(57)【要約】  低抵抗な膜を形成可能な技術を提供する。  処理室内の基板に、金属含有ガスの供給と並行して、シリコンおよび水素を含み、ハロゲンを含まない還元ガスを供給する第１の処理を有する第１の工程と、金属含有ガスの供給を停止し、還元ガスの供給を維持する第２の処理と還元ガスの供給を停止するとともに処理室内に不活性ガスを供給し、第２の処理の圧力と同等の圧力を維持するか、異なる圧力に調整する第３の処理とを有する第２の工程と、基板に対して、窒素含有ガスを供給する第３の工程と、を順次繰り返す工程と、を有する。
2020175314.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理室内の基板に、金属含有ガスの供給と並行して、シリコンおよび水素を含み、ハロゲンを含まない還元ガスを供給する第１の処理を有する第１の工程と、
前記金属含有ガスの供給を停止し、前記還元ガスの供給を維持する第２の処理と前記還元ガスの供給を停止するとともに前記処理室内に不活性ガスを供給し、前記第２の処理の圧力と同等の圧力を維持するか、異なる圧力に調整する第３の処理とを有する第２の工程と、
前記基板に対して、窒素含有ガスを供給する第３の工程と、
を順次所定回数実行する工程を有する半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記第３の処理の圧力を前記第２の処理の圧力よりも高くするように前記不活性ガスを供給する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記第３の処理の圧力を前記第２の処理の圧力よりも低くするように前記不活性ガスを供給する請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記第３の処理の排気バルブの開度を前記第２の処理における排気バルブの開度よりも大きくする請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記第３の処理では、前記金属含有ガスを供給する第１ノズルと、前記還元ガスを供給する第２ノズルと、前記窒素含有ガスを供給する第３ノズルから前記不活性ガスを供給し、前記第２ノズルから供給される前記不活性ガスの流量を他のノズルから供給される前記不活性ガスの流量よりも多くする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記第２の工程では、前記第２の処理の終了前に、前記不活性ガスの供給を開始する処理を有する請求項１乃至５のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記第２の工程では、前記第２の処理の終了前に、前記還元ガスの流量を徐々に減らすとともに、前記不活性ガスの流量を徐々に増やす処理を有する請求項１乃至６のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記第３の処理の長さを前記第２の処理の長さよりも長く構成する請求項１乃至７のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記第３の処理と前記第３の工程との間に排気工程を有する請求項１乃至８のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
基板を処理する処理室と、
前記基板に金属含有ガスを供給する第１ガス供給部と、
前記基板にシリコンおよび水素を含み、ハロゲンを含まない還元ガスを供給する第２ガス供給部と、
前記基板に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、
前記基板に窒素含有ガスを供給する第３ガス供給部と、
前記金属含有ガスの供給と並行して、前記還元ガスを供給する第１の処理を有する第１の工程と、
前記金属含有ガスの供給を停止し、前記還元ガスの供給を維持する第２の処理と前記還元ガスの供給を停止するとともに前記処理室内に不活性ガスを供給し、前記第２の処理の圧力と同等の圧力を維持するか、異なる圧力に調整する第３の処理とを有する第２の工程と、
前記基板に前記窒素含有ガスを供給する第３の工程と、
を前記第１ガス供給部と前記第２ガス供給部と前記不活性ガス供給部と前記第３ガス供給部とを制御するよう構成された制御部と、
を有する基板処理装置。
【請求項１１】
処理室内の基板に、金属含有ガスの供給と並行して、シリコンおよび水素を含み、ハロゲンを含まない還元ガスを供給させる第１の処理を有する第１の手順と、
前記金属含有ガスの供給を停止し、前記還元ガスの供給を維持する第２の処理と前記還元ガスの供給を停止するとともに前記処理室内に不活性ガスを供給し、前記第２の処理の圧力と同等の圧力を維持させるか、異なる圧力に調整する第３の処理を有する第２の手順と、
前記基板に対して、窒素含有ガスを供給する第３の手順と、
を順次繰り返す手順と、を基板処理装置に実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、半導体装置の製造方法、基板処理装置及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
３次元構造を持つＮＡＮＤ型フラッシュメモリのコントロールゲートには例えばタングステン（Ｗ）膜が用いられており、このＷ膜の成膜にはＷを含む六フッ化タングステン（ＷＦ６）ガスが用いられている。また、このＷ膜と絶縁膜との間にバリア膜として窒化チタン（ＴｉＮ）膜を設けることがある。このＴｉＮ膜は、Ｗ膜と絶縁膜の密着性を高める役割をすると共に、Ｗ膜中に含まれるフッ素（Ｆ）が絶縁膜へ拡散することを防止する役割を担い、成膜は四塩化チタン（ＴｉＣｌ４）ガスとアンモニア（ＮＨ３）ガスを用いて行われるのが一般的である（例えば特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−６７８３号公報
【特許文献２】特開２０１５−２０７５９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、低抵抗な膜を形成可能な技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一態様によれば、
処理室内の基板に、金属含有ガスの供給と並行して、シリコンおよび水素を含み、ハロゲンを含まない還元ガスを供給する第１の処理を有する第１の工程と、金属含有ガスの供給を停止し、還元ガスの供給を維持する第２の処理と還元ガスの供給を停止するとともに処理室内に不活性ガスを供給し、第２の処理の圧力と同等の圧力を維持するか、異なる圧力に調整する第３の処理とを有する第２の工程と、基板に対して、窒素含有ガスを供給する第３の工程と、を順次繰り返す工程と、を有する技術が提供される。
【発明の効果】
【０００６】
本開示によれば、低抵抗な膜を形成可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】基板処理装置の縦型処理炉の概略を示す縦断面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線概略横断面図である。
【図３】基板処理装置のコントローラの概略構成図であり、コントローラの制御系をブロック図で示す図である。
【図４】本開示における基板処理フローを示す図である。
【図５】ガス供給シーケンスを示す図である。
【図６】ガス供給シーケンスを示す図である。
【図７】ガス供給シーケンスを示す図である。
【図８】第２の工程における不活性ガス流量比を示す図である。
【図９】ガス供給シーケンスを示す図である。
【図１０】ガス供給シーケンスを示す図である。
【図１１】ガス供給シーケンスを示す図である。
【図１２】ガス供給シーケンスを示す図である。
【図１３】実験結果例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
＜実施形態＞ 
以下、実施形態の例について、図１〜４を参照しながら説明する。
【０００９】
（１）基板処理装置の構成 
基板処理装置１０は、加熱手段（加熱機構、加熱系）としてのヒータ２０７が設けられた処理炉２０２を備える。ヒータ２０７は円筒形状であり、保持板としてのヒータベース（図示せず）に支持されることにより垂直に据え付けられている。
【００１０】
ヒータ２０７の内側には、ヒータ２０７と同心円状に反応容器（処理容器）を構成するアウタチューブ２０３が配設されている。アウタチューブ２０３は、例えば石英（ＳｉＯ２）、炭化シリコン（ＳｉＣ）などの耐熱性材料で構成される。アウタチューブ２０３の形状は、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されている。アウタチューブ２０３の下方には、アウタチューブ２０３と同心円状に、マニホールド（インレットフランジ）２０９が配設されている。マニホールド２０９は、例えばステンレス（ＳＵＳ）などの金属材料で構成される。マニホールド２０９の形状は、上端及び下端が開口した円筒形状に形成されている。マニホールド２０９の上端部と、アウタチューブ２０３との間には、シール部材としてのＯリング２２０ａが設けられている。マニホールド２０９がヒータベースに支持されることにより、アウタチューブ２０３は垂直に据え付けられた状態となる。
【００１１】
アウタチューブ２０３の内側には、反応容器を構成するインナチューブ２０４が配設されている。インナチューブ２０４は、例えば石英（ＳｉＯ２）、炭化シリコン（ＳｉＣ）などの耐熱性材料で構成される。インナチューブ２０４の形状は、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されている。主に、アウタチューブ２０３と、インナチューブ２０４と、マニホールド２０９とにより処理容器（反応容器）が構成されている。処理容器の筒中空部（インナチューブ２０４の内側）には処理室２０１が形成されている。
【００１２】
処理室２０１は、基板としてのウエハ２００を後述するボート２１７によって水平姿勢で鉛直方向に多段に配列した状態で収容可能に構成されている。
【００１３】
処理室２０１内には、ノズル４１０，４２０，４３０がマニホールド２０９の側壁及びインナチューブ２０４を貫通するように設けられている。ノズル４１０，４２０，４３０には、ガス供給管３１０，３２０，３３０が、それぞれ接続されている。ただし、本実施形態の処理炉２０２は上述の形態に限定されない。
【００１４】
ガス供給管３１０，３２０，３３０には上流側から順に流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）３１２，３２２，３３２がそれぞれ設けられている。また、ガス供給管３１０，３２０，３３０には、開閉弁であるバルブ３１４，３２４，３３４がそれぞれ設けられている。ガス供給管３１０，３２０，３３０のバルブ３１４，３２４，３３４の下流側には、不活性ガスを供給するガス供給管５１０，５２０，５３０がそれぞれ接続されている。ガス供給管５１０，５２０，５３０には、上流側から順に、流量制御器（流量制御部）であるＭＦＣ５１２，５２２，５３２及び開閉弁であるバルブ５１４，５２４，５３４がそれぞれ設けられている。
【００１５】
ガス供給管３１０，３２０，３３０の先端部にはノズル４１０，４２０，４３０がそれぞれ連結接続されている。ノズル４１０，４２０，４３０は、Ｌ字型のノズルとして構成されており、その水平部はマニホールド２０９の側壁及びインナチューブ２０４を貫通するように設けられている。ノズル４１０，４２０，４３０の垂直部は、インナチューブ２０４の径方向外向きに突出して配置され、かつ鉛直方向に延在するように形成されているチャンネル形状（溝形状）の予備室２０１ａの内部に設けられており、予備室２０１ａ内にてインナチューブ２０４の内壁に沿って上方（ウエハ２００の配列方向上方）に向かって設けられている。
【００１６】
ノズル４１０，４２０，４３０は、処理室２０１の下部領域から処理室２０１の上部領域まで延在するように設けられており、ウエハ２００と対向する位置にそれぞれ複数のガス供給孔４１０ａ，４２０ａ，４３０ａが設けられている。これにより、ノズル４１０，４２０，４３０のガス供給孔４１０ａ，４２０ａ，４３０ａからそれぞれウエハ２００に処理ガスを供給する。このガス供給孔４１０ａ，４２０ａ，４３０ａは、インナチューブ２０４の下部から上部にわたって複数設けられ、それぞれ同一の開口面積を有し、さらに同一の開口ピッチで設けられている。ただし、ガス供給孔４１０ａ，４２０ａ，４３０ａは上述の形態に限定されない。例えば、インナチューブ２０４の下部から上部に向かって開口面積を徐々に大きくしてもよい。これにより、ガス供給孔４１０ａ，４２０ａ，４３０ａから供給されるガスの流量をより均一化することが可能となる。
【００１７】
ノズル４１０，４２０，４３０のガス供給孔４１０ａ，４２０ａ，４３０ａは、後述するボート２１７の下部から上部までの高さの位置に複数設けられている。そのため、ノズル４１０，４２０，４３０のガス供給孔４１０ａ，４２０ａ，４３０ａから処理室２０１内に供給された処理ガスは、ボート２１７の下部から上部までに収容されたウエハ２００の全域に供給される。ノズル４１０，４２０，４３０は、処理室２０１の下部領域から上部領域まで延在するように設けられていればよいが、ボート２１７の天井付近まで延在するように設けられていることが好ましい。
【００１８】
ガス供給管３１０からは、処理ガスとして、金属元素を含む原料ガス（金属含有ガス）が、ＭＦＣ３１２、バルブ３１４、ノズル４１０を介して処理室２０１内に供給される。原料としては、例えば金属元素としてのチタン（Ｔｉ）を含み、ハロゲン系原料（ハロゲン化物、ハロゲン系チタン原料）としての四塩化チタン（ＴｉＣｌ４）が用いられる。
【００１９】
ガス供給管３２０からは、処理ガスとして、還元ガスが、ＭＦＣ３２２、バルブ３２４、ノズル４２０を介して処理室２０１内に供給される。還元ガスとしては、例えばシリコン（Ｓｉ）及び水素（Ｈ）を含み、ハロゲンを含まない還元ガスとしての例えばシラン（ＳｉＨ４）ガスを用いることができる。ＳｉＨ４は還元剤として作用する。
【００２０】
ガス供給管３３０からは、処理ガスとして、反応ガスが、ＭＦＣ３３２、バルブ３３４、ノズル４３０を介して処理室２０１内に供給される。反応ガスとしては、例えば窒素（Ｎ）を含むＮ含有ガスとして例えばアンモニア（ＮＨ３）ガスを用いることができる。
【００２１】
ガス供給管５１０，５２０，５３０からは、不活性ガスとして、例えば窒素（Ｎ２）ガスが、それぞれＭＦＣ５１２，５２２，５３２、バルブ５１４，５２４，５３４、ノズル４１０，４２０，４３０を介して処理室２０１内に供給される。以下、不活性ガスとしてＮ２ガスを用いる例について説明するが、不活性ガスとしては、Ｎ２ガス以外に、例えば、アルゴン（Ａｒ）ガス、ヘリウム（Ｈｅ）ガス、ネオン（Ｎｅ）ガス、キセノン（Ｘｅ）ガス等の希ガスを用いてもよい。
【００２２】
主に、ガス供給管３１０，３２０，３３０、ＭＦＣ３１２，３２２，３３２、バルブ３１４，３２４，３３４、ノズル４１０，４２０，４３０により処理ガス供給部が構成されるが、ノズル４１０，４２０，４３０のみを処理ガス供給部と考えてもよい。処理ガス供給部は単にガス供給部と称してもよい。ガス供給管３１０から原料ガスを流す場合、主に、ガス供給管３１０、ＭＦＣ３１２、バルブ３１４により原料ガス供給部が構成されるが、ノズル４１０を原料ガス供給部に含めて考えてもよい。また、ガス供給管３２０から還元ガスを流す場合、主に、ガス供給管３２０、ＭＦＣ３２２、バルブ３２４により還元ガス供給部が構成されるが、ノズル４２０を還元ガス供給部に含めて考えてもよい。また、ガス供給管３３０から反応ガスを流す場合、主に、ガス供給管３３０、ＭＦＣ３３２、バルブ３３４により反応ガス供給部が構成されるが、ノズル４３０を反応ガス供給部に含めて考えてもよい。ガス供給管３３０から反応ガスとして窒素含有ガスを供給する場合、反応ガス供給部を窒素含有ガス供給部と称することもできる。また、主に、ガス供給管５１０，５２０，５３０、ＭＦＣ５１２，５２２，５３２、バルブ５１４，５２４，５３４により不活性ガス供給部が構成される。
【００２３】
本実施形態におけるガス供給の方法は、インナチューブ２０４の内壁と、複数枚のウエハ２００の端部とで定義される円環状の縦長の空間内の予備室２０１ａ内に配置したノズル４１０，４２０，４３０を経由してガスを搬送している。そして、ノズル４１０，４２０，４３０のウエハと対向する位置に設けられた複数のガス供給孔４１０ａ，４２０ａ，４３０ａからインナチューブ２０４内にガスを噴出させている。より詳細には、ノズル４１０のガス供給孔４１０ａ、ノズル４２０のガス供給孔４２０ａ及びノズル４３０のガス供給孔４３０ａにより、ウエハ２００の表面と平行方向に向かって原料ガス等を噴出させている。
【００２４】
排気孔（排気口）２０４ａは、インナチューブ２０４の側壁であってノズル４１０，４２０，４３０に対向した位置に形成された貫通孔であり、例えば、鉛直方向に細長く開設されたスリット状の貫通孔である。ノズル４１０，４２０，４３０のガス供給孔４１０ａ，４２０ａ，４３０ａから処理室２０１内に供給され、ウエハ２００の表面上を流れたガスは、排気孔２０４ａを介してインナチューブ２０４とアウタチューブ２０３との間に形成された隙間で構成された排気路２０６内に流れる。そして、排気路２０６内へと流れたガスは、排気管２３１内に流れ、処理炉２０２外へと排出される。
【００２５】
排気孔２０４ａは、複数のウエハ２００の側面と対向する位置に設けられており、ガス供給孔４１０ａ、４２０ａ、４３０ａから処理室２０１内のウエハ２００の近傍に供給されたガスは、水平方向に向かって流れた後、排気孔２０４ａを介して排気路２０６内へと流れる。排気孔２０４ａはスリット状の貫通孔として構成される場合に限らず、複数個の孔により構成されていてもよい。
【００２６】
マニホールド２０９には、処理室２０１内の雰囲気を排気する排気管２３１が設けられている。排気管２３１には、上流側から順に、処理室２０１内の圧力を検出する圧力検出器（圧力検出部）としての圧力センサ２４５，排気バルブとしてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２４３，真空排気装置としての真空ポンプ２４６が接続されている。ＡＰＣバルブ２４３は、真空ポンプ２４６を作動させた状態で弁を開閉することで、処理室２０１内の真空排気及び真空排気停止を行うことができ、更に、真空ポンプ２４６を作動させた状態で弁開度を調節することで、排気コンダクタンスを調整することにより、処理室２０１内の圧力を調整することができる。主に、排気孔２０４ａ，排気路２０６，排気管２３１，ＡＰＣバルブ２４３及び圧力センサ２４５により、排気部が構成される。少なくとも排気口２０４ａを排気部と考えても良い。真空ポンプ２４６を排気部に含めて考えてもよい。
【００２７】
マニホールド２０９の下方には、マニホールド２０９の下端開口を気密に閉塞可能な炉口蓋体としてのシールキャップ２１９が設けられている。シールキャップ２１９は、マニホールド２０９の下端に鉛直方向下側から当接されるように構成されている。シールキャップ２１９は、例えばＳＵＳ等の金属材料で構成される。シールキャップ２１９の形状は、円盤状に形成されている。シールキャップ２１９の上面には、マニホールド２０９の下端と当接するシール部材としてのＯリング２２０ｂが設けられている。シールキャップ２１９における処理室２０１の反対側には、ウエハ２００を収容するボート２１７を回転させる回転機構２６７が設置されている。回転機構２６７の回転軸２５５は、シールキャップ２１９を貫通してボート２１７に接続されている。回転機構２６７は、ボート２１７を回転させることでウエハ２００を回転させるように構成されている。シールキャップ２１９は、アウタチューブ２０３の外部に垂直に設置された昇降機構としてのボートエレベータ１１５によって鉛直方向に昇降されるように構成されている。ボートエレベータ１１５は、シールキャップ２１９を昇降させることで、ボート２１７を処理室２０１内外に搬入及び搬出することが可能なように構成されている。ボートエレベータ１１５は、ボート２１７及びボート２１７に収容されたウエハ２００を、処理室２０１内外に搬送する搬送装置（搬送機構）として構成されている。
【００２８】
基板支持具としてのボート２１７は、複数枚、例えば１〜２００枚のウエハ２００を、水平姿勢で、かつ、互いに中心を揃えた状態で鉛直方向に間隔を空けて配列可能なように構成されている。ボート２１７は、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料で形成される。ボート２１７の下部には、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料で形成される断熱板２１８が水平姿勢で多段（図示せず）に支持されている。この構成により、ヒータ２０７からの熱がシールキャップ２１９側に伝わりにくくなっている。ただし、本実施形態は上述の形態に限定されない。例えば、ボート２１７の下部に断熱板２１８を設けずに、石英やＳｉＣ等の耐熱性材料からなる筒状の部材として構成された断熱筒を設けてもよい。
【００２９】
図２に示すように、インナチューブ２０４内には温度検出器としての温度センサ２６３が設置されており、温度センサ２６３により検出された温度情報に基づきヒータ２０７への通電量を調整することで、処理室２０１内の温度が所望の温度分布となるように構成されている。温度センサ２６３は、ノズル４１０，４２０及び４３０と同様にＬ字型に構成されており、インナチューブ２０４の内壁に沿って設けられている。
【００３０】
図３に示すように、制御部（制御手段）であるコントローラ１２１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１２１ａ，ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）１２１ｂ，記憶装置１２１ｃ，Ｉ／Ｏポート１２１ｄを備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ１２１ｂ，記憶装置１２１ｃ，Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、内部バスを介して、ＣＰＵ１２１ａとデータ交換可能なように構成されている。コントローラ１２１には、例えばタッチパネル等として構成された入出力装置１２２が接続されている。
【００３１】
記憶装置１２１ｃは、例えばフラッシュメモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）等で構成されている。記憶装置１２１ｃ内には、基板処理装置の動作を制御する制御プログラム、後述する半導体装置の製造方法の手順や条件などが記載されたプロセスレシピなどが、読み出し可能に格納されている。プロセスレシピは、後述する半導体装置の製造方法における各工程（各ステップ）をコントローラ１２１に実行させ、所定の結果を得ることができるように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。以下、このプロセスレシピ、制御プログラム等を総称して、単に、プログラムともいう。本開示においてプログラムという言葉を用いた場合は、プロセスレシピ単体のみを含む場合、制御プログラム単体のみを含む場合、または、プロセスレシピ及び制御プログラムの組み合わせを含む場合がある。ＲＡＭ１２１ｂは、ＣＰＵ１２１ａによって読み出されたプログラムやデータ等が一時的に保持されるメモリ領域（ワークエリア）として構成されている。
【００３２】
Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、上述のＭＦＣ３１２，３２２，３３２，５１２，５２２，５３２、バルブ３１４，３２４，３３４，５１４，５２４，５３４、圧力センサ２４５、ＡＰＣバルブ２４３、真空ポンプ２４６、ヒータ２０７、温度センサ２６３、回転機構２６７、ボートエレベータ１１５等を、制御可能に接続されている。ここで接続とは、電気的に直接接続されていることや、間接的に接続されていること、電気信号を直接又は間接的に送受信可能に構成されていることも含む。
【００３３】
ＣＰＵ１２１ａは、記憶装置１２１ｃから制御プログラムを読み出して実行すると共に、入出力装置１２２からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置１２１ｃからレシピ等を読み出すように構成されている。ＣＰＵ１２１ａは、読み出したレシピの内容に沿うように、ＭＦＣ３１２，３２２，３３２，５１２，５２２，５３２による各種ガスの流量調整動作、バルブ３１４，３２４，３３４，５１４，５２４，５３４の開閉動作、ＡＰＣバルブ２４３の開閉動作及びＡＰＣバルブ２４３による圧力センサ２４５に基づく圧力調整動作、温度センサ２６３に基づくヒータ２０７の温度調整動作、真空ポンプ２４６の起動及び停止、回転機構２６７によるボート２１７の回転及び回転速度調節動作、ボートエレベータ１１５によるボート２１７の昇降動作、ボート２１７へのウエハ２００の収容動作等を制御するように構成されている。
【００３４】
コントローラ１２１は、外部記憶装置（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスク、ＣＤやＤＶＤ等の光ディスク、ＭＯ等の光磁気ディスク、ＵＳＢメモリやメモリカード等の半導体メモリ）１２３に格納された上述のプログラムを、コンピュータにインストールすることにより構成することができる。記憶装置１２１ｃや外部記憶装置１２３は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成されている。以下、これらを総称して、単に、記録媒体ともいう。本開示において記録媒体は、記憶装置１２１ｃ単体のみを含む場合、外部記憶装置１２３単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。コンピュータへのプログラムの提供は、外部記憶装置１２３を用いず、インターネットや専用回線等の通信手段を用いて行ってもよい。
【００３５】
（２）基板処理工程（成膜工程） 
半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程として、ウエハ２００上に、例えばゲート電極を構成する金属膜を形成する工程の一例について、図４を用いて説明する。金属膜を形成する工程は、上述した基板処理装置１０の処理炉２０２を用いて実行される。以下の説明において、基板処理装置１０を構成する各部の動作はコントローラ１２１により制御される。
【００３６】
本開示において「ウエハ」という言葉を用いた場合は、「ウエハそのもの」を意味する場合や、「ウエハとその表面に形成された所定の層や膜等との積層体」を意味する場合がある。本開示において「ウエハの表面」という言葉を用いた場合は、「ウエハそのものの表面」を意味する場合や、「ウエハ上に形成された所定の層や膜等の表面」を意味する場合がある。本開示において「基板」という言葉を用いた場合も、「ウエハ」という言葉を用いた場合と同義である。
【００３７】
また、本開示において「Ｓｉ原子を含まないＴｉＮ膜」とは、ＴｉＮ膜中にＳｉ原子を全く含まない場合のほか、Ｓｉ原子をほぼ含まない場合や、Ｓｉ原子を実質的に含まない場合等、ＴｉＮ膜中のＳｉ含有量が極めて低い場合も含まれ、例えばＴｉＮ膜中のＳｉ含有量が４％程度であって、好ましくは４％以下である場合も含まれる。
【００３８】
以下に図４〜図１２に基づいて、本開示の半導体装置の製造方法のフローやガス供給シーケンスについて説明する。なお、図５〜図８、図９〜図１２の横軸は時間を表し、縦軸は、それぞれのガス供給量、バルブ開度、圧力を示している。供給量、バルブ開度、圧力は任意単位としている。
【００３９】
（基板搬入工程Ｓ３０１） 
複数枚のウエハ２００がボート２１７に装填（ウエハチャージ）されると、図１に示されているように、複数枚のウエハ２００を支持したボート２１７は、ボートエレベータ１１５によって持ち上げられて処理室２０１内に搬入（ボートロード）される。この状態で、シールキャップ２１９はＯリング２２０を介して反応管２０３の下端開口を閉塞した状態となる。
【００４０】
（雰囲気調整工程Ｓ３０２） 
処理室２０１内が所望の圧力（真空度）となるように真空ポンプ２４６によって真空排気される。この際、処理室２０１内の圧力は、圧力センサ２４５で測定され、この測定された圧力情報に基づき、ＡＰＣバルブ２４３がフィードバック制御される（圧力調整）。真空ポンプ２４６は、少なくともウエハ２００に対する処理が完了するまでの間は常時作動させた状態を維持する。また、処理室２０１内が所望の温度となるようにヒータ２０７によって加熱される。この際、処理室２０１内が所望の温度分布となるように、温度センサ２６３が検出した温度情報に基づきヒータ２０７への通電量がフィードバック制御される（温度調整）。ヒータ２０７による処理室２０１内の加熱は、少なくともウエハ２００に対する処理が完了するまでの間は継続して行われる。
【００４１】
［第１の工程Ｓ３０３］（ＴｉＣｌ４ガス供給） 
バルブ３１４を開き、ガス供給管３１０内に原料ガスであるＴｉＣｌ４ガスを流す。ＴｉＣｌ４ガスは、ＭＦＣ３１２により流量調整され、ノズル４１０のガス供給孔４１０ａから処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。このとき、ウエハ２００に対してＴｉＣｌ４ガスが供給される。これと並行してバルブ５１４を開き、ガス供給管５１０内にＮ２ガス等の不活性ガスを流す。ガス供給管５１０内を流れたＮ２ガスは、ＭＦＣ５１２により流量調整され、ＴｉＣｌ４ガスと一緒に処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。このとき、ノズル４２０，４３０内へのＴｉＣｌ４ガスの侵入を防止するために、バルブ５２４，５３４を開き、ガス供給管５２０，５３０内にＮ２ガスを流す。Ｎ２ガスは、ガス供給管３２０，３３０、ノズル４２０，４３０を介して処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。
【００４２】
このときＡＰＣバルブ２４３を調整して、処理室２０１内の圧力を、例えば１〜３９９０Ｐａの範囲内の圧力とする。ＭＦＣ３１２で制御するＴｉＣｌ４ガスの供給流量は、例えば０．１〜２．０ｓｌｍの範囲内の流量とする。ＭＦＣ５１２，５２２，５３２で制御するＮ２ガスの供給流量は、それぞれ例えば０．１〜２０ｓｌｍの範囲内の流量とする。このときヒータ２０７の温度は、ウエハ２００の温度が、例えば３００〜６００℃の範囲内の温度となるような温度に設定する。
【００４３】
このとき処理室２０１内に流しているガスはＴｉＣｌ４ガスとＮ２ガスである。ＴｉＣｌ４ガスの供給により、ウエハ２００（表面の下地膜）上にＴｉ含有層が形成される。Ｔｉ含有層は、Ｃｌを含むＴｉ層であってもよいし、ＴｉＣｌ４の吸着層であってもよいし、それらの両方を含んでいてもよい。なお、ＴｉＣｌ４ガスとＮ２ガスだけが供給されている時間は、所定のＴ１時間である。
【００４４】
（ＳｉＨ４ガス供給） 
ＴｉＣｌ４ガスの供給開始から所定時間（Ｔ１）経過後であって例えば０．０１〜５秒後に、バルブ３２４を開き、ガス供給管３２０内に還元ガスであるＳｉＨ４ガスを流す。ＳｉＨ４ガスは、ＭＦＣ３２２により流量調整され、ノズル４２０のガス供給孔４２０ａから処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。このとき、同時にバルブ５２４を開き、ガス供給管５２０内にＮ２ガス等の不活性ガスを流す。ガス供給管５２０内を流れたＮ２ガスは、ＭＦＣ５２２により流量調整され、ＳｉＨ４ガスと一緒に処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。このとき、ノズル４３０内へのＴｉＣｌ４ガスとＳｉＨ４ガスの侵入を防止するために、バルブ５３４を開き、ガス供給管５３０内にＮ２ガスを流す。Ｎ２ガスは、ガス供給管３３０、ノズル４３０を介して処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。このとき、ウエハ２００に対してＴｉＣｌ４ガスとＳｉＨ４ガスとＮ２ガスが同時に供給されることとなる。すなわち少なくともＴｉＣｌ４ガスとＳｉＨ４ガスとが並行して供給される期間（タイミング）を有する。この期間を、第１の処理とも呼ぶ。なお、第１の処理が行われている期間を第１のタイミングとも呼ぶ。このＴｉＣｌ４ガスとＳｉＨ４ガスが同時に供給されている時間はＳ１とする。ここで、好ましくは、Ｓ１時間＞Ｔ１時間とする。この様に構成することにより、ウエハ２００の表面へのＨＣｌの吸着を抑制することや、処理室２０１中のＨＣｌの除去効果を高めることができる。
【００４５】
このときＡＰＣバルブ２４３を調整して、処理室２０１内の圧力を、例えば１３０〜３９９０Ｐａ、好ましくは５００〜２６６０Ｐａ、より好ましくは６００〜１５００Ｐａの範囲内の圧力とする。処理室２０１内の圧力が１３０Ｐａより低いと、ＳｉＨ４ガスに含まれるＳｉがＴｉ含有層に進入し、成膜されるＴｉＮ膜に含まれる膜中のＳｉ含有率が高くなってＴｉＳｉＮ膜となってしまう可能性がある。処理室２０１内の圧力が３９９０Ｐａより高い場合も同様に、ＳｉＨ４ガスに含まれるＳｉがＴｉ含有層に進入し、成膜されるＴｉＮ膜に含まれる膜中のＳｉ含有率が高くなってＴｉＳｉＮ膜となってしまう可能性がある。このように、処理室２０１内の圧力は低すぎても高すぎても、成膜される膜の元素組成が変化してしまう。ＭＦＣ３２２で制御するＳｉＨ４ガスの供給流量は、ＴｉＣｌ４の流量以上に設定する。例えば０．１〜５ｓｌｍ、好ましくは０．３〜３ｓｌｍ、より好ましくは０．５〜２ｓｌｍの範囲内の流量とする。ＭＦＣ５１２，５２２，５３２で制御するＮ２ガスの供給流量は、それぞれ例えば０．０１〜２０ｓｌｍ、好ましくは０．１〜１０ｓｌｍ、より好ましくは０．１〜１ｓｌｍの範囲内の流量とする。このときヒータ２０７の温度は、ＴｉＣｌ４ガス供給ステップと同様の温度に設定する。
【００４６】
ＴｉＣｌ４ガスの供給を開始してから所定時間経過後であって例えば０．０１〜１０秒後に、ガス供給管３１０のバルブ３１４を閉じて、ＴｉＣｌ４ガスの供給を停止する。つまり、ＴｉＣｌ４ガスをウエハ２００に対して供給する時間は、例えば０．０１〜１０秒の範囲内の時間とする。ＴｉＣｌ４ガスの供給停止後は、ウエハ２００に対して所定のＳ２時間の間、ＳｉＨ４ガスとＮ２ガスが供給されることとなる。この様に、ウエハ２００にＴｉＣｌ４ガスが供給されずに、ＳｉＨ４ガスが供給されている処理を第２の処理と呼ぶ。なお、第２の処理が行われている期間を、第２のタイミングとも呼ぶ。また、ガス供給管５１０，５３０からガス供給管３１０，３３０、ノズル４１０，４３０を介して処理室２０１にＮ２ガスの供給を継続させる。これにより、処理室２０１からノズル４１０，４３０内へのＳｉＨ４ガスの侵入を抑制することできる。
【００４７】
［第２の工程Ｓ３０４］（残留ガス除去） 
ＳｉＨ４ガスの供給を開始してから所定時間経過後であって、例えば０．０１〜６０秒後、好ましくは０．１〜３０秒後、より好ましくは１〜２０秒後にバルブ３２４を閉じて、ＳｉＨ４ガスの供給を停止する。つまり、ＳｉＨ４ガスをウエハ２００に対して供給する時間は、例えば０．０１〜６０秒、好ましくは０．１〜３０秒、より好ましくは１〜２０秒の範囲内の時間とする。ＳｉＨ４ガスをウエハ２００に対して供給する時間を０．０１秒より短くすると、成長阻害要因であるＨＣｌが十分にＳｉＨ４ガスにより還元されずＴｉ含有層に残留してしまう可能性がある。ＳｉＨ４ガスをウエハ２００に対して供給する時間を６０秒より長くすると、ＳｉＨ４ガスに含まれるＳｉがＴｉ含有層に進入し、成膜されるＴｉＮ膜に含まれる膜中のＳｉ含有率が高くなってＴｉＳｉＮ膜となってしまう可能性がある。好ましくは、ＳｉＨ４の供給時間は、ＴｉＣｌ４の供給時間よりも長く構成される。また、ＴｉＣｌ４ガスの供給停止後のＳｉＨ４ガスの供給時間（Ｓ２）は、Ｓ１と同等以上に構成される。即ち、Ｓ２≧Ｓ１の関係にある。この様に構成することで、Ｔｉ含有層中のＣｌ成分の低減や、処理室２０１中のＨＣｌの除去効果を高めることができる。
【００４８】
次に、ＳｉＨ４の供給停止と同時に、ノズル４１０、４２０、４３０から、処理室２０１内に不活性ガスとしてのＮ２ガス供給量を増加させる。また、排気管２３１のＡＰＣバルブ２４３は開いたままとして、真空ポンプ２４６により処理室２０１内の雰囲気を排気し、処理室２０１内に残留する未反応もしくはＴｉ含有層形成に寄与した後のＴｉＣｌ４ガスとＳｉＨ４ガスを処理室２０１内から排除する。このときバルブ５１４，５２４，５３４は開いたままとして、Ｎ２ガスの処理室２０１内への供給を維持する。Ｎ２ガスはパージガスとして作用し、処理室２０１内に残留する未反応もしくはＴｉ含有層形成に寄与した後のＴｉＣｌ４ガスとＳｉＨ４ガスを処理室２０１内から排除する効果を高めることができる。ここで、成長阻害要因であるＨＣｌがＳｉＨ４と反応し、四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ４）とＨ２として処理室２０１内から排出される。また、処理室２０１に残留するＳｉＨ４ガスは、Ｎ２ガスにより希釈されて排気管２３１に排気される。
【００４９】
このときのＮ２ガス流量は、ノズル４１０、４２０、４３０からの合計の流量が、１０〜６０ｓｌｍとなる様に、各ＭＦＣ５１２、５２２、５３２が制御される。好ましくは６０ｓｌｍとする。また、ＡＰＣバルブ開度は、０％〜７０％とする。このときの処理室２０１内の圧力Ｐａ２は、ＳｉＨ４ガス供給時の圧力Ｐａ１と同等になる様にＡＰＣバルブ２４３のバルブ開度と、各ＭＦＣ５１２、５２２、５３２の流量とのいずれか又は両方が制御される。圧力Ｐａ２は、例えば、１Ｔｏｒｒ〜２０Ｔｏｒｒであり、具体的には１０Ｔｏｒｒに設定される。この様に、処処理室２０１内の圧力Ｐａ２を、ＳｉＨ４ガス供給時の圧力Ｐａ１と略同等に維持する処理を第３の処理と呼ぶ。また、第３の処理が行われている期間を、第３のタイミングとも呼ぶ。
【００５０】
（圧力Ｐａ１とＰａ２） 
ここで、圧力Ｐａ１と圧力Ｐａ２の圧力比は、基板処理装置１０の各部の寸法や、ウエハ２００の枚数、ウエハ２００の表面積、等、影響を受ける。基板処理装置１０の各部の寸法としては、例えば、処理室２０１の容積、ノズル４１０、４２０、４３０の長さ、ガス供給管３１０、３２０、３３０の長さ、排気管２３１の容積、ＡＰＣバルブ２４３の位置や径、等、がある。Ｐａ１とＰａ２との圧力比の関係は、例えば、Ｐａ１＝Ｐａ２×±５０％の関係なることがある。好ましくは、Ｐａ１＝Ｐａ２×±１０％の関係になる様に、各ＭＦＣ５１２、５２２、５３２、ＡＰＣバルブ２４３のバルブ開度が制御される。Ｐａ２の圧力の制御は、各ＭＦＣ５１２、５２２、５３２の流量と、ＡＰＣバルブ２４３のバルブ開度と、のいずれか又は両方で制御され得る。以下にＰａ２の圧力を上げる場合と、下げる場合のシーケンス例を示す。
【００５１】
（Ｐａ２＞Ｐａ１） 
Ｐａ２の圧力をＰａ１よりも上げるガス供給シーケンスとして図６を示す。図６に示す様に、Ｐａ２の圧力を上げる場合には、不活性ガスとしてのＮ２ガス流量を増加させることが好ましい。この様に構成することで、処理室２０１中に存在するＳｉ含有ガス分子や、副生成物分子を、不活性ガス分子で押し流すことができ、排出効率を高めることができる。
【００５２】
（Ｐａ２＜Ｐａ１） 
Ｐａ２の圧力をＰａ１の圧力よりも下げるガス供給シーケンスとして、図７を示す。図７に示す様に、Ｐａ２の圧力を下げる場合には、ＡＰＣバルブ２４３のバルブ開度を増やすことが好ましい。このように構成することで、排気速度を速くすることが可能となり、処理室２０１中に存在するＳｉ含有ガス分子や、副生成物分子の排出効率を高めることができる。
【００５３】
（不活性ガス流量） 
ここで、各ノズル４１０、４２０、４３０に供給される不活性ガスとしてのＮ２ガスの流量は、各ＭＦＣ５１２、５２２、５３２で制御される。各ノズル４１０、４２０、４３０に供給されるＮ２ガス流量は、それぞれが均等になる様に制御されても良いが、好ましくは、図８に示す様に、ＳｉＨ４ガスを供給していた、ノズル４２０に供給されるＮ２ガスの流量を、他のノズル４１０、４３０に供給されるＮ２ガスの流量よりも多く構成する。この様に構成することで、ノズル４２０中に存在するＳｉＨ４ガスの排出効率を向上させることができる。
【００５４】
（不活性ガス流量の増加処理） 
次に、不活性ガスとしてのＮ２ガス流量の増加処理について説明する。図５〜図７では、ＳｉＨ４ガスの供給停止と同時に、Ｎ２ガス流量を増加させる処理について説明したが、これに限らず、図９や図１０の様なガス供給シーケンスを構成しても良い。例えば、図９に示す様に、ＳｉＨ４ガスの供給停止前に、Ｎ２ガスの供給量増加を開始する。また、図１０に示す様に、ＳｉＨ４ガス供給停止間際に、ＳｉＨ４ガスの供給量を減らしつつ、Ｎ２ガスの供給量を増加させる様に構成しても良い。この様なガス供給シーケンスを構成することにより、各ＭＦＣ５１２、５２２、５３２から、処理室２０１までの距離が長く、流量変更後のガスが、処理室２０１に到達するまでの間にタイムラグがあったとしても、処理室２０１内の圧力を所定の圧力に制御することが可能となる。即ち、ＳｉＨ４ガスとＮ２ガス流量増加の間の圧力の乱高下を抑制することが可能となる。
【００５５】
（不活性ガスの供給時間Ｐｔ１） 
次に不活性ガスの供給時間Ｐｔ１について、図５と図１１を用いて、説明する。不活性ガスを供給して、圧力Ｐａ２を維持する時間Ｐｔ１は、少なくとも、ＴｉＣｌ４の供給が停止してからのＳｉＨ４だけの供給時間Ｓ２以上に構成する。なお、図１１に示す様に、Ｐｔ１＞Ｓ２と構成しても良い。この様に構成することで、処理室２０１内のＳｉＨ４ガスや副生成物の濃度を低減させることができる。なお、Ｐｔ１は、後のパージ工程Ｓ３０６と同等の時間Ｐｔ２に構成しても良い。Ｐｔ１≦Ｐｔ２の関係である。これ以上に構成しても良いが、成膜工程Ｓ３００全体の時間が長くなり、半導体製造装置の製造スループットに影響を与えるため、この関係になるように設定される。
【００５６】
（真空排気工程） 
なお、図１２に示す様に、不活性ガスとしてのＮ２ガスの流量を増加させて圧力Ｐａ２と圧力Ｐａ１と同等に、所定時間維持した後、不活性ガス流量を減らし、処理室２０１内圧力を下げる真空排気工程を設けても良い。この工程を設けることにより、次のＳ３０５工程を開始時に、ＳｉＨ４ガス量や、副生成物量を低減することができ、次のＳ３０５工程で生成される副生成物としての塩化アンモニウム（ＮＨ４Ｃｌ）の発生量を低減させることができる。図１２では、不活性ガスを止めた例を示すが、Ｓ３０３工程や、次のＳ３０５工程と同等の不活性ガス流量としても良い。この様に構成することで、次の工程Ｓ３０５での圧力の乱高下を抑制することが可能となる。
【００５７】
［第３の工程Ｓ３０５］（ＮＨ３ガス供給） 
処理室２０１内の残留ガスを除去した後、バルブ３３４を開き、ガス供給管３３０内に、反応ガスとしてＮＨ３ガスを流す。ＮＨ３ガスは、ＭＦＣ３３２により流量調整され、ノズル４３０のガス供給孔４３０ａから処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。このときウエハ２００に対して、ＮＨ３ガスが供給される。このとき同時にバルブ５３４を開き、ガス供給管５３０内にＮ２ガスを流す。ガス供給管５３０内を流れたＮ２ガスは、ＭＦＣ５３２により流量調整される。Ｎ２ガスはＮＨ３ガスと一緒に処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。このとき、ノズル４１０，４２０内へのＮＨ３ガスの侵入を防止するために、バルブ５１４，５２４を開き、ガス供給管５１０，５２０内にＮ２ガスを流す。Ｎ２ガスは、ガス供給管３１０，３２０、ノズル４１０，４２０を介して処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。
【００５８】
このときＡＰＣバルブ２４３を調整して、処理室２０１内の圧力を、例えば１〜３９９０Ｐａの範囲内の圧力とする。ＭＦＣ３３２で制御するＮＨ３ガスの供給流量は、例えば０．１〜３０ｓｌｍの範囲内の流量とする。ＭＦＣ５１２，５２２，５３２で制御するＮ２ガスの供給流量は、それぞれ例えば０．１〜３０ｓｌｍの範囲内の流量とする。ＮＨ３ガスをウエハ２００に対して供給する時間は、例えば０．０１〜３０秒の範囲内の時間とする。このときのヒータ２０７の温度は、ＴｉＣｌ４ガス供給ステップと同様の温度に設定する。
【００５９】
このとき処理室２０１内に流しているガスは、ＮＨ３ガスとＮ２ガスである。ＮＨ３ガスは、第１の工程Ｓ３０３でウエハ２００上に形成されたＴｉ含有層の少なくとも一部と置換反応する。置換反応の際には、Ｔｉ含有層に含まれるＴｉとＮＨ３ガスに含まれるＮとが結合して、ウエハ２００上にＴｉとＮとを含みＳｉを実質的に含まないＴｉＮ層が形成される。
【００６０】
［第４の工程Ｓ３０６］（残留ガス除去） 
ＴｉＮ層を形成した後、バルブ３３４を閉じて、ＮＨ３ガスの供給を停止する。
そして、上述した第２の工程と同様の処理手順により、処理室２０１内に残留する未反応もしくはＴｉＮ層の形成に寄与した後のＮＨ３ガスや反応副生成物を処理室２０１内から排除する。なお、ここでのＡＰＣバルブ２４３のバルブ開度は、略全開（略１００％）とし、Ｎ２ガスの合計流量は、１ｓｌｍ〜１００ｓｌｍとし、具体的には、６０ｓｌｍで１８０Ｐａとなる様に各ＭＦＣとＡＰＣバルブ２４３を制御する。ここでの圧力Ｐａ４は、上述の圧力Ｐａ２や、第３の工程Ｓ３０５の圧力Ｐａ３よりも十分に低い圧力であり、Ｐａ４＜Ｐａ２、Ｐａ４＜Ｐａ３の関係にある。この様に構成することにより、１サイクルで生成される副生成物を排気することができ、次のサイクルに与える影響を低減することができる。
【００６１】
（判定工程Ｓ３０７） 
上記した第１の工程Ｓ３０３〜第４の工程Ｓ３０６を順に行うサイクルを所定の膜厚が形成されるまで実施されたかを判定する。所定回数行われていなければ、第１の工程Ｓ３０３〜第４の工程Ｓ３０６を繰り返し行わせ、所定回数行われていれば、次の雰囲気調整工程Ｓ３０８を行わせる。ここで、所定回数はｎ回であり、ｎは１以上である。所定回数行うことにより、ウエハ２００上に、所定の厚さの膜が形成される。上述のサイクルは、複数回繰り返すのが好ましい。ここでは、例えば０．５〜５．０ｎｍのＴｉＮ膜が形成される。
【００６２】
（雰囲気調整工程Ｓ３０８） 
ガス供給管５１０，５２０，５３０のそれぞれからＮ２ガスを処理室２０１内へ供給し、排気管２３１から排気する。Ｎ２ガスはパージガスとして作用し、これにより処理室２０１内が不活性ガスでパージされ、処理室２０１内に残留するガスや副生成物が処理室２０１内から除去される（アフターパージ）。その後、処理室２０１内の雰囲気が不活性ガスに置換され（不活性ガス置換）、処理室２０１内の圧力が常圧に復帰される（大気圧復帰）。
【００６３】
（基板搬出工程Ｓ３０９） 
その後、ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９が下降されて、反応管２０３の下端が開口される。そして、処理済ウエハ２００がボート２１７に支持された状態で反応管２０３の下端から反応管２０３の外部に搬出（ボートアンロード）される。その後、処理済のウエハ２００は、ボート２１７より取り出される（ウエハディスチャージ）。
【００６４】
（３）実施形態による効果 
本実施形態の例によれば、以下に示す１つまたは複数の効果を得ることができる。（ａ）成膜中に発生し、成膜速度を低下させるＨＣｌを効率よく排出でき、成膜速度を上げることができる。（ｂ）膜中のＳｉ濃度を低減させることができる。（ｃ）抵抗率を下げることができる。
実験結果の例を図１３に示す。図１３は、第２の工程Ｓ３０４の不活性ガスの流量を増加させているときの排気バルブの弁開度や、不活性ガスの流量を増加させているときの時間を変更した結果を示すものである。図１３中のＦ．Ｏ．は、排気バルブがＦｕｌｌ   Ｏｐｅｎ（全開）を意味し、８００Ｐａ、１０００Ｐａ、１２００Ｐａは、排気バルブの弁開度がそれぞれ全開で無い状態の結果である。図１３に示す様に、第２の工程Ｓ３０４の不活性ガスの流量を増加させているときの圧力や、時間を長くすることにより、膜の抵抗率を低減させることが可能となる。（ｄ）耐酸化性を向上させる。（ｅ）処理室内のＳｉＨ４を不活性ガスで希釈して、処理室から排気部に排出することができ、ＳｉＨ４の濃度が高いガスを瞬間的に排気部に排出することを防ぐことができる。これにより、真空ポンプの後段での想定外のＳｉＨ４の反応を抑制することができる。
【００６５】
また、上述では、原料ガスとしてＴｉＣｌ４を用いて説明したが、これに限らず、六フッ化タングステン（ＷＦ６）、四塩化タンタル（ＴａＣｌ４）、六塩化タングステン（ＷＣｌ６）、五塩化タングステン（ＷＣｌ５）、四塩化モリブデン（ＭｏＣｌ４）、四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ４）、六塩化二ケイ素（Ｓｉ２Ｃｌ６、ヘキサクロロジシラン（ＨＣＤＳ））等のハロゲン含有ガスであって、好ましくはＣｌ含有ガスおよびそれらを用いて形成される膜種に適用することができる。また、タンタル（Ｔａ）系の他、トリクロロジシラン（ＴＣＳ）等のＳｉ系ガスおよびそれらを用いて形成される膜種にも適用することができる。
【００６６】
上述では、ＨＣｌを還元する還元ガスとしてＳｉＨ４を用いて説明したが、これに限らず、Ｈを含む例えば、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）、トリスジメチルアミノシラン（ＳｉＨ［Ｎ（ＣＨ３）２］３）、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）、ホスフィン（ＰＨ３）、活性水素含有ガス、水素含有ガス、等のガスを適用することができる。
【００６７】
また、上述では、一種の還元ガスを用いて説明したが、これに限らず、２種以上の還元ガスを用いてもよい。
【００６８】
また、上述では、還元ガスを用いて還元する副生成物としてＨＣｌを用いて説明したが、これに限らず、フッ化水素（ＨＦ）、ヨウ化水素（ＨＩ）、臭化水素（ＨＢｒ）等が生成される場合にも適用することができる。
【００６９】
また、上述では、原料ガスであるＴｉＣｌ４ガスと還元ガスであるＳｉＨ４ガスをそれぞれノズル４１０，４２０から処理室２０１内に供給する構成について説明したが、これに限らず、１つのノズルからプリミックスして供給するようにしてもよい。
【００７０】
また、上述では、ＴｉＣｌ４ガスと同時若しくは供給後、ＮＨ３ガスと同時若しくは供給後のいずれかに還元ガスを供給する構成について説明したが、これに限らず、ＴｉＣｌ４ガス及びＮＨ３ガスそれぞれの供給時若しくはＴｉＣｌ４ガス及びＮＨ３ガスそれぞれの供給後に還元ガスを供給する構成についても適用することができる。
【００７１】
また、上述では、一度に複数枚の基板を処理するバッチ式の基板処理装置を用いて成膜を行う構成について説明したが、本開示はこれに限定されず、一度に１枚または数枚の基板を処理する枚葉式の基板処理装置を用いて成膜を行う場合にも、好適に適用できる。
【００７２】
また、上述では、半導体基板としてのウエハを用いる例を示したが、他の材料で構成される基板。例えば、セラミック基板やガラス基板等の材料を用いた基板処理を行う場合にも適用することができる。
【００７３】
以上、本開示の種々の典型的な実施形態及び実施例を説明してきたが、本開示はそれらの実施形態及び実施例に限定されず、適宜組み合わせて用いることもできる。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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