気管３４の他端は、真空排気ポンプ３５に接続されている。排気管３４における排気ダクト１７と真空排気ポンプ３５との間には、排気量を調整して処理空間１０の真空圧を調整するための開度可変弁などを有する圧力調整部（ＡＰＣ：Auto Pressure Controller）３６と、バルブ３７とが、上流側から順に設けられている。
【００２８】
上記のガス供給路３１、３２には、ガス流路４１、６１の下流端がそれぞれ接続されている。
【００２９】
ガス流路４１の上流端は、バルブＶ１、ガス貯留タンク４２、流量調整部４３を下流側からこの順に介して、金属含有ガスであるＴｉＣｌ４ガスの供給源４４に接続されている。流量調整部４３は、マスフローコントローラにより構成され、ガス供給源４４から供給されるＴｉＣｌ４ガスについて下流側へ供給される流量を調整する。なお、後述する他の各流量調整部４７、５２、６３、６７、７２、８２についても、この流量調整部４３と同様に構成されており、流路の下流側へ供給されるガスの流量を調整する。
【００３０】
なお、ＴｉＣｌ４ガス供給源４４は、液体の状態でＴｉＣｌ４を貯留するタンクを有し、当該タンクを加熱してタンク内のＴｉＣｌ４を気化させ、このように気化させたＴｉＣｌ４をガス流路４１へ供給する。なお、各流量調整部は、流量を調整するガスの温度に応じて適切なものが用いられる。ＴｉＣｌ４にかかる流量調整部４３については、このように加熱されることで比較的高温であるＴｉＣｌ４ガスの流量を調整することができるように設計されたものが用いられる。
【００３１】
ガス貯留タンク４２は、ガス供給源４４から供給されたＴｉＣｌ４ガスを処理容器１１内に供給する前に一旦貯留する。そのようにＴｉＣｌ４ガスを貯留させ、ガス貯留タンク４２内が所定の圧力に昇圧した後で、ガス貯留タンク４２から処理容器１１へＴｉＣｌ４ガスを供給する。このガス貯留タンク４２から処理容器１１へのＴｉＣｌ４ガスの給断が、上記のバルブＶ１の開閉により行われる。このようにガス貯留タンク４２へＴｉＣｌ４ガスを一旦貯留することで、比較的高い流量で安定的に当該ＴｉＣｌ４ガスを処理容器１１に供給することができる。
【００３２】
なお、後述する各ガス貯留タンク４６、６２、６６、８１についても、ガス貯留タンク４２と同様に、ガス流路の上流側のガス供給源から供給される各ガスを一旦貯留することで、処理容器１１または排気管３４に供給される各ガスの流量を安定化させる役割を有するガス貯留部である。そして、各ガス貯留タンク４６、６２、６６、８１の下流側に設けられるバルブＶ２、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ１０の開閉によって、各ガス貯留タンク４６、６２、６６、８１から処理容器１１または排気管３４へのガスの給断がそれぞれ行われる。
【００３３】
ガス流路４１の説明に戻る。ガス流路４１におけるバルブＶ１の下流側には、ガス流路４５の下流端が接続されている。ガス流路４５の上流端は、バルブＶ２、ガス貯留タンク４６、流量調整部４７を下流側からこの順に介して、Ｎ２ガスの供給源４８に接続されている。
【００３４】
さらに、ガス流路４５におけるバルブＶ２の下流側には、ガス流路５１の下流端が接続されている。ガス流路５１の上流端は、バルブＶ３、流量調整部５２を下流側からこの順に介して、Ｎ２ガスの供給源５３に接続されている。このガス流路５１におけるバルブＶ３の下流側には、オリフィス５４が形成されている。つまり、ガス流路５１におけるバルブＶ３の下流側の径は、ガス流路５１におけるバルブＶ３の上流側及びガス流路４１、４５の径よりも小さい。ガス貯留タンク４２、４６によって、ガス流路４１、４５には比較的大きい流量でガスが供給されるが、オリフィス５４によってこれらガス流路４１、４５に供給されたガスが、ガス流路５１を逆流するのを抑制することができる。
【００３５】
ところで、Ｎ２ガス供給源４８からガス流路４５に供給されるＮ２ガスは、パージを行うために処理容器１１内に供給される。一方、Ｎ２ガス供給源５３からガス流路５１に供給されるＮ２ガスは、ＴｉＣｌ４ガスに対するキャリアガスである。このキャリアガスは、上記のようにウェハＷの処理中は連続して処理容器１１内に供給されるので、パージを行う際にも処理容器１１内に供給される。したがって、当該キャリアガスが処理容器１１内に供給される時間帯は、パージを行うためにガス供給源４８からのＮ２ガスが処理容器１１内に供給される時間帯に重なり、キャリアガスはパージにも用いられることになるが、説明の便宜上、Ｎ２ガス供給源４８からガス流路４５に供給されるガスをパージガスとして記載し、Ｎ２ガス供給源５３からガス流路５１に供給されるガスはキャリアガスとして記載する。なお、このキャリアガスは、ＴｉＣｌ４ガスがガス流路５１を逆流することを防止するための逆流防止用のガスでもある。
【００３６】
続いて、処理容器１１のガス供給路３２に接続されるガス流路６１について説明する。
ガス流路６１の上流端は、バルブＶ４、ガス貯留タンク６２、流量調整部６３を下流側からこの順に介して、処理ガスであるＮＨ３ガスの供給源６４に接続されている。このガス流路６１は反応ガス流路であり、原料ガス流路であるガス流路４１に対して独立して形成されている。
【００３７】
ガス流路６１におけるバルブＶ４の下流側にはガス流路６５の下流端が接続されている。ガス流路６５の上流端はバルブＶ５、ガス貯留タンク６６、流量調整部６７を下流側からこの順に介して、Ｎ２ガスの供給源６８に接続されている。さらに、ガス流路６５においてバルブＶ５の下流側には、ガス流路７１の下流端が接続されている。ガス流路７１の上流端は、バルブＶ６、流量調整部７２を下流側からこの順に介して、Ｎ２ガスの供給源７３に接続されている。このガス流路７１におけるバルブＶ６の下流側には、オリフィス７４が形成されている。つまり、ガス流路７１におけるバルブＶ６の下流側の径は、ガス流路７１におけるバルブＶ６の上流側及びガス流路６１、６５の径よりも小さい。このオリフィス７４は、オリフィス５４と同様に、ガス流路６１、６５に比較的大きな流量で供給されたガスが、ガス流路７１を逆流することを抑制するために形成されている。
【００３８】
上記のＮ２ガス供給源６８からガス流路６５に供給されるＮ２ガスは、パージを行うために処理容器１１内に供給される。Ｎ２ガス供給源７３からガス流路７１に供給されるＮ２ガスは、ＮＨ３ガスに対するキャリアガスであり、ＴｉＣｌ４ガスに対するキャリアガスと同様にパージにも用いられることになるが、説明の便宜上、Ｎ２ガス供給源６８からガス流路６５に供給されるガスをパージガスとして記載し、Ｎ２ガス供給源７３からガス流路７１に供給されるガスはキャリアガスとして記載する。なお、当該キャリアガスは、ＮＨ３ガスがガス流路７１を逆流することを防止するための逆流防止用のガスでもある。
【００３９】
以上のように各ガス流路が形成されていることで、ガス流路５１は、キャリアガスの供給制御機器としてバルブＶ３及び流量調整部５２を備えており、ガス流路４５には、キャリアガスの供給制御機器とは別個なパージガスの供給制御機器として、バルブＶ２及び流量調整部４７が設けられていることになる。また、ガス流路７１は、他のキャリアガスの供給制御機器として、バルブＶ６及び流量調整部７２を備えており、他のキャリアガスの供給制御機器とは別個な他のパージガスの供給制御機器として、バルブＶ５及び流量調整部６７が設けられていることになる。
【００４０】
ところで、上記のようにパージガスはガス流路４５、６５の両方から処理容器１１に供給されるように構成されている。これは、処理容器１１内に残留するＴｉＣｌ４ガス及びＮＨ３ガスだけではなく、ガス流路４１においてバルブＶ１の下流側に残留するＴｉＣｌ４ガス及びガス流路６１においてバルブＶ４の下流側に残留するＮＨ３ガスについてもパージするためである。つまり、より確実にこれらＴｉＣｌ４ガス及びＮＨ３ガスをパージするために、パージガスの流路が２つ形成されている。
【００４１】
また、排気管３４における圧力調整部３６の上流側には、ガス流路８０の下流端が接続されている。ガス流路８０の上流端は、バルブＶ１０、ガス貯留タンク８１、流量調整部８２を下流側からこの順に介して、バラストガスである不活性ガスとしてのＮ２ガスの供給源８３に接続されている。ガス流路８０から排気管３４に供給するバラストガスの量等によって、処理空間１０の真空圧を調整することができる。
【００４２】
バルブＶ１０には、該バルブＶ１０を開状態とするよう制御信号が入力されてから実際にバルブＶ１０が開状態となるまでの時間が非常に短い高速バルブが用いられる。また、上記制御信号が入力されてから実際に開状態となるまでのバルブＶ１０の時間は例えば約１０ｍｓｅｃである。バルブＶ１０を開状態とするまでの時間の短縮は、例えば、バルブＶ１０をエアオペレートバルブで構成し、エアオペレートバルブのバネの強さを大きくすることで、図ることができる。
【００４３】
また、成膜装置１は制御部１００を備えている。制御部１００は、例えばコンピュータであり、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、ヒータ２２やバルブＶ１〜Ｖ６、Ｖ１０、３７、流量調整部４３、４７、５２、６３、６７、７２、８２、圧力調整部３６などの各機器を制御して、成膜装置１を動作させるためのプログラムも格納されている。
【００４４】
なお、上記のプログラムは、例えばコンピュータ読み取り可能なハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルデスク（ＭＯ）、メモリーカードなどのコンピュータに読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体から制御部１００にインストールされたものであってもよい。
【００４５】
続いて成膜装置１における成膜処理について、各バルブの開閉状態及び各ガス流路におけるガスの流通状態について示す図２〜図５を用いて説明する。これらの図２〜図５では、開状態のバルブを白塗りで、閉状態のバルブを黒塗りで示し、ガスが下流側へ流通しているガス流路を太線で示す。なお、図２〜図５では、図１に比べて処理容器１１及び処理容器１１内の各部を簡略化して表示している。さらに、以下の成膜処理の説明では図６のタイミングチャートも適宜参照する。このタイミングチャートにおいては、ＴｉＣｌ４ガス、ＮＨ３ガス、キャリアガス、パージガスがそれぞれ流れる時間帯を、互いに濃度が異なるグレースケールを付した矩形領域で示している。各矩形領域の高さは処理容器１１内に供給されるガスの量に対応しており、当該矩形領域の高さが大きいほど供給されるガスの量が多い。
【００４６】
まず、バルブＶ１〜Ｖ６、Ｖ１０が閉じられた状態で、搬送機構によりウェハＷが処理容器１１内に搬送されて、受け渡し位置における載置台２１に載置される。搬送機構が処理容器１１内から退避した後、ゲートバルブ１３が閉じられる。載置台２１のヒータ２２によりウェハＷが例えば４６０℃に加熱されると共に載置台２１が処理位置まで上昇し、処理空間１０が形成される。排気管３４に介設される圧力調整部３６により、処理容器１１内が所定の真空圧力になるように調整される。そしてバルブＶ３、Ｖ６が開かれ、Ｎ２ガス供給源５３、７３からそれぞれガス流路５１、７１に例えば５００ｓｃｃｍのキャリアガス（Ｎ２ガス）が供給される。つまり、合計１０００ｓｃｃｍのキャリアガスが、処理容器１１内に供給される。その一方で、バルブＶ１、Ｖ４、Ｖ１０が閉じられた状態で、ガス供給源４４、６４、８３からＴｉＣｌ４ガス、ＮＨ３ガス、Ｎ２ガスがそれぞれガス流路４１、６１、８０にそれぞれのタイミングで供給される。これにより、ＴｉＣｌ４ガス、ＮＨ３ガス、Ｎ２ガスは、ガス貯留タンク４２、６２、８１にそれぞれ貯留され、ガス貯留タンク４２、６２、８１内が昇圧する。
【００４７】
キャリアガスの供給開始から所定時間経過後、図２に示すように、バルブＶ１、Ｖ１０が開かれ（図６の時刻ｔ１）、ガス貯留タンク８１に貯留されたＮ２ガスが排気管３４内に供給されると共に、ガス貯留タンク４２に貯留されたＴｉＣｌ４ガスが処理容器１１内に供給され、ウェハＷの表面にＴｉＣｌ４ガスが吸着される。このように、ＴｉＣｌ４ガスの処理容器１１への供給の際に、排気管３４へＮ２ガスすなわちバラストガスを導入しているため、処理空間１０からの排気量を所望の値まで迅速に落とすことができる。したがって、ガス貯留タンク４２からのＴｉＣｌ４ガスの流量が大きくなくとも、バラストガスの導入をしない場合に比べ、処理容器１１内におけるＴｉＣｌ４ガスの分圧を迅速に高くすることができる。
また、処理容器１１内へのＴｉＣｌ４ガスの供給等に並行して、ガス供給源４８、６８からバルブＶ２、Ｖ５が閉じられた状態でガス流路４５、６５にそれぞれパージガス（Ｎ２ガス）が供給される。これにより、パージガスはガス貯留タンク４６、６６に貯留され、当該ガス貯留タンク４６、６６内が昇圧する（ステップＳ１）。
【００４８】
時刻ｔ１から例えば０．０５秒経過後、図３に示すように、バルブＶ１、Ｖ１０が閉じられると共にバルブＶ２、Ｖ５が開かれ（図６の時刻ｔ２）、処理容器１１内へのＴｉＣｌ４ガスの供給及び排気管３４内へのＮ２ガスの供給が停止すると共に、ガス貯留タンク４６、６６に各々貯留されたパージガスが処理容器１１内に供給される。
ＴｉＣｌ４ガスの処理容器１１への供給の停止に合わせて、排気管３４へのＮ２ガスすなわちバラストガスの供給を停止しているため、処理空間１０からの排気量をバラストガスの供給前の状態に迅速に戻すことができる。したがって、処理空間１０からの排気量を圧力調整部３６により調整する場合に比べ、処理容器１１内に残留するＴｉＣｌ４ガスが速やかに排気管３４へと排気され、処理容器１１内がＴｉＣｌ４ガス雰囲気からＮ２ガス雰囲気に置換される。
また、上記のように圧力が上昇した状態のガス貯留タンク４６、６６からパージガスが供給されることにより、処理容器１１内には比較的大きな流量、例えばキャリアガスの流量よりも大きい１５００ｓｃｃｍ〜５０００ｓｃｃｍでパージガスが供給される。したがって、処理容器１１内に残留するＴｉＣｌ４ガスがより速やかに排気管３４へと排気され、処理容器１１内がＴｉＣｌ４ガス雰囲気からＮ２ガス雰囲気に置換される。
このように処理容器１１内のパージが行われる一方で、バルブＶ１が閉じられたことにより、ガス供給源４４からガス流路４１に供給されたＴｉＣｌ４ガスがガス貯留タンク４２に貯留され、該ガス貯留タンク４２内が昇圧する。また、バルブＶ１０が閉じられたことにより、ガス供給源８３からガス流路８０に供給されたＮ２ガスがガス貯留タンク８１に貯留され、該ガス貯留タンク８１内が昇圧する（ステップＳ２）。
【００４９】
時刻ｔ２から例えば０．２秒経過後、図４に示すように、バルブＶ２、Ｖ５が閉じられると共にバルブＶ４、Ｖ１０が開かれる（図６の時刻ｔ３）。これにより、処理容器１１内へのパージガスの供給が停止すると共に、ガス貯留タンク８１に貯留されたＮ２ガスが排気管３４内に供給され、ガス貯留タンク６２に貯留されたＮＨ３ガスが処理容器１１内に供給され、ウェハＷの表面に吸着したＴｉＣｌ４ガスと反応し、反応生成物であるＴｉＮの原子層が形成される。このように、ＮＨ３ガスの処理容器１１への供給の際に、排気管３４へバラストガスとしてのＮ２ガスを導入しているため、処理空間１０からの排気量を所望の値まで迅速に落とすことができる。したがって、ガス貯留タンク６２からのＮＨ３ガスの流量が大きくなくとも、バラストガスの導入をしない場合に比べ、処理容器１１内におけるＮＨ３ガスの分圧を迅速に高くすることができる。
その一方で、バルブＶ２、Ｖ５が閉じられたことにより、ガス供給源４８、６８からガス流路４５、６５にそれぞれ供給されたパージガスがガス貯留タンク４６、６６に貯留され、該ガス貯留タンク４６、６６内が昇圧する（ステップＳ３）。
【００５０】
時刻ｔ３から例えば０．３秒経過後、図５に示すように、バルブＶ４、Ｖ１０が閉じられると共にバルブＶ２、Ｖ５が開かれ（図６の時刻ｔ４）、処理容器１１内へのＮＨ３ガスの供給及び排気管３４内へのＮ２ガスの供給が停止すると共に、ガス貯留タンク４６、６６に各々貯留されたパージガスが処理容器１１内に供給される。
ＮＨ３ガスの処理容器１１への供給の停止に合わせて、排気管３４へのＮ２ガスすなわちバラストガスの供給を停止しているため、処理空間１０からの排気量をバラストガスの供給前の状態に迅速に戻すことができる。したがって、処理空間１０からの排気量を圧力調整部３６により調整する場合に比べ、処理容器１１内に残留するＮＨ３ガスが速やかに排気管３４へと排気され、処理容器１１内がＮＨ３ガス雰囲気からＮ２ガス雰囲気に置換される。
また、上記のように圧力が上昇した状態のガス貯留タンク４６、６６からパージガスが供給されることにより、処理容器１１内には例えば１５００ｓｃｃｍ〜５０００ｓｃｃｍでパージガスが供給される。したがって、処理容器１１内に残留するＮＨ３ガスが、より速やかに排気管３４へと排気され、処理容器１１内がＮＨ３ガス雰囲気からＮ２ガス雰囲気に置換される。このように処理容器１１内のパージが行われる一方で、バルブＶ４が閉じられたことにより、ガス供給源６４からガス流路４１に供給されたＮＨ３ガスがガス貯留タンク６２に貯留され、当該ガス貯留タンク６２内が昇圧する。また、バルブＶ１０が閉じられたことにより、ガス供給源８３からガス流路８０に供給されたＮ２ガスがガス貯留タンク８１に貯留され、該ガス貯留タンク８１内が昇圧する（ステップＳ４）。
【００５１】
このようにパージが行われる一方で、バルブＶ１が閉じられたことにより、ガス供給源４４からガス流路４１に供給されたＴｉＣｌ４ガスがガス貯留タンク４２に貯留され、該ガス貯留タンク４２内が昇圧する。また、バルブＶ１０が閉じられたことにより、ガス供給源８３からガス流路８０に供給されたＮ２ガスがガス貯留タンク８１に貯留され、該ガス貯留タンク８１内が昇圧する。
【００５２】
時刻ｔ４から例えば０．３秒経過後、バルブＶ２、Ｖ５が閉じられると共にバルブＶ１、Ｖ１０が開かれ（図６の時刻ｔ５）、処理容器１１内へのパージガスの供給が停止すると共に、ガス貯留タンク８１に貯留されたＮ２ガスが排気管３４内に供給され、ガス貯留タンク４２に貯留されたＴｉＣｌ４ガスが処理容器１１内に供給される。つまり上記のステップＳ１が再度行われる。したがって、上記のパージが終了する時刻ｔ５は、上記のＴｉＣｌ４ガスの供給が開始される時刻ｔ１でもある。このステップＳ１が行われた後は上記のステップＳ２〜Ｓ４が行われ、その後は、さらにステップＳ１〜Ｓ４が行われる。つまり上記のステップＳ１〜Ｓ４を一つのサイクルとすると、このサイクルが繰り返し行われ、ＴｉＮの原子層がウェハＷの表面に堆積し、ＴｉＮ膜が成膜される。そして、所定の回数のサイクルが実行されると、処理容器１１内への搬入時とは逆の手順でウェハＷが処理容器１１から搬出される。
【００５３】
上記の成膜装置１では、排気管３４に対してバラストガスのガス流路８０が接続されており、ＮＨ３ガスの供給時に、ガス流路８０から排気管３４へバラストガスを供給する。したがって、処理容器１１内の処理空間１０からの排気量を迅速に低くすることができる。よって、ガス貯留タンク６２からのＮＨ３ガスの流量が大きくなくとも、処理容器１１内におけるＮＨ３ガスの分圧を迅速に高くすることができ、連続性が良好な極薄膜を生成することができる。
また、ＮＨ３ガスの処理容器１１への供給の停止に合わせて、排気管３４へのバラストガスの供給を停止しているため、処理空間１０からの排気量をバラストガスの供給前の状態に迅速に戻すことができる。したがって、処理容器１１内をＮＨ３ガス雰囲気からＮ２ガス雰囲気に速やかに置換することができる。
【００５４】
成膜装置１では、上述のように、ＴｉＣｌ４ガスの供給時にも、ガス流路８０から排気管３４へバラストガスを供給する。したがって、ＴｉＣｌ４ガスの供給時にも、処理容器１１内の処理空間１０からの排気量を迅速に低くすることができる。よって、ガス貯留タンク４２からのＴｉＣｌ４ガスの流量が大きくなくとも、処理容器１１内におけるＴｉＣｌ４ガスの分圧を迅速に高くすることができ、さらに連続性が良好な極薄膜を生成することができる。
さらに、ＴｉＣｌ４ガスの処理容器１１への供給の停止に合わせて、排気管３４へのバラストガスの供給を停止しているため、処理空間１０からの排気量をバラストガスの供給前の状態に迅速に戻すことができる。したがって、処理容器１１内をＴｉＣｌ４ガス雰囲気からＮ２ガス雰囲気に速やかに置換することができる。
【００５５】
また、成膜装置１では、連続性が良好な極薄膜を生成するために必要なＴｉＣｌ４ガス及びＮＨ３ガスの流量の上昇を抑えることができるので、これらＴｉＣｌ４ガス及びＮＨ３ガスのガス流路４１、６１へのＴｉＣｌ４ガス及びＮＨ３ガスの付着を抑制し、メンテナンスの頻度を低下させることができる。見方を変えれば、ガス流路４１、６１へのＴｉＣｌ４ガス及びＮＨ３ガスの付着が十分に抑制できる範囲で、ＴｉＣｌ４ガス及びＮＨ３ガスの処理容器１１へ供給する流量を増加させて、処理容器１１内におけるＴｉＣｌ４ガス及びＮＨ３ガスの分圧を高くし、連続性が良好な極薄膜からなるＴｉＮ膜を形成することができる。
【００５６】
さらにまた、成膜装置１では、ＴｉＣｌ４ガス及びＮＨ３ガスのキャリアガスを供給するためのガス流路５１、７１に介設される流量調整部５２、７２及びバルブＶ３、Ｖ６とは異なる流量調整部４７、６７及びバルブＶ２、Ｖ５を備えるように処理容器１１内にパージガスを供給するためのガス流路４５、６５が設けられている。そして、これらのパージガスのガス流路４５、６５にはバルブＶ２、Ｖ５の開閉により、パージガスが貯留されて内部が昇圧した後、当該パージガスを処理容器１１に供給するガス貯留タンク４６、６６がそれぞれ設けられている。したがって、パージガスを比較的大きな流量で処理容器１１内に供給し、処理容器１１内の雰囲気の置換をより速やかに行うことができる。そのため、スループットの向上を図ることができる。また、そのようにキャリアガスとは独立して流量が制御されるパージガスによって処理容器１１内の雰囲気の置換を行うので、キャリアガスの流量が大きくなることをさらに抑制することができる。したがって、連続性が良好な極薄膜を生成するために必要なＴｉＣｌ４ガス及びＮＨ３ガスの流量の上昇をさらに抑えることができるので、これらＴｉＣｌ４ガス及びＮＨ３ガスのガス流路４１、６１への付着を抑制し、メンテナンスの頻度を低下させることができる。
【００５７】
上記の成膜処理において、パージガスについて比較的大きな流量が処理容器１１内に供給されるものと記載したが、ＴｉＣｌ４ガス、ＮＨ３ガスについてもガス貯留タンク４２、６２にそれぞれ貯留された後で処理容器１１内に供給されるので、パージガスと同様に比較的大きな流量で処理容器１１内に供給される。したがって、これらＴｉＣｌ４ガス、ＮＨ３ガスがそれぞれ供給される時間帯の短縮化を図ることができるため、より確実にスループットの向上を図ることができる。
【００５８】
ところで、パージガスのガス流路５１、７１は、ＴｉＣｌ４ガス、ＮＨ３ガスをそれぞれ供給するガス流路４１、６１に接続されることには限られず、例えば処理容器１１の天板１５にガス供給路３１、３２とは独立して処理容器１１内にガスを供給するためのガス供給路を設け、当該ガス供給路に接続されるように設けてもよい。また、その場合、ガス流路５１、７１の２つを設けることに限られず、ガス流路５１、７１のうちの一つを設ければよい。ただし、上記のようにガス流路４１、６１のパージを行うために、パージガスのガス流路５１、７１の２つをガス流路４１、６１にそれぞれ接続するように設けることが好ましい。
【００５９】
以上の説明では、成膜装置１は、ＴｉＣｌ４ガスの供給時とＮＨ３ガスの供給時との両方に、ガス流路８０から排気管３４へバラストガスを供給していた。成膜装置１は、ＴｉＣｌ４ガスの供給時とＮＨ３ガスの供給時とのいずれか一方のときにのみ、ガス流路８０から排気管３４へバラストガスを供給してもよい。特に、ＴｉＣｌ４ガスの供給時とＮＨ３ガスの供給時とでバラストガスの供給量を共通としたときに、ＴｉＣｌ４ガス等の分圧を所望の速さで所望の圧力にすることができない場合は、上記いずれか一方のときにのみバラストガスを供給してもよい。ＴｉＣｌ４ガスの供給時とＮＨ３ガスの供給時とでバラストガスの供給量を異ならせる必要があるときは、バラストガスのガス供給路を複数設ける必要が生じることがあり、複数設けると成膜装置１の製造コストや寸法が大きくなるからである。
上述のようにＴｉＣｌ４ガスの供給時とＮＨ３ガスの供給時とのいずれか一方のときにのみ、ガス流路８０から排気管３４へバラストガスを供給する場合は、ＮＨ３ガスの供給時にのみバラストガスを供給することが好ましい。後述するように、ＮＨ３ガスの供給時の方が、連続性が良好な極薄膜を生成することができるからである。
【００６０】
また、以上の説明では、排気管３４における圧力調整部３６の上流にバラストガスを導入するようにしていたが、排気管３４における圧力調整部３６の下流に導入するようにしてもよい。ただし、後述するように、上流に設けることにより、連続性が良好な極薄膜を生成することができる。また、同じ排気量を得るための圧力調整部３６の開度は、排気管３４等への反応生成物の付着により時間とともに変化するため、圧力調整部３６の下流にバラストガスを導入する場合、上記開度に合わせてバラストガスの供給量を変更する必要があるが、圧力調整部３６の上流にバラストガスを導入する場合、上記開度によらずバラストガスの供給量を一定とすることができる。
【００６１】
また、排気管３４へのバラストガスの導入開始タイミングとＴｉＣｌ４ガスやＮＨ３ガスの供給開始タイミングは同時であってもよいし異なってもよい。具体的には、バラストガスに対するバルブＶ１０を開状態とするタイミングと、ＴｉＣｌ４ガスやＮＨ３ガスのバルブＶ１、Ｖ４を開状態とするタイミングは同一であってもよいし異なってもよい。特に、バルブＶ１０を開状態とするタイミングを、バルブＶ１、Ｖ４を開状態とするタイミングより遅らせてもよい。バルブＶ１０から排気管３４までの距離より、バルブＶ１、バルブＶ４から排気管３４までの距離の方が長いからである。
【００６２】
なお、キャリアガスとパージガスとバラストガスのガス供給源は共通としてもよい。
【００６３】
（評価試験）
続いて、本発明に関連して行われた評価試験について説明する。なお、以下では、各ガスの流量は、流量調整部４３、４７、５２、６３、６７、７２、８２におけるガス流量ではなく、処理容器１１内または排気管３４へのガス流量である。
この評価試験では上記の成膜装置１を用いて図７または図８に示すタイミングチャートでガスを供給した。
【００６４】
評価試験Ａでは、図７に示すように、キャリアガスとしてのＮ２ガスを１０００ｓｃｃｍに設定し供給し続けた。また、評価試験Ａでは、ＴｉＣｌ４ガスを１５０ｓｃｃｍに設定しバラストガスを１００００ｓｃｃｍに設定しそれぞれ同時に０．０５秒供給する工程と、その後、キャリアガスとしても用いられたＮ２ガスにより０．８０秒パージする工程とをこの順で３００回繰り返した。
【００６５】
評価試験Ｂでは、図８に示すように、キャリアガスとしてのＮ２ガスを１０００ｓｃｃｍに設定し供給し続けた。また、評価試験Ｂでは、ＮＨ３ガスを６０００ｓｃｃｍに設定しバラストガスを１００００ｓｃｃｍに設定しそれぞれ同時に０．３０秒供給する工程と、その後、キャリアガスとしても用いられたＮ２ガスにより０．５５秒パージする工程とをこの順で３００回繰り返した。
【００６６】
比較試験Ｘでは、上記の成膜装置１を用いて、キャリアガスとしてのＮ２ガスを１０００ｓｃｃｍに設定し供給し続けた。また、比較試験Ｘでは、バラストガスの供給は行わずにＴｉＣｌ４ガスを評価試験Ａと同じ流量である１５０ｓｃｃｍに設定し０．０５秒供給する工程と、キャリアガスとしても用いられたＮ２ガスにより０．２０秒パージする工程と、バラストガスの供給は行わずにＮＨ３ガスを評価試験Ｂと同じ流量である６０００ｓｃｃｍに設定し０．３０秒供給する工程と、キャリアガスとしても用いられたＮ２ガスにより０．３秒パージする工程と、この順で３００回繰り返した。
【００６７】
図９は、ＴｉＣｌ４ガスやＮＨ３ガスを供給している期間を示すグラフ、具体的にはＴｉＣｌ４ガスやＮＨ３ガスに対するバルブＶ１、Ｖ４に開状態とする制御信号を与えている期間を示すグラフに、評価試験Ａ、Ｂ及び比較試験Ｘの結果を重ねて示している。図９の横軸はキャリアガスとしてのＮ２ガスの供給開始からの経過時間を示し、縦軸は排気ダクト１７に設けられた圧力計で測定した処理空間１０内の圧力を示している。
【００６８】
図に示すように、比較試験Ｘでは、ＴｉＣｌ４ガスの供給期間中の処理空間１０の圧力は約３Ｔｏｒｒと小さく、ＮＨ３ガスの供給期間中の処理空間１０の圧力も約３．７Ｔｏｒｒと小さい。すなわち、比較試験Ｘでは、各処理ガス供給期間における処理空間１０内の処理ガスの分圧は低い。
それに対し、バラストガスを供給した評価試験Ａでは、ＴｉＣｌ４ガスの供給期間中の処理空間１０の圧力は供給開始直後から上昇し約８Ｔｏｒｒまで上昇する。また、バラストガスを供給した評価試験Ｂでは、ＮＨ３ガスの供給期間中の処理空間１０の圧力は、供給開始直後から評価試験Ａよりは緩やかに上昇し、評価試験Ａと同様に約８Ｔｏｒｒまで上昇する。すなわち、評価試験Ａ、Ｂでは、各処理ガス供給期間における処理空間１０内の処理ガスの分圧は比較試験Ｘに比べて２倍以上高くすることができる。
【００６９】
したがって、評価試験Ａ、Ｂのように処理ガス供給時に排気管３４へバラストガスを供給することで、比較試験Ｘと同じ処理ガスの供給量であっても、各処理ガス供給期間における処理空間１０内の処理ガスの分圧を迅速に上昇させることができることが分かる。
【実施例】
【００７０】
実施例１〜３として、上記の成膜装置１を用いてＴｉＮ膜の成膜を行った。この際、実施例１、２では、バラストガスのガス流路８０を排気管３４における圧力調整部３６の下流に接続して成膜を行い、実施例３では、バラストガスのガス流路８０を排気管３４における圧力調整部３６の上流に接続して成膜を行った。また、実施例１、３では、ＴｉＣｌ４ガスとＮＨ３ガスの供給期間のうち、ＮＨ３ガスの供給期間でのみバラストガスを排気管３４に供給し、実施例２では、ＴｉＣｌ４ガスの供給期間でのみバラストガスを排気管３４に供給した。
【００７１】
比較例として、上記の成膜装置１を用いて、いずれの処理ガスの供給期間においてもバラストガスの供給は行わずにＴｉＮ膜の成膜を行った。
【００７２】
なお、実施例１〜３及び比較例では、キャリアガスとしてのＮ２ガスを１０００ｓｃｃｍに設定し供給し続けた。また、実施例１〜３及び比較例では、ＴｉＣｌ４ガスを１５０ｓｃｃｍに設定し０．０５秒供給する原料ガス供給工程と、パージガスとしてのＮ２ガスを８０００ｓｃｃｍに設定し０．２０秒供給しＴｉＣｌ４ガスをパージする工程と、ＮＨ３ガスを６０００ｓｃｃｍに設定し０．３０秒供給する反応ガス供給工程と、パージガスとしてのＮ２ガスを８０００ｓｃｃｍに設定し０．３０秒供給しＮＨ３ガスをパージする工程と、を３００回繰り返した。
【００７３】
また、実施例１、３では、上記反応ガス供給工程時に、バラストガスを１００００ｓｃｃｍに設定し反応ガスと同時に０．３０秒供給した。実施例２では、上記原料ガス供給工程時に、バラストガスを１００００ｓｃｃｍに設定し原料元原稿ではいださい膜したＴｉＮ膜の残留塩素の深さ方向の濃度分布をガスと同時に０．０５秒供給した。
【００７４】
そして、実施例１〜３及び比較例について、図１０に示すような、成膜したＴｉＮ膜の平坦なバルク部分の厚さＴ１と、凹凸部分の厚さＴ２とを、エリプソメータを用いて、複数の箇所で測定した。また、上記複数の箇所それぞれにおいて、測定した膜厚Ｔ１、Ｔ２に基づいて、ラフ層比Ｒ（Roughness Layer Ratio）を算出した。ラフ層比Ｒは、Ｒ＝Ｔ２／（Ｔ１＋Ｔ２）で与えられる。
さらに、実施例１、２及び比較例について、成膜したＴｉＮ膜の残留塩素の深さ方向の濃度分布として、チタン（Ｔｉ）に対する塩素（Ｃｌ）の割合（Ｃｌ／Ｔｉ）の深さ方向の分布を、ＸＰＳ（X-ray Photoelectron Spectroscopy）とＸＲＦ（X-ray
Fluorescence）を用いて測定した。
【００７５】
図１１は、実施例１〜３と比較例のラフ層比Ｒが最小となる位置での膜厚を示す図である。
図に示すように、比較例に比べて、実施例１及び実施例２の方が、ラフ層比Ｒが最小となる位置での膜厚が小さい。このことから、処理空間１０への処理ガスの供給時に、バラストガスを排気管３４に供給することで、連続性の良い薄膜を生成することができることが分かる。
【００７６】
また、実施例２に比べて、実施例１の方が、ラフ層比Ｒが最小となる位置での膜厚が小さい。このことから、ＴｉＣｌ４ガスの供給及びＮＨ３ガスの供給のいずれかの時に、バラストガスを排気管３４に供給するのであれば、後者の方が、連続性の良い薄膜を生成することができ、好適であることが分かる。
【００７７】
さらに、実施例１に比べて、実施例３の方が、ラフ層比Ｒが最小となる位置での膜厚が小さい。このことから、バラストガスを排気管３４に供給するのであれば、排気管３４における圧力調整部３６の上流部分にバラストガスを導入する方が、下流部分に導入するのに比べて、連続性の良い薄膜を生成することができ、好適であることが分かる。
【００７８】
図１２は、実施例１、２及び比較例にかかるＴｉＮ膜のチタンに対する塩素の割合の深さ方向の分布を示す図である。図中、横軸はＴｉＮ膜表面からの深さを示し、縦軸は上記割合を示す。
【００７９】
比較例に比べて、実施例１、２の方が、ＴｉＮ膜の表面から０．５ｎｍ以下である表面付近におけるチタンに対する塩素の割合、すなわち、上記表面付近における残留塩素濃度が低い。このことから、処理空間１０への処理ガスの供給時に、バラストガスを排気管３４に供給することで、膜表面付近の残留塩素濃度を低くすることができ、すなわち、膜表面付近において比抵抗が小さい良質なＴｉＮ膜を生成することができることが分かる。なお、ＴｉＮ膜を半導体デバイスに用いるときに重要となるのは膜表面付近の比抵抗である。
【００８０】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。本発明はこの例に限らず種々の態様を採りうるものである。例えば、本発明はＴｉＮ膜を形成する場合に限られず、例えばＷＮ（窒化タングステン）膜を形成する場合にも用いることができる。この場合は、原料ガスとしては例えば塩化タングステンガスが、反応ガスとしては例えばＮＨ３ガスがそれぞれ用いられる。なお、ＴｉＮ膜や、ＷＮ膜を成膜するにあたり、原料ガスを窒化するためのガスは、ＮＨ３ガスに限られず、例えばヒドラジンなどの窒素を含むガスであってもよい。
また、以上の実施形態は、成膜処理以外の処理、例えばエッチング処理にも適用可能である。
【符号の説明】
【００８１】
１…成膜装置
１０…処理空間
１１…処理容器
３４…排気管
３５…真空排気ポンプ
３６…圧力調整部
８０…（バラストガスの）ガス流路
１００…制御部
【図１】
2018150612.tif 000003
【図２】
2018150612.tif 000004
【図３】
2018150612.tif 000005
【図４】
2018150612.tif 000006
【図５】
2018150612.tif 000007
【図６】
2018150612.tif 000008
【図７】
2018150612.tif 000009
【図８】
2018150612.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2018150612.tif 000012
【図１１】
2018150612.tif 000013
【図１２】
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