半導体装置の製造方法および基板処理装置
【課題】表面ラフネスが良好な金属酸化膜を形成することができる半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】ウエハを収容した処理容器内に金属原子を含む原料を供給し排気する工程と、処理容器内に反応ガスを供給し排気する工程と、を１サイクルとしてこのサイクルを所定回数行うことでウエハ上に金属膜を形成する工程（Ｓ５）と、処理容器内に酸化ガスを供給し排気することで金属膜を酸化させる工程（Ｓ６）と、を１セットとして、このセットを所定回数行う（Ｓ７）ことによりウエハ上に所定膜厚の金属酸化膜を形成する。
【解決手段】ウエハを収容した処理容器内に金属原子を含む原料を供給し排気する工程と、処理容器内に反応ガスを供給し排気する工程と、を１サイクルとしてこのサイクルを所定回数行うことでウエハ上に金属膜を形成する工程（Ｓ５）と、処理容器内に酸化ガスを供給し排気することで金属膜を酸化させる工程（Ｓ６）と、を１セットとして、このセットを所定回数行う（Ｓ７）ことによりウエハ上に所定膜厚の金属酸化膜を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法および基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）の高集積化及び高性能化に伴い、ゲート絶縁膜への高誘電率絶縁膜の適用が検討されている。また、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）のキャパシタにおいては、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）膜や酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）膜などの高誘電率絶縁膜が使用され、３２ｎｍ世代以降では、さらに高い誘電率を有するチタン酸ストロンチウム（ＳｒＴiＯ）膜や酸化チタン（ＴｉＯｘ）膜の使用が検討されている。
【０００３】
特許文献１には、基板上にチタン酸ストロンチウムまたはチタン酸ストロンチウムバリウムの薄膜を形成する工程を有する半導体装置の製造方法であって、薄膜を形成する工程は、基板上に二酸化チタンの層を数層形成する工程と、数層形成した二酸化チタンの層の上に酸化ストロンチウムと二酸化チタンとを含む積層膜、または酸化バリウムと酸化ストロンチウムと二酸化チタンとを含む積層膜を形成する工程と、を有する半導体装置の製造方法及び基板処理装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１７０７１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
通常、酸化チタン（ＴｉＯ２）膜は、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により、ＴｉＣｌ４のような前駆体（プリカーサ）と、Ｈ２ＯもしくはＯ３のような酸化源を用いて成膜される。
しかしながら、ＴｉＯ２膜は低温でも結晶化するため、成膜途中で結晶化が進行し、その膜表面の粗さ（表面ラフネス）が大きいため、これがリーク電流による劣化に繋がる。
また、誘電率を上げるためにはルチル構造を有する結晶体にする必要があるが、結晶構造は下部電極等の影響を受けるため、下部電極上に直接ルチル構造を有するＴｉＯ２膜を形成することは困難である。
【０００６】
本発明は、表面ラフネスが良好な（膜表面の粗さが小さい）金属酸化膜を形成することができる半導体装置の製造方法および基板処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、基板を収容した処理容器内に金属原子を含む原料を供給し排気する工程と、前記処理容器内に反応ガスを供給し排気する工程と、を１サイクルとしてこのサイクルを所定回数行うことで、基板上に金属膜を形成する工程と、前記処理容器内に酸化ガスを供給し排気することで、前記金属膜を酸化させる工程と、を１セットとしてこのセットを所定回数行うことにより、基板上に所定膜厚の金属酸化膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【０００８】
本発明の他の態様によれば、基板を収容した処理容器内にチタン原子を含む原料を供給し排気する工程と、前記処理容器内に窒化ガスを供給し排気する工程と、を１サイクルとしてこのサイクルを所定回数行うことで、基板上に窒化チタン膜を形成する工程と、前記処理容器内に酸化ガスを供給し排気することで、前記窒化チタン膜を酸化させる工程と、を１セットとしてこのセットを所定回数行うことにより、基板上に所定膜厚の酸化チタン膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【０００９】
本発明の更に他の態様によれば、基板を処理する処理容器と、前記処理容器内に金属原子を含む原料を供給する原料供給系と、前記処理容器内に反応ガスを供給する反応ガス供給系と、前記処理容器内に酸化ガスを供給する酸化ガス供給系と、前記処理容器内を排気する排気系と、基板を収容した前記処理容器内への前記原料の供給および排気と、前記処理容器内への前記反応ガスの供給および排気と、を１サイクルとしてこのサイクルを所定回数行うことで、基板上に金属膜を形成し、前記処理容器内への前記酸化ガスの供給および排気を行うことで、前記金属膜を酸化させ、これを１セットとしてこのセットを所定回数行うことにより、基板上に所定膜厚の金属酸化膜を形成するように、前記原料供給系、前記反応ガス供給系、前記酸化ガス供給系、前記排気系を制御するコントローラと、を有することを特徴とする基板処理装置が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、表面ラフネスが良好な金属酸化膜を形成することができる半導体装置の製造方法および基板処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態にかかる基板処理装置のウエハ処理時における断面構成図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる基板処理装置のウエハ搬送時における断面構成図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる基板処理装置のガス供給系の構成図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかる基板処理工程のフロー図である。
【図５】本発明の一実施形態にかかる基板処理工程における各ガス供給のタイミングを示す成膜シーケンス図である。
【図６】実施例におけるＸＰＳ分析結果である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（１）基板処理装置の構成
まず、本実施形態にかかる基板処理装置の構成について、図１及び図２を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態にかかる基板処理装置のウエハ処理時における断面構成図であり、図２は、本発明の実施形態にかかる基板処理装置のウエハ搬送時における断面構成図である。
【００１３】
＜処理室＞
図１及び図２に示すとおり、本実施形態にかかる基板処理装置は、処理容器１２を備えている。処理容器１２は、例えば横断面が円形であり扁平な密閉容器として構成されている。また、処理容器１２は、例えばアルミニウム（Ａｌ）やステンレス（ＳＵＳ）など金属材料により構成されている。処理容器１２内には、基板としてのウエハ１４を処理する処理室１６が構成されている。
【００１４】
処理室１６内には、ウエハ１４を支持する支持台１８が設けられている。ウエハ１４が直接触れる支持台１８の上面には、例えば、石英（ＳｉＯ２）、カーボン、セラミックス、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、又は窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などから構成された支持板としてのサセプタ２０が設けられている。また、支持台１８には、ウエハ１４を加熱する加熱手段としてのヒータ２２が内蔵されている。なお、支持台１８の下端部は、処理容器１２の底部を貫通している。
【００１５】
処理室１６の外部には、昇降機構２４が設けられている。この昇降機構２４を作動させることにより、サセプタ２０上に支持されるウエハ１４を昇降させることが可能となっている。支持台１８は、ウエハ１４の処理時には図１で示される位置（ウエハ処理位置）まで上昇し、ウエハ１４の搬送時には図２で示される位置（ウエハ搬送位置）まで下降する。なお、支持台１８の下端部の周囲は、ベローズ２６により覆われており、処理室１６内は気密に保持されている。
【００１６】
また、処理室１６の底面（床面）には、例えば３本のリフトピン２８が鉛直方向に設けられている。支持台１８には、リフトピン２８を貫通させるための貫通孔３０が、リフトピン２８に対応する位置にそれぞれ設けられている。そして、支持台１８をウエハ搬送位置まで下降させた時には、リフトピン２８の上端部が支持台１８の上面から突出して、リフトピン２８がウエハ１４を下方から支持するように構成されている。
【００１７】
支持台１８をウエハ処理位置まで上昇させたときには、リフトピン２８は支持台１８の上面から埋没して、支持台１８上面に設けられたサセプタ２０がウエハ１４を下方から支持するように構成される。なお、リフトピン２８は、ウエハ１４と直接触れるため、例えば、石英やアルミナなどの材質で形成することが望ましい。
【００１８】
＜ウエハ搬送口＞
処理室１６の内壁側面には、処理室１６の内外にウエハ１４を搬送するためのウエハ搬送口３２が設けられている。ウエハ搬送口３２にはゲートバルブ３４が設けられており、このゲートバルブ３４を開けることにより、処理室１６内と搬送室（予備室）３６内とが連通するように構成されている。搬送室３６は密閉容器３９内に形成されており、搬送室３６内にはウエハ１４を搬送する搬送ロボット３８が設けられている。
【００１９】
搬送ロボット３８には、ウエハ１４を搬送する際にウエハ１４を支持する搬送アーム３８ａが備えられている。支持台１８をウエハ搬送位置まで下降させた状態で、ゲートバルブ３４を開くことにより、搬送ロボット３８により処理室１６内と搬送室３６内との間でウエハ１４を搬送することが可能なように構成されている。処理室１６内に搬送されたウエハ１４は、上述したようにリフトピン２８上に一時的に載置される。
【００２０】
＜排気系＞
処理室１６の内壁側面であって、ウエハ搬送口３２の反対側には、処理室１６内の雰囲気を排気する排気口４０が設けられている。排気口４０には排気管４２が接続されており、排気管４２には、処理室１６内を所定の圧力に制御するＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）等の圧力調整器４４、原料回収トラップ４６、及び真空ポンプ４８が順に直列に接続されている。主に、排気口４０、排気管４２、圧力調整器４４、原料回収トラップ４６、真空ポンプ４８により排気系（排気ライン）が構成される。
【００２１】
＜ガス導入口＞
処理室１６の上部に設けられる後述のシャワーヘッド５２の上面（天井壁）には、処理室１６内に各種ガスを供給するためのガス導入口５０が設けられている。なお、ガス導入口５０に接続されるガス供給系の構成については後述する。
【００２２】
＜シャワーヘッド＞
ガス導入口５０と、ウエハ処理位置におけるウエハ１４との間には、ガス分散機構としてのシャワーヘッド５２が設けられている。シャワーヘッド５２は、ガス導入口５０から導入されるガスを分散させるための分散板５２ａと、分散板５２ａを通過したガスをさらに均一に分散させて支持台１８上のウエハ１４の表面に供給するためのシャワー板５２ｂと、を備えている。分散板５２ａ及びシャワー板５２ｂには、複数の通気孔が設けられている。
【００２３】
分散板５２ａは、シャワーヘッド５２の上面及びシャワー板５２ｂと対向するように配置されており、シャワー板５２ｂは、支持台１８上のウエハ１４と対向するように配置されている。なお、シャワーヘッド５２の上面と分散板５２ａとの間、及び分散板５２ａとシャワー板５２ｂとの間には、それぞれ空間が設けられており、かかる空間は、ガス導入口５０から供給されるガスを分散させるための分散室（第１バッファ空間）５２ｃ、及び分散板５２ａを通過したガスを拡散させるための第２バッファ空間５２ｄとしてそれぞれ機能する。
【００２４】
＜排気ダクト＞
処理室１６の内壁側面には、段差部５４が設けられている。そして、この段差部５４は、コンダクタンスプレート５６をウエハ処理位置近傍に保持するように構成されている。コンダクタンスプレート５６は、内周部にウエハ１４を収容する穴が設けられた１枚のドーナツ状（リング状）をした円板として構成されている。
【００２５】
コンダクタンスプレート５６の外周部には、所定間隔を開けて周方向に配列された複数の排出口５８が設けられている。排出口５８は、コンダクタンスプレート５６の外周部がコンダクタンスプレート５６の内周部を支えることができるよう、不連続に形成される。
【００２６】
一方、支持台１８の外周部には、ロワープレート６０が係止している。ロワープレート６０は、リング状の凹部６０ａと、凹部６０ａの内側上部に一体的に設けられたフランジ部６０ｂとを備えている。凹部６０ａは、支持台１８の外周部と、処理室１６の内壁側面との隙間を塞ぐように設けられる。
【００２７】
凹部６０ａの底部のうち排気口４０付近の一部には、凹部６０ａ内から排気口４０側ヘガスを排出（流通）させるためのプレート排気口６０ｃが設けられている。フランジ部６０ｂは、支持台１８の上部外周縁上に係止する係止部として機能する。フランジ部６０ｂが支持台１８の上部外周縁上に係止することにより、ロワープレート６０が、支持台１８の昇降に伴い、支持台１８と共に昇降されるようになっている。
【００２８】
支持台１８がウエハ処理位置まで上昇したとき、ロワープレート６０もウエハ処理位置まで上昇する。その結果、ウエハ処理位置近傍に保持されているコンダクタンスプレート５６が、ロワープレート６０の凹部６０ａの上面部分を塞ぎ、凹部６０ａの内部をガス流路領域とする排気ダクト６２が形成されることとなる。
【００２９】
このとき、排気ダクト６２（コンダクタンスプレート５６及びロワープレート６０）及び支持台１８によって、処理室１６内が、排気ダクト６２よりも上方の処理室上部と、排気ダクト６２よりも下方の処理室下部とに、仕切られることとなる。なお、コンダクタンスプレート５６及びロワープレート６０は、排気ダクト６２の内壁に堆積する反応生成物をエッチングする場合を考慮して、高温保持が可能な材料、例えば、耐高温高負荷用石英で構成することが好ましい。
【００３０】
ここで、ウエハ処理時における処理室１６内のガスの流れについて説明する。まず、ガス導入口５０からシャワーヘッド５２の上部へと供給されたガスは、分散室（第１バッファ空間）５２ｃを経て分散板５２ａの多数の孔から第２バッファ空間５２ｄへと入り、さらにシャワー板５２ｂの多数の孔を通過して処理室１６内に供給され、ウエハ１４上に均一に供給される。
【００３１】
ウエハ１４上に供給されたガスは、ウエハ１４の径方向外側に向かって放射状に流れる。そして、ウエハ１４に接触した後の余剰なガスは、支持台１８の外周に設けられた排気ダクト６２上（すなわちコンダクタンスプレート５６上）を、ウエハ１４の径方向外側に向かって放射状に流れ、排気ダクト６２上に設けられた排出口５８から、排気ダクト６２内のガス流路領域内（凹部６０ａ内）へと排出される。
【００３２】
その後、ガスは排気ダクト６２内を流れ、プレート排気口６０ｃを経由して排気口４０へと排気される。以上の通り、処理室１６の下部への、すなわち支持台１８の裏面や処理室１６の底面側へのガスの回り込みが抑制される。
【００３３】
＜ガス供給系＞
続いて、上述したガス導入口５０に接続されるガス供給系の構成について、図３を参照しながら説明する。図３は、本発明の実施形態にかかる基板処理装置の有するガス供給系（ガス供給ライン）の構成図である。
【００３４】
本発明の実施形態にかかる基板処理装置の有するガス供給系は、常温で液体状態である液体原料を気化する気化部としてのバブラと、バブラにて液体原料を気化させて得た原料ガスを処理室１６内に供給する原料ガス供給系と、原料ガスとは異なる反応ガス（窒化ガス）を処理室１６内に供給する反応ガス供給系（窒化ガス供給系）と、酸化ガスを処理室１６内に供給する酸化ガス供給系と、を有している。さらに、本発明の実施形態にかかる基板処理装置は、処理室１６内にパージガスを供給するパージガス供給系と、バブラからの原料ガスを処理室１６内に供給することなく処理室１６をバイパスするよう排気するベント（バイパス）系とを有している。以下に、各部の構成について説明する。
【００３５】
＜バブラ＞
処理室１６の外部には、液体原料を収容する原料容器としてのバブラ８０ａが設けられている。バブラ８０ａは、内部に液体原料を収容（充填）可能なタンク（密閉容器）として構成されており、また、液体原料をバブリングにより気化させて原料ガスを生成させる気化部としても構成されている。なお、バブラ８０ａの周りには、バブラ８０ａおよび内部の液体原料を加熱するサブヒータ８２が設けられている。原料としては、例えば、Ｔｉ（チタニウム）元素を含む無機金属液体原料であるＴｉＣｌ４が用いられる。なお、原料としては、有機金属液体原料であるＴＤＭＡＴ（Ｔｅｔｒａｋｉｓ−Ｄｉｍｅｔｈｙｌ−Ａｍｉｄｏ−Ｔｉｔａｎｉｕｍ）等の原料を用いるようにしてもよい。
【００３６】
バブラ８０ａには、キャリアガス供給管８４ａが接続されている。キャリアガス供給管８４ａの上流側端部には、図示しないキャリアガス供給源が接続されている。また、キャリアガス供給管８４ａの下流側端部はバブラ８０ａ内に収容した液体原料内に浸されている。キャリアガス供給管８４ａには、キャリアガスの供給流量を制御する流量制御器としてのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）８６ａと、キャリアガスの供給を制御するバルブＶａ１、Ｖａ２が設けられている。なお、キャリアガスとしては、液体原料とは反応しないガスを用いることが好ましく、例えばＮ２ガスやＡｒガス等の不活性ガスが好適に用いられる。主に、キャリアガス供給管８４ａ、ＭＦＣ８６ａ、バルブＶａ１、Ｖａ２により、キャリアガス供給系（キャリアガス供給ライン）が構成される。
【００３７】
上記構成により、バルブＶａ１、Ｖａ２を開き、キャリアガス供給管８４ａからＭＦＣ８６ａで流量制御されたキャリアガスをバブラ８０ａ内に供給することにより、バブラ８０ａ内部に収容された液体原料をバブリングにより気化させて原料ガスを生成させることが可能となる。なお、原料ガスの供給流量は、キャリアガスの供給流量から割り出すことができる。すなわち、キャリアガスの供給流量を制御することにより原料ガスの供給流量を制御することができる。
【００３８】
＜原料ガス供給系＞
バブラ８０ａには、バブラ８０ａ内で生成された原料ガスを処理室１６内に供給する原料ガス供給管８８ａが接続されている。原料ガス供給管８８ａの上流側端部は、バブラ８０ａの上部に存在する空間に連通している。原料ガス供給管８８ａの下流側端部は、高耐久高速ガスバルブＶを介してガス導入口５０に接続されている。高耐久高速ガスバルブＶは、短時間で素早くガス供給の切り替えおよびガス排気ができるように構成されたバルブである。なお、原料ガス供給管８８ａには、処理室１６内への原料ガスの供給を制御するバルブＶａ３が設けられている。
【００３９】
上記構成により、バブラ８０ａにて液体原料を気化させて原料ガスを発生させるとともに、バルブＶａ３を開くことにより、原料ガス供給管８８ａから処理室１６内へ原料ガスを供給することが可能となる。主に、原料ガス供給管８８ａ、バルブＶａ３、高耐久高速ガスバルブＶにより原料ガス供給系（原料ガス供給ライン）が構成される。
主に、キャリアガス供給系、バブラ８０ａ、原料ガス供給系により、原料供給系（原料供給ライン）が構成される。
【００４０】
＜反応ガス供給系（窒化ガス供給系）＞
処理室１６の外部には、反応ガス（窒化ガス）を供給する反応ガス供給源９０ｂが設けられている。反応ガス供給源９０ｂには、反応ガス供給管９２ｂの上流側端部が接続されている。反応ガス供給管９２ｂの下流側端部は、高耐久高速ガスバルブＶを介してガス導入口５０（図１、２参照）に接続されている。反応ガス供給管９２ｂには、反応ガスの供給流量を制御する流量制御器としてのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）８６ｂと、反応ガスの供給を制御するバルブＶｂ１、Ｖｂ２が設けられている。反応ガスとしては、例えばアンモニア（ＮＨ３）ガスが用いられる。
主に、反応ガス供給源９０ｂ、反応ガス供給管９２ｂ、ＭＦＣ８６ｂ、バルブＶｂ１、Ｖｂ２により、反応ガス供給系（反応ガス供給ライン）、すなわち窒化ガス供給系（窒化ガス供給ライン）が構成される。
【００４１】
＜酸化ガス供給系＞
また、処理室１６の外部には、酸化ガスを供給する酸化ガス供給源９０ｃが設けられている。酸化ガス供給源９０ｃには、酸化ガス供給管９２ｃの上流側端部が接続されている。酸化ガス供給管９２ｃの下流側端部は、高耐久高速ガスバルブＶを介してガス導入口５０（図１、２参照）に接続されている。酸化ガス供給管９２ｃには、酸化ガスの供給流量を制御する流量制御器としてのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）８６ｃと、酸化ガスの供給を制御するバルブＶｃ１、Ｖｃ２が設けられている。酸化ガスとしては、例えばオゾン（Ｏ３）ガスが用いられる。
主に、酸化ガス供給源９０ｃ、酸化ガス供給管９２ｃ、ＭＦＣ８６ｃ、バルブＶｃ１、Ｖｃ２により、酸化ガス供給系（酸化ガス供給ライン）が構成される。
【００４２】
＜パージガス供給系＞
また、処理室１６の外部には、パージガスを供給するためのパージガス供給源９０ｄ、９０ｅが設けられている。パージガス供給源９０ｄ、９０ｅには、パージガス供給管９２ｄ、９２ｅの上流側端部がそれぞれ接続されている。パージガス供給管９２ｄの下流側端部は反応ガス供給管９２ｂおよび酸化ガス供給管９２ｃに合流して、高耐久高速ガスバルブＶを介してガス導入口５０に接続されている。パージガス供給管９２ｅの下流側端部は原料ガス供給管８８ａに合流して、高耐久高速ガスバルブＶを介してガス導入口５０に接続されている。パージガス供給管９２ｄ、９２ｅには、パージガスの供給流量を制御する流量制御器としてのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）８６ｄ、８６ｅと、パージガスの供給を制御するバルブＶｄ１、Ｖｄ２、Ｖｅ１、Ｖｅ２がそれぞれ設けられている。パージガスとしては、例えばＮ２ガスやＡｒガス等の不活性ガスが用いられる。
主に、パージガス供給源９０ｄ、９０ｅ、パージガス供給管９２ｄ、９２ｅ、ＭＦＣ８６ｄ、８６ｅ、バルブＶｄ１、Ｖｄ２、Ｖｅ１、Ｖｅ２により、パージガス供給系（パージガス供給ライン）が構成される。
【００４３】
＜ベント（バイパス）系＞
また、原料ガス供給管８８ａのバルブＶａ３よりも上流側には、ベント管９４ａの上流側端部が接続されている。また、ベント管９４ａ下流側端部は排気管４２の圧力調整器４４よりも下流側であって原料回収トラップ４６よりも上流側に接続されている。ベント管９４ａには、ガスの流通を制御するためのバルブＶａ４が設けられている。
【００４４】
上記構成により、バルブＶａ３を閉じ、バルブＶａ４を開くことで、原料ガス供給管８８ａ内を流れるガスを、処理室１６内に供給することなく、ベント管９４ａを介して処理室１６をバイパスさせ、排気管４２より処理室１６外へと排気することが可能となる。主に、ベント管９４ａ、バルブＶａ４によりベント系（ベントライン）が構成される。
【００４５】
なお、バブラ８０ａの周りには、サブヒータ８２が設けられることは上述した通りだが、この他、キャリアガス供給管８４ａ、原料ガス供給管８８ａ、ベント管９４ａ、排気管４２、処理容器１２、シャワーヘッド５２等の周囲にもサブヒータ８２が設けられている。サブヒータ８２はこれらの部材を、例えば１００℃以下の温度に加熱することで、これらの部材内部での原料ガスの再液化を防止するように構成されている。
【００４６】
＜コントローラ＞
なお、本実施形態にかかる基板処理装置は、基板処理装置の各部の動作を制御するコントローラ１００を有している。コントローラ１００は、ゲートバルブ３４、昇降機構２４、搬送ロボット３８、ヒータ２２、サブヒータ８２、圧力調整器（ＡＰＣ）４４、真空ポンプ４８、バルブＶａ１〜Ｖａ４、Ｖｂ１、Ｖｂ２、Ｖｃ１、Ｖｃ２、Ｖｄ１、Ｖｄ２、Ｖｅ１、Ｖｅ２、高耐久高速ガスバルブＶ、流量コントローラ８６ａ、８６ｂ、８６ｃ、８６ｄ、８６ｅ等の動作を制御する。
【００４７】
（２）基板処理工程
続いて、本発明の実施形態にかかる半導体装置の製造工程の一工程として、上述の基板処理装置を用いてウエハ上に薄膜を形成する基板処理工程について、図４及び図５を参照しながら説明する。図４は、本発明の実施形態にかかる基板処理工程のフロー図である。また、図５は、本発明の実施形態にかかる基板処理工程における各ガス供給のタイミングを示す成膜シーケンス図である。なお、以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作は、コントローラ１００によって制御される。
【００４８】
なお、ここでは、
基板を収容した処理容器内に金属原子（Ｔｉ）を含む原料（ＴｉＣｌ４）を供給し排気する工程と、処理容器内に反応ガスとして窒化ガス（ＮＨ３）を供給し排気する工程と、を１サイクルとしてこのサイクルを所定回数行うことで、ＡＬＤ法により基板上に金属膜（ＴｉＮ膜）を形成する工程（Ｓ５）と、
処理容器内に酸化ガス（Ｏ３）を供給し排気することで、金属膜を酸化させる工程（Ｓ６）と、
を１セットとしてこのセットを所定回数行うことにより、基板上に所定膜厚の金属酸化膜（ＴｉＯ２膜）を形成する例について説明する。
なお、本明細書では、金属膜という用語は金属原子を含む導電性の物質を意味しており、これには、金属単体で構成される膜の他、導電性の金属窒化膜、導電性の金属酸化膜、導電性の金属複合膜、導電性の金属合金膜等も含まれる。ＴｉＮ膜は導電性の金属窒化膜、すなわち金属膜であり、ＴｉＯ２膜は絶縁膜である。以下、これを詳細に説明する。
【００４９】
＜基板搬入工程（Ｓ１）、基板載置工程（Ｓ２）＞
工程１（Ｓ１）において、昇降機構２４を作動させ、支持台１８を、図２に示すウエハ搬送位置まで下降させる。そして、ゲートバルブ３４を開き、処理室１６と搬送室３６とを連通させる。そして、搬送ロボット３８により搬送室３６内から処理室１６内へ処理対象のウエハ１４を搬送アーム３８ａで支持した状態で搬入する。処理室１６内に搬入したウエハ１４は、支持台１８の上面から突出しているリフトピン２８上に一時的に載置される。搬送ロボット３８の搬送アーム３８ａが処理室１６内から搬送室３６内へ戻ると、ゲートバルブ３４が閉じられる。
【００５０】
工程２（Ｓ２）において、昇降機構２４を作動させ、支持台１８を、図１に示すウエハ処理位置まで上昇させる。その結果、リフトピン２８は支持台１８の上面から埋没し、ウエハ１４は、支持台１８上面のサセプタ２０上に載置される。
【００５１】
＜圧力調整工程（Ｓ３）、昇温工程（Ｓ４）＞
工程３（Ｓ３）において、圧力調整器（ＡＰＣ）４４により、処理室１６内の圧力が所定の処理圧力となるように制御する。
また、工程４（Ｓ４）において、ヒータ２２に供給する電力を調整し、ウエハ１４の表面温度が所定の処理温度となるように制御する。
ここで、所定の処理温度、処理圧力とは、後述するＡＬＤ−ＴｉＮ工程（Ｓ５）において、ＡＬＤ法によりＴｉＮ膜を形成可能な処理温度、処理圧力であって、かつ、後述する酸化工程（Ｓ６）において、ＴｉＮ膜を酸化してＴｉＯ２膜に変化させることが可能な処理温度、処理圧力である。すなわち、ＡＬＤ−ＴｉＮ工程（Ｓ５）で用いる原料ガスが自己分解しない程度の処理温度、処理圧力であって、酸化工程（Ｓ６）で用いる酸化ガスによりＴｉＮの酸化反応が生じる程度の処理温度、処理圧力である。
【００５２】
なお、基板搬入工程（Ｓ１）、基板載置工程（Ｓ２）、圧力調整工程（Ｓ３）、及び昇温工程（Ｓ４）においては、真空ポンプ４８を作動させつつ、バルブＶａ３、Ｖｂ２、Ｖｃ２を閉じ、バルブＶｄ１、Ｖｄ２、Ｖｅ１、Ｖｅ２を開くことで、処理室１６内にＮ２ガスを常に流しておく。これにより、ウエハ１４上へのパーティクルの付着を抑制することが可能となる。
【００５３】
工程Ｓ１〜Ｓ４と並行して、原料を気化させて原料ガスを生成（予備気化）させておく。すなわち、バルブＶａ１、Ｖａ２を開き、キャリアガス供給管８４ａからＭＦＣ８６ａで流量制御されたキャリアガスをバブラ８０ａ内に供給することにより、バブラ８０ａ内部に収容された原料をバブリングにより気化させて原料ガスを生成させておく（予備気化工程）。この予備気化工程では、真空ポンプ４８を作動させつつ、バルブＶａ３を閉じたまま、バルブＶａ４を開くことにより、原料ガスを処理室１６内に供給することなく処理室１６をバイパスして排気しておく。バブラ８０ａにて原料ガスを安定して生成させるには所定の時間を要する。このため、本実施形態では、原料ガスを予め生成させておき、バルブＶａ３、Ｖａ４の開閉を切り替えることにより、原料ガスの流路を切り替える。その結果、バルブＶａ３、Ｖａ４の切り替えにより、処理室１６内への原料ガスの安定した供給を迅速に開始あるいは停止できるようになり、好ましい。
【００５４】
＜ＡＬＤ−ＴｉＮ工程（Ｓ５）＞
〔原料ガス供給工程（Ｓ５ａ）〕
工程Ｓ５ａにおいて、真空ポンプ４８を作動させたまま、バルブＶａ４を閉じ、バルブＶａ３を開いて、処理室１６内への原料ガス（Ｔｉ原料）の供給を開始する。原料ガスは、シャワーヘッド５２により分散されて処理室１６内のウエハ１４上に均一に供給される。余剰な原料ガスは、排気ダクト６２内を流れ、排気口４０、排気管４２へと排気される。このとき処理温度、処理圧力は原料ガスが自己分解しない程度の処理温度、処理圧力とされるので、ウエハ１４上に供給された原料ガスはウエハ１４表面に吸着する。正確には、原料ガスのガス分子がウエハ１４表面上に化学吸着する。これによりウエハ１４上に原料ガスの化学吸着層が形成される。
【００５５】
なお、処理室１６内への原料ガスの供給時には、反応ガス供給管９２ｂ、酸化ガス供給管９２ｃ内への原料ガスの侵入を防止するように、また、処理室１６内における原料ガスの拡散を促すように、バルブＶｄ１、Ｖｄ２は開いたままとし、処理室１６内にＮ２ガスを常に流しておくことが好ましい。
【００５６】
バルブＶａ３を開き原料ガスの供給を開始した後、所定時間が経過したら、バルブＶａ３を閉じ、バルブＶａ４を開いて、処理室１６内への原料ガスの供給を停止する。
【００５７】
〔パージ工程（Ｓ５ｂ）〕
工程Ｓ５ｂにおいて、バルブＶａ３を閉じ、原料ガスの供給を停止した後は、バルブＶｄ１、Ｖｄ２、Ｖｅ１、Ｖｅ２を開き、処理室１６内にＮ２ガスを供給する。Ｎ２ガスは、シャワーヘッド５２により分散されて処理室１６内に供給され、排気ダクト６２内を流れ、排気口４０、排気管４２へと排気される。これにより、処理室１６内に残留している原料ガスを除去し、処理室１６内をＮ２ガスによりパージする。
【００５８】
〔反応ガス供給工程（Ｓ５ｃ）〕
工程Ｓ５ｃにおいて、処理室１６内のパージが完了したら、バルブＶｂ１、Ｖｂ２を開き、処理室１６内への反応ガスとしての窒化ガス（ＮＨ３ガス）の供給を開始する。反応ガスは、シャワーヘッド５２により分散されて処理室１６内のウエハ１４上に均一に供給され、ウエハ１４表面に吸着している原料ガスと反応して、ウエハ１４上に金属膜としての窒化チタン膜（ＴｉＮ膜）を生成する。正確には、ウエハ１４上に吸着している原料ガスのガス分子と反応して、ウエハ１４上に１原子層未満（１Å未満）程度のＴｉＮ膜を生成する。余剰な反応ガスや反応副生成物は、排気ダクト６２内を流れ、排気口４０、排気管４２へと排気される。
【００５９】
なお、処理室１６内への反応ガスの供給時には、原料ガス供給管８８ａ内への反応ガスの侵入を防止するように、また、処理室１６内における反応ガスの拡散を促すように、バルブＶｅ１、Ｖｅ２は開いたままとし、処理室１６内にＮ２ガスを常に流しておくことが好ましい。
【００６０】
バルブＶｂ１、Ｖｂ２を開き、反応ガスの供給を開始した後、所定時間が経過したら、バルブＶｂ１、ｖｂ２を閉じ、処理室１６内への反応ガスの供給を停止する。
【００６１】
〔パージ工程（Ｓ５ｄ）〕
工程Ｓ５ｄにおいて、バルブＶｂ１、ｖｂ２を閉じ、反応ガスの供給を停止した後は、バルブＶｄ１、ｖｄ２、ｖｅ１、ｖｅ２を開き、処理室１６内にＮ２ガスを供給する。Ｎ２ガスは、シャワーヘッド５２により分散されて処理室１６内に供給され、排気ダクト６２内を流れ、排気口４０、排気管４２へと排気される。これにより、処理室１６内に残留している反応ガスや反応副生成物を除去し、処理室１６内をＮ２ガスによりパージする（パージ工程）。
【００６２】
〔所定回数実施工程（Ｓ５ｅ）〕
工程Ｓ５ｅにおいて、以上の原料ガス供給工程、パージ工程、反応ガス供給工程、パージ工程を１サイクルとして、このＡＬＤサイクルを所定回数（ｎサイクル）実施することにより、ウエハ１４上に、所定膜厚の窒化チタン膜（ＴｉＮ膜）を形成する。
【００６３】
＜酸化工程（Ｓ６）＞
〔酸化ガス供給工程（Ｓ６ａ）〕
工程Ｓ６ａにおいて、ＡＬＤ−ＴｉＮ工程（Ｓ５）が終了したら、バルブＶｃ１、ｖｃ２を開き、処理室１６内への酸化ガス（Ｏ３ガス）の供給を開始する。酸化ガスは、シャワーヘッド５２により分散されて処理室１６内のウエハ１４上に均一に供給される。酸化ガスは、ウエハ１４上に形成された窒化チタン膜（ＴｉＮ膜）を酸化させ、ＴｉＮ膜を酸化チタン膜（ＴｉＯ２膜）へと変化させる。余剰な酸化ガスや反応副生成物は、排気ダクト６２内を流れ、排気口４０、排気管４２へと排気される。
【００６４】
なお、処理室１６内への酸化ガスの供給時には、原料ガス供給管８８ａ内への酸化ガスの侵入を防止するように、また、処理室１６内における酸化ガスの拡散を促すように、バルブＶｅ１、ｖｅ２は開いたままとし、処理室１６内にＮ２ガスを常に流しておくことが好ましい。
【００６５】
バルブＶｃ１、Ｖｃ２を開き、酸化ガスの供給を開始した後、所定時間が経過したら、バルブＶｃ１、Ｖｃ２を閉じ、処理室１６内への酸化ガスの供給を停止する。
【００６６】
〔パージ工程（Ｓ６ｂ）〕
工程Ｓ６ｂにおいて、バルブＶｃ１、Ｖｃ２を閉じ、酸化ガスの供給を停止した後は、バルブＶｄ１、Ｖｄ２、Ｖｅ１、Ｖｅ２を開き、処理室１６内にＮ２ガスを供給する。Ｎ２ガスは、シャワーヘッド５２により分散されて処理室１６内に供給され、排気ダクト６２内を流れ、排気口４０、排気管４２へと排気される。これにより、処理室１６内に残留している酸化ガスや反応副生成物を除去し、処理室１６内をＮ２ガスによりパージする。
【００６７】
＜所定回数実施工程（Ｓ７）＞
工程Ｓ７において、上述のＡＬＤ−ＴｉＮ工程（Ｓ６）と、酸化工程（Ｓ６）と、を１セットとしてこのセットを所定回数（ｍ回）実施することにより、ウエハ１４上に所定膜厚の酸化チタン膜（ＴｉＯ２膜）を形成する。
【００６８】
＜基板搬出工程（Ｓ１１）＞
工程Ｓ８において、上述した基板搬入工程（Ｓ１）、基板載置工程（Ｓ２）に示した手順とは逆の手順により、所定膜厚のＴｉＯ２膜を形成した後のウエハ１４を処理室１６内から搬送室３６内へ搬出して、本実施形態にかかる基板処理工程を完了する。
【００６９】
なお、本実施形態におけるＡＬＤ−ＴｉＮ工程（Ｓ５）でのウエハ１４の処理条件としては、
処理温度：２５０〜５００℃、
処理圧力：１〜１０００Ｐａ、
原料ガス（ＴｉＣｌ４）供給流量：１〜１０００ｓｃｃｍ、供給時間：１〜３００秒、
反応ガス（ＮＨ３）供給流量：１〜５０００ｓｃｃｍ、供給時間：１〜３００秒、
パージガス（Ｎ２）供給流量：１〜１００００ｓｃｃｍ、供給時間：１〜３００秒、
ＡＬＤサイクル数：１〜４０回、
ＴｉＮ膜厚：０．１〜２．０ｎｍ、
が例示される。
【００７０】
また、本実施形態における酸化工程（Ｓ６）でのウエハ１４の処理条件としては、
処理温度：２５０〜５００℃、
処理圧力：１〜３０００Ｐａ、
酸化ガス（Ｏ３）供給流量：１〜１００００ｓｃｃｍ、供給時間：１〜１００秒、
パージガス（Ｎ２）流量：１〜１００００ｓｃｃｍ、供給時間：１〜３００秒、
が例示される。
【００７１】
なお、所定回数実施工程（Ｓ７）でのＡＬＤ−ＴｉＮ工程（Ｓ５）と酸化工程（Ｓ６）のセットの実施回数としては、１〜２００回が例示され、最終的に形成されるＴｉＯ２膜のトータル膜厚としては、１〜１０ｎｍが例示される。
【００７２】
なお、処理温度を２５０℃未満とすると、ＡＬＤ−ＴｉＮ工程（Ｓ５）において、ウエハ上に原料ガスが吸着しなくなる。また、処理温度が５００℃を超えると、ＡＬＤ−ＴｉＮ工程（Ｓ５）において、原料が自己分解してＣＶＤによる成膜反応が生じて成膜レートが上昇し、膜厚を制御するのが難しくなる。よって、ＡＬＤ−ＴｉＮ工程（Ｓ５）において、ＣＶＤによる成膜反応を生じさせることなくＡＬＤによる成膜反応を生じさせ、膜厚を制御可能とするためには、処理温度を２５０℃以上、５００℃以下とする必要がある。
【００７３】
また、本実施形態においては、ＡＬＤ−ＴｉＮ工程（Ｓ５）と酸化工程（Ｓ６）とを、同一の処理温度および／または同一の処理圧力にて行うのが好ましい。すなわち、本実施形態では、ＡＬＤ−ＴｉＮ工程（Ｓ５）と酸化工程（Ｓ６）とを、一定の処理温度および／または一定の処理圧力で行うのが好ましい。処理温度、処理圧力を上述の例示範囲内の所定値に設定すれば、ＡＬＤ法による金属膜の成膜と金属膜の酸化とを、同一コンディションで実現することができる。この場合、ＡＬＤ−ＴｉＮ工程（Ｓ５）から酸化工程（Ｓ６）へ移行する際、および、酸化工程（Ｓ６）からＡＬＤ−ＴｉＮ工程（Ｓ５）へ移行する際の、処理温度変更工程、処理圧力変更工程が不要となり、スループットを向上させることが可能となる。
【実施例】
【００７４】
以下、実施例について説明する。本実施例に係る評価サンプルの作成は、上述の実施形態に係る基板処理装置を用いて行い、各工程における各処理条件は、上述の実施形態にて示した各処理条件の範囲内に設定して行った。評価サンプルは、ＡＬＤ−ＴｉＮ工程（Ｓ５）においてＡＬＤ−ＴｉＮ膜を膜厚２〜３ｎｍ程度成膜し、酸化工程（Ｓ６）においてＯ３パージを行い、これらの工程を繰り返し（Ｓ７）、ＡＬＤ−ＴｉＮ膜が膜厚１０ｎｍ形成されるようにして作成した。
そして、評価サンプルのＸＰＳ分析を行った。
【００７５】
図６は、上記のようにＡＬＤ−ＴｉＮ工程（Ｓ５）及び酸化工程（Ｓ６）を繰り返し形成したサンプル（以下、Ｏ３処理を施したＡＬＤ−ＴｉＮ膜と称す）のＸＰＳ分析結果を示し、図６（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ、Ｎ１ｓスペクトル、Ｔｉ２ｐスペクトル及びＯ１ｓスペクトルの分析結果を示す。また、比較のため、酸化工程（Ｓ６）を行わずＡＬＤ−ＴｉＮ工程（Ｓ５）のみで形成したサンプル（以下、Ｏ３処理を施していないＡＬＤ−ＴｉＮ膜）の分析結果を併せて示す。ＸＰＳ分析は、光電子の脱出角度を４５度として実施しており、得られた結果は、膜表面から６ｎｍ程度の情報を反映している。
【００７６】
図６（ａ）、（ｂ）に示すように、破線で示すＯ３処理を施していないＡＬＤ−ＴｉＮ膜では、Ｎ１ｓスペクトル及びＴｉ２ｐスペクトルにおいて、Ｔｉ−Ｎ結合（３９７ｅＶ、４５６ｅＶ付近）が確認される。
一方、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、実線で示すＯ３処理を施したＡＬＤ-ＴｉＮ膜では、Ｎ１ｓスペクトル及びＴｉ２ｐスペクトルにおいて、Ｔｉ−Ｎ結合が消滅し、図６（ｂ）、（ｃ）に示すように、Ｔｉ２ｐスペクトル及びＯ１ｓスペクトルにおいて、Ｔｉ−Ｏ結合（４５９ｅＶ、５３０ｅＶ付近）が確認される。
これらの結果から、ＡＬＤ−ＴｉＮ膜をＯ３処理（酸化工程（Ｓ５））することで、ＡＬＤ−ＴｉＮ膜（ＴｉＮ膜）の全体が酸化されＴｉＯｘ膜となることがわかる。
【００７７】
このように、本実施形態によれば、まずＡＬＤ法によりＴｉＮ膜を数ｎｍ程度形成した後、Ｏ３処理を施すことでＴｉＮ膜を酸化させＴｉＯｘ膜を形成するため、成膜途中におけるＴｉＯｘ膜の結晶化を防止することができる。このため、基板上に直接ＴｉＯｘ膜を成膜する場合と比較して、表面ラフネスが良好なＴｉＯｘ膜を成膜することができる。
また、ＴｉＮ膜を形成後、この膜を酸化させるため、基板上に直接ＴｉＯｘ膜を成膜する場合と比較して、ルチル構造を有するＴｉＯ２膜を形成し易くすることができる。
【００７８】
なお、上記実施例では、高誘電率絶縁膜としてＴｉＯｘ膜を用いた場合について説明したが、本発明はこれに限らず、ＨｆＯ２やＺｒＯ２、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＳｒＴｉＯ、ＢａＳｒＴｉＯ、ＰＺＴなどの高誘電率絶縁膜を用いた場合にも適用でき、かつ、それぞれを積層した構造でも適用できる。
また、酸化源としてＯ３を用いたが、本発明はこれに限らず、ＮＯやＮ２Ｏ、Ｏ２ガス、さらには、これらをプラズマで活性化したガスなど、酸素原子を含むガスによる処理にも適用することができる。
【００７９】
［本発明の好ましい態様］
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。
【００８０】
本発明の一態様によれば、基板を収容した処理容器内に金属原子を含む原料を供給し排気する工程と、前記処理容器内に反応ガスを供給し排気する工程と、を１サイクルとしてこのサイクルを所定回数行うことで、基板上に金属膜を形成する工程と、前記処理容器内に酸化ガスを供給し排気することで、前記金属膜を酸化させる工程と、を１セットとしてこのセットを所定回数行うことにより、基板上に所定膜厚の金属酸化膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【００８１】
本発明の他の態様によれば、基板を収容した処理容器内にチタン原子を含む原料を供給し排気する工程と、前記処理容器内に窒化ガスを供給し排気する工程と、を１サイクルとしてこのサイクルを所定回数行うことで、基板上に窒化チタン膜を形成する工程と、前記処理容器内に酸化ガスを供給し排気することで、前記窒化チタン膜を酸化させる工程と、を１セットとしてこのセットを所定回数行うことにより、基板上に所定膜厚の酸化チタン膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【００８２】
本発明の更に他の態様によれば、基板を処理する処理容器と、前記処理容器内に金属原子を含む原料を供給する原料供給系と、前記処理容器内に反応ガスを供給する反応ガス供給系と、前記処理容器内に酸化ガスを供給する酸化ガス供給系と、前記処理容器内を排気する排気系と、基板を収容した前記処理容器内への前記原料の供給および排気と、前記処理容器内への前記反応ガスの供給および排気と、を１サイクルとしてこのサイクルを所定回数行うことで、基板上に金属膜を形成し、前記処理容器内への前記酸化ガスの供給および排気を行うことで、前記金属膜を酸化させ、これを１セットとしてこのセットを所定回数行うことにより、基板上に所定膜厚の金属酸化膜を形成するように、前記原料供給系、前記反応ガス供給系、前記酸化ガス供給系、前記排気系を制御するコントローラと、を有することを特徴とする基板処理装置が提供される。
【００８３】
本発明の更に他の態様によれば、基板を処理する処理容器と、前記処理容器内にチタン原子を含む原料を供給する原料供給系と、前記処理容器内に窒化ガスを供給する窒化ガス供給系と、前記処理容器内に酸化ガスを供給する酸化ガス供給系と、前記処理容器内を排気する排気系と、基板を収容した前記処理容器内への前記原料の供給および排気と、前記処理容器内への前記窒化ガスの供給および排気と、を１サイクルとしてこのサイクルを所定回数行うことで、基板上に窒化チタン膜を形成し、前記処理容器内への前記酸化ガスの供給および排気を行うことで、前記窒化チタン膜を酸化させ、これを１セットとしてこのセットを所定回数行うことにより、基板上に所定膜厚の酸化チタン膜を形成するように、前記原料供給系、前記窒化ガス供給系、前記酸化ガス供給系、前記排気系を制御するコントローラと、を有することを特徴とする基板処理装置が提供される。
【符号の説明】
【００８４】
１２ 処理容器
１４ ウエハ
１６ 処理室
４０ 排気口
４２ 排気管
５０ ガス導入口
５２ シャワーヘッド
５８ 排出口
８０ａ バブラ
８２ サブヒータ
８４ａ キャリアガス供給管
８８ａ 原料ガス供給管
９０ｂ 反応ガス供給源
９０ｃ 酸化ガス供給源
９０ｄ パージガス供給源
９２ｂ 反応ガス供給管
９２ｃ 酸化ガス供給管
９２ｄ パージガス供給管
９２ｅ パージガス供給管
９４ａ ベント管
１００ コントローラ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法および基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）の高集積化及び高性能化に伴い、ゲート絶縁膜への高誘電率絶縁膜の適用が検討されている。また、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）のキャパシタにおいては、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）膜や酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）膜などの高誘電率絶縁膜が使用され、３２ｎｍ世代以降では、さらに高い誘電率を有するチタン酸ストロンチウム（ＳｒＴiＯ）膜や酸化チタン（ＴｉＯｘ）膜の使用が検討されている。
【０００３】
特許文献１には、基板上にチタン酸ストロンチウムまたはチタン酸ストロンチウムバリウムの薄膜を形成する工程を有する半導体装置の製造方法であって、薄膜を形成する工程は、基板上に二酸化チタンの層を数層形成する工程と、数層形成した二酸化チタンの層の上に酸化ストロンチウムと二酸化チタンとを含む積層膜、または酸化バリウムと酸化ストロンチウムと二酸化チタンとを含む積層膜を形成する工程と、を有する半導体装置の製造方法及び基板処理装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１７０７１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
通常、酸化チタン（ＴｉＯ２）膜は、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により、ＴｉＣｌ４のような前駆体（プリカーサ）と、Ｈ２ＯもしくはＯ３のような酸化源を用いて成膜される。
しかしながら、ＴｉＯ２膜は低温でも結晶化するため、成膜途中で結晶化が進行し、その膜表面の粗さ（表面ラフネス）が大きいため、これがリーク電流による劣化に繋がる。
また、誘電率を上げるためにはルチル構造を有する結晶体にする必要があるが、結晶構造は下部電極等の影響を受けるため、下部電極上に直接ルチル構造を有するＴｉＯ２膜を形成することは困難である。
【０００６】
本発明は、表面ラフネスが良好な（膜表面の粗さが小さい）金属酸化膜を形成することができる半導体装置の製造方法および基板処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、基板を収容した処理容器内に金属原子を含む原料を供給し排気する工程と、前記処理容器内に反応ガスを供給し排気する工程と、を１サイクルとしてこのサイクルを所定回数行うことで、基板上に金属膜を形成する工程と、前記処理容器内に酸化ガスを供給し排気することで、前記金属膜を酸化させる工程と、を１セットとしてこのセットを所定回数行うことにより、基板上に所定膜厚の金属酸化膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【０００８】
本発明の他の態様によれば、基板を収容した処理容器内にチタン原子を含む原料を供給し排気する工程と、前記処理容器内に窒化ガスを供給し排気する工程と、を１サイクルとしてこのサイクルを所定回数行うことで、基板上に窒化チタン膜を形成する工程と、前記処理容器内に酸化ガスを供給し排気することで、前記窒化チタン膜を酸化させる工程と、を１セットとしてこのセットを所定回数行うことにより、基板上に所定膜厚の酸化チタン膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【０００９】
本発明の更に他の態様によれば、基板を処理する処理容器と、前記処理容器内に金属原子を含む原料を供給する原料供給系と、前記処理容器内に反応ガスを供給する反応ガス供給系と、前記処理容器内に酸化ガスを供給する酸化ガス供給系と、前記処理容器内を排気する排気系と、基板を収容した前記処理容器内への前記原料の供給および排気と、前記処理容器内への前記反応ガスの供給および排気と、を１サイクルとしてこのサイクルを所定回数行うことで、基板上に金属膜を形成し、前記処理容器内への前記酸化ガスの供給および排気を行うことで、前記金属膜を酸化させ、これを１セットとしてこのセットを所定回数行うことにより、基板上に所定膜厚の金属酸化膜を形成するように、前記原料供給系、前記反応ガス供給系、前記酸化ガス供給系、前記排気系を制御するコントローラと、を有することを特徴とする基板処理装置が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、表面ラフネスが良好な金属酸化膜を形成することができる半導体装置の製造方法および基板処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態にかかる基板処理装置のウエハ処理時における断面構成図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる基板処理装置のウエハ搬送時における断面構成図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる基板処理装置のガス供給系の構成図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかる基板処理工程のフロー図である。
【図５】本発明の一実施形態にかかる基板処理工程における各ガス供給のタイミングを示す成膜シーケンス図である。
【図６】実施例におけるＸＰＳ分析結果である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（１）基板処理装置の構成
まず、本実施形態にかかる基板処理装置の構成について、図１及び図２を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態にかかる基板処理装置のウエハ処理時における断面構成図であり、図２は、本発明の実施形態にかかる基板処理装置のウエハ搬送時における断面構成図である。
【００１３】
＜処理室＞
図１及び図２に示すとおり、本実施形態にかかる基板処理装置は、処理容器１２を備えている。処理容器１２は、例えば横断面が円形であり扁平な密閉容器として構成されている。また、処理容器１２は、例えばアルミニウム（Ａｌ）やステンレス（ＳＵＳ）など金属材料により構成されている。処理容器１２内には、基板としてのウエハ１４を処理する処理室１６が構成されている。
【００１４】
処理室１６内には、ウエハ１４を支持する支持台１８が設けられている。ウエハ１４が直接触れる支持台１８の上面には、例えば、石英（ＳｉＯ２）、カーボン、セラミックス、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、又は窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などから構成された支持板としてのサセプタ２０が設けられている。また、支持台１８には、ウエハ１４を加熱する加熱手段としてのヒータ２２が内蔵されている。なお、支持台１８の下端部は、処理容器１２の底部を貫通している。
【００１５】
処理室１６の外部には、昇降機構２４が設けられている。この昇降機構２４を作動させることにより、サセプタ２０上に支持されるウエハ１４を昇降させることが可能となっている。支持台１８は、ウエハ１４の処理時には図１で示される位置（ウエハ処理位置）まで上昇し、ウエハ１４の搬送時には図２で示される位置（ウエハ搬送位置）まで下降する。なお、支持台１８の下端部の周囲は、ベローズ２６により覆われており、処理室１６内は気密に保持されている。
【００１６】
また、処理室１６の底面（床面）には、例えば３本のリフトピン２８が鉛直方向に設けられている。支持台１８には、リフトピン２８を貫通させるための貫通孔３０が、リフトピン２８に対応する位置にそれぞれ設けられている。そして、支持台１８をウエハ搬送位置まで下降させた時には、リフトピン２８の上端部が支持台１８の上面から突出して、リフトピン２８がウエハ１４を下方から支持するように構成されている。
【００１７】
支持台１８をウエハ処理位置まで上昇させたときには、リフトピン２８は支持台１８の上面から埋没して、支持台１８上面に設けられたサセプタ２０がウエハ１４を下方から支持するように構成される。なお、リフトピン２８は、ウエハ１４と直接触れるため、例えば、石英やアルミナなどの材質で形成することが望ましい。
【００１８】
＜ウエハ搬送口＞
処理室１６の内壁側面には、処理室１６の内外にウエハ１４を搬送するためのウエハ搬送口３２が設けられている。ウエハ搬送口３２にはゲートバルブ３４が設けられており、このゲートバルブ３４を開けることにより、処理室１６内と搬送室（予備室）３６内とが連通するように構成されている。搬送室３６は密閉容器３９内に形成されており、搬送室３６内にはウエハ１４を搬送する搬送ロボット３８が設けられている。
【００１９】
搬送ロボット３８には、ウエハ１４を搬送する際にウエハ１４を支持する搬送アーム３８ａが備えられている。支持台１８をウエハ搬送位置まで下降させた状態で、ゲートバルブ３４を開くことにより、搬送ロボット３８により処理室１６内と搬送室３６内との間でウエハ１４を搬送することが可能なように構成されている。処理室１６内に搬送されたウエハ１４は、上述したようにリフトピン２８上に一時的に載置される。
【００２０】
＜排気系＞
処理室１６の内壁側面であって、ウエハ搬送口３２の反対側には、処理室１６内の雰囲気を排気する排気口４０が設けられている。排気口４０には排気管４２が接続されており、排気管４２には、処理室１６内を所定の圧力に制御するＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）等の圧力調整器４４、原料回収トラップ４６、及び真空ポンプ４８が順に直列に接続されている。主に、排気口４０、排気管４２、圧力調整器４４、原料回収トラップ４６、真空ポンプ４８により排気系（排気ライン）が構成される。
【００２１】
＜ガス導入口＞
処理室１６の上部に設けられる後述のシャワーヘッド５２の上面（天井壁）には、処理室１６内に各種ガスを供給するためのガス導入口５０が設けられている。なお、ガス導入口５０に接続されるガス供給系の構成については後述する。
【００２２】
＜シャワーヘッド＞
ガス導入口５０と、ウエハ処理位置におけるウエハ１４との間には、ガス分散機構としてのシャワーヘッド５２が設けられている。シャワーヘッド５２は、ガス導入口５０から導入されるガスを分散させるための分散板５２ａと、分散板５２ａを通過したガスをさらに均一に分散させて支持台１８上のウエハ１４の表面に供給するためのシャワー板５２ｂと、を備えている。分散板５２ａ及びシャワー板５２ｂには、複数の通気孔が設けられている。
【００２３】
分散板５２ａは、シャワーヘッド５２の上面及びシャワー板５２ｂと対向するように配置されており、シャワー板５２ｂは、支持台１８上のウエハ１４と対向するように配置されている。なお、シャワーヘッド５２の上面と分散板５２ａとの間、及び分散板５２ａとシャワー板５２ｂとの間には、それぞれ空間が設けられており、かかる空間は、ガス導入口５０から供給されるガスを分散させるための分散室（第１バッファ空間）５２ｃ、及び分散板５２ａを通過したガスを拡散させるための第２バッファ空間５２ｄとしてそれぞれ機能する。
【００２４】
＜排気ダクト＞
処理室１６の内壁側面には、段差部５４が設けられている。そして、この段差部５４は、コンダクタンスプレート５６をウエハ処理位置近傍に保持するように構成されている。コンダクタンスプレート５６は、内周部にウエハ１４を収容する穴が設けられた１枚のドーナツ状（リング状）をした円板として構成されている。
【００２５】
コンダクタンスプレート５６の外周部には、所定間隔を開けて周方向に配列された複数の排出口５８が設けられている。排出口５８は、コンダクタンスプレート５６の外周部がコンダクタンスプレート５６の内周部を支えることができるよう、不連続に形成される。
【００２６】
一方、支持台１８の外周部には、ロワープレート６０が係止している。ロワープレート６０は、リング状の凹部６０ａと、凹部６０ａの内側上部に一体的に設けられたフランジ部６０ｂとを備えている。凹部６０ａは、支持台１８の外周部と、処理室１６の内壁側面との隙間を塞ぐように設けられる。
【００２７】
凹部６０ａの底部のうち排気口４０付近の一部には、凹部６０ａ内から排気口４０側ヘガスを排出（流通）させるためのプレート排気口６０ｃが設けられている。フランジ部６０ｂは、支持台１８の上部外周縁上に係止する係止部として機能する。フランジ部６０ｂが支持台１８の上部外周縁上に係止することにより、ロワープレート６０が、支持台１８の昇降に伴い、支持台１８と共に昇降されるようになっている。
【００２８】
支持台１８がウエハ処理位置まで上昇したとき、ロワープレート６０もウエハ処理位置まで上昇する。その結果、ウエハ処理位置近傍に保持されているコンダクタンスプレート５６が、ロワープレート６０の凹部６０ａの上面部分を塞ぎ、凹部６０ａの内部をガス流路領域とする排気ダクト６２が形成されることとなる。
【００２９】
このとき、排気ダクト６２（コンダクタンスプレート５６及びロワープレート６０）及び支持台１８によって、処理室１６内が、排気ダクト６２よりも上方の処理室上部と、排気ダクト６２よりも下方の処理室下部とに、仕切られることとなる。なお、コンダクタンスプレート５６及びロワープレート６０は、排気ダクト６２の内壁に堆積する反応生成物をエッチングする場合を考慮して、高温保持が可能な材料、例えば、耐高温高負荷用石英で構成することが好ましい。
【００３０】
ここで、ウエハ処理時における処理室１６内のガスの流れについて説明する。まず、ガス導入口５０からシャワーヘッド５２の上部へと供給されたガスは、分散室（第１バッファ空間）５２ｃを経て分散板５２ａの多数の孔から第２バッファ空間５２ｄへと入り、さらにシャワー板５２ｂの多数の孔を通過して処理室１６内に供給され、ウエハ１４上に均一に供給される。
【００３１】
ウエハ１４上に供給されたガスは、ウエハ１４の径方向外側に向かって放射状に流れる。そして、ウエハ１４に接触した後の余剰なガスは、支持台１８の外周に設けられた排気ダクト６２上（すなわちコンダクタンスプレート５６上）を、ウエハ１４の径方向外側に向かって放射状に流れ、排気ダクト６２上に設けられた排出口５８から、排気ダクト６２内のガス流路領域内（凹部６０ａ内）へと排出される。
【００３２】
その後、ガスは排気ダクト６２内を流れ、プレート排気口６０ｃを経由して排気口４０へと排気される。以上の通り、処理室１６の下部への、すなわち支持台１８の裏面や処理室１６の底面側へのガスの回り込みが抑制される。
【００３３】
＜ガス供給系＞
続いて、上述したガス導入口５０に接続されるガス供給系の構成について、図３を参照しながら説明する。図３は、本発明の実施形態にかかる基板処理装置の有するガス供給系（ガス供給ライン）の構成図である。
【００３４】
本発明の実施形態にかかる基板処理装置の有するガス供給系は、常温で液体状態である液体原料を気化する気化部としてのバブラと、バブラにて液体原料を気化させて得た原料ガスを処理室１６内に供給する原料ガス供給系と、原料ガスとは異なる反応ガス（窒化ガス）を処理室１６内に供給する反応ガス供給系（窒化ガス供給系）と、酸化ガスを処理室１６内に供給する酸化ガス供給系と、を有している。さらに、本発明の実施形態にかかる基板処理装置は、処理室１６内にパージガスを供給するパージガス供給系と、バブラからの原料ガスを処理室１６内に供給することなく処理室１６をバイパスするよう排気するベント（バイパス）系とを有している。以下に、各部の構成について説明する。
【００３５】
＜バブラ＞
処理室１６の外部には、液体原料を収容する原料容器としてのバブラ８０ａが設けられている。バブラ８０ａは、内部に液体原料を収容（充填）可能なタンク（密閉容器）として構成されており、また、液体原料をバブリングにより気化させて原料ガスを生成させる気化部としても構成されている。なお、バブラ８０ａの周りには、バブラ８０ａおよび内部の液体原料を加熱するサブヒータ８２が設けられている。原料としては、例えば、Ｔｉ（チタニウム）元素を含む無機金属液体原料であるＴｉＣｌ４が用いられる。なお、原料としては、有機金属液体原料であるＴＤＭＡＴ（Ｔｅｔｒａｋｉｓ−Ｄｉｍｅｔｈｙｌ−Ａｍｉｄｏ−Ｔｉｔａｎｉｕｍ）等の原料を用いるようにしてもよい。
【００３６】
バブラ８０ａには、キャリアガス供給管８４ａが接続されている。キャリアガス供給管８４ａの上流側端部には、図示しないキャリアガス供給源が接続されている。また、キャリアガス供給管８４ａの下流側端部はバブラ８０ａ内に収容した液体原料内に浸されている。キャリアガス供給管８４ａには、キャリアガスの供給流量を制御する流量制御器としてのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）８６ａと、キャリアガスの供給を制御するバルブＶａ１、Ｖａ２が設けられている。なお、キャリアガスとしては、液体原料とは反応しないガスを用いることが好ましく、例えばＮ２ガスやＡｒガス等の不活性ガスが好適に用いられる。主に、キャリアガス供給管８４ａ、ＭＦＣ８６ａ、バルブＶａ１、Ｖａ２により、キャリアガス供給系（キャリアガス供給ライン）が構成される。
【００３７】
上記構成により、バルブＶａ１、Ｖａ２を開き、キャリアガス供給管８４ａからＭＦＣ８６ａで流量制御されたキャリアガスをバブラ８０ａ内に供給することにより、バブラ８０ａ内部に収容された液体原料をバブリングにより気化させて原料ガスを生成させることが可能となる。なお、原料ガスの供給流量は、キャリアガスの供給流量から割り出すことができる。すなわち、キャリアガスの供給流量を制御することにより原料ガスの供給流量を制御することができる。
【００３８】
＜原料ガス供給系＞
バブラ８０ａには、バブラ８０ａ内で生成された原料ガスを処理室１６内に供給する原料ガス供給管８８ａが接続されている。原料ガス供給管８８ａの上流側端部は、バブラ８０ａの上部に存在する空間に連通している。原料ガス供給管８８ａの下流側端部は、高耐久高速ガスバルブＶを介してガス導入口５０に接続されている。高耐久高速ガスバルブＶは、短時間で素早くガス供給の切り替えおよびガス排気ができるように構成されたバルブである。なお、原料ガス供給管８８ａには、処理室１６内への原料ガスの供給を制御するバルブＶａ３が設けられている。
【００３９】
上記構成により、バブラ８０ａにて液体原料を気化させて原料ガスを発生させるとともに、バルブＶａ３を開くことにより、原料ガス供給管８８ａから処理室１６内へ原料ガスを供給することが可能となる。主に、原料ガス供給管８８ａ、バルブＶａ３、高耐久高速ガスバルブＶにより原料ガス供給系（原料ガス供給ライン）が構成される。
主に、キャリアガス供給系、バブラ８０ａ、原料ガス供給系により、原料供給系（原料供給ライン）が構成される。
【００４０】
＜反応ガス供給系（窒化ガス供給系）＞
処理室１６の外部には、反応ガス（窒化ガス）を供給する反応ガス供給源９０ｂが設けられている。反応ガス供給源９０ｂには、反応ガス供給管９２ｂの上流側端部が接続されている。反応ガス供給管９２ｂの下流側端部は、高耐久高速ガスバルブＶを介してガス導入口５０（図１、２参照）に接続されている。反応ガス供給管９２ｂには、反応ガスの供給流量を制御する流量制御器としてのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）８６ｂと、反応ガスの供給を制御するバルブＶｂ１、Ｖｂ２が設けられている。反応ガスとしては、例えばアンモニア（ＮＨ３）ガスが用いられる。
主に、反応ガス供給源９０ｂ、反応ガス供給管９２ｂ、ＭＦＣ８６ｂ、バルブＶｂ１、Ｖｂ２により、反応ガス供給系（反応ガス供給ライン）、すなわち窒化ガス供給系（窒化ガス供給ライン）が構成される。
【００４１】
＜酸化ガス供給系＞
また、処理室１６の外部には、酸化ガスを供給する酸化ガス供給源９０ｃが設けられている。酸化ガス供給源９０ｃには、酸化ガス供給管９２ｃの上流側端部が接続されている。酸化ガス供給管９２ｃの下流側端部は、高耐久高速ガスバルブＶを介してガス導入口５０（図１、２参照）に接続されている。酸化ガス供給管９２ｃには、酸化ガスの供給流量を制御する流量制御器としてのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）８６ｃと、酸化ガスの供給を制御するバルブＶｃ１、Ｖｃ２が設けられている。酸化ガスとしては、例えばオゾン（Ｏ３）ガスが用いられる。
主に、酸化ガス供給源９０ｃ、酸化ガス供給管９２ｃ、ＭＦＣ８６ｃ、バルブＶｃ１、Ｖｃ２により、酸化ガス供給系（酸化ガス供給ライン）が構成される。
【００４２】
＜パージガス供給系＞
また、処理室１６の外部には、パージガスを供給するためのパージガス供給源９０ｄ、９０ｅが設けられている。パージガス供給源９０ｄ、９０ｅには、パージガス供給管９２ｄ、９２ｅの上流側端部がそれぞれ接続されている。パージガス供給管９２ｄの下流側端部は反応ガス供給管９２ｂおよび酸化ガス供給管９２ｃに合流して、高耐久高速ガスバルブＶを介してガス導入口５０に接続されている。パージガス供給管９２ｅの下流側端部は原料ガス供給管８８ａに合流して、高耐久高速ガスバルブＶを介してガス導入口５０に接続されている。パージガス供給管９２ｄ、９２ｅには、パージガスの供給流量を制御する流量制御器としてのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）８６ｄ、８６ｅと、パージガスの供給を制御するバルブＶｄ１、Ｖｄ２、Ｖｅ１、Ｖｅ２がそれぞれ設けられている。パージガスとしては、例えばＮ２ガスやＡｒガス等の不活性ガスが用いられる。
主に、パージガス供給源９０ｄ、９０ｅ、パージガス供給管９２ｄ、９２ｅ、ＭＦＣ８６ｄ、８６ｅ、バルブＶｄ１、Ｖｄ２、Ｖｅ１、Ｖｅ２により、パージガス供給系（パージガス供給ライン）が構成される。
【００４３】
＜ベント（バイパス）系＞
また、原料ガス供給管８８ａのバルブＶａ３よりも上流側には、ベント管９４ａの上流側端部が接続されている。また、ベント管９４ａ下流側端部は排気管４２の圧力調整器４４よりも下流側であって原料回収トラップ４６よりも上流側に接続されている。ベント管９４ａには、ガスの流通を制御するためのバルブＶａ４が設けられている。
【００４４】
上記構成により、バルブＶａ３を閉じ、バルブＶａ４を開くことで、原料ガス供給管８８ａ内を流れるガスを、処理室１６内に供給することなく、ベント管９４ａを介して処理室１６をバイパスさせ、排気管４２より処理室１６外へと排気することが可能となる。主に、ベント管９４ａ、バルブＶａ４によりベント系（ベントライン）が構成される。
【００４５】
なお、バブラ８０ａの周りには、サブヒータ８２が設けられることは上述した通りだが、この他、キャリアガス供給管８４ａ、原料ガス供給管８８ａ、ベント管９４ａ、排気管４２、処理容器１２、シャワーヘッド５２等の周囲にもサブヒータ８２が設けられている。サブヒータ８２はこれらの部材を、例えば１００℃以下の温度に加熱することで、これらの部材内部での原料ガスの再液化を防止するように構成されている。
【００４６】
＜コントローラ＞
なお、本実施形態にかかる基板処理装置は、基板処理装置の各部の動作を制御するコントローラ１００を有している。コントローラ１００は、ゲートバルブ３４、昇降機構２４、搬送ロボット３８、ヒータ２２、サブヒータ８２、圧力調整器（ＡＰＣ）４４、真空ポンプ４８、バルブＶａ１〜Ｖａ４、Ｖｂ１、Ｖｂ２、Ｖｃ１、Ｖｃ２、Ｖｄ１、Ｖｄ２、Ｖｅ１、Ｖｅ２、高耐久高速ガスバルブＶ、流量コントローラ８６ａ、８６ｂ、８６ｃ、８６ｄ、８６ｅ等の動作を制御する。
【００４７】
（２）基板処理工程
続いて、本発明の実施形態にかかる半導体装置の製造工程の一工程として、上述の基板処理装置を用いてウエハ上に薄膜を形成する基板処理工程について、図４及び図５を参照しながら説明する。図４は、本発明の実施形態にかかる基板処理工程のフロー図である。また、図５は、本発明の実施形態にかかる基板処理工程における各ガス供給のタイミングを示す成膜シーケンス図である。なお、以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作は、コントローラ１００によって制御される。
【００４８】
なお、ここでは、
基板を収容した処理容器内に金属原子（Ｔｉ）を含む原料（ＴｉＣｌ４）を供給し排気する工程と、処理容器内に反応ガスとして窒化ガス（ＮＨ３）を供給し排気する工程と、を１サイクルとしてこのサイクルを所定回数行うことで、ＡＬＤ法により基板上に金属膜（ＴｉＮ膜）を形成する工程（Ｓ５）と、
処理容器内に酸化ガス（Ｏ３）を供給し排気することで、金属膜を酸化させる工程（Ｓ６）と、
を１セットとしてこのセットを所定回数行うことにより、基板上に所定膜厚の金属酸化膜（ＴｉＯ２膜）を形成する例について説明する。
なお、本明細書では、金属膜という用語は金属原子を含む導電性の物質を意味しており、これには、金属単体で構成される膜の他、導電性の金属窒化膜、導電性の金属酸化膜、導電性の金属複合膜、導電性の金属合金膜等も含まれる。ＴｉＮ膜は導電性の金属窒化膜、すなわち金属膜であり、ＴｉＯ２膜は絶縁膜である。以下、これを詳細に説明する。
【００４９】
＜基板搬入工程（Ｓ１）、基板載置工程（Ｓ２）＞
工程１（Ｓ１）において、昇降機構２４を作動させ、支持台１８を、図２に示すウエハ搬送位置まで下降させる。そして、ゲートバルブ３４を開き、処理室１６と搬送室３６とを連通させる。そして、搬送ロボット３８により搬送室３６内から処理室１６内へ処理対象のウエハ１４を搬送アーム３８ａで支持した状態で搬入する。処理室１６内に搬入したウエハ１４は、支持台１８の上面から突出しているリフトピン２８上に一時的に載置される。搬送ロボット３８の搬送アーム３８ａが処理室１６内から搬送室３６内へ戻ると、ゲートバルブ３４が閉じられる。
【００５０】
工程２（Ｓ２）において、昇降機構２４を作動させ、支持台１８を、図１に示すウエハ処理位置まで上昇させる。その結果、リフトピン２８は支持台１８の上面から埋没し、ウエハ１４は、支持台１８上面のサセプタ２０上に載置される。
【００５１】
＜圧力調整工程（Ｓ３）、昇温工程（Ｓ４）＞
工程３（Ｓ３）において、圧力調整器（ＡＰＣ）４４により、処理室１６内の圧力が所定の処理圧力となるように制御する。
また、工程４（Ｓ４）において、ヒータ２２に供給する電力を調整し、ウエハ１４の表面温度が所定の処理温度となるように制御する。
ここで、所定の処理温度、処理圧力とは、後述するＡＬＤ−ＴｉＮ工程（Ｓ５）において、ＡＬＤ法によりＴｉＮ膜を形成可能な処理温度、処理圧力であって、かつ、後述する酸化工程（Ｓ６）において、ＴｉＮ膜を酸化してＴｉＯ２膜に変化させることが可能な処理温度、処理圧力である。すなわち、ＡＬＤ−ＴｉＮ工程（Ｓ５）で用いる原料ガスが自己分解しない程度の処理温度、処理圧力であって、酸化工程（Ｓ６）で用いる酸化ガスによりＴｉＮの酸化反応が生じる程度の処理温度、処理圧力である。
【００５２】
なお、基板搬入工程（Ｓ１）、基板載置工程（Ｓ２）、圧力調整工程（Ｓ３）、及び昇温工程（Ｓ４）においては、真空ポンプ４８を作動させつつ、バルブＶａ３、Ｖｂ２、Ｖｃ２を閉じ、バルブＶｄ１、Ｖｄ２、Ｖｅ１、Ｖｅ２を開くことで、処理室１６内にＮ２ガスを常に流しておく。これにより、ウエハ１４上へのパーティクルの付着を抑制することが可能となる。
【００５３】
工程Ｓ１〜Ｓ４と並行して、原料を気化させて原料ガスを生成（予備気化）させておく。すなわち、バルブＶａ１、Ｖａ２を開き、キャリアガス供給管８４ａからＭＦＣ８６ａで流量制御されたキャリアガスをバブラ８０ａ内に供給することにより、バブラ８０ａ内部に収容された原料をバブリングにより気化させて原料ガスを生成させておく（予備気化工程）。この予備気化工程では、真空ポンプ４８を作動させつつ、バルブＶａ３を閉じたまま、バルブＶａ４を開くことにより、原料ガスを処理室１６内に供給することなく処理室１６をバイパスして排気しておく。バブラ８０ａにて原料ガスを安定して生成させるには所定の時間を要する。このため、本実施形態では、原料ガスを予め生成させておき、バルブＶａ３、Ｖａ４の開閉を切り替えることにより、原料ガスの流路を切り替える。その結果、バルブＶａ３、Ｖａ４の切り替えにより、処理室１６内への原料ガスの安定した供給を迅速に開始あるいは停止できるようになり、好ましい。
【００５４】
＜ＡＬＤ−ＴｉＮ工程（Ｓ５）＞
〔原料ガス供給工程（Ｓ５ａ）〕
工程Ｓ５ａにおいて、真空ポンプ４８を作動させたまま、バルブＶａ４を閉じ、バルブＶａ３を開いて、処理室１６内への原料ガス（Ｔｉ原料）の供給を開始する。原料ガスは、シャワーヘッド５２により分散されて処理室１６内のウエハ１４上に均一に供給される。余剰な原料ガスは、排気ダクト６２内を流れ、排気口４０、排気管４２へと排気される。このとき処理温度、処理圧力は原料ガスが自己分解しない程度の処理温度、処理圧力とされるので、ウエハ１４上に供給された原料ガスはウエハ１４表面に吸着する。正確には、原料ガスのガス分子がウエハ１４表面上に化学吸着する。これによりウエハ１４上に原料ガスの化学吸着層が形成される。
【００５５】
なお、処理室１６内への原料ガスの供給時には、反応ガス供給管９２ｂ、酸化ガス供給管９２ｃ内への原料ガスの侵入を防止するように、また、処理室１６内における原料ガスの拡散を促すように、バルブＶｄ１、Ｖｄ２は開いたままとし、処理室１６内にＮ２ガスを常に流しておくことが好ましい。
【００５６】
バルブＶａ３を開き原料ガスの供給を開始した後、所定時間が経過したら、バルブＶａ３を閉じ、バルブＶａ４を開いて、処理室１６内への原料ガスの供給を停止する。
【００５７】
〔パージ工程（Ｓ５ｂ）〕
工程Ｓ５ｂにおいて、バルブＶａ３を閉じ、原料ガスの供給を停止した後は、バルブＶｄ１、Ｖｄ２、Ｖｅ１、Ｖｅ２を開き、処理室１６内にＮ２ガスを供給する。Ｎ２ガスは、シャワーヘッド５２により分散されて処理室１６内に供給され、排気ダクト６２内を流れ、排気口４０、排気管４２へと排気される。これにより、処理室１６内に残留している原料ガスを除去し、処理室１６内をＮ２ガスによりパージする。
【００５８】
〔反応ガス供給工程（Ｓ５ｃ）〕
工程Ｓ５ｃにおいて、処理室１６内のパージが完了したら、バルブＶｂ１、Ｖｂ２を開き、処理室１６内への反応ガスとしての窒化ガス（ＮＨ３ガス）の供給を開始する。反応ガスは、シャワーヘッド５２により分散されて処理室１６内のウエハ１４上に均一に供給され、ウエハ１４表面に吸着している原料ガスと反応して、ウエハ１４上に金属膜としての窒化チタン膜（ＴｉＮ膜）を生成する。正確には、ウエハ１４上に吸着している原料ガスのガス分子と反応して、ウエハ１４上に１原子層未満（１Å未満）程度のＴｉＮ膜を生成する。余剰な反応ガスや反応副生成物は、排気ダクト６２内を流れ、排気口４０、排気管４２へと排気される。
【００５９】
なお、処理室１６内への反応ガスの供給時には、原料ガス供給管８８ａ内への反応ガスの侵入を防止するように、また、処理室１６内における反応ガスの拡散を促すように、バルブＶｅ１、Ｖｅ２は開いたままとし、処理室１６内にＮ２ガスを常に流しておくことが好ましい。
【００６０】
バルブＶｂ１、Ｖｂ２を開き、反応ガスの供給を開始した後、所定時間が経過したら、バルブＶｂ１、ｖｂ２を閉じ、処理室１６内への反応ガスの供給を停止する。
【００６１】
〔パージ工程（Ｓ５ｄ）〕
工程Ｓ５ｄにおいて、バルブＶｂ１、ｖｂ２を閉じ、反応ガスの供給を停止した後は、バルブＶｄ１、ｖｄ２、ｖｅ１、ｖｅ２を開き、処理室１６内にＮ２ガスを供給する。Ｎ２ガスは、シャワーヘッド５２により分散されて処理室１６内に供給され、排気ダクト６２内を流れ、排気口４０、排気管４２へと排気される。これにより、処理室１６内に残留している反応ガスや反応副生成物を除去し、処理室１６内をＮ２ガスによりパージする（パージ工程）。
【００６２】
〔所定回数実施工程（Ｓ５ｅ）〕
工程Ｓ５ｅにおいて、以上の原料ガス供給工程、パージ工程、反応ガス供給工程、パージ工程を１サイクルとして、このＡＬＤサイクルを所定回数（ｎサイクル）実施することにより、ウエハ１４上に、所定膜厚の窒化チタン膜（ＴｉＮ膜）を形成する。
【００６３】
＜酸化工程（Ｓ６）＞
〔酸化ガス供給工程（Ｓ６ａ）〕
工程Ｓ６ａにおいて、ＡＬＤ−ＴｉＮ工程（Ｓ５）が終了したら、バルブＶｃ１、ｖｃ２を開き、処理室１６内への酸化ガス（Ｏ３ガス）の供給を開始する。酸化ガスは、シャワーヘッド５２により分散されて処理室１６内のウエハ１４上に均一に供給される。酸化ガスは、ウエハ１４上に形成された窒化チタン膜（ＴｉＮ膜）を酸化させ、ＴｉＮ膜を酸化チタン膜（ＴｉＯ２膜）へと変化させる。余剰な酸化ガスや反応副生成物は、排気ダクト６２内を流れ、排気口４０、排気管４２へと排気される。
【００６４】
なお、処理室１６内への酸化ガスの供給時には、原料ガス供給管８８ａ内への酸化ガスの侵入を防止するように、また、処理室１６内における酸化ガスの拡散を促すように、バルブＶｅ１、ｖｅ２は開いたままとし、処理室１６内にＮ２ガスを常に流しておくことが好ましい。
【００６５】
バルブＶｃ１、Ｖｃ２を開き、酸化ガスの供給を開始した後、所定時間が経過したら、バルブＶｃ１、Ｖｃ２を閉じ、処理室１６内への酸化ガスの供給を停止する。
【００６６】
〔パージ工程（Ｓ６ｂ）〕
工程Ｓ６ｂにおいて、バルブＶｃ１、Ｖｃ２を閉じ、酸化ガスの供給を停止した後は、バルブＶｄ１、Ｖｄ２、Ｖｅ１、Ｖｅ２を開き、処理室１６内にＮ２ガスを供給する。Ｎ２ガスは、シャワーヘッド５２により分散されて処理室１６内に供給され、排気ダクト６２内を流れ、排気口４０、排気管４２へと排気される。これにより、処理室１６内に残留している酸化ガスや反応副生成物を除去し、処理室１６内をＮ２ガスによりパージする。
【００６７】
＜所定回数実施工程（Ｓ７）＞
工程Ｓ７において、上述のＡＬＤ−ＴｉＮ工程（Ｓ６）と、酸化工程（Ｓ６）と、を１セットとしてこのセットを所定回数（ｍ回）実施することにより、ウエハ１４上に所定膜厚の酸化チタン膜（ＴｉＯ２膜）を形成する。
【００６８】
＜基板搬出工程（Ｓ１１）＞
工程Ｓ８において、上述した基板搬入工程（Ｓ１）、基板載置工程（Ｓ２）に示した手順とは逆の手順により、所定膜厚のＴｉＯ２膜を形成した後のウエハ１４を処理室１６内から搬送室３６内へ搬出して、本実施形態にかかる基板処理工程を完了する。
【００６９】
なお、本実施形態におけるＡＬＤ−ＴｉＮ工程（Ｓ５）でのウエハ１４の処理条件としては、
処理温度：２５０〜５００℃、
処理圧力：１〜１０００Ｐａ、
原料ガス（ＴｉＣｌ４）供給流量：１〜１０００ｓｃｃｍ、供給時間：１〜３００秒、
反応ガス（ＮＨ３）供給流量：１〜５０００ｓｃｃｍ、供給時間：１〜３００秒、
パージガス（Ｎ２）供給流量：１〜１００００ｓｃｃｍ、供給時間：１〜３００秒、
ＡＬＤサイクル数：１〜４０回、
ＴｉＮ膜厚：０．１〜２．０ｎｍ、
が例示される。
【００７０】
また、本実施形態における酸化工程（Ｓ６）でのウエハ１４の処理条件としては、
処理温度：２５０〜５００℃、
処理圧力：１〜３０００Ｐａ、
酸化ガス（Ｏ３）供給流量：１〜１００００ｓｃｃｍ、供給時間：１〜１００秒、
パージガス（Ｎ２）流量：１〜１００００ｓｃｃｍ、供給時間：１〜３００秒、
が例示される。
【００７１】
なお、所定回数実施工程（Ｓ７）でのＡＬＤ−ＴｉＮ工程（Ｓ５）と酸化工程（Ｓ６）のセットの実施回数としては、１〜２００回が例示され、最終的に形成されるＴｉＯ２膜のトータル膜厚としては、１〜１０ｎｍが例示される。
【００７２】
なお、処理温度を２５０℃未満とすると、ＡＬＤ−ＴｉＮ工程（Ｓ５）において、ウエハ上に原料ガスが吸着しなくなる。また、処理温度が５００℃を超えると、ＡＬＤ−ＴｉＮ工程（Ｓ５）において、原料が自己分解してＣＶＤによる成膜反応が生じて成膜レートが上昇し、膜厚を制御するのが難しくなる。よって、ＡＬＤ−ＴｉＮ工程（Ｓ５）において、ＣＶＤによる成膜反応を生じさせることなくＡＬＤによる成膜反応を生じさせ、膜厚を制御可能とするためには、処理温度を２５０℃以上、５００℃以下とする必要がある。
【００７３】
また、本実施形態においては、ＡＬＤ−ＴｉＮ工程（Ｓ５）と酸化工程（Ｓ６）とを、同一の処理温度および／または同一の処理圧力にて行うのが好ましい。すなわち、本実施形態では、ＡＬＤ−ＴｉＮ工程（Ｓ５）と酸化工程（Ｓ６）とを、一定の処理温度および／または一定の処理圧力で行うのが好ましい。処理温度、処理圧力を上述の例示範囲内の所定値に設定すれば、ＡＬＤ法による金属膜の成膜と金属膜の酸化とを、同一コンディションで実現することができる。この場合、ＡＬＤ−ＴｉＮ工程（Ｓ５）から酸化工程（Ｓ６）へ移行する際、および、酸化工程（Ｓ６）からＡＬＤ−ＴｉＮ工程（Ｓ５）へ移行する際の、処理温度変更工程、処理圧力変更工程が不要となり、スループットを向上させることが可能となる。
【実施例】
【００７４】
以下、実施例について説明する。本実施例に係る評価サンプルの作成は、上述の実施形態に係る基板処理装置を用いて行い、各工程における各処理条件は、上述の実施形態にて示した各処理条件の範囲内に設定して行った。評価サンプルは、ＡＬＤ−ＴｉＮ工程（Ｓ５）においてＡＬＤ−ＴｉＮ膜を膜厚２〜３ｎｍ程度成膜し、酸化工程（Ｓ６）においてＯ３パージを行い、これらの工程を繰り返し（Ｓ７）、ＡＬＤ−ＴｉＮ膜が膜厚１０ｎｍ形成されるようにして作成した。
そして、評価サンプルのＸＰＳ分析を行った。
【００７５】
図６は、上記のようにＡＬＤ−ＴｉＮ工程（Ｓ５）及び酸化工程（Ｓ６）を繰り返し形成したサンプル（以下、Ｏ３処理を施したＡＬＤ−ＴｉＮ膜と称す）のＸＰＳ分析結果を示し、図６（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ、Ｎ１ｓスペクトル、Ｔｉ２ｐスペクトル及びＯ１ｓスペクトルの分析結果を示す。また、比較のため、酸化工程（Ｓ６）を行わずＡＬＤ−ＴｉＮ工程（Ｓ５）のみで形成したサンプル（以下、Ｏ３処理を施していないＡＬＤ−ＴｉＮ膜）の分析結果を併せて示す。ＸＰＳ分析は、光電子の脱出角度を４５度として実施しており、得られた結果は、膜表面から６ｎｍ程度の情報を反映している。
【００７６】
図６（ａ）、（ｂ）に示すように、破線で示すＯ３処理を施していないＡＬＤ−ＴｉＮ膜では、Ｎ１ｓスペクトル及びＴｉ２ｐスペクトルにおいて、Ｔｉ−Ｎ結合（３９７ｅＶ、４５６ｅＶ付近）が確認される。
一方、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、実線で示すＯ３処理を施したＡＬＤ-ＴｉＮ膜では、Ｎ１ｓスペクトル及びＴｉ２ｐスペクトルにおいて、Ｔｉ−Ｎ結合が消滅し、図６（ｂ）、（ｃ）に示すように、Ｔｉ２ｐスペクトル及びＯ１ｓスペクトルにおいて、Ｔｉ−Ｏ結合（４５９ｅＶ、５３０ｅＶ付近）が確認される。
これらの結果から、ＡＬＤ−ＴｉＮ膜をＯ３処理（酸化工程（Ｓ５））することで、ＡＬＤ−ＴｉＮ膜（ＴｉＮ膜）の全体が酸化されＴｉＯｘ膜となることがわかる。
【００７７】
このように、本実施形態によれば、まずＡＬＤ法によりＴｉＮ膜を数ｎｍ程度形成した後、Ｏ３処理を施すことでＴｉＮ膜を酸化させＴｉＯｘ膜を形成するため、成膜途中におけるＴｉＯｘ膜の結晶化を防止することができる。このため、基板上に直接ＴｉＯｘ膜を成膜する場合と比較して、表面ラフネスが良好なＴｉＯｘ膜を成膜することができる。
また、ＴｉＮ膜を形成後、この膜を酸化させるため、基板上に直接ＴｉＯｘ膜を成膜する場合と比較して、ルチル構造を有するＴｉＯ２膜を形成し易くすることができる。
【００７８】
なお、上記実施例では、高誘電率絶縁膜としてＴｉＯｘ膜を用いた場合について説明したが、本発明はこれに限らず、ＨｆＯ２やＺｒＯ２、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＳｒＴｉＯ、ＢａＳｒＴｉＯ、ＰＺＴなどの高誘電率絶縁膜を用いた場合にも適用でき、かつ、それぞれを積層した構造でも適用できる。
また、酸化源としてＯ３を用いたが、本発明はこれに限らず、ＮＯやＮ２Ｏ、Ｏ２ガス、さらには、これらをプラズマで活性化したガスなど、酸素原子を含むガスによる処理にも適用することができる。
【００７９】
［本発明の好ましい態様］
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。
【００８０】
本発明の一態様によれば、基板を収容した処理容器内に金属原子を含む原料を供給し排気する工程と、前記処理容器内に反応ガスを供給し排気する工程と、を１サイクルとしてこのサイクルを所定回数行うことで、基板上に金属膜を形成する工程と、前記処理容器内に酸化ガスを供給し排気することで、前記金属膜を酸化させる工程と、を１セットとしてこのセットを所定回数行うことにより、基板上に所定膜厚の金属酸化膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【００８１】
本発明の他の態様によれば、基板を収容した処理容器内にチタン原子を含む原料を供給し排気する工程と、前記処理容器内に窒化ガスを供給し排気する工程と、を１サイクルとしてこのサイクルを所定回数行うことで、基板上に窒化チタン膜を形成する工程と、前記処理容器内に酸化ガスを供給し排気することで、前記窒化チタン膜を酸化させる工程と、を１セットとしてこのセットを所定回数行うことにより、基板上に所定膜厚の酸化チタン膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【００８２】
本発明の更に他の態様によれば、基板を処理する処理容器と、前記処理容器内に金属原子を含む原料を供給する原料供給系と、前記処理容器内に反応ガスを供給する反応ガス供給系と、前記処理容器内に酸化ガスを供給する酸化ガス供給系と、前記処理容器内を排気する排気系と、基板を収容した前記処理容器内への前記原料の供給および排気と、前記処理容器内への前記反応ガスの供給および排気と、を１サイクルとしてこのサイクルを所定回数行うことで、基板上に金属膜を形成し、前記処理容器内への前記酸化ガスの供給および排気を行うことで、前記金属膜を酸化させ、これを１セットとしてこのセットを所定回数行うことにより、基板上に所定膜厚の金属酸化膜を形成するように、前記原料供給系、前記反応ガス供給系、前記酸化ガス供給系、前記排気系を制御するコントローラと、を有することを特徴とする基板処理装置が提供される。
【００８３】
本発明の更に他の態様によれば、基板を処理する処理容器と、前記処理容器内にチタン原子を含む原料を供給する原料供給系と、前記処理容器内に窒化ガスを供給する窒化ガス供給系と、前記処理容器内に酸化ガスを供給する酸化ガス供給系と、前記処理容器内を排気する排気系と、基板を収容した前記処理容器内への前記原料の供給および排気と、前記処理容器内への前記窒化ガスの供給および排気と、を１サイクルとしてこのサイクルを所定回数行うことで、基板上に窒化チタン膜を形成し、前記処理容器内への前記酸化ガスの供給および排気を行うことで、前記窒化チタン膜を酸化させ、これを１セットとしてこのセットを所定回数行うことにより、基板上に所定膜厚の酸化チタン膜を形成するように、前記原料供給系、前記窒化ガス供給系、前記酸化ガス供給系、前記排気系を制御するコントローラと、を有することを特徴とする基板処理装置が提供される。
【符号の説明】
【００８４】
１２ 処理容器
１４ ウエハ
１６ 処理室
４０ 排気口
４２ 排気管
５０ ガス導入口
５２ シャワーヘッド
５８ 排出口
８０ａ バブラ
８２ サブヒータ
８４ａ キャリアガス供給管
８８ａ 原料ガス供給管
９０ｂ 反応ガス供給源
９０ｃ 酸化ガス供給源
９０ｄ パージガス供給源
９２ｂ 反応ガス供給管
９２ｃ 酸化ガス供給管
９２ｄ パージガス供給管
９２ｅ パージガス供給管
９４ａ ベント管
１００ コントローラ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を収容した処理容器内に金属原子を含む原料を供給し排気する工程と、前記処理容器内に反応ガスを供給し排気する工程と、を１サイクルとしてこのサイクルを所定回数行うことで、基板上に金属膜を形成する工程と、
前記処理容器内に酸化ガスを供給し排気することで、前記金属膜を酸化させる工程と、
を１セットとしてこのセットを所定回数行うことにより、基板上に所定膜厚の金属酸化膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
基板を収容した処理容器内にチタン原子を含む原料を供給し排気する工程と、前記処理容器内に窒化ガスを供給し排気する工程と、を１サイクルとしてこのサイクルを所定回数行うことで、基板上に窒化チタン膜を形成する工程と、
前記処理容器内に酸化ガスを供給し排気することで、前記窒化チタン膜を酸化させる工程と、
を１セットとしてこのセットを所定回数行うことにより、基板上に所定膜厚の酸化チタン膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
基板を処理する処理容器と、
前記処理容器内に金属原子を含む原料を供給する原料供給系と、
前記処理容器内に反応ガスを供給する反応ガス供給系と、
前記処理容器内に酸化ガスを供給する酸化ガス供給系と、
前記処理容器内を排気する排気系と、
基板を収容した前記処理容器内への前記原料の供給および排気と、前記処理容器内への前記反応ガスの供給および排気と、を１サイクルとしてこのサイクルを所定回数行うことで、基板上に金属膜を形成し、
前記処理容器内への前記酸化ガスの供給および排気を行うことで、前記金属膜を酸化させ、
これを１セットとしてこのセットを所定回数行うことにより、基板上に所定膜厚の金属酸化膜を形成するように、前記原料供給系、前記反応ガス供給系、前記酸化ガス供給系、前記排気系を制御するコントローラと、を有することを特徴とする基板処理装置。
【請求項１】
基板を収容した処理容器内に金属原子を含む原料を供給し排気する工程と、前記処理容器内に反応ガスを供給し排気する工程と、を１サイクルとしてこのサイクルを所定回数行うことで、基板上に金属膜を形成する工程と、
前記処理容器内に酸化ガスを供給し排気することで、前記金属膜を酸化させる工程と、
を１セットとしてこのセットを所定回数行うことにより、基板上に所定膜厚の金属酸化膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
基板を収容した処理容器内にチタン原子を含む原料を供給し排気する工程と、前記処理容器内に窒化ガスを供給し排気する工程と、を１サイクルとしてこのサイクルを所定回数行うことで、基板上に窒化チタン膜を形成する工程と、
前記処理容器内に酸化ガスを供給し排気することで、前記窒化チタン膜を酸化させる工程と、
を１セットとしてこのセットを所定回数行うことにより、基板上に所定膜厚の酸化チタン膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
基板を処理する処理容器と、
前記処理容器内に金属原子を含む原料を供給する原料供給系と、
前記処理容器内に反応ガスを供給する反応ガス供給系と、
前記処理容器内に酸化ガスを供給する酸化ガス供給系と、
前記処理容器内を排気する排気系と、
基板を収容した前記処理容器内への前記原料の供給および排気と、前記処理容器内への前記反応ガスの供給および排気と、を１サイクルとしてこのサイクルを所定回数行うことで、基板上に金属膜を形成し、
前記処理容器内への前記酸化ガスの供給および排気を行うことで、前記金属膜を酸化させ、
これを１セットとしてこのセットを所定回数行うことにより、基板上に所定膜厚の金属酸化膜を形成するように、前記原料供給系、前記反応ガス供給系、前記酸化ガス供給系、前記排気系を制御するコントローラと、を有することを特徴とする基板処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−６６２６３（Ｐ２０１１−６６２６３Ａ）
【公開日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２１６４５４（Ｐ２００９−２１６４５４）
【出願日】平成２１年９月１８日（２００９．９．１８）
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月１８日（２００９．９．１８）
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【Ｆターム（参考）】
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