(57)【要約】【課題】本発明は原料ガスを交互に供給することにより成膜を行なう薄膜の形成方法に関し、インキュベーションタイムを短くしてスループットの向上を図ることを課題とする。【解決手段】半導体ウエハＷをチャンバ３０内に載置する工程と、チャンバ３０に設けられたシャワーヘッド２０を介し、金属含有ガスと反応ガスとを交互にチャンバ３０内に複数回供給し、ＡＬＤ法により薄膜を形成するＡＬＤ工程とを有する薄膜の形成方法であって、前記ＡＬＤ工程に先立って、シャワーヘッド２０を介して金属含有ガスと反応ガスとをチャンバ３０内に同時に供給する前処理工程を行なう。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理室内に載置する工程と、
前記処理室に設けられたシャワーヘッドを介し、金属含有ガスと反応ガスとを交互に前記処理室内に複数回供給し、ＡＬＤ法により前記薄膜を形成するＡＬＤ工程とを有する薄膜の形成方法であって、
前記ＡＬＤ工程に先立って、前記シャワーヘッドを介して前記金属含有ガスと前記反応ガスとを前記処理室内に同時に供給する前処理工程を行なうことを特徴とする薄膜の形成方法。
【請求項２】
前記金属含有ガスと前記反応ガスを単独で複数回供給する工程は前記金属ガスの供給または前記反応ガスの供給の後に前記処理室の真空排気或いはガス置換の工程を含む請求項１記載の薄膜の形成方法。
【請求項３】
前記金属含有ガスはWF6ガスまたはTiCl4ガスである請求項１または２記載の薄膜の形成方法。
【請求項４】
前記反応ガスはNH3ガスまたはSiH4ガスである請求項１乃至３のいずれか１項に記載の薄膜の形成方法。
【請求項５】
前記ガス置換はH2ガスを含むガスによるパージにより実行される請求項２記載の薄膜の形成方法。
【請求項６】
前記金属含有ガスと前記反応ガスは前記シャワーヘッドに設けられた独立の通路を通じて前記処理室内に供給される請求項１記載の薄膜の形成方法。
【請求項７】
基板を処理室内に載置する工程と、
前記処理室に設けられたシャワーヘッドを介し、金属含有ガスと反応ガスを単独で所定の順番に従い複数回供給し、ＡＬＤ法により前記薄膜を形成するＡＬＤ工程とを有する薄膜の形成方法であって、
前記ＡＬＤ工程に先立って、前記シャワーヘッドを介して前記金属含有ガスと、前記複数の反応ガスのうち少なくとも１つを前記処理室内に同時供給する前処理工程と
を有することを特徴とする薄膜の形成方法。
【請求項８】
前記金属含有ガスと前記複数の反応ガスは前記シャワーヘッドに設けられた独立の通路を通じて前記処理室内に供給される請求項７記載の薄膜の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は薄膜の形成方法に係り、特に原料ガスを交互に供給することにより成膜を行なう薄膜の形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の半導体集積回路の微細化，高集積化に伴い，基板（例えば半導体基板）上に形成する絶縁膜及び金属配線膜等に対しては，薄膜化、複雑な形状への被覆性の良い成膜、ウエハ全体に対し巨視的に均一な成膜、ナノメートルレベルの微視的に平滑な成膜等が望まれている。しかしながら、従来の化学的気相成長法（CVD法）では，上記した要求の内、一部の要望を満たし切れない状況にある。
【０００３】
一方、これらの要望を満たす成膜方法としてALD法（Atomic Layer Deposition）法やALE（Atomic Layer Epitaxy）法が注目されている（特許文献１参照）。この方法は、成膜時に原料ガスを１種類ずつ交互に供給することで、原料ガスの反応表面への吸着を経由して原子層・分子層レベルで成膜を行ない、これらの工程を繰り返して所定の厚さの薄膜を得る方法である。
【０００４】
具体的には，第１の原料ガスを基板上に供給し、その吸着層を基板上に形成する。その後に、第２の原料ガスを基板上に供給し反応させる。この方法によれば、第１の原料ガスが基板に吸着した後第２の原料ガスと反応するため、成膜温度の低温化を図ることができる。
【０００５】
また、ホールに成膜するにあたっては、従来のCVD法で問題となっていたような、原料ガスがホール上部で反応消費されることによる被覆性の低下を避けることもできる。
【０００６】
また、吸着層の厚さは、一般に原子，分子の単層或いは多くても2, 3層であるが、その温度と圧力で決定され、吸着層を作るのに必要以上の原料ガスが供給されると排出されるという自己整合性を持っているので、極薄膜の厚さを制御するのに良い。また、１回の成膜が、原子層、分子層レベルで行われるため，反応が完全に進行し易く、膜中に不純物が残留しにくくなり，好適である。
【特許文献１】特開平０３−２０１４２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の如くALD法は良好な膜特性を得られる反面、１回の成膜が原子層、分子層レベルで行われることに由来して、総成膜時間が長時間化する問題があった。
【０００８】
特に、最初の数サイクル実質的に成膜しない、潜伏期間（インキュベーションタイム）があり、スループットの深刻な低下をもたらしていた。
【０００９】
本発明は、上述した従来技術の問題点を解決する、改良された薄膜の形成方法及び薄膜の形成装置を提供することを総括的な目的としている。
【００１０】
本発明のより詳細な目的は、ALD法のインキュベーションタイムを短くして、スループットの高い薄膜の形成方法及び薄膜の形成装置を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題は、本発明の第１の観点からは、基板を処理室内に載置する工程と、前記処理室に設けられたシャワーヘッドを介し、金属含有ガスと反応ガスとを交互に前記処理室内に複数回供給し、ＡＬＤ法により前記薄膜を形成するＡＬＤ工程とを有する薄膜の形成方法であって、前記ＡＬＤ工程に先立って、前記シャワーヘッドを介して前記金属含有ガスと前記反応ガスとを前記処理室内に同時に供給する前処理工程を行なうことを特徴とする薄膜の形成方法により解決することができる。
【００１２】
また上記の課題は、本発明の第２の観点からは、基板を処理室内に載置する工程と、前記処理室に設けられたシャワーヘッドを介し、金属含有ガスと反応ガスを単独で所定の順番に従い複数回供給し、ＡＬＤ法により前記薄膜を形成するＡＬＤ工程とを有する薄膜の形成方法であって、前記ＡＬＤ工程に先立って、前記シャワーヘッドを介して前記金属含有ガスと、前記複数の反応ガスのうち少なくとも１つを前記処理室内に同時供給する前処理工程とを有することを特徴とする薄膜の形成方法により解決することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、インキュベーションタイムを短くすることができ、よってスループットの高い薄膜形成を行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、本発明を実施するための最良の形態について図面と共に説明する。
【００１５】
図３は、本発明の一実施例である薄膜の形成方法を実施するための薄膜の形成装置（以下、真空処理装置という）を示す概略構成図である。まず、薄膜の形成方法の説明に先立ち、薄膜形成を行なうための真空処理装置について説明する。
【００１６】
この真空処理装置は、ガス供給源１０A〜１０C、シャワーヘッド２０、シャワーヘッドヒーター２１、チャンバ３０、チャンバヒーター３１、サセプタ３２、支持部材３３、排気管４０、バルブ４１、真空ポンプ４２、及び電源５０等から構成されている。
ガス供給源１０A〜１０Cは、シャワーヘッド２０に設けられたガス流入口２２〜２４、導入通路２５，２６等を介してチャンバ３０内にガスを供給する。即ち、ガス供給源１０A〜１０Cは、チャンバ３０内で半導体ウエハWに所定の成膜処理を施すためのガスをそれぞれ供給する。具体的には、ガス供給１０Aは原料ガスであるWF6ガスを供給し、ガス供給１０Ｂは原料ガスであるNH3ガスを供給し、ガス供給１０Ｃは原料ガスであるSiH4（シラン）ガスを供給する。
【００１７】
シャワーヘッド２０は、チャンバ３０の上壁中央部を貫通して設置されている。本実施例では、一体化して形成された上下３段のブロック体２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃから構成されたシャワーヘッド２０を示している。このシャワーヘッド２０に設けられたガス流路２５（通路２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃよりなる）には、ガス供給源１０Ａから図示しないマスフローコントローラーなどを通じて所定の流量でWF6ガスが供給される。
【００１８】
また、シャワーヘッド２０に設けられたガス通路２６（通路２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃよりなる）には、ガス供給源１０Ｂ，１０Ｃから図示しないマスフローコントローラー等を通じて所定の流量でNH3ガス及びSiH4ガスが供給される。この際、各ガス流路２５，２６は、各ガスをチャンバ３０内に略均一に供給するよう構成されている。
【００１９】
この際、WF6を供給するガス量路２５と、NH3ガス及びSiH4ガスを供給するガス流路２６を分けた理由は、シャワーヘッド２０内におけるWF6とNH3或いはSiH４との反応を抑制するためである。また、SiH4とNH3との反応を抑制する必要がある場合には、ガス流路２６をさらに分割する構成としても良い。
【００２０】
尚、図示しないが、シャワーヘッド２０には、前処理用及び成膜用ガスを希釈するArやN2などの不活性ガスをチャンバ３０内へ供給するためのガス流入口や流路も形成されており、このガス流入口はマスフローコントローラー等を介在させた上で不活性ガスのガス供給源に接続されている。
【００２１】
シャワーヘッドヒーター２１は、シャワーヘッド２０の上面に設置され、シャワーヘッド２０の温度を制御し、シャワーヘッド２０内を通過するガスの加温やNH4Fなど低蒸気圧反応副生成物のシャワーヘッド２０への付着防止を実施している。また、チャンバ３０は、半導体ウエハWに所定の処理を施すための処理室である。
【００２２】
サセプタ３２は、支持部材３３により固定されて、チャンバ３０内に設置され、図示しない搬送機構により搬入された処理対象の半導体ウエハWを載置する。また、サセプタ３２は、半導体ウエハWをサセプタ３２の中央へガイドするためのガイドリング３４と、半導体ウエハWの温度を制御するためのステージヒーター３５とを内部に備えている。ステージヒーター３５は、チャンバ３０の外に設置した電源５０から電力を供給される。
【００２３】
排気管４０はチャンバ３０の底部に設置され、排気ガス流量を調節するバルブ４１を介して真空ポンプ４２に接続されている。真空ポンプ４２により、排気管４０を介してチャンバ３０内のガスを排気することにより、チャンバ３０内を真空ポンプ４２の排気能力と、チャンバ３０，排気管４０，バルブ４１のコンダクタンスにより定められた到達真空度に引き切るか、あるい、所定の圧力に維持することができる。
【００２４】
続いて、本発明者らが上記した真空処理装置を用いて実施した薄膜の形成方法について説明する。
【００２５】
本発明者らはALD法による成膜方法について、例えば図１に示すようなフローチャートに従って実行して成膜を実施し、特にその成膜初期の挙動について調査した。以下、図１に示す薄膜の形成処理の各処理について説明する。
（ステップ１００）半導体ウエハWをチャンバ３０内に搬入し、予め所定の温度例えば４５０度に加熱したサセプタ３２に載置する。
（ステップ１１０）Ar或いはN2の不活性ガスをシャワーヘッド２０へ供給しつつ、チャンバ３０を例えば400Paに保持排気して半導体ウエハWにサセプタ３２の熱を伝熱し昇温する。
（ステップ１２０）ガス供給を停止して、チャンバ３０を例えば20Pa以下まで真空排気する。
（ステップ１３０）WF6ガスに若干のAr、N2を混合したものをシャワーヘッド２０へ供給しつつ、チャンバ３０を所定の圧力に保持排気して、例えばWF6を分圧×時間＝470Pa.secとなるように供給する。
（ステップ１４０）ガス供給を停止して、チャンバ３０を例えば20Pa以下まで真空排気する。
（ステップ１５０）NH3ガスに若干のAr、N2を混合したものをシャワーヘッド２０へ供給しつつ、チャンバ３０を所定の圧力に保持排気して、例えばウエハW上に略均等にNH3を470Pa.secとなるように供給する。
（ステップ１６０）ガス供給を停止して、チャンバ３０を例えば20Pa以下まで真空排気する。
（ステップ１７０）（ステップ１３０）から（ステップ１６０）までを所定の回数繰り返す。
【００２６】
上記の処理を実施することにより成膜される薄膜を調査した結果、ALD法で窒化タングステン膜（W2N膜）を形成する場合には、図２の一点鎖線Bに示すように、成膜初期の１０サイクルは実質的に成膜が行われないこと、即ち１０サイクルに相当するインキュベーションタイムTが存在することがわかった。
【００２７】
そこで、本発明者らは、このインキュベーションタイムTを低減するための前処理について種々検討を重ね、複数種の原料ガスを複数同時に供給する前処理を実施することにより、図２に実線Aで示すように、このインキュベーションタイムTを０として、最初の１サイクル目から成膜できることを見出した。
【００２８】
図４は、本発明に従って改良した薄膜の形成方法のフローチャートである。本発明では、ステップ１１０とステップ１２０の間に、ステップ１１５として複数種の原料ガスを複数同時に供給する前処理を実施することを特徴としている。以下、図４に示す薄膜の形成処理の各処理について説明する。尚、図４において、先に説明した図１に示した処理と同一処理については同一のステップ数を付与している。
（ステップ１００）半導体ウエハWをチャンバ３０内に搬入し、予め所定の温度例えば４５０℃に加熱したサセプタ３２に載置する。
（ステップ１１０）Ar或いはN2の不活性ガスをシャワーヘッド２０へ供給しつつ、チャンバ３０を例えば400Paに保持排気して半導体ウエハWにサセプタ３２の熱を伝熱し昇温する。
（ステップ１１５）若干のAr、N2を混合して以下の分圧に調整したWF6ガスとNH3ガスを同時に7.5sec供給することよりなる前処理を実施する。この処理時間は、この流量構成でW２N膜が１nm成膜する時間に相当している。また、この際のWF6ガスの分圧は0.2Pa,NH3ガスの分圧は102Paである。
（ステップ１２０）ガス供給を停止して、チャンバ３０を例えば20Pa以下まで真空排気する。
（ステップ１３０）WF6ガスに若干のAr、N2を混合したものをシャワーヘッド２０へ供給しつつ、チャンバ３０を所定の圧力に保持排気して、例えばWF6を分圧×時間＝470Pa.secとなるように供給する。
（ステップ１４０）ガス供給を停止して、チャンバ３０を例えば20Pa以下まで真空排気する。
（ステップ１５０）NH3ガスに若干のAr、N2を混合したものをシャワーヘッド２０へ供給しつつ、チャンバ３０を所定の圧力に保持排気して、例えばウエハW上に略均等にNH3を470Pa.secとなるように供給する。
（ステップ１６０）ガス供給を停止して、チャンバ３０を例えば20Pa以下まで真空排気する。
（ステップ１７０）（ステップ１３０）から（ステップ１６０）までの処理を所定の回数繰り返す。
【００２９】
ここで、図１に示したフローチャートによる薄膜の形成方法と、図４に示した本発明による薄膜の形成方法とを比較しつつ説明する。
【００３０】
図４に示した本発明に係る薄膜の形成方法に従うことなく、図１のフローチャートに従って成膜した場合には、（ステップ１３０）から（ステップ１６０）までを３０サイクル繰り返した場合、最初１０サイクルは成膜せず、その後の２０サイクルにおいて１サイクルあたり0.64nmの速度で成膜したため、総膜厚としては12.8nmとなった。
【００３１】
一方、本発明に従って、図４のフローチャートに従って成膜した場合には、（ステップ１３０）から（ステップ１６０）までを同じく３０サイクル繰り返した場合、最初の１サイクル目から成膜したため、総膜厚20.1nmとなりスループットの改善につながった。
【００３２】
ところで、上記した実施例においては、ALD法によりW２N膜を形成する場合WF6ガスとNH3ガスの供給の間で真空排気を行なう例を示した。しかるに、本発明はこの例に限定されるものではなく、真空排気を行なう代わりに、WF6ガス或いはNH3ガスを所定のガスにより押し出す、いわゆるパージ処理を実施することとしても良い。具体的には、WF6ガス或いはNH3ガスの供給を停止した後、例えば５００sccm以上の大流量のAr，N2等の不活性ガス或いはH2を供給し、チャンバ３０内のWF6ガス或いはNH3ガスを押し出すものである。
【００３３】
ここで、パージガスとしてH2を用いることは、特にW２N膜を酸化させたくない場合に有効である。また、真空排気、パージ、真空排気を１つのセットとして運用しても、総成膜時間が長くなる問題はあるが、WF6ガス、或いはNH3ガスの残留を除去する効果が高くなって良い。
【００３４】
また、上記実施例においては、ALD法でW２N膜を形成する条件として、ウエハ温度370℃、１サイクルのWF6ガス供給、NH3ガス供給をいずれも470Pa.secとし、１サイクルあたりのW２N膜の成膜量が約0.6から0.7nmである例を示した。しかしながら、本発明者らが、このW２N膜の形成方法として種々検討した結果、図５、６に示すような以下の関係を見出した。
【００３５】
図５は、１サイクルあたり成膜厚さのウエハ温度依存性を示している。同図に示されるように、ウエハ温度が300℃から450℃の範囲では１サイクルあたり成膜厚さはウエハ温度によらず一定である。しかるに、ウエハ温度が450℃を超えると、１サイクルあたり成膜厚さが減少する現象が発生した。この１サイクルあたり成膜厚さがウエハ温度によらず一定な領域は、反応が原料の吸着を律速過程として進んでいることを示すものであり、制御性良く、被覆性に優れた、W２N膜を得られる領域として好適である。
【００３６】
また、図６は、１サイクルあたり成膜厚さのWF6ガス或いはNH3ガスの供給量依存性を示しており、ウエハ温度370℃で実験した例を示している。同図より、ガスの供給量が200Pa.sec以上で、１サイクルあたり成膜厚さが飽和していることがわかる。この領域は、反応が原料の吸着を律速過程として進んでいることを示すものであり、制御性良く、被覆性に優れた、W２N膜を得られる領域として好適である。
【００３７】
また、上記実施例には、複数種の原料ガスを複数同時に供給する前処理（即ち、図４のステップ１１５の処理）の時間が7.5secである例を示した。しかしながら、この前処理の時間はこれに限られるものではない。
【００３８】
図４のステップ１１５で実施されるいわゆる前処理は、対象表面（ウエハの表面）を改質し、その後のALD法による成膜時に原料ガスを吸着しやすくする効果がある。即ち、たとえ僅かな時間でも、複数種の原料ガスを複数同時に供給してできた混合体が対象表面に到達すれば改質の効果は有るので、処理時間の下限は原料ガスの混合体が対象表面に到達するのに必要な時間として0.1sec以上とした。
【００３９】
一方、前処理時間が2.0nmの成膜に相当する時間を超えると、この前処理によって対象表面（ウエハの表面）に膜が形成されてしまう。よって、ALD法により形成される膜は、前処理時に形成された膜上に形成されることとなる。
【００４０】
この前処理時に形成される膜は、複数種の原料ガスを複数同時に供給することにより形成される膜であるため、ALD法により形成される膜に比べ、被覆性、平滑性、膜の純度が劣る。従って、この前処理時に形成される膜は、その上部に形成されるALD法により形成される膜に影響を与え、ALD法により形成される膜も被覆性、平滑性、膜の純度などの特性が劣化してしまう。よって、前処理時間が2.0nmの成膜に相当する時間を超えることは好ましくない。
【００４１】
これに対し、前処理時間が0.1secから2.0nmの成膜に相当する時間の範囲であれば、ALD法における原料ガス吸着の促進効果を持ちながら、その後にALD法により成膜される膜の膜質へ影響を与えないので好適である。
【００４２】
また、2.0nm以下の膜は非常に薄く、例えばSEM〈走査型電子顕微鏡〉等の手段でも検知できない場合ある。しかるに、前処理による効果を実現できる膜厚は、上記のように前処理を実施する時間により管理することができる。従って、直接前処理により形成される膜厚を測定することなく、単に前処理の実施時間を管理するだけの簡単な処理で、上記した所定の効果が期待できる。
【００４３】
また、上記した実施例では、ALD法による成膜において、WF6ガスとNH3ガスを交互に供給しW２N膜を成膜する例を示したが、本発明は、これに限られるものではなく、図７のフローチャートに示すように、WF6ガス，NH3ガス，SiH4ガス、をこの順に繰り返して供給しても良い。
【００４４】
この場合、WF6ガスとSiH4ガスの供給が隣り合うことにより、WやWSixなどが形成され、W2N膜中にこれらが含まれる混合膜（ＷＮＸ膜）を形成することができる。WやWSixはW2Nに比べて比抵抗が低いため、各ガスの供給量を変化させたり供給順に変化を持たせたりすることにより、WNX膜中のW2N及びWSixの量を制御することができる。これにより、W2N単独膜に比べて比抵抗を低くしたり、膜中にSiを含有させたりすることが可能となり、任意の特性を有した薄膜の形成が可能となる。例えば、WF6，SiH4，NH3，WF6，SiH4の順に繰り返し供給すると、WNx膜中のW2Nの比率が低減し、WとWSixの比率が増えるので、比抵抗の低いWNx膜を得ることができる。
【００４５】
また、上記した実施例では、図３に示す真空処理装置を用い、複数種の原料ガスを複数同時に供給する前処理時も、またその後において複数種の原料ガスを１種類ずつ複数回にわたり供給して成膜する時（ALD法による成膜時）にも、シャワーヘッド２０を通して各ガスの供給を実施した。
【００４６】
図８は、参考の実施形態を示している（図３と同一構成については同一符号を付す）。同図に示すように、前処理時はシャワーヘッド２０を通じてガス供給するが、ALD法による成膜時には、シャワーヘッド２０を介さず、側面から各ガスをチャンバ３０内に流入する構成としたものである。
【００４７】
具体的な構成としては、各ガス供給源１０Ａ〜１０Ｃに接続されたガス供給配管を、配管４４Ａ〜４６Ａと配管４４Ｂ〜４６Ｂに分岐し、配管４４Ａ〜４６Ａをシャワーヘッド２０に接続すると共に、配管４４Ｂ〜４６Ｂをチャンバ３０の側面に配設されたノズル４７〜４９と接続した構成とした。また、配管４４Ａ〜４６Ａには弁装置４４Ｃ〜４６Ｃを配設し、配管４４Ｂ〜４６Ｂには弁装置４４Ｄ〜４６Ｄを配設することにより、配管４４Ａ〜４６Ａ及び配管４４Ｂ〜４６Ｂ内を流れるガス量を制御しうる構成とした。
【００４８】
前処理時には、複数種の原料ガスを複数同時に供給するため、ウエハＷの表面への均一な供給のためにシャワーヘッド２０は必要である。よって、前処理時には弁装置４４Ｄ〜４６Ｄを閉弁すると共に弁装置４４Ｃ〜４６Ｃを開弁し、原料ガスをすることによりシャワーヘッド２０に供給する。一方、ALD法による成膜時には、弁装置４４Ｃ〜４６Ｃを閉弁すると共に弁装置４４Ｄ〜４６Ｄを開弁し、原料ガスをチャンバ３０の側面から供給する。
【００４９】
ALD法による成膜時には、原料ガスの吸着過程が成膜の律速となるため、ガス供給にノズル４７〜４９を用いた構成としても問題ない。ガス置換の観点からは、コンダクタンスの小さいシャワーヘッド２０よりも、構造の簡単なノズル４７〜４９の方が有利である場合もあり、好適である。
【００５０】
尚、上記した実施例では、ALD法による成膜において、WF6ガスとNH3ガスを交互に供給しW２N膜を成膜する例、及びWF6ガス，NH3ガス，SiH4ガスを交互に供給しWNx膜を成膜する例を主に示してきたが、本発明はこれに限られることなく、他の金属膜や、絶縁膜の成膜にも適用できることは勿論である。
【００５１】
以下に、TiCl4ガスとNH3を交互に供給し、TiNを成膜する例について、図９を用いて説明する。
【００５２】
（ステップ３００）半導体ウエハWをチャンバ３０内に搬入し、予め所定の温度例えば４５０℃に加熱したサセプタ３２に載置する。
【００５３】
（ステップ３１０）Ar或いはN2をシャワーヘッド２０へ供給しつつ、チャンバ３０を例えば400Paに保持排気して半導体ウエハWにサセプタ３２の熱を伝熱し昇温する。
【００５４】
（ステップ３１５）若干のAr、N2を混合して以下の分圧に調整したTiCl4ガスとNH3ガスを同時に10sec供給することよりなる前処理を実施する。この処理時間は、この流量構成でTiN膜が2nm成膜する時間に相当している。
TiCl4分圧＝23Pa,NH3分圧＝301Pa
（ステップ３２０）ガス供給を停止して、チャンバ３０を例えば20Pa以下まで真空排気する。
【００５５】
（ステップ３３０）TiCl4ガスに若干のAr、N2を混合したものをシャワーヘッド２０へ供給しつつ、チャンバ３０を所定の圧力に保持排気して、例えばTiCl4を分圧×時間＝260Pa.secとなるように供給する。
【００５６】
(ステップ３４０)ガス供給を停止して、チャンバ３０を例えば20Pa以下まで真空排気する。
【００５７】
（ステップ３５０）NH3ガスに若干のAr、N2を混合したものをシャワーヘッド２０へ供給しつつ、チャンバ３０を所定の圧力に保持排気して、例えばウエハＷ上に略均等にNH3を665Pa.secとなるように供給する。
【００５８】
（ステップ３６０）ガス供給を停止して、チャンバ３０を例えば20Pa以下まで真空排気する。
【００５９】
（ステップ３７０）（ステップ３３０）から（ステップ３６０）までを所定の回数例えば100サイクル繰り返した場合、総膜厚として14nmを得た。
【００６０】
また、上記した実施例に従わず、ステップ３１５を行なわなかった場合には、（ステップ３７０）（ステップ３３０）から（ステップ３６０）までの繰り返しにおいて、最初の８サイクルは成膜が見られず、100サイクル後の膜厚として12.8nmを得た。
【００６１】
以上、上記実施例においては、ALD法によりTiN膜を形成する場合、TiCl4ガスとNH3の供給の間を、真空排気する例を示したが、例に縛られることなく、代わりに、TiCl4ガス或いはNH3ガスの供給を停止した後、例えば500sccm以上の大流量のAr，N2などの不活性ガス或いは、H2を供給し、チャンバ３０内のTiCl4ガス或いはNH3ガスを押し出すいわゆるパージを実施しても良い。ここで、H2は、特にTiN膜を酸化させたくない場合に有効である。また、真空排気、パージ、真空排気を１つのセットとして運用しても、総成膜時間が長くなる問題はあるが、TiCl4ガス、或いはNH3ガスの残留を除去する効果が高くなって良い。
【００６２】
上述のように本実施例によれば、原料ガスを交互に供給することにより成膜を行なう成膜方法（ＡＬＤ法）の実施前に、複数種の原料ガスを複数同時に供給する前処理を実施することにより、原料ガスを交互に供給することにより成膜を行なう薄膜形成処理のインキュベーションタイムを短くすることができ、よってスループットの高い薄膜形成を行なうことができる。
【００６３】
本発明は、具体的に開示された実施例に限定されるものではなく、クレームされた本発明の範囲から逸脱することなく、種々の変形例や実施例が考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】図１は、従来のＡＬＤ法による成膜を実施するためのフローチャートである。
【図２】図２は、従来のＡＬＤ法及び本発明による極薄膜の形成方法を実施したときの原料ガス供給サイクル数と成膜厚さの関係を示すためのグラフである。
【図３】図３は、本発明による極薄膜の形成方法を実施するための真空処理装置を示す概略構成図である。
【図４】図４は、本発明の一実施例によるW2N薄膜の形成方法を実施すためのフローチャートである。
【図５】図５は、本発明の一実施例による薄膜の形成方法を実施したときのウエハ温度と１サイクルあたりの成膜厚さの関係を示すグラフである。
【図６】図６は、本発明の一実施例による薄膜の形成方法を実施した時のWF6ガス或いはNH3ガスの供給量と１サイクル当たりの成膜厚さの関係を示す図である。
【図７】図７は、本発明の一実施例による薄膜の形成方法を実施するためのフローチャートである。
【図８】図８は、薄膜の形成方法を実施するための真空処理装置を示す概略構成図である。
【図９】図９は、本発明の一実施例によるTiN薄膜の形成方法を実施すためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００６５】
１０A〜１０C  ガス供給源
２０  シャワーヘッド
２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ  ブロック体
２１  シャワーヘッドヒーター
２２〜２４  ガス流入口
２５，２６  導入通路
３０  チャンバ
３１  チャンバヒーター
３２  サセプタ
３３  支持部材
４０  排気管
４１  バルブ
４２  真空ポンプ
５０  電源
W  半導体ウエハ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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