TWI790469B - 基板處理方法、半導體裝置之製造方法、程式及基板處理裝置 - Google Patents

基板處理方法、半導體裝置之製造方法、程式及基板處理裝置 Download PDF

Info

Publication number
TWI790469B
TWI790469B TW109128710A TW109128710A TWI790469B TW I790469 B TWI790469 B TW I790469B TW 109128710 A TW109128710 A TW 109128710A TW 109128710 A TW109128710 A TW 109128710A TW I790469 B TWI790469 B TW I790469B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
gas
metal
substrate
film
supplying
Prior art date
Application number
TW109128710A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202125621A (zh
Inventor
小川有人
水野謙和
足谷篤彦
清野篤郎
髙和康太
Original Assignee
日商國際電氣股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商國際電氣股份有限公司 filed Critical 日商國際電氣股份有限公司
Publication of TW202125621A publication Critical patent/TW202125621A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI790469B publication Critical patent/TWI790469B/zh

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/321—After treatment
    • H01L21/3213—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer
    • H01L21/32133—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only
    • H01L21/32135—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by vapour etching only
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
    • H01L21/283—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
    • H01L21/285—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation
    • H01L21/28506—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers
    • H01L21/28512—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table
    • H01L21/28556—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table by chemical means, e.g. CVD, LPCVD, PECVD, laser CVD
    • H01L21/28562—Selective deposition
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
    • H01L21/283—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
    • H01L21/285—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation
    • H01L21/28506—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers
    • H01L21/28512—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table
    • H01L21/28568—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table the conductive layers comprising transition metals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/30604—Chemical etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/30604—Chemical etching
    • H01L21/30612—Etching of AIIIBV compounds
    • H01L21/30621—Vapour phase etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
    • H01L21/76841—Barrier, adhesion or liner layers
    • H01L21/76843—Barrier, adhesion or liner layers formed in openings in a dielectric
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
    • H01L21/76841—Barrier, adhesion or liner layers
    • H01L21/76853—Barrier, adhesion or liner layers characterized by particular after-treatment steps
    • H01L21/76865—Selective removal of parts of the layer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F1/00—Etching metallic material by chemical means
    • C23F1/10—Etching compositions
    • C23F1/12—Gaseous compositions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67103—Apparatus for thermal treatment mainly by conduction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67115—Apparatus for thermal treatment mainly by radiation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)

Abstract

本發明之技術係可形成具膜連續性的膜。
本發明之技術係包括有：準備表面已形成含金屬膜之基板的步驟；以及藉由對上述基板脈衝式供應含鹵氣體，而減薄上述含金屬膜的步驟。

Description

基板處理方法、半導體裝置之製造方法、程式及 基板處理裝置
本發明係關於基板處理方法、半導體裝置之製造方法、程式及基板處理裝置。
具三維構造的NAND型快閃記憶體之控制閘係使用例如鎢(W)膜，在該W膜成膜時係使用含W之六氟化鎢(WF6)氣體。又，在該W膜與絕緣膜之間設有當作阻障膜之例如氮化鈦(TiN)膜(例如參照專利文獻1)。該TiN膜具有提高W膜與絕緣膜之密接性的功用，且負責防止W膜中所含的氟(F)擴散於絕緣膜的功用，就配線電阻的觀點期望設為較薄的膜。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本專利特開2011-66263號公報
但是，若欲在絕緣膜上形成30Å以下的薄膜，則TiN膜成膜為島狀，導致與W膜間之密接性變差。又，W膜中所含的F會經由沒有形成TiN膜的部分擴散於絕緣膜中。
本發明之目的在於提供：可形成具膜連續性的膜之技術。
根據本發明一態樣所提供的技術，係包括有：準備表面已形成含金屬膜之基板的步驟；以及藉由對上述基板脈衝式供應含鹵氣體，而減薄上述含金屬膜的步驟。
根據本發明可形成具膜連續性的膜。
以下，參照圖1~4進行說明。
(1)基板處理裝置之構成 基板處理裝置10係具備有處理爐202，該處理爐202係設有當作加熱手段(加熱機構、加熱系統)的加熱器207。加熱器207係呈圓筒形狀，利用當作保持板的加熱器機座(未圖示)支撐而呈垂直安設。
在加熱器207的內側配設有與加熱器207呈同心圓狀構成反應容器(處理容器)的外管203。外管203係由例如石英(SiO2 )或碳化矽(SiC)等耐熱性材料構成，形成上端封閉而下端開口的圓筒形狀。在外管203的下方配設有與外管203呈同心圓狀的歧管(進氣法蘭)209。歧管209係由例如不鏽鋼(SUS)等金屬材料構成，形成上端與下端均呈開口的圓筒形狀。在歧管209上端部與外管203之間設有當作密封構件的O形環220a。歧管209藉由加熱器機座支撐，外管203便呈垂直安設的狀態。
在外管203的內側配設有構成反應容器的內管204。內管204係由例如石英(SiO2 )、碳化矽(SiC)等耐熱性材料構成，形成上端封閉而下端開口的圓筒形狀。主要係由外管203、內管204、及歧管209構成處理容器(反應容器)。處理容器的筒中空部(內管204內側)形成處理室201。
處理室201係構成利用後述晶舟217，可依水平姿勢在垂直方向呈多層排列的狀態收容當作基板的晶圓200。
在處理室201內依貫穿歧管209側壁及內管204的方式設置噴嘴410,420,430,440,450。噴嘴410,420,430,440,450分別連接著氣體供應管310,320,330,340,350。惟，本實施形態的處理爐202並不侷限於上述形態。
在氣體供應管310,320,330,340,350中，從上游側起依序分別設有屬於流量控制器(流量控制部)的質量流量控制器(MFC)312,322,332,342,352。又，在氣體供應管310,320,330,340,350中，分別設有屬於開閉閥的閥314,324,334,344,354。氣體供應管310,320,330,340,350在較閥314,324,334,344,354更靠下游側，分別連接著供應惰性氣體的氣體供應管510,520,530,540,550。在氣體供應管510,520,530,540,550中，從上游側起依序分別設有屬於流量控制器(流量控制部)的MFC512,522,532,542,552、及屬於開閉閥的閥514,524,534,544,554。
氣體供應管310,320,330,340,350的前端部分別連接著噴嘴410,420,430,440,450。噴嘴410,420,430,440,450係構成為L形噴嘴，且其水平部係依貫穿歧管209側壁與內管204的方式設置。噴嘴410,420,430,440,450的垂直部係朝內管204的徑方向向外突出，且設置於在垂直方向延伸所形成隧道形狀(溝形狀)的預備室201a內部，在預備室201a內沿內管204的內壁朝上方(晶圓200排列方向上方)設置。
噴嘴410,420,430,440,450係依從處理室201的下部區域延伸至處理室201的上部區域之方式設置，在與晶圓200相對向的位置分別設有複數氣體供應孔410a,420a,430a,440a,450a。藉此，從噴嘴410,420,430,440,450的氣體供應孔410a,420a,430a,440a,450a，分別朝晶圓200供應處理氣體。該氣體供應孔410a,420a,430a,440a,450a係從內管204的下部至上部設置複數個，分別具有相同開口面積，且依相同開口間距設置。但，氣體供應孔410a,420a,430a,440a,450a並不侷限於上述形態。例如，亦可使開口面積從內管204的下部朝上部逐漸擴大。藉此，可使從氣體供應孔410a,420a,430a,440a,450a所供應氣體的流量更均勻化。
噴嘴410,420,430,440,450的氣體供應孔410a,420a,430a,440a,450a，係從後述晶舟217的下部起至上部之高度位置處設置複數個。所以，從噴嘴410,420,430,440,450的氣體供應孔410a,420a,430a,440a,450a朝處理室201內供應的處理氣體，便被從晶舟217的下部至上部供應給所收容的晶圓200全域。噴嘴410,420,430,440,450係只要依從處理室201的下部區域起延伸至上部區域之方式設置便可，較佳係依延伸至晶舟217的頂板附近之方式構成。
從氣體供應管310，經由MFC312、閥314、噴嘴410，將當作處理氣體之含金屬元素之原料氣體(含金屬氣體)供應給處理室201內。原料係例如含有金屬元素之鈦(Ti)，可使用當作鹵系原料(鹵化物、鹵系鈦原料)的四氯化鈦(TiCl4 )。
從氣體供應管320經由MFC322、閥324、噴嘴420，朝處理室201內供應當作處理氣體之還原氣體。還原氣體係例如含有矽(Si)與氫(H)、且未含鹵的還原氣體，可使用例如矽烷系氣體(例如SiH4 )。SiH4 係具有當作還原劑的作用。
從氣體供應管330經由MFC332、閥334、噴嘴430，朝處理室201內供應當作處理氣體之反應氣體。反應氣體係可使用例如含有氮(N)之含N氣體，例如氨(NH3 )氣體。
從氣體供應管340經由MFC342、閥344、噴嘴440，朝處理室201內供應當作處理氣體之含氧氣體。含氧氣體係可使用例如：氧(O2 )氣體、臭氧(O3 )氣體、水蒸氣(H2 O)等。
從氣體供應管350經由MFC352、閥354、噴嘴450，朝處理室201內供應當作處理氣體之含金屬元素的含鹵氣體。金屬元素係例如氟化鎢(WF)，含鹵氣體係可使用例如：六氟化鎢(WF6 )氣體、三氟化氮(NF3 )氣體、三氟化氯(ClF3 )氣體、氟(F2 )氣體、氟化氫(HF)氣體等。
從氣體供應管510,520,530,540,550分別經由MFC512,522,532,542,552、閥514,524,534,544,554、噴嘴410,420,430,440,450，朝處理室201內供應當作惰性氣體之例如氮(N2 )氣體。以下，針對使用N2 氣體當作惰性氣體的例子進行說明，惟，惰性氣體除N2 氣體之外，亦可使用例如：氬(Ar)氣體、氦(He)氣體、氖(Ne)氣體、氙(Xe)氣體等稀有氣體。
主要係由氣體供應管310,320,330,340,350、MFC312,322,332,342,352、閥314,324,334,344,354、噴嘴410,420,430,440,450構成處理氣體供應系統，但亦可考慮僅由噴嘴410,420,430,440,450構成處理氣體供應系統。處理氣體供應系統亦可簡稱為「氣體供應系統」。當從氣體供應管310流入原料氣體時，主要係由氣體供應管310、MFC312、閥314構成原料氣體供應系統，但亦可考慮將噴嘴410涵蓋於原料氣體供應系統中。又，從氣體供給管320流入還原氣體時，主要係由氣體供應管320、MFC322、閥324構成還原氣體供應系統，但亦可考慮將噴嘴420涵蓋於還原氣體供應系統中。又，從氣體供給管330流入反應氣體時，主要係由氣體供應管330、MFC332、閥334構成反應氣體供應系統，但亦可考慮將噴嘴430涵蓋於反應氣體供應系統中。從氣體供給管330供應當作反應氣體之含氮氣體時，亦可將反應氣體供應系統稱為「含氮氣體供應系統」。又，從氣體供給管340流入含氧氣體時，主要係由氣體供應管340、MFC342、閥344構成含氧氣體供應系統，但亦可考慮將噴嘴440涵蓋於含氧氣體供應系統中。又，從氣體供給管350流入含鹵氣體時，主要係由氣體供應管350、MFC352、閥354構成含鹵氣體供應系統，但亦可考慮將噴嘴450涵蓋於含鹵氣體供應系統中。又，主要係由氣體供應管510,520,530,540,550、MFC512,522,532,542,552、閥514,524,534,544,554構成惰性氣體供應系統。
本實施形態的氣體供應方法，係經由預備室201a內所配置的噴嘴410,420,430,440,450搬送氣體，該預備室係由內管204內壁、與複數片晶圓200端部所定義的圓環狀縱長空間。然後，從噴嘴410,420,430,440,450在與晶圓相對向的位置所設置複數氣體供應孔410a,420a,430a,440a,450a，朝內管204內噴出氣體。更詳言之，從噴嘴410的氣體供應孔410a、噴嘴420的氣體供應孔420a、噴嘴430的氣體供應孔430a、噴嘴440的氣體供應孔440a、噴嘴450的氣體供應孔450a，朝晶圓200表面的平行方向噴出原料氣體等。
排氣孔(排氣口)204a係在內管204側壁、且相對向於噴嘴410,420,430,440,450的位置所形成的貫穿孔，例如，係朝垂直方向呈細長開設的狹縫狀貫穿孔。從噴嘴410,420,430,440,450的氣體供應孔410a,420a,430a,440a,450a朝處理室201內供應、且在晶圓200表面上流動的氣體，係經由排氣孔204a流入於在內管204與外管203間所形成間隙構成的排氣路206內。然後，流入於排氣路206內的氣體係流入於排氣管231內，再被排出於處理爐202外。
排氣孔204a係設置在與複數晶圓200相對向的位置，從氣體供應孔410a,420a,430a,440a,450a供應給處理室201內的晶圓200附近之氣體，朝水平方向流入後，經由排氣孔204a流入於排氣路206內。排氣孔204a係在構成為狹縫狀貫穿孔的前提下，亦可由複數個孔構成。
在歧管209中設有將處理室201內的環境予以排氣的排氣管231。在排氣管231中從上游側起依序連接著：當作檢測處理室201內壓力之壓力檢測器(壓力檢測部)的壓力感測器245、APC(Auto Pressure Controller，壓力自動控制器)閥243、當作真空排氣裝置的真空泵246。APC閥243係藉由在使真空泵246產生動作的狀態下進行閥的開閉，便可進行處理室201內的真空排氣與停止真空排氣，更藉由在使真空泵246產生動作的狀態下調節閥開度，便可調整處理室201內的壓力。主要係由排氣孔204a、排氣路206、排氣管231、APC閥243、及壓力感測器245，構成排氣系統。亦可考慮將真空泵246涵蓋於排氣系統中。
在歧管209的下方設置可將歧管209下端開口氣密地封閉之當作爐口蓋體的密封蓋219。密封蓋219係依從垂直方向下側抵接於歧管209下端的方式構成。密封蓋219係由例如SUS等金屬構成，形成圓盤狀。在密封蓋219的上面設有抵接於歧管209下端之當作密封構件的O形環220b。在密封蓋219中處理室201的對向側，設置使收容晶圓200的晶舟217進行旋轉的旋轉機構267。旋轉機構267的旋轉軸255係貫穿密封蓋219連接於晶舟217。旋轉機構267係依使晶舟217旋轉而使晶圓200旋轉的方式構成。密封蓋219係依利用在外管203外部所垂直設置當作升降機構之晶舟升降機115在垂直方向進行升降的方式構成。晶舟升降機115係依使密封蓋219升降，而可將晶舟217搬入及搬出於處理室201內外的方式構成。晶舟升降機115係構成為可將晶舟217與晶舟217中所收容的晶圓200，朝處理室201內外進行搬送的搬送裝置(搬送機構)。
當作基板支撐器的晶舟217，係將複數片、例如25~200片的晶圓200，依水平姿勢且中心相互對齊之狀態，在垂直方向上以間隔排列的方式構成。晶舟217係由例如石英或SiC等耐熱性材料構成。晶舟217的下部係依水平姿勢呈多層(未圖示)支撐著由例如石英或SiC等耐熱性材料構成的絕熱板218。藉由該構成，來自加熱器207的熱便不易傳遞至密封蓋219側。但，本實施形態並不侷限於上述形態。例如亦可在晶舟217的下部未設置絕熱板218，而是設置由石英或SiC等耐熱性材料所構成之構成為筒狀構件的絕熱筒。
如圖2所示，在內管204內設置當作溫度檢測器的溫度感測器263，根據由溫度感測器263所檢測到的溫度資訊，調整對加熱器207的通電量，藉此依處理室201內的溫度便成為所需溫度分佈的方式構成。溫度感測器263係與噴嘴410,420,430,440,450同樣地構成L形，且沿內管204的內壁設置。
如圖3所示，屬於控制部(控制手段)的控制器121係構成為具備有：CPU(Central Processing Unit，中央處理器)121a、RAM(Random Access Memory，隨機存取記憶體)121b、記憶裝置121c、及I/O埠121d的電腦。RAM121b、記憶裝置121c、I/O埠121d係經由內部匯流排，依可與CPU121a進行數據交換的方式構成。控制器121係連接著例如觸控板等所構成的輸出入裝置122。
記憶裝置121c係由例如快閃記憶體、HDD(Hard Disk Drive，硬碟機)等構成。在記憶裝置121c內可讀出地儲存著控制基板處理裝置動作的控制程式、記載著後述半導體裝置之製造方法的順序與條件等製程配方等等。製程配方係使控制器121執行後述半導體裝置之製造方法的各步驟(各階段)，依可獲得既定結果的方式組合而成，具有當作程式的機能。以下，亦將該製程配方、控制程式等簡稱為「程式」。本說明書中使用程式用詞的情況，係有僅單含製程配方的情況、僅單含控制程式的情況、或包含製程配方與控制程式之組合的情況。RAM121b係構成為暫時性儲存著由CPU121a所讀出之程式或資料等的記憶體區域(工作區塊)。
I/O埠121d係連接於上述的MFC312,322,332,342, 352,512,522,532,542,552、閥314,324,334,344,354,514,524,534,544, 554、壓力感測器245、APC閥243、真空泵246、加熱器207、溫度感測器263、旋轉機構267、晶舟升降機115等。
CPU121a係從記憶裝置121c讀出控制程式並執行，且依配合從輸出入裝置122的操作指令輸入等而從記憶裝置121c讀出配方的方式構成。CPU121a係依照所讀出配方的內容，依對：由MFC312,322,332,342,352,512,522,532,542,552進行的各種氣體之流量調整動作、閥314,324,334,344,354,514,524,534,544,554的開閉動作、APC閥243的開閉動作、及由APC閥243根據壓力感測器245進行的壓力調整動作、根據溫度感測器263進行的加熱器207之溫度調整動作、真空泵246的啟動及停止、由旋轉機構267進行的晶舟217之旋轉及旋轉速度調節動作、由晶舟升降機115進行的晶舟217之升降動作、晶舟217的晶圓200之收容動作等進行控制的方式構成。
控制器121係藉由將外部記憶裝置(例如：磁帶；軟碟或硬碟等磁碟；CD或DVD等光碟；MO等光磁碟；USB記憶體或記憶卡等半導體記憶體)123所儲存的上述程式，安裝於電腦中便可構成。記憶裝置121c與外部記憶裝置123係構成為電腦可讀取的記錄媒體。以下，將該等亦簡單統稱為「記錄媒體」。本說明書中記錄媒體係有：僅單含記憶裝置121c的情況、僅單含外部記憶裝置123的情況、或該等二者均含有的情況。對電腦提供程式時，亦可未使用外部記憶裝置123，而使用網際網路或專用線路等通訊手段進行。
(2)基板處理步驟 半導體裝置(設備)之製造步驟的一步驟，係針對在晶圓200上形成例如構成閘電極之金屬膜的步驟之一例，使用圖4進行說明。形成金屬膜的步驟係使用上述基板處理裝置10的處理爐202執行。以下說明中，構成基板處理裝置10的各部動作係利用控制器121進行控制。
本實施形態的基板處理步驟(半導體裝置之製造步驟)，係包括有：準備表面已形成屬於含金屬膜之TiN膜之晶圓200的步驟；以及藉由對已形成TiN膜之晶圓200，脈衝式供應屬於含鹵氣體之WF6 氣體，而減薄TiN膜的減薄步驟。此處所謂「減薄」係指將含金屬膜施行蝕刻而變薄。
再者，減薄步驟係在脈衝式供應WF6 氣體前，供應屬於含氧氣體的O2 氣體，並交錯供應O2 氣體與WF6 氣體。
此處，所謂「脈衝式供應」係指間歇性供應氣體。
本說明書中採用「晶圓」用詞時，係有指「晶圓本身」之情況、及「晶圓與在其表面上所形成既定層或膜等的積層體」之情況。本說明書中，採用「晶圓表面」用詞時，係有指「晶圓本身的表面」之情況、及「在晶圓上所形成既定層或膜等的表面」之情況。本說明書中，使用「基板」用詞的情況亦與使用「晶圓」用詞的情況同義。
(晶圓搬入) 若複數片晶圓200裝填(晶圓裝載)於晶舟217，便如圖1所示，支撐著複數片晶圓200的晶舟217，利用晶舟升降機115上舉並被搬入於處理室201內(晶舟裝載)。在該狀態下，密封蓋219經由O形環220形成反應管203下端開口封閉的狀態。
(壓力調整及溫度調整) 依處理室201內成為所需壓力(真空度)的方式，利用真空泵246進行真空排氣。此時，處理室201內的壓力係利用壓力感測器245測定，根據該測定到的壓力資訊，回饋控制著APC閥243(壓力調整)。真空泵246係至少至對晶圓200的處理結束為止的期間，均維持經常動作的狀態。又，依處理室201內成為所需溫度的方式，利用加熱器207進行加熱。此時，依處理室201內成為所需溫度分佈的方式，根據溫度感測器263所檢測到的溫度資訊，回饋控制著對加熱器207的通電量(溫度調整)。利用加熱器207進行的處理室201內之加熱，係至少至對晶圓200的處理結束為止的期間，均持續進行。
[成膜步驟] (TiCl4 氣體供應、第1步驟) 打開閥314，朝氣體供應管310內流入屬於原料氣體的TiCl4 氣體。TiCl4 氣體係利用MFC312進行流量調整，從噴嘴410的氣體供應孔410a供應給處理室201內，再從排氣管231排氣。此時，對晶圓200供應TiCl4 氣體。此時同時打開閥514，朝氣體供應管510內流入N2 氣體等惰性氣體。在氣體供應管510內流動的N2 氣體係利用MFC512進行流量調整，再與TiCl4 氣體一起供應給處理室201內，再從排氣管231排氣。此時，為防止TiCl4 氣體侵入於噴嘴420,430,440,450內，便打開閥524,534,544,554，朝氣體供應管520,530,540,550內流入N2 氣體。N2 氣體係經由氣體供應管320,330,340,350、噴嘴420,430,440,450，供應給處理室201內，再從排氣管231排氣。
此時，調整APC閥243，將處理室201內的壓力設為例如1~3990Pa範圍內的壓力。利用MFC312控制的TiCl4 氣體供應流量，係設為例如0.1~2.0slm範圍內的流量。利用MFC512,522,532,542,552控制的N2 氣體供應流量，分別設為例如0.1~20slm範圍內的流量。此時，加熱器207的溫度係設定為晶圓200溫度成為例如300~500℃範圍內的溫度之溫度。
此時流入處理室201內的氣體係僅有TiCl4 氣體與N2 氣體。藉由TiCl4 氣體的供應，便在晶圓200(表面的底層膜)上形成含Ti層。含Ti層係可為含Cl之Ti層，亦可為TiCl4 之吸附層，亦可該等雙方均含有。
(殘留氣體除去、第2步驟) TiCl4 氣體開始供應後經既定時間後，例如0.01~10秒後，關閉閥314，停止供應TiCl4 氣體。此時，排氣管231的APC閥243保持開啟狀態，利用真空泵246對對處理室201內施行真空排氣，將處理室201內殘留的未反應、或促成含Ti層形成後的TiCl4 氣體，從處理室201內排除。此時，閥514,524,534,544,554保持開啟狀態，維持朝處理室201內供應N2 氣體。N2 氣體具有當作排淨氣體的作用，能提高將處理室201內殘留的未反應、或促成含Ti層形成後的TiCl4 氣體，從處理室201內排除的效果。
(NH3 氣體供應、第3步驟) 在除去處理室201內的殘留氣體後，打開閥334，朝氣體供應管330內流入當作反應氣體之NH3 氣體。NH3 氣體係利用MFC332進行流量調整，從噴嘴430的氣體供應孔430a供應處理室201內，再從排氣管231排氣。此時，對晶圓200供應NH3 氣體。此時，同時打開閥534，朝氣體供應管530內流入N2 氣體。流入氣體供應管530內的N2 氣體係利用MFC532進行流量調整。N2 氣體係與NH3 氣體一起供應給處理室201內，再從排氣管231排氣。此時，為防止NH3 氣體侵入於噴嘴410,420,440,450內，便打開閥514,524,544,554，朝氣體供應管510,520,540,550內流入N2 氣體。N2 氣體係經由氣體供應管310,320,340,350、噴嘴410,420,440,450，供應給處理室201內，再從排氣管231排氣。
此時，調整APC閥243，將處理室201內的壓力設為例如1~3990Pa範圍內的壓力。由MFC332控制的NH3 氣體供應流量係設為例如0.1~30slm範圍內的流量。由MFC512,522,532,542,552控制的N2 氣體供應流量分別設為例如0.1~30slm範圍內的流量。對晶圓200供應NH3 氣體的時間係設為例如0.01~30秒範圍內的時間。此時加熱器207的溫度係設定為與TiCl4 氣體供應步驟同樣的溫度。
此時，流入處理室201內的氣體係僅有NH3 氣體與N2 氣體。NH3 氣體係與第1步驟中在晶圓200上所形成含Ti層的至少一部分進行取代反應。取代反應時，含Ti層所含的Ti、與NH3 氣體所含的N鍵結，在晶圓200上形成TiN層。
(殘留氣體除去、第4步驟) 形成TiN層後，關閉閥334，停止供應NH3 氣體。然後，依照與上述殘留氣體除去同樣的處理順序，將處理室201內殘留的未反應、或促成TiN層形成後的NH3 氣體及反應副產物，從處理室201內排除。
(實施既定次數) 藉由施行既定次數(n次)依序進行上述第1步驟~第4步驟的循環，便在晶圓200上形成具既定厚度(例如較厚於40Å的膜厚)之膜連續性的TiN膜。
[減薄步驟] (O2 氣體供應、第5步驟) 打開閥344，朝氣體供應管340內流入屬於含氧氣體的O2 氣體。O2 氣體係利用MFC342進行流量調整，從噴嘴440的氣體供應孔440a供應給處理室201內，再從排氣管231排氣。此時，對晶圓200供應O2 氣體。此時，同時打開閥544，朝氣體供應管540內流入N2 氣體等惰性氣體。流入氣體供應管540內的N2 氣體係利用MFC542進行流量調整，再與O2 氣體一起供應給處理室201內，然後從排氣管231排氣。此時，關閉閥514,524,534,554，停止從噴嘴410,420,430,450的N2 氣體供應。
此時，調整APC閥243，將處理室201內的壓力設為例如0.1~3990Pa範圍內的壓力。由MFC342控制的O2 氣體供應流量係設為例如0.1~10slm範圍內的流量。由MFC542控制的N2 氣體供應流量係設為例如0.1~20slm範圍內的流量。此時，加熱器207的溫度係依晶圓200溫度恒定地保持與屬於成膜步驟時之溫度的成膜溫度相同例如300~500℃範圍內的溫度之方式設定。另外，亦可依本步驟的溫度不同於成膜溫度之方式設定。
此時流入處理室201內的氣體係O2 氣體。藉由O2 氣體的供應，晶圓200(表面的底層膜)上的TiN膜被氧化，而在TiN膜表面形成氮氧化鈦(TiNO)膜。
(殘留氣體除去、第6步驟) O2 氣體開始供應後經既定時間後，關閉閥344，停止供應O2 氣體。此時，排氣管231的APC閥243維持開啟的狀態，利用真空泵246對處理室201內施行真空排氣，將處理室201內殘留的未反應、或促成TiNO層形成後的O2 氣體，從處理室201內排除。此時，閥544維持開啟的狀態，打開閥514,524,534,554，開始朝處理室201內供應N2 氣體。N2 氣體係具有當作排淨氣體的作用，可提高將處理室201內殘留的未反應、或促成TiNO層形成後的O2 氣體，從處理室201內排除的效果。
(WF6 氣體供應、第7步驟) 經除去處理室201內的殘留氣體後，打開閥354，朝氣體供應管350內流入當作含鹵氣體之WF6 氣體。WF6 氣體係利用MFC352進行流量調整，從噴嘴450的氣體供應孔450a供應給處理室201內，再從排氣管231排氣。此時，對晶圓200供應WF6 氣體。此時，同時打開閥554，朝氣體供應管550內流入N2 氣體等惰性氣體。流入氣體供應管550內的N2 氣體係利用MFC552進行流量調整，並與WF6 氣體一起供應給處理室201內，再從排氣管231排氣。此時，關閉閥514,524,534,544，停止從噴嘴410,420,430,440的N2 氣體供應。
此時，調整APC閥243，將處理室201內的壓力設為例如0.1~6650Pa範圍內的壓力。由MFC352控制的WF6 氣體供應流量係設為例如0.01~10slm範圍內的流量。由MFC552控制的N2 氣體供應流量係設為例如0.1~30slm範圍內的流量。WF6 氣體對晶圓200的供應時間係設為例如0.01~30秒範圍內的時間。
此時，流入處理室201內的氣體係WF6 氣體。藉由WF6 氣體的供應，於第5步驟中在晶圓200上所形成的TiNO層便被蝕刻。
(殘留氣體除去、第8步驟) WF6 氣體開始供應後經既定時間後，關閉閥354，停止WF6 氣體的供應。 然後，依照與上述殘留氣體除去同樣的處理順序，將處理室201內殘留的未反應、或促成TiN層形成後的WF6 氣體及屬於反應副產物之TiWFxOy等，從處理室201內排出。
(實施既定次數) 藉由進行1次以上(既定次數(m次))依序施行上述第5步驟~第8步驟的循環，晶圓200上的TiNO層便被蝕刻，形成既定厚度(例如5~未滿40Å)的TiN膜。上述循環較佳係重複複數次。
即，藉由交錯脈衝式供應O2 氣體與WF6 氣體，便可提升WF6 氣體與TiN層之反應副產物TiWFxOy的除去效率。又，藉由脈衝式供應便可控制減薄量(蝕刻量)。
[實施既定次數] 藉由施行1次以上(既定次數(l次))依序執行上述成膜步驟(第1步驟~第4步驟)與減薄步驟(第5步驟~第8步驟)的循環，便在晶圓200上形成具既定厚度之膜連續性的TiN膜。另外，亦可複數次執行成膜步驟統括成膜TiN膜之後，才施行減薄步驟。
(後排淨及回歸大氣壓) 分別從氣體供應管510~550朝處理室201內供應N2 氣體，再從排氣管231排氣。N2 氣體係具有當作排淨氣體的作用，藉此處理室201內利用惰性氣體排淨，在處理室201內殘留的氣體及副產物等便從處理室201內被除去(後排淨)。然後，將處理室201內的環境置換為惰性氣體(惰性氣體置換)，並將處理室201內的壓力回歸於常壓(回歸大氣壓)。
(晶圓搬出) 然後，利用晶舟升降機115使密封蓋219下降，使反應管203的下端呈開口。然後，處理完的晶圓200在被晶舟217支撐的狀態下，從反應管203下端被搬出於反應管203的外部(晶舟卸載)。然後，處理完的晶圓200從晶舟217中被取出(晶圓退出)。
(3)實施例 圖5(A)所示係使用上述基板處理裝置10，依照上述圖4的成膜步驟，在晶圓200上形成15Å之TiN膜時的示意圖；圖5(B)與圖5(C)所示係使用上述基板處理裝置10，依照上述圖4的成膜步驟與減薄步驟，在晶圓200上形成15Å之TiN膜時的示意圖。
如圖5(A)所示，若僅利用成膜步驟，欲在晶圓200上形成15Å之TiN膜時，TiN膜會在晶圓200上呈島狀不連續地形成。此情況的TiN膜表面被覆率係27.8%。另一方面，如圖5(B)所示，利用成膜步驟在晶圓200上形成50Å之TiN膜(表面被覆率100%)後，再如圖5(C)所示施行減薄步驟，而形成15Å之TiN膜，藉此TiN膜便可連續地形成。而，此情況的表面被覆率保持100%。
即，在晶圓200上形成15Å左右的薄膜時，藉由在晶圓200上形成50Å左右的較厚膜厚TiN膜，然後再施行蝕刻，藉此便可形成具有膜連續性之15Å左右較薄膜厚的TiN膜。
即，根據本實施形態，在晶圓200上形成既定厚度(具膜連續性的較厚膜厚)的TiN膜後，施行蝕刻至既定厚度(具膜連續性的較薄膜厚)為止。藉此，可在降低TiN膜電阻率的情況下，提高W膜與絕緣膜的密接性，便可防止W膜中所含氟(F)擴散於絕緣膜中。
(4)本實施形態的效果 根據本實施形態，可獲得以下所示1項或複數項效果。 (a)可形成具膜連續性之TiN膜。 (b)可提高W膜與絕緣膜之密接性。 (c)可防止W膜中所含氟(F)擴散於絕緣膜。 (d)可降低電阻率。
(5)變化例
(變化例1) 變化例1係成膜步驟不同於上述實施形態。具體而言，上述實施形態的成膜步驟時，於第1步驟的TiCl4 氣體供應中施行SiH4 氣體供應。圖6所示係本實施形態所適用變化例1的成膜步驟之氣體供應時序的圖。以下變化例僅就不同於上述實施形態之處詳述。
[成膜步驟] (TiCl4 氣體供應、第1步驟) 依照與上述實施形態之成膜步驟第1步驟的TiCl4 氣體供應同樣的處理順序，將TiCl4 氣體供應給處理室201內。此時，流入處理室201內的氣體僅為TiCl4 氣體與N2 氣體，藉由供應TiCl4 氣體，便在晶圓200(表面的底層膜)上形成含Ti層。
(SiH4 氣體供應) 從TiCl4 氣體開始供應起經既定時間後，例如0.01~5秒後，打開閥324，朝氣體供應管320內流入屬於還原氣體的SiH4 氣體。SiH4 氣體係利用MFC322進行流量調整，並從噴嘴420的氣體供應孔420a供應給處理室201內，再從排氣管231排氣。此時，同時打開閥524，朝氣體供應管520內流入N2 氣體等惰性氣體。流入氣體供應管520內的N2 氣體，利用MFC522進行流量調整，並與SiH4 氣體一起供應給處理室201內，再從排氣管231排氣。此時，為防止TiCl4 氣體與SiH4 氣體侵入於噴嘴430,440,450內，便打開閥534,544,554，朝氣體供應管530,540,550內流入N2 氣體。此時，形成對晶圓200同時供應TiCl4 氣體、SiH4 氣體及N2 氣體。即，具有至少同時供應TiCl4 氣體與SiH4 氣體的時序。
此時，調整APC閥243，將處理室201內的壓力設為例如130~3990Pa範圍內的壓力。若處理室201內的壓力較低於130Pa，SiH4 氣體所含的Si會進入含Ti層中，導致成膜之TiN膜所含膜中的Si含有率提高，而有形成TiSiN膜的可能性。處理室201內的壓力較高於3990Pa的情況亦同樣地，SiH4 氣體所含Si會進入含Ti層中，導致成膜之TiN膜所含膜中的Si含有率提高，而有形成TiSiN膜的可能性。依此，不管處理室201內的壓力過低或過高，均會導致成膜的膜元素組成出現變化。由MFC322控制的SiH4 氣體供應流量係設為例如0.1~5slm範圍內的流量。由MFC512,522,532,542,552控制的N2 氣體供應流量，分別設為例如0.01~20slm範圍內的流量。此時，加熱器207的溫度係設定為與TiCl4 氣體供應步驟同樣的溫度。
從TiCl4 氣體開始供應起經既定時間後，例如0.01~10秒後，關閉氣體供應管310的閥314，停止TiCl4 氣體的供應。此時，為防止SiH4 氣體侵入於噴嘴410內，便將閥514維持開啟的狀態，朝氣體供應管510,530,540,550內流入N2 氣體。N2 氣體係經由氣體供應管310,330,340,350、噴嘴410,430,440,450，供應給處理室201內，再從排氣管231排氣。此時，對晶圓200供應SiH4 氣體與N2 氣體。
(殘留氣體除去、第2步驟) SiH4 氣體開始供應後經既定時間後，例如0.01~60秒後，關閉閥324，停止SiH4 氣體的供應。此時，排氣管231的APC閥243維持開啟的狀態，利用真空泵246對處理室201內施行真空排氣，將處理室201內殘留的未反應、或促成含Ti層形成後的TiCl4 氣體與SiH4 氣體，從處理室201內排除。此時，閥514,524,534,544,554維持開啟的狀態，維持朝處理室201內供應N2 氣體。N2 氣體係具有當作排淨氣體的作用，可提高將處理室201內殘留的未反應、或促成含Ti層形成後的TiCl4 氣體與SiH4 氣體，從處理室201內排除的效果。此處，屬於抑制生長要因的HCl會與SiH4 產生反應，以四氯化矽(SiCl4 )與H2 的形式從處理室201內排出。
(NH3 氣體供應、第3步驟) 經除去處理室201內的殘留氣體後，依照與上述實施形態的成膜步驟第3步驟同樣的處理順序，朝處理室201內供應NH3 氣體。
(殘留氣體除去、第4步驟) NH3 氣體開始供應後經既定時間後，關閉閥334，停止NH3 氣體的供應。此時，排氣管231的APC閥243維持開啟的狀態，利用真空泵246對處理室201內施行真空排氣，依照與上述實施形態的成膜步驟第4步驟同樣的處理順序，將處理室201內殘留的未反應、或促成TiN層形成後的NH3 氣體及反應副產物，從處理室201內排除。
(實施既定次數) 藉由施行既定次數(n次)依序進行上述第1步驟~第4步驟的循環，便在晶圓200上形成具既定厚度(例如較厚於40Å的膜厚)之膜連續性的TiN膜。
再者，本變化例亦可與上述實施形態同樣地藉由施行減薄步驟，而獲得與圖4所示成膜序列同樣的效果。
(變化例2) 變化例2係減薄步驟不同於上述實施形態。具體而言，未實施上述實施形態的減薄步驟第5步驟之O2 氣體供應、與第6步驟之殘留氣體除去。圖7所示係本實施形態所適用變化例2的減薄步驟之氣體供應時序的圖。
(WF6 氣體供應、第7步驟) 經除去處理室201內的殘留氣體後，打開閥354，朝氣體供應管350內流入當作含鹵氣體之WF6 氣體。WF6 氣體係利用MFC352進行流量調整，從噴嘴450的氣體供應孔450a供應給處理室201內，再從排氣管231排氣。此時，對晶圓200供應WF6 氣體。此時，同時打開閥554，朝氣體供應管550內流入N2 氣體等惰性氣體。流入氣體供應管550內的N2 氣體，利用MFC552進行流量調整，並與WF6 氣體一起供應給處理室201內，再從排氣管231排氣。此時，關閉閥514,524,534,544，停止從噴嘴410,420,430,440供應N2 氣體。
此時，流入處理室201內的氣體係WF6 氣體。藉由WF6 氣體的供應，於成膜步驟中在晶圓200上所形成的TiN膜便被蝕刻。
(殘留氣體除去、第8步驟) WF6 氣體開始供應後經既定時間後，關閉閥354，停止供應WF6 氣體。 然後，依照與上述減薄步驟第8步驟同樣的處理順序，將處理室201內殘留的未反應、或促成TiN層形成後的WF6 氣體及反應副產物之TiWFx等，從處理室201內排出。
(實施既定次數) 藉由進行1次以上(既定次數(m次))依序施行上述第7步驟與第8步驟的循環，晶圓200上的TiN層便被蝕刻，形成既定厚度(例如5~未滿40Å)的TiN膜。上述循環較佳係重複複數次。
即，藉由脈衝式供應WF6 氣體，便可提升WF6 氣體與TiN層之反應副產物TiWFx的除去效率。又，藉由脈衝式供應便可控制減薄量(蝕刻量)，可獲得與圖4所示成膜序列同樣的效果。
(變化例3) 變化例3係減薄步驟不同於上述實施形態。具體而言，重複施行上述圖4所示成膜序列的減薄步驟第5步驟之O2 氣體供應、與第7步驟之WF6 氣體供應。圖8所示係本實施形態所適用變化例3的減薄步驟之氣體供應時序的圖。
即，依照本變化例的氣體供應時序，亦可獲得與圖4所示成膜序列同樣的效果，晶圓200上的TiNO層會被蝕刻，形成既定厚度(例如5~未滿40Å)的TiN膜。另外，O2 氣體供應與WF6 氣體供應亦可同時實施。
即，依O2 氣體供應與WF6 氣體供應重疊的方式進行供應，且脈衝式供應WF6 氣體，藉此可提升WF6 氣體與TiN層之反應副產物TiWFxOy的除去效率。又，藉由施行脈衝式供應，便可控制減薄量(蝕刻量)。
另外，上述實施形態係針對減薄步驟所使用含鹵氣體為使用含有鹵元素與金屬元素之氣體的WF6 氣體的情況進行說明，惟本發明並不侷限於此，使用未含金屬元素的含鹵氣體時仍可適用。未含金屬元素的含鹵氣體係例如有：NF3 氣體、ClF3 氣體、F2 氣體、HF氣體等。另外，鹵元素係有：Cl、F、Br等，金屬元素係有：W、Ti、Ta、Mo、Zr、Hf、Al、Si、Ge、Ga等。亦可適用於含有該等元素的氣體。另外，含鹵氣體亦可為進一步含有氧(O)元素的氣體。例如：MoO2 Cl2 、MoOCl4 等。
再者，上述實施形態係針對減薄步驟所使用含氧氣體為使用O2 氣體的情況進行說明，惟本發明並不侷限於此，亦可適用於使用O3 氣體、H2 O氣體等含氧氣體的情況。
再者，上述實施形態係針對將TiN膜施行減薄步驟的例子進行說明，但亦可適用於TiN膜以外的金屬膜。例如，金屬元素係W、Ta、Mo、Zr、Hf、Al、Si、Ge、Ga等，或者與該等元素同族的元素或過渡金屬。亦可適用於該等元素單體的膜、該等金屬與氮的化合物膜(氮化膜)、該等金屬與氧的化合物膜(氧化膜)等。對該等膜只要施行上述實施形態的第7步驟、第5步驟及第7步驟便可。由第7步驟與第5步驟所供應的氣體，係可配合對象膜適當選擇。
再者，上述實施形態係針對使用一次處理複數片基板的批次式直立式裝置的基板處理裝置施行成膜的例子進行說明，惟本發明並不侷限於此，即便使用一次處理1片或數片基板的單片式基板處理裝置進行成膜的情況，仍可適用。又，上述實施形態係針對使用具有熱壁式處理爐的基板處理裝置施行薄膜成膜的例子進行說明，惟本發明並不侷限於此，即便使用設有冷壁式處理爐的基板處理裝置進行薄膜成膜之情況，仍可適用。該等情況時的處理條件仍可設為例如與上述實施形態同樣的處理條件。
例如，可使用具備圖9(A)所示處理爐302的基板處理裝置形成膜的情況，本發明亦適用。處理爐302係具備有：形成處理室301的處理容器303、朝處理室301內呈淋灑狀供應氣體的噴淋頭303s、將1片或數片晶圓200呈水平姿勢支撐的支撐台317、從下方支撐著支撐台317的旋轉軸355、以及支撐台317中所設置的加熱器307。噴淋頭303s的進氣口(氣體導入口)連接著：供應上述原料氣體的氣體供應口332a、供應上述反應氣體的氣體供應口332b、以及供應上述含鹵氣體的氣體供應口332c。氣體供應口332a連接著與上述實施形態之原料氣體供應系統同樣的原料氣體供應系統。氣體供應口332b連接著與上述實施形態之反應氣體供應系統同樣的反應氣體供應系統。氣體供應口332c連接著與上述含鹵氣體供應系統同樣的氣體供應系統。噴淋頭303s的排氣口(氣體排出口)設有朝處理室301內呈淋灑狀供應氣體的氣體分散板。在處理容器303中設有將處理室301內排氣的排氣口331。排氣口331連接著與上述實施形態之排氣系統同樣的排氣系統。
再者，例如使用具備圖9(B)所示處理爐402的基板處理裝置形成膜的情況，本發明仍可適用。處理爐402係具備有：形成處理室401的處理容器403、將1片或數片晶圓200呈水平姿勢支撐的支撐台417、從下方支撐著支撐台417的旋轉軸455、朝處理容器403的晶圓200施行光照射的燈加熱器407、以及使燈加熱器407之光穿透的石英窗403w。處理容器403連接著：供應上述原料氣體的氣體供應口432a、供應上述反應氣體的氣體供應口432b、以及供應上述含鹵氣體的氣體供應口432c。氣體供應口432a連接著與上述實施形態之原料氣體供應系統同樣的原料氣體供應系統。氣體供應口432b連接著與上述實施形態之反應氣體供應系統同樣的反應氣體供應系統。氣體供應口432c連接著與上述實施形態之含鹵氣體供應系統同樣的氣體供應系統。處理容器403設有將處理室401內排氣的排氣口431。排氣口431連接著與上述實施形態之排氣系統同樣的排氣系統。
再者，TiN膜的成膜亦可使用屬於基板處理裝置之一例的CVD(Chemical Vapor Deposition，化學氣相沉積)裝置。
使用該等基板處理裝置的情況，亦可依照與上述實施形態同樣的序列、處理條件施行成膜。
形成該等各種薄膜時所使用的製程配方(記載著處理順序及處理條件等的程式)，較佳係配合基板處理的內容(所形成薄膜的膜種、組成比、膜質、膜厚、處理順序、處理條件等)再個別準備(準備複數種)。然後，在開始基板處理時，較佳係配合基板處理的內容，從複數製程配方中，適當選擇恰當的製程配方。具體而言，較佳係將配合基板處理內容個別準備的複數製程配方，經由電氣通訊線路或記錄該製程配方的記錄媒體(外部記憶裝置123)，預先儲存(安裝)於基板處理裝置所具備的記憶裝置121c內。然後，在開始基板處理時，較佳係由基板處理裝置所具備的CPU121a從記憶裝置121c內所儲存的複數製程配方中，配合基板處理的內容，適當選擇恰當的製程配方。藉由依此構成，利用1台基板處理裝置便可通用地且再現性佳地形成各種膜種、組成比、膜質、膜厚的薄膜。又，可在減輕操作員的操作負擔(處理順序及處理條件等輸入負擔等)，避免操作失誤的情況下，迅速地開始基板處理。
再者，本發明係例如即使變更現有基板處理裝置的製程配方亦可實現。變更製程配方時，亦可將本發明的製程配方經由電氣通訊線路及記錄該製程配方的記錄媒體，安裝於現有的基板處理裝置中，或者亦可操作現有基板處理裝置的輸出入裝置，將其製程配方本身變更為本發明的製程配方。
以上，針對本發明的各種典型實施形態進行說明，惟本發明並不侷限於該等實施形態，亦可適當組合使用。
10:基板處理裝置 115:晶舟升降機 121:控制器 121a:CPU 121b:RAM 121c:記憶裝置 121d:I/O埠 122:輸出入裝置 123:外部記憶裝置 200:晶圓(基板) 201,301,401:處理室 201a:預備室 202,302,402:處理爐 203:外管、反應管 204:內管 204a:排氣孔 206:排氣路 207,307:加熱器 209:歧管 217:晶舟 218:絕熱板 219:密封蓋 220a,220b:O形環 231:排氣管 243:APC閥 245:壓力感測器 246:真空泵 255,355,455:旋轉軸 263:溫度感測器 267:旋轉機構 303,403:處理容器 303s:噴淋頭 310,320,330,340,350,510,520,530,540,550:氣體供應管 312,322,332,342,352,512,522,532,542,552:質量流量控制器(MFC) 314,324,334,344,354,514,524,534,544,554:閥 317,417:支撐台 331,431:排氣口 332a~332c,432a～432c:氣體供應口 403w:石英窗 407:燈加熱器 410,420,430,440,450:噴嘴 410a,420a,430a,440a,450a:氣體供應孔
圖1係本發明一實施形態的基板處理裝置之直立式處理爐的概略縱剖面圖。 圖2係圖1中之A-A線概略橫剖面圖。 圖3係本發明一實施形態的基板處理裝置之控制器的概略構成圖，控制器控制系統的方塊圖。 圖4係本發明一實施形態的成膜序列之圖。 圖5中，(A)係利用上述成膜序列之成膜步驟，在基板上形成15Å之TiN膜時的示意圖；(B)與(C)係利用上述成膜序列的成膜步驟與減薄步驟，在基板上形成15Å之TiN膜時的示意圖。 圖6係本發明一實施形態的成膜序列之成膜步驟變化例的圖。 圖7係本發明一實施形態的成膜序列之減薄步驟變化例的圖。 圖8係本發明一實施形態的成膜序列之減薄步驟變化例的圖。 圖9中，(A)與(B)係本發明另一實施形態的基板處理裝置之處理爐的概略縱剖面圖。

Claims (24)

  1. 一種基板處理方法，係包括有：準備表面已形成含金屬膜之基板的步驟；以及藉由對上述基板在供應含氧氣體之後脈衝式供應含鹵氣體，而減薄上述含金屬膜的步驟。
  2. 如請求項1之基板處理方法，其中，上述含鹵氣體係六氟化鎢、三氟化氮、三氟化氯、氟、氟化氫中之任一者。
  3. 如請求項1之基板處理方法，其中，上述含鹵氣體係含有金屬。
  4. 如請求項3之基板處理方法，其中，上述金屬係鎢，上述鹵係氟。
  5. 如請求項1之基板處理方法，其中，上述含氧氣體係含有氧、臭氧、水蒸氣中之任一者。
  6. 如請求項1之基板處理方法，其中，減薄上述含金屬膜的步驟，係對上述基板交錯供應上述含氧氣體與上述含鹵氣體。
  7. 如請求項1之基板處理方法，其中，包括有：在減薄上述含金屬膜的步驟之前，藉由施行既定次數供應含金屬與鹵氣體、以及供應含氮氣體，或者施行既定次數供應含金屬與鹵氣體、供應矽烷系氣體、以及供應含氮氣體，而在上述基板上形成當作上述含金屬膜之金屬氮化膜的步驟。
  8. 如請求項1之基板處理方法，其中，減薄上述含金屬膜的步驟係對上述基板，依重疊含氧氣體供應與含鹵氣體供應的方式進行供 應。
  9. 如請求項1之基板處理方法，其中，上述含金屬膜係包含金屬氮化膜。
  10. 如請求項1之基板處理方法，其中，上述含金屬膜係包含金屬氧化膜。
  11. 如請求項1之基板處理方法，其中，上述含金屬膜係包含金屬單體膜。
  12. 一種利用電腦使基板處理裝置執行程序之程式，該程序係：在上述基板處理裝置的處理室內，準備表面已形成含金屬膜之基板的程序；以及藉由對上述基板在供應含氧氣體之後脈衝式供應含鹵氣體，而減薄上述含金屬膜的程序。
  13. 如請求項12之程式，其中，減薄上述含金屬膜的程序係對上述基板，交錯供應上述含氧氣體與上述含鹵氣體。
  14. 一種基板處理裝置，係具備有：處理室，其係收容基板；氣體供應系統，其係朝上述處理室內供應氣體；排氣系統，其係對上述處理室內施行排氣；以及控制部，其係構成為可對上述氣體供應系統、上述排氣系統進行控制，而如下進行控制：藉由對上述處理室內所收容之具有含金屬膜的基板，在供應含氧氣體之後脈衝式供應含鹵氣體，而減薄上述含金屬膜。
  15. 如請求項14之基板處理裝置，其中，上述控制部係構成為可如下進行控制：在減薄上述含金屬膜時，對上述基板交錯供應上述含氧氣體與上述含鹵氣體。
  16. 一種半導體裝置之製造方法，係包括有：準備表面已形成含金屬膜之基板的步驟；以及藉由對上述基板在供應含氧氣體之後脈衝式供應含鹵氣體，而減薄上述含金屬膜的步驟。
  17. 一種基板處理方法，係包括有：(a)藉由施行既定次數供應含金屬與鹵氣體、以及供應含氮氣體，或者施行既定次數供應含金屬與鹵氣體、供應矽烷系氣體、以及供應含氮氣體，而在基板上形成當作含金屬膜之金屬氮化膜的步驟；以及(b)藉由對上述基板脈衝式供應含鹵氣體，而減薄上述含金屬膜的步驟。
  18. 一種半導體裝置之製造方法，係包括有：(a)藉由施行既定次數供應含金屬與鹵氣體、以及供應含氮氣體，或者施行既定次數供應含金屬與鹵氣體、供應矽烷系氣體、以及供應含氮氣體，而在基板上形成當作含金屬膜之金屬氮化膜的步驟；以及(b)藉由對上述基板脈衝式供應含鹵氣體，而減薄上述含金屬膜的步驟。
  19. 一種利用電腦使基板處理裝置執行程序之程式，該程序係：(a)藉由施行既定次數供應含金屬與鹵氣體、以及供應含氮氣體，或者施行既定次數供應含金屬與鹵氣體、供應矽烷系氣體、以及供應含氮氣體，而在基板上形成當作含金屬膜之金屬氮化膜的程序；以及 (b)藉由對上述基板脈衝式供應含鹵氣體，而減薄上述含金屬膜的程序。
  20. 一種基板處理裝置，係具備有：處理室，其係收容基板；氣體供應系統，其係朝上述處理室內供應氣體；排氣系統，其係對上述處理室內施行排氣；以及控制部，其係構成為可對上述氣體供應系統、上述排氣系統進行控制，而對上述處理室內所收容之基板施行如下處理並進行控制：(a)藉由施行既定次數供應含金屬與鹵氣體、以及供應含氮氣體，或者施行既定次數供應含金屬與鹵氣體、供應矽烷系氣體、以及供應含氮氣體，而在基板上形成當作含金屬膜之金屬氮化膜的處理；以及(b)藉由脈衝式供應含鹵氣體，而減薄上述含金屬膜的處理。
  21. 一種基板處理方法，係包括有：準備表面已形成含金屬膜之基板的步驟；以及對上述基板依重疊含氧氣體之供應與含鹵氣體之供應的方式進行脈衝式供應，藉此減薄上述含金屬膜的步驟。
  22. 一種半導體裝置之製造方法，係包括有：準備表面已形成含金屬膜之基板的步驟；以及對上述基板依重疊含氧氣體之供應與含鹵氣體之供應的方式進行脈衝式供應，藉此減薄上述含金屬膜的步驟。
  23. 一種利用電腦使基板處理裝置執行程序之程式，該程序係：於基板處理裝置之處理室內準備表面已形成含金屬膜之基板的程序； 以及對上述基板依重疊含氧氣體之供應與含鹵氣體之供應的方式進行脈衝式供應，藉此減薄上述含金屬膜的程序。
  24. 一種基板處理裝置，係具備有：處理室，其係收容基板；氣體供應系統，其係朝上述處理室內供應氣體；排氣系統，其係對上述處理室內施行排氣；以及控制部，其係構成為可對上述氣體供應系統、上述排氣系統進行控制，而如下進行控制：對上述處理室內所收容之具有含金屬膜的基板，依重疊含氧氣體之供應與含鹵氣體之供應的方式進行脈衝式供應，藉此減薄上述含金屬膜。
TW109128710A 2019-09-19 2020-08-24 基板處理方法、半導體裝置之製造方法、程式及基板處理裝置 TWI790469B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
WOPCT/JP2019/036675 2019-09-19
PCT/JP2019/036675 WO2021053778A1 (ja) 2019-09-19 2019-09-19 半導体装置の製造方法、記録媒体及び基板処理装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202125621A TW202125621A (zh) 2021-07-01
TWI790469B true TWI790469B (zh) 2023-01-21

Family

ID=74884423

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW109128710A TWI790469B (zh) 2019-09-19 2020-08-24 基板處理方法、半導體裝置之製造方法、程式及基板處理裝置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20220208557A1 (zh)
JP (1) JP7372336B2 (zh)
CN (1) CN114342046A (zh)
TW (1) TWI790469B (zh)
WO (1) WO2021053778A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114774884B (zh) * 2022-04-28 2024-02-27 北京北方华创微电子装备有限公司 半导体工艺炉的炉门及半导体工艺炉

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008270509A (ja) * 2007-04-20 2008-11-06 Nec Electronics Corp 半導体装置の製造方法
US20140213042A1 (en) * 2013-01-25 2014-07-31 Wei-Sheng Lei Substrate dicing by laser ablation & plasma etch damage removal for ultra-thin wafers
TW201826378A (zh) * 2016-09-09 2018-07-16 日商日立全球先端科技股份有限公司 蝕刻方法及蝕刻裝置
TW201827643A (zh) * 2016-08-30 2018-08-01 美商蘭姆研究公司 用於蝕刻金屬之連續及脈衝式射頻電漿

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3348496B2 (ja) * 1993-12-28 2002-11-20 ソニー株式会社 配線構造の形成方法
JP2009043973A (ja) 2007-08-09 2009-02-26 Tokyo Electron Ltd 半導体装置の製造方法、半導体基板の処理装置及び記憶媒体
JP2016058478A (ja) 2014-09-08 2016-04-21 マイクロン テクノロジー， インク． 半導体記憶装置の製造方法
US10096487B2 (en) 2015-08-19 2018-10-09 Lam Research Corporation Atomic layer etching of tungsten and other metals
WO2017099718A1 (en) * 2015-12-08 2017-06-15 Intel Corporation Atomic layer etching of transition metals by halogen surface oxidation
TWI733850B (zh) * 2016-07-27 2021-07-21 美商應用材料股份有限公司 使用沉積/蝕刻技術之無接縫溝道填充
JP7149788B2 (ja) * 2018-09-21 2022-10-07 東京エレクトロン株式会社 成膜方法及び成膜装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008270509A (ja) * 2007-04-20 2008-11-06 Nec Electronics Corp 半導体装置の製造方法
US20140213042A1 (en) * 2013-01-25 2014-07-31 Wei-Sheng Lei Substrate dicing by laser ablation & plasma etch damage removal for ultra-thin wafers
TW201827643A (zh) * 2016-08-30 2018-08-01 美商蘭姆研究公司 用於蝕刻金屬之連續及脈衝式射頻電漿
TW201826378A (zh) * 2016-09-09 2018-07-16 日商日立全球先端科技股份有限公司 蝕刻方法及蝕刻裝置

Also Published As

Publication number Publication date
JP7372336B2 (ja) 2023-10-31
US20220208557A1 (en) 2022-06-30
CN114342046A (zh) 2022-04-12
TW202125621A (zh) 2021-07-01
JPWO2021053778A1 (zh) 2021-03-25
WO2021053778A1 (ja) 2021-03-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6023854B1 (ja) 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム
TW202004855A (zh) 半導體裝置的製造方法、基板處理裝置及程式
US11621169B2 (en) Method of manufacturing semiconductor device, recording medium, and substrate processing apparatus
JP2020057769A (ja) 半導体装置の製造方法、プログラム、及び基板処理装置
TWI790469B (zh) 基板處理方法、半導體裝置之製造方法、程式及基板處理裝置
WO2020189205A1 (ja) 基板処理装置、半導体装置の製造方法およびノズル
JP7064577B2 (ja) 基板処理装置、半導体装置の製造方法およびプログラム
TWI809467B (zh) 半導體裝置的製造方法，基板處理裝置，基板處理方法及程式
US20200411330A1 (en) Method of manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus, and recording medium
JP7101204B2 (ja) 半導体装置の製造方法、プログラム、基板処理装置及び基板処理方法
WO2018179354A1 (ja) 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム
JP7273168B2 (ja) 基板処理方法、半導体装置の製造方法、プログラム及び基板処理装置
TWI830089B (zh) 基板處理方法、半導體裝置之製造方法、程式及基板處理裝置
JP7110468B2 (ja) 半導体装置の製造方法、基板処理装置、プログラム及び基板処理方法。
WO2018061109A1 (ja) 半導体装置の製造方法
JP7179962B2 (ja) 半導体装置の製造方法、基板処理方法、基板処理装置およびプログラム
WO2022059170A1 (ja) 半導体装置の製造方法、記録媒体及び基板処理装置
JP2023023351A (ja) 半導体装置の製造方法、基板処理装置、プログラム及び基板処理方法
TW202314030A (zh) 塗布方法、基板處理裝置、程式、基板處理方法及半導體裝置的製造方法
TW202339054A (zh) 基板處理裝置、基板處理方法、半導體裝置之製造方法、程式及氣體供給單元