半導体装置の製造方法
【課題】薄膜中への不純物の取り込みを抑制し、膜質を向上させる。
【解決手段】基板を処理する処理室内にハロゲン含有ガスを供給するハロゲン含有ガス供給工程と、処理室内にハロゲン含有ガスとは異なる原料ガスを供給する原料ガス供給工程と、処理室内に電子ビームを供給して基板近傍で原料ガスの活性種を生成する原料ガス活性種生成工程と、を有し、原料ガスの活性種とハロゲン含有ガスとを反応させて基板上に薄膜を形成する薄膜形成工程と、処理室内に水素含有ガスを供給する水素含有ガス工程と、処理室内に電子ビームを供給して基板近傍で水素含有ガスの活性種を生成する水素活性種生成工程と、を有し、水素含有ガスの活性種と、基板上に形成した薄膜中のハロゲン元素と、を反応させて基板上に形成した薄膜を改質する薄膜改質工程と、を備えている。
【解決手段】基板を処理する処理室内にハロゲン含有ガスを供給するハロゲン含有ガス供給工程と、処理室内にハロゲン含有ガスとは異なる原料ガスを供給する原料ガス供給工程と、処理室内に電子ビームを供給して基板近傍で原料ガスの活性種を生成する原料ガス活性種生成工程と、を有し、原料ガスの活性種とハロゲン含有ガスとを反応させて基板上に薄膜を形成する薄膜形成工程と、処理室内に水素含有ガスを供給する水素含有ガス工程と、処理室内に電子ビームを供給して基板近傍で水素含有ガスの活性種を生成する水素活性種生成工程と、を有し、水素含有ガスの活性種と、基板上に形成した薄膜中のハロゲン元素と、を反応させて基板上に形成した薄膜を改質する薄膜改質工程と、を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板を処理する工程を有する半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＤＲＡＭやＩＣ等の半導体装置の製造方法の一工程として、基板を処理する処理室内にハロゲン含有ガスを供給するハロゲン含有ガス供給工程と、前記処理室内に前記ハロゲン含有ガスとは異なる原料ガスを供給する原料ガス供給工程と、前記処理室内に電子ビームを供給して前記基板近傍で前記原料ガスの活性種を生成する原料ガス活性種生成工程と、を有し、前記原料ガスの活性種と前記ハロゲン含有ガスとを反応させて前記基板上に薄膜を形成する薄膜形成工程が行われる場合がある（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２００８−５３２９８号公報
【特許文献２】特開２００９−３３０６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の半導体装置の製造方法では、前記基板上に形成された薄膜中にＣｌ元素が残留してしまう場合があった。そして、この残留したＣｌ元素が不純物としての酸素（Ｏ２）を取り込んでしまい、薄膜の膜質が悪化してしまう場合があった。
【０００５】
本発明は、薄膜中への不純物の取り込みを抑制し、膜質を向上させることが可能な半導体装置の製造方法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】
【０００６】
本発明の一態様によれば、基板を処理する処理室内にハロゲン含有ガスを供給するハロゲン含有ガス供給工程と、前記処理室内に前記ハロゲン含有ガスとは異なる原料ガスを供給する原料ガス供給工程と、前記処理室内に電子ビームを供給して前記基板近傍で前記原料ガスの活性種を生成する原料ガス活性種生成工程と、を有し、前記原料ガスの活性種と前記ハロゲン含有ガスとを反応させて前記基板上に薄膜を形成する薄膜形成工程と、前記処理室内に水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給工程と、前記処理室内に電子ビームを供給して前記基板近傍で前記水素含有ガスの活性種を生成する水素活性種生成工程と、を有し、前記水素含有ガスの活性種と、前記基板上に形成した前記薄膜中のハロゲン元素と、を反応させて前記基板上に形成した前記薄膜を改質する薄膜改質工程と、を備える半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、薄膜中への不純物の取り込みを抑制し、膜質を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係る基板処理装置の全体斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る処理炉の縦断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る処理炉の横断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る基板処理工程における成膜フロー図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る基板処理工程におけるガス供給タイミング図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る基板処理工程におけるＴｉＮ膜の薄膜形成モデル図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る基板処理工程におけるＴｉＮ膜の薄膜改質モデル図である。
【図８】本発明の一実施形態に係るＡｒパージガス供給ノズルの変形例を示す処理室の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＜本発明の一実施形態＞
（１）基板処理装置の構成
本発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成について、図１を参照しながら説明する。
【００１０】
（基板処理装置の概略構成）
図１に示すように、本実施形態に係る基板処理装置には、筐体１０１の内部の前面側に保持具授受部材としてのカセットステージ１０５が設けられている。カセットステージ１０５は、図示しない外部搬送装置との間で基板収納容器としてのカセット１００の授受を行うようになっている。カセットステージ１０５の後ろ側には、昇降手段としてのカセットエレベータ１１５が設けられている。カセットエレベータ１１５には、搬送手段としてのカセット移載機１１４が取り付けられている。また、カセットエレベータ１１５の後側には、カセット１００の載置手段としてのカセット棚１０９が設けられている。さらに、カセットエレベータ１１５の上方にも予備カセット棚１１０が設けられている。カセット棚１０９には、移載棚１２３が設けられている。移載棚１２３は、後述のウエハ移載機１１２の搬送対象となるカセット１１０が収納されるようになっている。予備カセット棚１１０の上方には、クリーンユニット１１８が設けられている。クリーンユニット１１８は、清浄化した雰囲気又は、不活性ガスであるクリーンエアを筐体１０１の内部に流通させるように供給ファン及び防塵フィルタにより構成されている。
【００１１】
筐体１０１の後部上方には、処理炉５が設けられている。処理炉５の下方には、昇降手段としてのボートエレベータ１２１が設けられている。ボートエレベータ１２１は、基板保持具としてのボート３を処理炉５内に対して昇降させるようになっている。ボート３は、基板としての半導体シリコンウエハ（以下、単にウエハ）６を水平姿勢で多段に保持するようになっている。ボートエレベータ１２１には、昇降部材１２２が取り付けられている。昇降部材１２２の先端部には、蓋体としてのシールキャップ１２５が取り付けられている。昇降部材１２２は、シールキャップ１２５を介してボート３を垂直に支持している。ボートエレベータ１２１とカセット棚１０９との間には、昇降手段としてのウエハ移載機１１２が取り付けられている。また、ボートエレベータ１２１の横側には、処理炉５の下側のウエハ搬入搬出口１３１を気密に閉塞する開閉手段としての炉口シャッタ１１６が設けられている。
【００１２】
なお、本実施形態に係る基板処理装置は、基板処理装置の各部の動作を制御する制御部２４０を備えている。制御部２４０は、システム全体の運用制御、カセット移載機１１４等の搬送動作、処理炉５の後述する処理室４６内の圧力調整動作等を制御するようになっている。
【００１３】
（２）基板処理装置の全体動作
次に、上述の基板処理装置におけるウエハ６の一連の流れを図１に即して説明する。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、制御部２４０により全体的に制御される。
【００１４】
ウエハ６が装填されたカセット１００が、図示しない外部搬送装置からカセットステージ１０５上に搬入される。このとき、ウエハ６が上向き姿勢となるように、カセット１００がカセットステージ１０５上に搬入される。ウエハ６が水平姿勢となるように、カセットステージ１０５上でカセット１００が９０度回転される。さらに、カセットエレベータ１１５の昇降動作、横行動作及びカセット移載機１１４の進退動作、回転動作の協働により、カセットステージ１０５からカセット棚１０９、予備カセット棚１１０にカセット１００が搬送される。
【００１５】
カセットエレベータ１１５、カセット移載機１１４により、カセット１００が移載棚１２３に移載される。カセット１００が移載棚１２３に移載されると、ウエハ移載機１１２の進退動作、回転動作及び移載エレベータ１１３の昇降動作の協働により移載棚１２３から降下状態のボート３にウエハ６が装填（ウエハチャージ）される。
【００１６】
ボート３に複数枚のウエハ６が移載されて装填（ウエハチャージ）されると、ボートエレベータ１２１の駆動によりボート３が上昇されて処理炉５内に搬入（ボートロード）される。このとき、シールキャップ１２５により処理炉５のウエハ搬入搬出口１３１が気密に閉塞される。気密に閉塞された処理炉５内では、ウエハ６が加熱されると共に、処理ガスが処理炉５内に供給され、ウエハ６に後述の基板処理工程が実施される。
【００１７】
ウエハ６の基板処理工程が完了すると、処理炉５内でパージしながら、ボート３が降下されて処理炉５内から搬出（ボートアンロード）される。なお、炉口シャッタ１１６は、ボート３が降下した状態の際には、処理炉５のウエハ搬入搬出口１３１を気密に閉塞し、外気が処理炉５内に侵入するのを防止している。そして、ボート３が降下した状態で、ウエハ６のクーリングが所定時間行われる。その後、上記した作動の逆の手順により、ウエハ６がボート３から移載棚１２３のカセット１００に脱装（ウエハディスチャージ）される。カセット移載機１１４により移載棚１２３からカセットステージ１０５にカセット１００が移載される。そして、図示しない外部搬送装置によりカセット１００が筐体１０１の外部に搬出される。
【００１８】
（３）処理炉の構成
次に、処理炉５の構成について、図２及び図３を用いて説明する。
【００１９】
図２は、本発明の一実施形態に係る処理炉の縦断面図である。図３は、本発明の一実施形態に係る処理炉の横断面図である。
【００２０】
（プロセスチューブ）
図２及び図３に示すように、処理炉５は、バッチ式縦形ホットウォール型として構成されている。処理炉５は、プロセスチューブ７を備えている。プロセスチューブ７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。プロセスチューブ７は、例えば石英（ＳｉＯ２）等の耐熱性材料により構成されている。プロセスチューブ７は、中心線が垂直になるように縦に配されて固定的に支持されている。プロセスチューブ７の下端開口は、ウエハ６を搬入搬出するウエハ搬入搬出口１３１を形成している。
【００２１】
プロセスチューブ７内には、ウエハ６を処理する処理室４６が形成されている。この処理室４６は、基板保持具としてのボート３を収容可能に構成されている。ボート３は、例えば石英や炭化珪素（ＳｉＣ）等の耐熱性材料により構成されている。ボート３は、複数枚のウエハ６を水平姿勢でかつ互いに中心を揃えた状態で垂直方向に多段に整列させて保持するようになっている。
【００２２】
（ベース及びシールキャップ）
プロセスチューブ７の下端部には、プロセスチューブ７の下端開口を気密に閉塞可能な保持体としてのベース１５と、炉口蓋体としてのシールキャップ１２５とが設けられている。ベース１５は、円盤状に形成されている。ベース１５は、例えばステンレス等の金属により構成されている。シールキャップ１２５は、例えばステンレス等の金属により構成されている。シールキャップ１２５は、円盤状に形成されている。シールキャップ１２５は、ボートエレベータ１２１の昇降部材１２２に連結され、垂直方向に昇降自在に構成されている（図１参照）。シールキャップ１２５は、ボート３を処理室４６内に搬入した際に、ベース１５を介して図示しないＯリングによりプロセスチューブ７の下端（ウエハ搬入搬出口１３１）を気密に閉塞するように構成されている。
【００２３】
（回転手段）
シールキャップ１２５の下側中心付近には、ボート３を回転させる回転機構３６が設置されている。回転機構３６の回転軸３６ａは、シールキャップ１２５とベース１５とを貫通して、円筒形状の断熱筒８を下方から支持している。なお、回転軸３６ａは、軸受３５により支持されている。また、断熱筒８は、ボート３を下方から支持している。回転機構３６を作動させることで、処理室４６内にてウエハ６が回転可能になっている。また、断熱筒８は、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料により構成されている。断熱筒８は、ヒータ１６からの熱をプロセスチューブ７の下端側に伝達し難くする断熱部材として機能する。回転機構３６は、制御部２４０に接続されている。
【００２４】
（加熱手段）
プロセスチューブ７の外部には、加熱手段としてのヒータ１６がプロセスチューブ７の周囲を包囲するように同心円に設備されている。ヒータ１６は、処理室４６を全体に亘って均一に加熱するようになっている。ヒータ１６は、処理炉５の機枠（図示せず）に支持されて垂直に据え付けられた状態になっている。なお、図示しないが処理炉５の機枠には、温度検出器としての温度センサが設置されている。ヒータ１６は、温度センサの温度情報に基づき温度を制御されるようになっている。ヒータ１６及び温度センサは、制御部２４０に接続されている。
【００２５】
（排気系）
プロセスチューブ７の下側側壁には、ガス排気管３２が接続されている。ガス排気管３２には、上流側から順に、圧力センサ３４ａ、ＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブとして構成された圧力制御装置３４ｂ、真空ポンプとして構成された排気装置３４ｃが設けられている。排気装置３４ｃにより処理室４６内を排気しつつ、圧力センサ３４ａにより検出した圧力情報により圧力制御装置３４ｂの弁開度を調整することにより、処理室４６内を所定の圧力に調整可能なように構成されている。圧力センサ３４ａ、圧力制御装置３４ｂ、及び排気装置３４ｃは、制御部２４０に接続されている。
【００２６】
（プラズマ発生室）
プロセスチューブ７内（処理室４６内）には、円弧状のプラズマ発生室１７が設けられている。プラズマ発生室１７は、例えば樋形状の隔壁１１とプロセスチューブ７の内壁面とにより処理室４６から区画されて構成されている。隔壁１１は、各ウエハ６の外周に沿った断面円弧状の中心壁１１ａと、この中心壁１１ａをプロセスチューブ７に接続する接続壁１１ｂと、から構成されている。隔壁１１の中心壁１１ａには、電子を噴出させる複数の噴出口１２が垂直方向にそれぞれ配列するように形成されている。これら噴出口１２の個数は、処理されるウエハ６の枚数に対応している。各噴出口１２は、隣接する各ウエハ６の間の高さの位置に上下に並んでそれぞれ等間隔に設けられている。すなわち、各噴出口１２は、ボート３に保持されて上下に多段に積層された複数のウエハ６、６の間にそ
れぞれ電子ビーム２４を照射可能に構成されている。なお、各噴出口は、ウエハ６の中心方向に電子ビーム２４を通過させるようにそれぞれ配置されている場合に限らず、ウエハ６の中心方向から多少ずれた向きに電子ビーム２４を通過させるように構成されていてもよい。
【００２７】
（グリッド，中間電極，アノード）
プラズマ発生室１７内には、隔壁１１の噴出口１２側から順にアノード２０、中間電極２９、グリッド１９が設けられている。すなわち、アノード２０は、隔壁１１の中心壁１１ａに対面して配置されている。グリッド１９は、プラズマ発生室１７の内壁面であるプロセスチューブ７に隣接して配置されている。中間電極２９は、アノード２０とグリッド１９との間に配置されている。これらアノード２０、中間電極２９及びグリッド１９は、平板状に構成されている。アノード２０、中間電極２９及びグリッド１９には、共に吹出口１２に対応して電子通過孔２０ａ，２９ａ及び１９ａが縦方向に多段にそれぞれ形成されている。
【００２８】
アノード２０は、直流電源２１ａの陽極に接続されると共に、アースに接地されている。グリッド１９は、直流電源２１ａの陰極に接続されている。中間電極２９は、直流電源２１ｂの陽極に接続されている。また、直流電源２１ｂの陰極は、アースに接地されている。後述するようにグリッド１９とアノード２０とは、これらの間に直流電源２１ａで電圧を印加すれば、電子通過孔１９ａから電子通過孔２０ａの間で電子を加速する電界が発生するようになっている。また、後述するように正に印加された中間電極２９は、電子ビームの照射により生成された原子，分子イオンを軌道修正させ、ゼロ電位に接地されたアノード２０へ向わせる電界を発生させるように構成されている。
【００２９】
（電子ビーム供給部）
プラズマ発生室１７の外側には、一対の電極２２が設けられている。一対の電極２２は、例えば金属や炭素の棒等から構成されている。一対の電極２２とプロセスチューブ７との間には、金属製のシールド２３が介設されている。一対の電極２２の間には、高周波電源１３が接続されている。一対の電極２２に高周波を印加することにより、プロセスチューブ７とグリッド１９との間にはプラズマが生成されるようになっている。これらプラズマ発生室１７、グリッド１９、中間電極２９、アノード２０、直流電源２１ａ，直流電源２１ｂ、電極２２、高周波電源１３により電子ビーム供給部（電子銃）１８（図６，図７参照）が構成されている。
【００３０】
本実施形態では、電子ビーム供給部（電子銃）１８によって生成した電子ビーム２４を直接ウエハ６，６の間に照射し、ウエハ６の近傍で原料ガス、水素含有ガスを励起するように構成されている。
【００３１】
（ガス供給系）
プロセスチューブ７の側壁下方には、電子ビーム生成用のプラズマ生成用ガス及びパージ用ガスを供給する供給ノズル５０が接続されている。供給ノズル５０の下流側は、プロセスチューブ７の側壁に沿って鉛直方向に立ち上がるように構成されている。供給ノズル５０の上流側はプロセスチューブ７の側壁から水平方向に突出するように構成されている。供給ノズル５０の上流端には、ガス配管が接続されている。ガス配管の上流側には、プラズマ生成用ガスとしてＨｅガスを供給するＨｅガス配管と、パージ用ガスとしてＡｒガスを供給するＡｒガス配管と、が接続されている。Ｈｅガス配管の上流側には、上流側から順に、Ｈｅガス供給源６１ａ、流量制御器（流量制御手段）であるマスフローコントローラ６１ｂ及びバルブ６１ｃが設けられている。主にＨｅガス供給源６１ａ、マスフローコントローラ６１ｂ及びバルブ６１ｃによりＨｅガス供給部３３ａが構成されている。また、Ａｒガス配管の上流側には、上流側から順に、Ａｒガス供給源６２ａ、流量制御器（
流量制御手段）であるマスフローコントローラ６２ｂ及びバルブ６２ｃが設けられている。主にＡｒガス供給源６２ａ、マスフローコントローラ６２ｂ及びバルブ６２ｃによりＡｒガス供給部３３ｂが構成されている。なお、パージガスとしては、Ａｒガスを用いる場合に限らず、例えばＮ２ガス、Ｈｅガス等を用いてもよい。
【００３２】
また、シールキャップ１２５には、処理室４６内にハロゲン含有ガスを供給するガス供給ノズル５１と、処理室４６内にハロゲン含有ガスとは異なる原料ガスを供給するガス供給ノズル５２と、処理室４６内に水素含有ガスを供給するガス供給ノズル５３とが接続されている。ガス供給ノズル５１の上流端には、ハロゲン含有ガスとしてＴｉＣｌ４ガスを供給するＴｉＣｌ４ガス配管が接続されている。ＴｉＣｌ４ガス配管の上流側には、上流側から順にＴｉＣｌ４ガス供給源６３ａ、流量制御器（流量制御手段）であるマスフローコントローラ６３ｂ及びバルブ６３ｃが設けられている。主にＴｉＣｌ４ガス供給源６３ａ、マスフローコントローラ６３ｂ及びバルブ６３ｃによりＴｉＣｌ４ガス供給部５４ａが構成されている。ガス供給ノズル５２の上流端には、原料ガスとしてＮＨ３ガスを供給するＮＨ３ガス配管が接続されている。ＮＨ３ガス配管の上流側には、上流側から順にＮＨ３ガス供給源６４ａ、流量制御器（流量制御手段）であるマスフローコントローラ６４ｂ及びバルブ６４ｃが設けられている。主にＮＨ３ガス供給源６４ａ、マスフローコントローラ６４ｂ及びバルブ６４ｃによりＮＨ３ガス供給部５４ｂが構成されている。ガス供給ノズル５３の上流端には、水素含有ガスとしてＨ２ガスを供給するＨ２ガス配管が接続されている。Ｈ２ガス配管の上流側には、上流側から順にＨ２ガス供給源６５ａ、流量制御器（流量制御手段）であるマスフローコントローラ６５ｂ及びバルブ６５ｃが設けられている。主にＨ２ガス供給源６５ａ、マスフローコントローラ６５ｂ及びバルブ６５ｃによりＨ２ガス供給部５４ｃが構成されている。そして、主に、Ｈｅガス供給部３３ａ、Ａｒガス供給部３３ｂ、ＴｉＣｌ４ガス供給部５４ａ、ＮＨ３ガス供給部５４ｂ、Ｈ２ガス供給部５４ｃにより、本実施形態に係るガス供給系が構成されている。
【００３３】
なお、Ｈｅガス供給源６１ａ、マスフローコントローラ６１ｂ及びバルブ６１ｃ、Ａｒガス供給源６２ａ、マスフローコントローラ６２ｂ及びバルブ６２ｃ、ＴｉＣｌ４ガス供給源６３ａ、マスフローコントローラ６３ｂ及びバルブ６３ｃ、ＮＨ３ガス供給源６４ａ、マスフローコントローラ６４ｂ及びバルブ６４ｃ、Ｈ２ガス供給源６５ａ、マスフローコントローラ６５ｂ及びバルブ６５ｃは、制御部２４０に接続されている。
【００３４】
（制御部）
制御部２４０は、上述したようにシステム全体の運用制御、カセット移載機１１４等の搬送動作の他に、処理炉５の処理室内の圧力調整動作等を制御するようになっている。すなわち、制御部２４０は、回転機構３６、ボートエレベータ１２１、ヒータ１６、温度センサ（図示せず）、圧力センサ３４ａ、圧力制御装置３４ｂ、排気装置３４ｃ、Ｈｅガス供給部３３ａ、Ａｒガス供給部３３ｂ、ＴｉＣｌ４ガス供給部５４ａ、ＮＨ３ガス供給部５４ｂ、Ｈ２ガス供給部５４ｃにそれぞれ接続されており、基板処理装置の各部の動作を制御している。
【００３５】
具体的には、制御部２４０は、回転機構３６の回転軸３６ａを所定のタイミングで回転させるように構成されている。制御部２４０は、ボートエレベータ１２１を所定のタイミングで昇降させるように構成されている。また、制御部２４０は、圧力センサ３４ａにより検出された圧力情報に基づいて圧力制御装置３４ｂの弁開度を調整し、処理室４６内が所定のタイミングで所定の圧力となるように構成されている。また、制御部２４０は、温度センサにより検出された温度情報に基づきヒータ１６への通電具合を調整し、処理室４６内及びウエハ６表面が所定のタイミングにて所定の温度となるように構成されている。また、制御部２４０は、Ｈｅガス供給部３３ａ，Ａｒガス供給部３３ｂ，ＴｉＣｌ４ガス供給部５４ａ，ＮＨ３ガス供給部５４ｂ及びＨ２ガス供給部５４ｃのマスフローコントロ
ーラ６１ｂ，６２ｂ，６３ｂ，６４ｂ及び６５ｂをそれぞれ流量制御しつつ、バルブ６１ｃ，６２ｃ，６３ｃ，６４ｃ及び６５ｃをそれぞれ開閉制御することにより、処理室４６内に所定のタイミングにて所定の流量のガス供給をそれぞれ開始し、或いは停止するように構成されている。
【００３６】
（４）基板処理工程
次に、半導体装置の製造工程の一工程として実施される基板処理工程を、主に図４〜図７を参照しながら説明する。
【００３７】
図４は、本発明の一実施形態に係る基板処理工程における成膜フロー図である。図５は、本発明の一実施形態に係る基板処理工程におけるガス供給タイミング図である。図６は、本発明の一実施形態に係る基板処理工程におけるＴｉＮ膜の薄膜形成モデル図である。図７は、本発明の一実施形態に係る基板処理工程におけるＴｉＮ膜の薄膜改質モデル図である。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、主に制御部２４０により制御される。
【００３８】
（搬入工程（ステップＳ１））
先ず、ボート３に複数枚のウエハ６を装填（ウエハチャージ）する。次に、制御部２４０の制御に基づいてボートエレベータ１２１を駆動し、ボート３を上昇させる。これにより、図２に示されているように、複数枚のウエハ６を保持したボート３が処理室４６内に搬入（ボートローディング）される。このとき、シールキャップ１２１は、ベース１５を介してＯリング（図示せず）によりプロセスチューブ７の下端（ウエハ搬入搬出口１３１）を閉塞する。これにより、処理室４６内を気密に封止する。
【００３９】
処理室４６内へのボート３の搬入が完了するまでの間、処理室４６内にはパージガスとしてＡｒガスを流すことが好ましい。具体的には、Ａｒガス供給部３３ｂのマスフローコントローラ６２ｂにより流量調整しつつ、バルブ６２ｃを開とし、ガス配管内を流通したＡｒガスを、供給ノズル５０からプラズマ発生室１７を介して処理室４６内に供給することが好ましい。これにより、ボート３の搬入時における処理室４６内へのパーティクルの侵入を抑制することが可能となる。
【００４０】
（圧力調整工程（ステップＳ２）及び昇温工程（ステップＳ３））
処理室４６内へのボート３の搬入（ボートロード）が完了したら、処理室４６内が所定の圧力（例えば０．００１〜０．０１Ｐａ）となるように処理室４６内の雰囲気を排気する。具体的には、排気装置３４ｃにより排気しつつ、圧力センサ３４ａにより検出された圧力情報に基づいて圧力制御装置３４ｂの弁開度をフィードバック制御し、処理室４６内を所定の圧力とする。
【００４１】
また、処理室４６内が所定の温度（成膜温度）となるようにヒータ１６によって加熱する。具体的には、温度センサ（図示せず）により検出された温度情報に基づいてヒータ１６への通電具合を制御して、処理室４６内を成膜温度（例えば３５０〜５５０℃）とする。
【００４２】
そして、回転機構３６を作動させ、処理室４６内に搬入されたウエハ６の回転を開始する。なお、ウエハ６の回転は、後述する繰り返し工程（ステップＳ６）が終了するまで継続する。
【００４３】
（積層膜形成工程（ステップＳ４））
そして、薄膜形成工程としての積層膜形成工程（ステップＳ４）を実施する。積層膜形成工程Ｓ４は、以下に説明するようにハロゲンガス供給工程としてのＴｉＣｌ４ガス供給
工程（ステップＳ４ａ）、Ａｒガスパージ工程（ステップＳ４ｂ）、原料ガス供給工程としてのＮＨ３ガス供給工程、及び原料ガス活性種生成工程としてのＥＢＥＰ処理工程（ステップＳ４ｃ）、Ａｒガスパージ工程（ステップＳ４ｄ）と、を１サイクルとして、このサイクルを所定回数繰り返す（ステップＳ４ｅ）ように構成されている。
【００４４】
（ＴｉＣｌ４ガス供給工程（ステップＳ４ａ））
先ず、Ａｒガスのバルブ６２ｃを開としたままプラズマ発生室１７を介して処理室４６内にＡｒガスを流しつつ、ＴｉＣｌ４ガスを処理室４６内に供給する。具体的には、ＴｉＣｌ４ガス供給部５４ａのマスフローコントローラ６３ｂにより、流量が例えば０．１〜１ｓｌｍの範囲内になるよう調整しつつ、バルブ６３ｃを開とし、ガス配管内を流通したＴｉＣｌ４ガスをガス供給ノズル５１から処理室４６内に供給する。処理室４６内に供給されたＴｉＣｌ４ガスは、処理室４６内を流下し、ガス排気管３２から排気される。ここで、ＴｉＣｌ４ガスは、処理室４６内を流下する際、ウエハ６上の表面に吸着する。所定時間（２〜５秒）経過後、ＴｉＣｌ４ガス供給部５４ａのバルブ６３ｃを閉としてＴｉＣｌ４ガスの供給を停止する。
【００４５】
（Ａｒガスパージ工程（ステップＳ４ｂ））
次に、Ａｒガスのバルブ６２ｃを開としたままプラズマ発生室１７を介して処理室４６内にＡｒガスを流しつつ、処理室４６内を真空排気し、残留しているＴｉＣｌ４ガス等を処理室４６内から排出する。所定時間経過後、Ａｒガスのバルブ６２ｃを閉として処理室４６内へのＡｒガスの供給を停止する。
【００４６】
（ＮＨ３ガス供給工程及びＥＢＥＰ処理工程（ステップＳ４ｃ））
次に、処理室４６内にＮＨ３ガスを処理室４６内に供給する。具体的には、ＮＨ３ガス供給部５４ｂのマスフローコントローラ６４ｂにより、流量が例えば１〜５ｓｌｍの範囲内になるよう調整しつつ、バルブ６４ｃを開とし、ガス配管内を流通したＮＨ３ガスをガス供給ノズル５２から処理室４６内に供給する。処理室４６内に供給されたＮＨ３ガスは、処理室４６内を流下し、ガス排気管３２から排気される。
【００４７】
処理室４６内へのＮＨ３ガスの供給と並行して処理室４６内に電子ビーム２４を照射し、電子ビーム２４の照射により生成したＮＨ３ガスのラジカルを、ウエハ６上の表面に吸着しているＴｉＣｌ４ガスのガス分子に作用させ、ウエハ６上に薄膜を形成する。
【００４８】
先ず、Ｈｅガスをプラズマ発生室１７内に供給する。具体的には、Ｈｅガス供給部３３ａのマスフローコントローラ６１ｂにより流量調整しつつ、バルブ６１ｃを開とし、ガス配管内を流通したＨｅガスを供給ノズル５０からプラズマ発生室１７内に供給する。プラズマ発生室１７内に供給されたＨｅガスは、プラズマ発生室１７及び処理室４６内を流下し、ガス排気管３２から排気される。
【００４９】
そして、高周波電源１３を作動させ、一対の電極２２に電圧を印加する。すると、図６に示すように、プラズマ発生室１７内において、Ｈｅガスによるプラズマが発生する。発生したプラズマ中には、Ｈｅイオン（Ｈｅ＋）２５と電子（ｅ）２６とが混在し、全体として中性を保っている。
【００５０】
そして、直流電源２１ａ、直流電源２１ｂを作動させ、グリッド１９，アノード２０及び中間電極２９に電圧を印加する。すると、グリッド１９で生成された電界により、プラズマ中の電子（ｅ）２６が、多段に形成された電子通過孔１９ａに集束する。集束した電子（ｅ）２６は、アノード２０で生成された電界により、アノード２０の（多段に形成された）電子通過孔２０ａに向かって加速する。加速した電子（ｅ）２６は、電子ビーム２４となって隔壁１１の（多段に形成された）吹出口１２からウエハ６、６の間に向ってウ
エハ６、６と平行に出射する。すなわち、ウエハ６、６の間に存在するＮＨ３ガス（ＮＨ３分子）２８に電子ビーム２４が照射される。
【００５１】
電子ビーム２４の照射により、ウエハ６上の近傍において、所定の確率でＮＨ３ガス２８のガス分子（ＮＨ３分子）が励起若しくはイオン化される。これにより、ＮＨｎ＊（ｎ＝１，２）ラジカル２７等が生成される。ここで、電子ビーム励起プラズマ（ＥＢＥＰ）により励起若しくはイオン化される割合は、処理室４６内の圧力や電子ビーム２４の持つ運動エネルギ等による励起能率や電離能率で決定される。この生成されたＮＨｎ＊（ｎ＝１，２）ラジカル２７等がウエハ６上の表面に吸着しているＴｉＣｌ４ガス３１のガス分子と反応し、ＮＨｎ＊（ｎ＝１，２）ラジカル２７とＴｉＣｌ４ガス３１のガス分子とが共に熱分解する。これにより、ウエハ６表面に１原子層未満から数原子層の原子層膜４０ａが形成される。所定時間（１０〜３０秒）経過後、直流電源２１ａ、直流電源２１ｂ及び高周波電源１３を停止させる。そして、ＮＨ３ガス供給部５４ｂのバルブ６４ｃを閉としてＮＨ３ガス２８の供給を停止する。同時にＨｅガス供給部３３ａのバルブ６１ｃを閉としてＨｅガスの供給を停止する。
【００５２】
（Ａｒガスパージ工程（ステップＳ４ｄ））
次に、Ａｒガスのバルブ６２ｃを開としてプラズマ発生室１７を介して処理室４６内にＡｒガスを供給しつつ、残留しているＮＨ３ガス２８等を処理室４６内から排出する。所定時間経過後、Ａｒガスのバルブ６２ｃを閉として処理室４６内へのＡｒガスの供給を停止する。
【００５３】
（繰り返し工程（ステップＳ４ｅ））
そして、ステップＳ４ａ〜Ｓ４ｄを１サイクルとしてこのサイクルを所定回数（例えば１０回）行い、原子層膜４０ａが積層されてなる積層膜４０ｂを形成する。このように、本実施形態では、ＡＬＤ法（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により積層膜４０ｂを形成する。
【００５４】
（積層膜改質工程（ステップＳ５））
積層膜形成工程（ステップＳ４）の後、薄膜改質工程としての積層膜改質工程（ステップＳ５）を実施する。積層膜改質工程（ステップＳ５）は、水素含有ガス供給工程としてのＨ２ガス供給工程、及び水素活性種生成工程としてのＥＢＥＰ処理工程とにより構成される。
【００５５】
先ず、処理室４６内にＨ２ガスを供給する。具体的には、Ｈ２ガス供給部５４ｃのマスフローコントローラ６５ｂにより流量が例えば１〜５ｓｌｍの範囲内になるよう調整しつつ、バルブ６５ｃを開とし、ガス配管内を流通したＨ２ガスをガス供給ノズル５３から処理室４６内に供給する。処理室４６内に供給されたＨ２ガスは、処理室４６内を流下し、ガス排気管３２から排気される。
【００５６】
次に、電子ビーム２４の照射により生成したＨ２ガスのラジカルを、ウエハ６上の表面に形成した積層膜４０ｂに作用させる。積層膜形成工程（Ｓ４）のＥＢＥＰ処理工程（Ｓ４ｄ）と同様に、Ｈｅガスから生成された電子ビーム２４を出射することにより、ウエハ６、６の間に存在するＨ２ガスのガス分子（Ｈ２分子）に電子ビーム２４を照射する。
【００５７】
図７に示すように、電子ビーム２４の照射により、ウエハ６上の近傍において、所定の確率でＨ２ガス３８のガス分子（Ｈ２分子）が励起若しくはイオン化されることにより、Ｈ＊ラジカル３７等が生成される。この生成されたＨ＊ラジカル３７等がウエハ６上に形成された積層膜４０ｂに作用し、積層膜４０ｂ中の残留Ｃｌ元素とＨ＊ラジカル３７とが結合してＨＣｌガス４１となり、積層膜４０ｂから残留Ｃｌ元素を除去する。これにより
、積層膜４０ｂの改質が行われる。生成されたＨＣｌガス４１は、処理室４６内から排気される。なお、ウエハ６近傍にはＨ＊ラジカル３７だけでなく、正電荷を帯びたＨ＋イオン３７ｂも生成される。このＨ＋イオン３７ｂは、電子ビーム２４に吸い寄せられて逆方向３９へ流れ、プラズマ発生室１７内のアノード２０へ付着する。
【００５８】
所定時間（１０〜３０秒）経過後、直流電源２１ａ、直流電源２１ｂ及び高周波電源１３を停止する。そして、Ｈ２ガス供給部５４ｃのバルブ６５ｃを閉としてＨ２ガスの供給を停止する。同時にＨｅガス供給部３３ａのバルブ６１ｃを閉としてＨｅガスの供給を停止する。そして、処理室４６内を真空排気し、残留しているＨ２ガス及びＨＣｌガス等を処理室４６内から排出する。
【００５９】
（繰り返し工程（ステップＳ６））
そして、積層膜形成工程（ステップＳ４）と積層膜改質工程（ステップＳ５）とを１サイクルとして、このサイクルを所定回数行う繰り返し工程（Ｓ６）を実施する。これにより、改質された積層膜４０ｂを積層して所望の膜厚のＴｉＮ膜を形成する。
【００６０】
（Ａｒガスパージ工程（ステップＳ７））
所望の膜厚のＴｉＮ膜が形成されたら、プラズマ発生室１７を介して処理室４６内にＡｒガスを供給し、圧力制御装置３４ｂの弁を開とするか開度を大きくして処理室４６内をＡｒガスのガス雰囲気に置換する。
【００６１】
（大気圧復帰及び降温工程（ステップＳ８））
所定時間が経過して処理室４６内のガス置換が完了したら、回転機構３６を停止してウエハ６の回転を停止する。そして、大気圧復帰及び降温工程（ステップＳ８）として、Ａｒガスを流しつつ、処理室４６内の圧力を昇圧することにより大気圧に復帰させつつ、ウエハ６を降温させる。
【００６２】
（搬出工程（ステップＳ９））
その後、上述の搬入工程を逆の手順により、処理後のウエハ６を保持したボート３を処理室４６内から搬出（ボートアンローディング）する（ステップＳ９）。そして、本実施形態に係る基板処理工程を終了する。
【００６３】
（５）本実施形態に係る効果
本実施形態によれば以下に示す１つ又は複数の効果を奏する。
【００６４】
（ａ）本実施形態によれば、Ｈ２ガスのＨ＊ラジカル３７等と、ウエハ６上に形成した積層膜４０ｂ中のＣｌ元素と、を反応させてウエハ６上に形成した積層膜４０ｂを改質する積層膜改質工程を実施している。これにより、ウエハ６上に形成した積層膜４０ｂから残留Ｃｌ元素を除去でき積層膜４０ｂを改質できる。そして、最終的に形成されるＴｉＮ膜（積層膜４０ｂが積層してなる膜）中におけるＣｌ元素の残留を抑制できる。そして、残留Ｃｌ元素によるＴｉＮ膜中への不純物としての酸素（Ｏ２）の取り込みを抑制でき、ＴｉＮ膜の膜質を向上させることができる。
【００６５】
なお、従来の基板処理工程では、ウエハ６上に形成されたＴｉＮ膜中にハロゲン元素（例えばＣｌ元素）が多く残留してしまう場合があった。そして、基板処理工程の終了後に、ボート３を降下させて処理室４６内からボード３を搬出すると、ＴｉＮ膜中に含まれているＣｌ元素等が不純物としての酸素（Ｏ２）を取り込んでしまい、ＴｉＮ膜の膜質を悪化させてしまう場合があった。
【００６６】
（ｂ）本実施形態によれば、電子供給部（電子銃）１８により電子ビーム２４を生成し、
ウエハ６近傍でＨ２ガスを活性化させて活性種を生成している。これにより、寿命が短い活性種であってもウエハ６近傍に必要量のＨ２ガスの活性種を供給することができる。また、ウエハ６と接触する前にＨ２ガスの活性種が失活してしまうことを回避でき、ウエハ６への活性種の供給効率を向上させることができる。これにより、積層膜４０ｂ中から残留Ｃｌ元素をより効率的に除去することができ、積層膜４０ｂの改質をより効率的に行うことができる。
【００６７】
（ｃ）本実施形態では、ウエハ６表面と平行に電子ビーム２４を照射しているので、ウエハ６表面の近傍の広い範囲でＨ２ガスの活性種を生成することができる。これに加えて、回転機構３６により複数のウエハ６を回転させている。これにより、ウエハ６近傍でのＨ２ガスの活性種密度をウエハ６の面内、面間で均一にすることができる。特にバッチ処理においては、基板処理の均一性を向上できる。
【００６８】
（ｄ）本実施形態では、処理室４６内にプラズマを発生させてＨ２ガスを活性化させるのではなく、電子供給部（電子銃）１８により発生させた電子ビーム２４をウエハ６表面に供給することでＨ２ガスを活性化させている。すなわち、プラズマ発生室１７内にのみプラズマを発生させ、処理室４６内にプラズマを発生させないようにしている。これにより、ウエハ６がプラズマによりダメージを受けてしまうことを抑制できる。さらに、プラズマ発生室１７内では、電子を取り出すためだけにプラズマを発生させているので、ウエハ６近傍で高出力の高周波を印加する必要がなく、プロセスチューブ７等を構成する石英等がスパッタリングされることを抑制できる。
【００６９】
（ｅ）本実施形態によれば、中間電極２９をグリッド１９とアノード２０との間に設置している。これにより、電子ビーム２４と逆方向３０へ流れる正電荷を帯びたＨ＋イオン３７ｂは、隔壁１１に吹出口１２からプラズマ発生室１７内へ流れ込むことなく、軌道を修正される。すなわち、正電荷を帯びたＨ＋イオン３７ｂは、正に印加された中間電極２９により作られた電界により軌道修正され、ゼロ電位に設置されたアノード２０へ向かう。これにより、グリッド１９やアノード２０のスパッタリングを抑制できる。また、プラズマ発生室１７内でＨｅガスプラズマを安定して発生させることができ、電子ビーム照射時の励起、若しくはイオン化ロスを低減させることが可能となる。
【００７０】
＜一実施形態の変形例＞
（パージノズルの変形例）
なお、パージ用ガスをプラズマ発生室１７内に供給するガス供給ノズルは、図８に示すように構成してもよい。図８は、本発明の一実施形態に係るＡｒパージガス供給ノズルの変形例を示す処理室の概略図である。
【００７１】
図８に示すように、Ａｒパージガス供給ノズル５５は、例えばグリッド１９、中間電極２９及びアノード２０を側方から挟むように対向して一対設けられている。そして、Ａｒパージガス供給ノズル５５は、グリッド１９、中間電極２９及びアノード２０の電子通過孔１９ａ，２９ａ及び２０ａに側方から対向するようにガス供給孔５５ａが複数形成されている。
【００７２】
そして、少なくとも、上述のＴｉＣｌ４ガス供給工程（ステップＳ４ａ）、ＮＨ３ガス供給工程及びＥＢＥＰ処理工程（ステップＳ４ｃ）において、Ａｒパージガス供給ノズル５０からパージ用Ａｒガスを供給し、プラズマ発生室１７内をＡｒガスでパージするようにしている。
【００７３】
これにより、グリッド１９、中間電極２９及びアノード２０等の電極表面の汚染を抑制でき、プラズマ発生室１７内及び処理室４６内のメンテナンスの周期改善を大幅に向上さ
せることができる。
【００７４】
なお、従来は、パージ用Ａｒガスを積極的に流してパージを行うことができないので、ボート３の降下時、プラズマ発生室１７を含む処理室４６内がＡｒパージ状態（Ａｒガス雰囲気）であるが大気に曝される。このため、プラズマ発生室１７内が大気に曝されると、後の基板処理工程に影響を及ぼす。
【００７５】
＜本発明の他の実施形態＞
なお、上述の実施形態においては、ＡＬＤ法を用いて例えばウエハ６上にＴｉＮ膜４０を形成すると共に、ＴｉＮ膜４０の改質を行っている。しかしながら、本発明は、これに限定されず、ＣＶＤ法においても適用可能である。例えばハロゲン含有ガスとしてＳｉＨ２Ｃｌ２ガス、原料ガスとしてＮＨ３ガスを用いたＣＶＤ法によりウエハ６上にシリコン窒化膜（ＳｉＮ）を形成した後に、シリコン窒化膜（ＳｉＮ）の改質を行う場合にも適用可能である。
【００７６】
＜本発明のさらに他の実施形態＞
なお、本実施形態では、プラズマ発生室１７内にプラズマを生成する方法の一例として、一対の電極２２に高周波を印加することでプラズマを生成する方式を用いているが、本発明はこれに限定されない。例えば、電子サイクロトロン共鳴プラズマや、表面波プラズマなど、スパッタ作用を極力抑えたプラズマ発生方式ならば他の方式を適用することも可能である。
【００７７】
また、本実施形態では、ウエハ６を複数枚処理するバッチ処理に本発明を適用しているが、本発明はこれに限定されず、ウエハ６を１枚毎に処理する枚葉処理に適用しても構わない。
【００７８】
なお、処理される基板としては、Ｓｉウエハ基板の他に石英ガラス基板、結晶化ガラス基板等であってもよい。また、本発明は、本実施形態にかかる半導体製造装置等のウエハ基板を処理する半導体装置の製造方法に限らず、プリント配線基板、液晶パネル、磁気ディスクやコンパクトディスク等の基板を処理する半導体装置の製造方法にも好適に適用できる。
【００７９】
以上、本発明の実施の形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【００８０】
＜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。
【００８１】
本発明の一態様によれば、
基板を処理する処理室内にハロゲン含有ガスを供給するハロゲン含有ガス供給工程と、前記処理室内に前記ハロゲン含有ガスとは異なる原料ガスを供給する原料ガス供給工程と、前記処理室内に電子ビームを供給して前記基板近傍で前記原料ガスの活性種を生成する原料ガス活性種生成工程と、を有し、前記原料ガスの活性種と前記ハロゲン含有ガスとを反応させて前記基板上に薄膜を形成する薄膜形成工程と、
前記処理室内に水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給工程と、前記処理室内に電子ビームを供給して前記基板近傍で前記水素含有ガスの活性種を生成する水素活性種生成工程と、を有し、前記水素含有ガスの活性種と、前記基板上に形成した前記薄膜中のハロゲン元素と、を反応させて前記基板上に形成した前記薄膜を改質する薄膜改質工程と、
を備える
半導体装置の製造方法が提供される。
【００８２】
好ましくは、前記薄膜形成工程は、前記ハロゲン含有ガスを前記基板上に吸着させた後、前記電子ビームにより生成した前記原料ガスの活性種と、前記基板上に吸着させた前記ハロゲン含有ガスと、を反応させ前記基板上に薄膜を形成し、
前記薄膜形成工程を少なくとも１回行った後、前記薄膜改質工程は、前記電子ビームにより生成した前記水素含有ガスの活性種と、前記基板上に形成した前記薄膜中のハロゲン元素と、を反応させて前記基板上に形成した前記薄膜を改質し、
前記薄膜形成工程と、前記薄膜改質工程と、を１サイクルとして前記サイクルを少なくとも１回行う。
【００８３】
より好ましくは、前記薄膜形成工程は、前記電子ビームにより生成した前記原料ガスの活性種と、前記処理室内に供給した前記ハロゲン含有ガスと、を前記処理室内の気層中で反応させ前記基板上に薄膜を形成する。
半導体装置の製造方法が提供される。
【００８４】
より好ましくは、前記薄膜形成工程は、不活性ガスによるパージ工程を含む。
【００８５】
より好ましくは、前記ハロゲン含有ガスは、ＴｉＣｌ４ガス，ＳｉＨ２Ｃｌ２ガス，ＳｉＨＣｌ３ガスのいずれか１つである。
【００８６】
より好ましくは、前記原料ガスは、ＮＨ３ガスである。
【００８７】
より好ましくは、前記水素含有ガスは、Ｈ２ガス，ＮＨ３ガスのいずれか１つである。
【００８８】
本発明のさらに他の態様によれば、
基板を処理する処理室と、
前記処理室内にハロゲン含有ガスを供給するハロゲン含有ガス供給部系と、
前記処理室内に前記ハロゲン含有ガスとは異なる原料ガスを供給する原料ガス供給系と、
前記処理室内に水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給系と、
前記処理室内に電子ビームを供給する電子ビーム供給部と、
少なくとも前記ハロゲン含有ガス供給系、前記原料ガス供給系、前記水素含有ガス供給系及び電子ビーム供給部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記処理室内に前記電子ビーム供給部からの電子ビームを供給して前記原料ガス供給系から供給した前記原料ガスの活性種を前記基板近傍で生成すると共に、前記原料ガスの活性種と、前記ハロゲン含有ガス供給系から供給した前記ハロゲン含有ガスと、を反応させて前記基板上に薄膜を形成し、
前記処理室内に前記電子ビーム供給部からの電子ビームを供給して前記水素含有ガス供給系から供給した前記水素含有ガスの活性種を前記基板近傍で生成すると共に、前記水素含有ガスの活性種と、前記基板上に形成した前記薄膜中のハロゲン元素と、を反応させて前記基板上に形成した薄膜を改質する
基板処理装置が提供される。
【００８９】
好ましくは、
前記制御部は、前記ハロゲン含有ガスを前記基板上に吸着させた後、前記電子ビームにより生成した前記原料ガスの活性種と、前記基板上に吸着させた前記ハロゲン含有ガスと、を反応させ前記基板上に薄膜を形成し、
前記薄膜の形成を少なくとも１回行った後、前記電子ビームにより生成した前記水素含
有ガスの活性種と、前記基板上に形成した前記薄膜中のハロゲン元素と、を反応させて前記基板上に形成した前記薄膜を改質し、
前記薄膜の形成と、前記薄膜の改質と、を１サイクルとして前記サイクルを少なくとも１回行う。
【００９０】
より好ましくは、
前記制御部は、前記薄膜の形成は、前記電子ビームにより生成した前記原料ガスの活性種と、前記処理室内に供給した前記ハロゲン含有ガスと、を前記処理室内の気層中で反応させ前記基板上に薄膜を形成した後、前記電子ビームにより生成した前記水素含有ガスの活性種と、前記基板上に形成した前記薄膜中のハロゲン元素と、を反応させて前記基板上に形成した前記薄膜を改質する。
【００９１】
より好ましくは、前記電子ビーム供給部は、プラズマを発生するプラズマ発生室と、前記プラズマ発生室で生成したプラズマから電子を集束するグリッドと、前記グリッドで集束した電子を加速するアノードと、前記グリッド及び前記アノードにパージガスを供給するパージノズルを備える。
【００９２】
前記パージノズルは、前記グリッド、前記中間電極及び前記アノードを側方から挟むように対向して一対設けられている。
【００９３】
前記パージノズルは、前記グリッド、前記中間電極及び前記アノードの電子通過孔に対応して該電子通過孔の側方から対向するようにガス供給孔が複数形成されている。
【００９４】
より好ましくは、前記電子ブーム供給部は、前記グリッドと前記アノードとの間に中間電極を備え、前記パージノズルは、前記中間電極へパージガスを供給する。
【符号の説明】
【００９５】
６ ウエハ（基板）
２４ 電子ビーム
４６ 処理室
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板を処理する工程を有する半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＤＲＡＭやＩＣ等の半導体装置の製造方法の一工程として、基板を処理する処理室内にハロゲン含有ガスを供給するハロゲン含有ガス供給工程と、前記処理室内に前記ハロゲン含有ガスとは異なる原料ガスを供給する原料ガス供給工程と、前記処理室内に電子ビームを供給して前記基板近傍で前記原料ガスの活性種を生成する原料ガス活性種生成工程と、を有し、前記原料ガスの活性種と前記ハロゲン含有ガスとを反応させて前記基板上に薄膜を形成する薄膜形成工程が行われる場合がある（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２００８−５３２９８号公報
【特許文献２】特開２００９−３３０６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の半導体装置の製造方法では、前記基板上に形成された薄膜中にＣｌ元素が残留してしまう場合があった。そして、この残留したＣｌ元素が不純物としての酸素（Ｏ２）を取り込んでしまい、薄膜の膜質が悪化してしまう場合があった。
【０００５】
本発明は、薄膜中への不純物の取り込みを抑制し、膜質を向上させることが可能な半導体装置の製造方法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】
【０００６】
本発明の一態様によれば、基板を処理する処理室内にハロゲン含有ガスを供給するハロゲン含有ガス供給工程と、前記処理室内に前記ハロゲン含有ガスとは異なる原料ガスを供給する原料ガス供給工程と、前記処理室内に電子ビームを供給して前記基板近傍で前記原料ガスの活性種を生成する原料ガス活性種生成工程と、を有し、前記原料ガスの活性種と前記ハロゲン含有ガスとを反応させて前記基板上に薄膜を形成する薄膜形成工程と、前記処理室内に水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給工程と、前記処理室内に電子ビームを供給して前記基板近傍で前記水素含有ガスの活性種を生成する水素活性種生成工程と、を有し、前記水素含有ガスの活性種と、前記基板上に形成した前記薄膜中のハロゲン元素と、を反応させて前記基板上に形成した前記薄膜を改質する薄膜改質工程と、を備える半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、薄膜中への不純物の取り込みを抑制し、膜質を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係る基板処理装置の全体斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る処理炉の縦断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る処理炉の横断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る基板処理工程における成膜フロー図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る基板処理工程におけるガス供給タイミング図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る基板処理工程におけるＴｉＮ膜の薄膜形成モデル図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る基板処理工程におけるＴｉＮ膜の薄膜改質モデル図である。
【図８】本発明の一実施形態に係るＡｒパージガス供給ノズルの変形例を示す処理室の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＜本発明の一実施形態＞
（１）基板処理装置の構成
本発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成について、図１を参照しながら説明する。
【００１０】
（基板処理装置の概略構成）
図１に示すように、本実施形態に係る基板処理装置には、筐体１０１の内部の前面側に保持具授受部材としてのカセットステージ１０５が設けられている。カセットステージ１０５は、図示しない外部搬送装置との間で基板収納容器としてのカセット１００の授受を行うようになっている。カセットステージ１０５の後ろ側には、昇降手段としてのカセットエレベータ１１５が設けられている。カセットエレベータ１１５には、搬送手段としてのカセット移載機１１４が取り付けられている。また、カセットエレベータ１１５の後側には、カセット１００の載置手段としてのカセット棚１０９が設けられている。さらに、カセットエレベータ１１５の上方にも予備カセット棚１１０が設けられている。カセット棚１０９には、移載棚１２３が設けられている。移載棚１２３は、後述のウエハ移載機１１２の搬送対象となるカセット１１０が収納されるようになっている。予備カセット棚１１０の上方には、クリーンユニット１１８が設けられている。クリーンユニット１１８は、清浄化した雰囲気又は、不活性ガスであるクリーンエアを筐体１０１の内部に流通させるように供給ファン及び防塵フィルタにより構成されている。
【００１１】
筐体１０１の後部上方には、処理炉５が設けられている。処理炉５の下方には、昇降手段としてのボートエレベータ１２１が設けられている。ボートエレベータ１２１は、基板保持具としてのボート３を処理炉５内に対して昇降させるようになっている。ボート３は、基板としての半導体シリコンウエハ（以下、単にウエハ）６を水平姿勢で多段に保持するようになっている。ボートエレベータ１２１には、昇降部材１２２が取り付けられている。昇降部材１２２の先端部には、蓋体としてのシールキャップ１２５が取り付けられている。昇降部材１２２は、シールキャップ１２５を介してボート３を垂直に支持している。ボートエレベータ１２１とカセット棚１０９との間には、昇降手段としてのウエハ移載機１１２が取り付けられている。また、ボートエレベータ１２１の横側には、処理炉５の下側のウエハ搬入搬出口１３１を気密に閉塞する開閉手段としての炉口シャッタ１１６が設けられている。
【００１２】
なお、本実施形態に係る基板処理装置は、基板処理装置の各部の動作を制御する制御部２４０を備えている。制御部２４０は、システム全体の運用制御、カセット移載機１１４等の搬送動作、処理炉５の後述する処理室４６内の圧力調整動作等を制御するようになっている。
【００１３】
（２）基板処理装置の全体動作
次に、上述の基板処理装置におけるウエハ６の一連の流れを図１に即して説明する。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、制御部２４０により全体的に制御される。
【００１４】
ウエハ６が装填されたカセット１００が、図示しない外部搬送装置からカセットステージ１０５上に搬入される。このとき、ウエハ６が上向き姿勢となるように、カセット１００がカセットステージ１０５上に搬入される。ウエハ６が水平姿勢となるように、カセットステージ１０５上でカセット１００が９０度回転される。さらに、カセットエレベータ１１５の昇降動作、横行動作及びカセット移載機１１４の進退動作、回転動作の協働により、カセットステージ１０５からカセット棚１０９、予備カセット棚１１０にカセット１００が搬送される。
【００１５】
カセットエレベータ１１５、カセット移載機１１４により、カセット１００が移載棚１２３に移載される。カセット１００が移載棚１２３に移載されると、ウエハ移載機１１２の進退動作、回転動作及び移載エレベータ１１３の昇降動作の協働により移載棚１２３から降下状態のボート３にウエハ６が装填（ウエハチャージ）される。
【００１６】
ボート３に複数枚のウエハ６が移載されて装填（ウエハチャージ）されると、ボートエレベータ１２１の駆動によりボート３が上昇されて処理炉５内に搬入（ボートロード）される。このとき、シールキャップ１２５により処理炉５のウエハ搬入搬出口１３１が気密に閉塞される。気密に閉塞された処理炉５内では、ウエハ６が加熱されると共に、処理ガスが処理炉５内に供給され、ウエハ６に後述の基板処理工程が実施される。
【００１７】
ウエハ６の基板処理工程が完了すると、処理炉５内でパージしながら、ボート３が降下されて処理炉５内から搬出（ボートアンロード）される。なお、炉口シャッタ１１６は、ボート３が降下した状態の際には、処理炉５のウエハ搬入搬出口１３１を気密に閉塞し、外気が処理炉５内に侵入するのを防止している。そして、ボート３が降下した状態で、ウエハ６のクーリングが所定時間行われる。その後、上記した作動の逆の手順により、ウエハ６がボート３から移載棚１２３のカセット１００に脱装（ウエハディスチャージ）される。カセット移載機１１４により移載棚１２３からカセットステージ１０５にカセット１００が移載される。そして、図示しない外部搬送装置によりカセット１００が筐体１０１の外部に搬出される。
【００１８】
（３）処理炉の構成
次に、処理炉５の構成について、図２及び図３を用いて説明する。
【００１９】
図２は、本発明の一実施形態に係る処理炉の縦断面図である。図３は、本発明の一実施形態に係る処理炉の横断面図である。
【００２０】
（プロセスチューブ）
図２及び図３に示すように、処理炉５は、バッチ式縦形ホットウォール型として構成されている。処理炉５は、プロセスチューブ７を備えている。プロセスチューブ７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。プロセスチューブ７は、例えば石英（ＳｉＯ２）等の耐熱性材料により構成されている。プロセスチューブ７は、中心線が垂直になるように縦に配されて固定的に支持されている。プロセスチューブ７の下端開口は、ウエハ６を搬入搬出するウエハ搬入搬出口１３１を形成している。
【００２１】
プロセスチューブ７内には、ウエハ６を処理する処理室４６が形成されている。この処理室４６は、基板保持具としてのボート３を収容可能に構成されている。ボート３は、例えば石英や炭化珪素（ＳｉＣ）等の耐熱性材料により構成されている。ボート３は、複数枚のウエハ６を水平姿勢でかつ互いに中心を揃えた状態で垂直方向に多段に整列させて保持するようになっている。
【００２２】
（ベース及びシールキャップ）
プロセスチューブ７の下端部には、プロセスチューブ７の下端開口を気密に閉塞可能な保持体としてのベース１５と、炉口蓋体としてのシールキャップ１２５とが設けられている。ベース１５は、円盤状に形成されている。ベース１５は、例えばステンレス等の金属により構成されている。シールキャップ１２５は、例えばステンレス等の金属により構成されている。シールキャップ１２５は、円盤状に形成されている。シールキャップ１２５は、ボートエレベータ１２１の昇降部材１２２に連結され、垂直方向に昇降自在に構成されている（図１参照）。シールキャップ１２５は、ボート３を処理室４６内に搬入した際に、ベース１５を介して図示しないＯリングによりプロセスチューブ７の下端（ウエハ搬入搬出口１３１）を気密に閉塞するように構成されている。
【００２３】
（回転手段）
シールキャップ１２５の下側中心付近には、ボート３を回転させる回転機構３６が設置されている。回転機構３６の回転軸３６ａは、シールキャップ１２５とベース１５とを貫通して、円筒形状の断熱筒８を下方から支持している。なお、回転軸３６ａは、軸受３５により支持されている。また、断熱筒８は、ボート３を下方から支持している。回転機構３６を作動させることで、処理室４６内にてウエハ６が回転可能になっている。また、断熱筒８は、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料により構成されている。断熱筒８は、ヒータ１６からの熱をプロセスチューブ７の下端側に伝達し難くする断熱部材として機能する。回転機構３６は、制御部２４０に接続されている。
【００２４】
（加熱手段）
プロセスチューブ７の外部には、加熱手段としてのヒータ１６がプロセスチューブ７の周囲を包囲するように同心円に設備されている。ヒータ１６は、処理室４６を全体に亘って均一に加熱するようになっている。ヒータ１６は、処理炉５の機枠（図示せず）に支持されて垂直に据え付けられた状態になっている。なお、図示しないが処理炉５の機枠には、温度検出器としての温度センサが設置されている。ヒータ１６は、温度センサの温度情報に基づき温度を制御されるようになっている。ヒータ１６及び温度センサは、制御部２４０に接続されている。
【００２５】
（排気系）
プロセスチューブ７の下側側壁には、ガス排気管３２が接続されている。ガス排気管３２には、上流側から順に、圧力センサ３４ａ、ＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブとして構成された圧力制御装置３４ｂ、真空ポンプとして構成された排気装置３４ｃが設けられている。排気装置３４ｃにより処理室４６内を排気しつつ、圧力センサ３４ａにより検出した圧力情報により圧力制御装置３４ｂの弁開度を調整することにより、処理室４６内を所定の圧力に調整可能なように構成されている。圧力センサ３４ａ、圧力制御装置３４ｂ、及び排気装置３４ｃは、制御部２４０に接続されている。
【００２６】
（プラズマ発生室）
プロセスチューブ７内（処理室４６内）には、円弧状のプラズマ発生室１７が設けられている。プラズマ発生室１７は、例えば樋形状の隔壁１１とプロセスチューブ７の内壁面とにより処理室４６から区画されて構成されている。隔壁１１は、各ウエハ６の外周に沿った断面円弧状の中心壁１１ａと、この中心壁１１ａをプロセスチューブ７に接続する接続壁１１ｂと、から構成されている。隔壁１１の中心壁１１ａには、電子を噴出させる複数の噴出口１２が垂直方向にそれぞれ配列するように形成されている。これら噴出口１２の個数は、処理されるウエハ６の枚数に対応している。各噴出口１２は、隣接する各ウエハ６の間の高さの位置に上下に並んでそれぞれ等間隔に設けられている。すなわち、各噴出口１２は、ボート３に保持されて上下に多段に積層された複数のウエハ６、６の間にそ
れぞれ電子ビーム２４を照射可能に構成されている。なお、各噴出口は、ウエハ６の中心方向に電子ビーム２４を通過させるようにそれぞれ配置されている場合に限らず、ウエハ６の中心方向から多少ずれた向きに電子ビーム２４を通過させるように構成されていてもよい。
【００２７】
（グリッド，中間電極，アノード）
プラズマ発生室１７内には、隔壁１１の噴出口１２側から順にアノード２０、中間電極２９、グリッド１９が設けられている。すなわち、アノード２０は、隔壁１１の中心壁１１ａに対面して配置されている。グリッド１９は、プラズマ発生室１７の内壁面であるプロセスチューブ７に隣接して配置されている。中間電極２９は、アノード２０とグリッド１９との間に配置されている。これらアノード２０、中間電極２９及びグリッド１９は、平板状に構成されている。アノード２０、中間電極２９及びグリッド１９には、共に吹出口１２に対応して電子通過孔２０ａ，２９ａ及び１９ａが縦方向に多段にそれぞれ形成されている。
【００２８】
アノード２０は、直流電源２１ａの陽極に接続されると共に、アースに接地されている。グリッド１９は、直流電源２１ａの陰極に接続されている。中間電極２９は、直流電源２１ｂの陽極に接続されている。また、直流電源２１ｂの陰極は、アースに接地されている。後述するようにグリッド１９とアノード２０とは、これらの間に直流電源２１ａで電圧を印加すれば、電子通過孔１９ａから電子通過孔２０ａの間で電子を加速する電界が発生するようになっている。また、後述するように正に印加された中間電極２９は、電子ビームの照射により生成された原子，分子イオンを軌道修正させ、ゼロ電位に接地されたアノード２０へ向わせる電界を発生させるように構成されている。
【００２９】
（電子ビーム供給部）
プラズマ発生室１７の外側には、一対の電極２２が設けられている。一対の電極２２は、例えば金属や炭素の棒等から構成されている。一対の電極２２とプロセスチューブ７との間には、金属製のシールド２３が介設されている。一対の電極２２の間には、高周波電源１３が接続されている。一対の電極２２に高周波を印加することにより、プロセスチューブ７とグリッド１９との間にはプラズマが生成されるようになっている。これらプラズマ発生室１７、グリッド１９、中間電極２９、アノード２０、直流電源２１ａ，直流電源２１ｂ、電極２２、高周波電源１３により電子ビーム供給部（電子銃）１８（図６，図７参照）が構成されている。
【００３０】
本実施形態では、電子ビーム供給部（電子銃）１８によって生成した電子ビーム２４を直接ウエハ６，６の間に照射し、ウエハ６の近傍で原料ガス、水素含有ガスを励起するように構成されている。
【００３１】
（ガス供給系）
プロセスチューブ７の側壁下方には、電子ビーム生成用のプラズマ生成用ガス及びパージ用ガスを供給する供給ノズル５０が接続されている。供給ノズル５０の下流側は、プロセスチューブ７の側壁に沿って鉛直方向に立ち上がるように構成されている。供給ノズル５０の上流側はプロセスチューブ７の側壁から水平方向に突出するように構成されている。供給ノズル５０の上流端には、ガス配管が接続されている。ガス配管の上流側には、プラズマ生成用ガスとしてＨｅガスを供給するＨｅガス配管と、パージ用ガスとしてＡｒガスを供給するＡｒガス配管と、が接続されている。Ｈｅガス配管の上流側には、上流側から順に、Ｈｅガス供給源６１ａ、流量制御器（流量制御手段）であるマスフローコントローラ６１ｂ及びバルブ６１ｃが設けられている。主にＨｅガス供給源６１ａ、マスフローコントローラ６１ｂ及びバルブ６１ｃによりＨｅガス供給部３３ａが構成されている。また、Ａｒガス配管の上流側には、上流側から順に、Ａｒガス供給源６２ａ、流量制御器（
流量制御手段）であるマスフローコントローラ６２ｂ及びバルブ６２ｃが設けられている。主にＡｒガス供給源６２ａ、マスフローコントローラ６２ｂ及びバルブ６２ｃによりＡｒガス供給部３３ｂが構成されている。なお、パージガスとしては、Ａｒガスを用いる場合に限らず、例えばＮ２ガス、Ｈｅガス等を用いてもよい。
【００３２】
また、シールキャップ１２５には、処理室４６内にハロゲン含有ガスを供給するガス供給ノズル５１と、処理室４６内にハロゲン含有ガスとは異なる原料ガスを供給するガス供給ノズル５２と、処理室４６内に水素含有ガスを供給するガス供給ノズル５３とが接続されている。ガス供給ノズル５１の上流端には、ハロゲン含有ガスとしてＴｉＣｌ４ガスを供給するＴｉＣｌ４ガス配管が接続されている。ＴｉＣｌ４ガス配管の上流側には、上流側から順にＴｉＣｌ４ガス供給源６３ａ、流量制御器（流量制御手段）であるマスフローコントローラ６３ｂ及びバルブ６３ｃが設けられている。主にＴｉＣｌ４ガス供給源６３ａ、マスフローコントローラ６３ｂ及びバルブ６３ｃによりＴｉＣｌ４ガス供給部５４ａが構成されている。ガス供給ノズル５２の上流端には、原料ガスとしてＮＨ３ガスを供給するＮＨ３ガス配管が接続されている。ＮＨ３ガス配管の上流側には、上流側から順にＮＨ３ガス供給源６４ａ、流量制御器（流量制御手段）であるマスフローコントローラ６４ｂ及びバルブ６４ｃが設けられている。主にＮＨ３ガス供給源６４ａ、マスフローコントローラ６４ｂ及びバルブ６４ｃによりＮＨ３ガス供給部５４ｂが構成されている。ガス供給ノズル５３の上流端には、水素含有ガスとしてＨ２ガスを供給するＨ２ガス配管が接続されている。Ｈ２ガス配管の上流側には、上流側から順にＨ２ガス供給源６５ａ、流量制御器（流量制御手段）であるマスフローコントローラ６５ｂ及びバルブ６５ｃが設けられている。主にＨ２ガス供給源６５ａ、マスフローコントローラ６５ｂ及びバルブ６５ｃによりＨ２ガス供給部５４ｃが構成されている。そして、主に、Ｈｅガス供給部３３ａ、Ａｒガス供給部３３ｂ、ＴｉＣｌ４ガス供給部５４ａ、ＮＨ３ガス供給部５４ｂ、Ｈ２ガス供給部５４ｃにより、本実施形態に係るガス供給系が構成されている。
【００３３】
なお、Ｈｅガス供給源６１ａ、マスフローコントローラ６１ｂ及びバルブ６１ｃ、Ａｒガス供給源６２ａ、マスフローコントローラ６２ｂ及びバルブ６２ｃ、ＴｉＣｌ４ガス供給源６３ａ、マスフローコントローラ６３ｂ及びバルブ６３ｃ、ＮＨ３ガス供給源６４ａ、マスフローコントローラ６４ｂ及びバルブ６４ｃ、Ｈ２ガス供給源６５ａ、マスフローコントローラ６５ｂ及びバルブ６５ｃは、制御部２４０に接続されている。
【００３４】
（制御部）
制御部２４０は、上述したようにシステム全体の運用制御、カセット移載機１１４等の搬送動作の他に、処理炉５の処理室内の圧力調整動作等を制御するようになっている。すなわち、制御部２４０は、回転機構３６、ボートエレベータ１２１、ヒータ１６、温度センサ（図示せず）、圧力センサ３４ａ、圧力制御装置３４ｂ、排気装置３４ｃ、Ｈｅガス供給部３３ａ、Ａｒガス供給部３３ｂ、ＴｉＣｌ４ガス供給部５４ａ、ＮＨ３ガス供給部５４ｂ、Ｈ２ガス供給部５４ｃにそれぞれ接続されており、基板処理装置の各部の動作を制御している。
【００３５】
具体的には、制御部２４０は、回転機構３６の回転軸３６ａを所定のタイミングで回転させるように構成されている。制御部２４０は、ボートエレベータ１２１を所定のタイミングで昇降させるように構成されている。また、制御部２４０は、圧力センサ３４ａにより検出された圧力情報に基づいて圧力制御装置３４ｂの弁開度を調整し、処理室４６内が所定のタイミングで所定の圧力となるように構成されている。また、制御部２４０は、温度センサにより検出された温度情報に基づきヒータ１６への通電具合を調整し、処理室４６内及びウエハ６表面が所定のタイミングにて所定の温度となるように構成されている。また、制御部２４０は、Ｈｅガス供給部３３ａ，Ａｒガス供給部３３ｂ，ＴｉＣｌ４ガス供給部５４ａ，ＮＨ３ガス供給部５４ｂ及びＨ２ガス供給部５４ｃのマスフローコントロ
ーラ６１ｂ，６２ｂ，６３ｂ，６４ｂ及び６５ｂをそれぞれ流量制御しつつ、バルブ６１ｃ，６２ｃ，６３ｃ，６４ｃ及び６５ｃをそれぞれ開閉制御することにより、処理室４６内に所定のタイミングにて所定の流量のガス供給をそれぞれ開始し、或いは停止するように構成されている。
【００３６】
（４）基板処理工程
次に、半導体装置の製造工程の一工程として実施される基板処理工程を、主に図４〜図７を参照しながら説明する。
【００３７】
図４は、本発明の一実施形態に係る基板処理工程における成膜フロー図である。図５は、本発明の一実施形態に係る基板処理工程におけるガス供給タイミング図である。図６は、本発明の一実施形態に係る基板処理工程におけるＴｉＮ膜の薄膜形成モデル図である。図７は、本発明の一実施形態に係る基板処理工程におけるＴｉＮ膜の薄膜改質モデル図である。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、主に制御部２４０により制御される。
【００３８】
（搬入工程（ステップＳ１））
先ず、ボート３に複数枚のウエハ６を装填（ウエハチャージ）する。次に、制御部２４０の制御に基づいてボートエレベータ１２１を駆動し、ボート３を上昇させる。これにより、図２に示されているように、複数枚のウエハ６を保持したボート３が処理室４６内に搬入（ボートローディング）される。このとき、シールキャップ１２１は、ベース１５を介してＯリング（図示せず）によりプロセスチューブ７の下端（ウエハ搬入搬出口１３１）を閉塞する。これにより、処理室４６内を気密に封止する。
【００３９】
処理室４６内へのボート３の搬入が完了するまでの間、処理室４６内にはパージガスとしてＡｒガスを流すことが好ましい。具体的には、Ａｒガス供給部３３ｂのマスフローコントローラ６２ｂにより流量調整しつつ、バルブ６２ｃを開とし、ガス配管内を流通したＡｒガスを、供給ノズル５０からプラズマ発生室１７を介して処理室４６内に供給することが好ましい。これにより、ボート３の搬入時における処理室４６内へのパーティクルの侵入を抑制することが可能となる。
【００４０】
（圧力調整工程（ステップＳ２）及び昇温工程（ステップＳ３））
処理室４６内へのボート３の搬入（ボートロード）が完了したら、処理室４６内が所定の圧力（例えば０．００１〜０．０１Ｐａ）となるように処理室４６内の雰囲気を排気する。具体的には、排気装置３４ｃにより排気しつつ、圧力センサ３４ａにより検出された圧力情報に基づいて圧力制御装置３４ｂの弁開度をフィードバック制御し、処理室４６内を所定の圧力とする。
【００４１】
また、処理室４６内が所定の温度（成膜温度）となるようにヒータ１６によって加熱する。具体的には、温度センサ（図示せず）により検出された温度情報に基づいてヒータ１６への通電具合を制御して、処理室４６内を成膜温度（例えば３５０〜５５０℃）とする。
【００４２】
そして、回転機構３６を作動させ、処理室４６内に搬入されたウエハ６の回転を開始する。なお、ウエハ６の回転は、後述する繰り返し工程（ステップＳ６）が終了するまで継続する。
【００４３】
（積層膜形成工程（ステップＳ４））
そして、薄膜形成工程としての積層膜形成工程（ステップＳ４）を実施する。積層膜形成工程Ｓ４は、以下に説明するようにハロゲンガス供給工程としてのＴｉＣｌ４ガス供給
工程（ステップＳ４ａ）、Ａｒガスパージ工程（ステップＳ４ｂ）、原料ガス供給工程としてのＮＨ３ガス供給工程、及び原料ガス活性種生成工程としてのＥＢＥＰ処理工程（ステップＳ４ｃ）、Ａｒガスパージ工程（ステップＳ４ｄ）と、を１サイクルとして、このサイクルを所定回数繰り返す（ステップＳ４ｅ）ように構成されている。
【００４４】
（ＴｉＣｌ４ガス供給工程（ステップＳ４ａ））
先ず、Ａｒガスのバルブ６２ｃを開としたままプラズマ発生室１７を介して処理室４６内にＡｒガスを流しつつ、ＴｉＣｌ４ガスを処理室４６内に供給する。具体的には、ＴｉＣｌ４ガス供給部５４ａのマスフローコントローラ６３ｂにより、流量が例えば０．１〜１ｓｌｍの範囲内になるよう調整しつつ、バルブ６３ｃを開とし、ガス配管内を流通したＴｉＣｌ４ガスをガス供給ノズル５１から処理室４６内に供給する。処理室４６内に供給されたＴｉＣｌ４ガスは、処理室４６内を流下し、ガス排気管３２から排気される。ここで、ＴｉＣｌ４ガスは、処理室４６内を流下する際、ウエハ６上の表面に吸着する。所定時間（２〜５秒）経過後、ＴｉＣｌ４ガス供給部５４ａのバルブ６３ｃを閉としてＴｉＣｌ４ガスの供給を停止する。
【００４５】
（Ａｒガスパージ工程（ステップＳ４ｂ））
次に、Ａｒガスのバルブ６２ｃを開としたままプラズマ発生室１７を介して処理室４６内にＡｒガスを流しつつ、処理室４６内を真空排気し、残留しているＴｉＣｌ４ガス等を処理室４６内から排出する。所定時間経過後、Ａｒガスのバルブ６２ｃを閉として処理室４６内へのＡｒガスの供給を停止する。
【００４６】
（ＮＨ３ガス供給工程及びＥＢＥＰ処理工程（ステップＳ４ｃ））
次に、処理室４６内にＮＨ３ガスを処理室４６内に供給する。具体的には、ＮＨ３ガス供給部５４ｂのマスフローコントローラ６４ｂにより、流量が例えば１〜５ｓｌｍの範囲内になるよう調整しつつ、バルブ６４ｃを開とし、ガス配管内を流通したＮＨ３ガスをガス供給ノズル５２から処理室４６内に供給する。処理室４６内に供給されたＮＨ３ガスは、処理室４６内を流下し、ガス排気管３２から排気される。
【００４７】
処理室４６内へのＮＨ３ガスの供給と並行して処理室４６内に電子ビーム２４を照射し、電子ビーム２４の照射により生成したＮＨ３ガスのラジカルを、ウエハ６上の表面に吸着しているＴｉＣｌ４ガスのガス分子に作用させ、ウエハ６上に薄膜を形成する。
【００４８】
先ず、Ｈｅガスをプラズマ発生室１７内に供給する。具体的には、Ｈｅガス供給部３３ａのマスフローコントローラ６１ｂにより流量調整しつつ、バルブ６１ｃを開とし、ガス配管内を流通したＨｅガスを供給ノズル５０からプラズマ発生室１７内に供給する。プラズマ発生室１７内に供給されたＨｅガスは、プラズマ発生室１７及び処理室４６内を流下し、ガス排気管３２から排気される。
【００４９】
そして、高周波電源１３を作動させ、一対の電極２２に電圧を印加する。すると、図６に示すように、プラズマ発生室１７内において、Ｈｅガスによるプラズマが発生する。発生したプラズマ中には、Ｈｅイオン（Ｈｅ＋）２５と電子（ｅ）２６とが混在し、全体として中性を保っている。
【００５０】
そして、直流電源２１ａ、直流電源２１ｂを作動させ、グリッド１９，アノード２０及び中間電極２９に電圧を印加する。すると、グリッド１９で生成された電界により、プラズマ中の電子（ｅ）２６が、多段に形成された電子通過孔１９ａに集束する。集束した電子（ｅ）２６は、アノード２０で生成された電界により、アノード２０の（多段に形成された）電子通過孔２０ａに向かって加速する。加速した電子（ｅ）２６は、電子ビーム２４となって隔壁１１の（多段に形成された）吹出口１２からウエハ６、６の間に向ってウ
エハ６、６と平行に出射する。すなわち、ウエハ６、６の間に存在するＮＨ３ガス（ＮＨ３分子）２８に電子ビーム２４が照射される。
【００５１】
電子ビーム２４の照射により、ウエハ６上の近傍において、所定の確率でＮＨ３ガス２８のガス分子（ＮＨ３分子）が励起若しくはイオン化される。これにより、ＮＨｎ＊（ｎ＝１，２）ラジカル２７等が生成される。ここで、電子ビーム励起プラズマ（ＥＢＥＰ）により励起若しくはイオン化される割合は、処理室４６内の圧力や電子ビーム２４の持つ運動エネルギ等による励起能率や電離能率で決定される。この生成されたＮＨｎ＊（ｎ＝１，２）ラジカル２７等がウエハ６上の表面に吸着しているＴｉＣｌ４ガス３１のガス分子と反応し、ＮＨｎ＊（ｎ＝１，２）ラジカル２７とＴｉＣｌ４ガス３１のガス分子とが共に熱分解する。これにより、ウエハ６表面に１原子層未満から数原子層の原子層膜４０ａが形成される。所定時間（１０〜３０秒）経過後、直流電源２１ａ、直流電源２１ｂ及び高周波電源１３を停止させる。そして、ＮＨ３ガス供給部５４ｂのバルブ６４ｃを閉としてＮＨ３ガス２８の供給を停止する。同時にＨｅガス供給部３３ａのバルブ６１ｃを閉としてＨｅガスの供給を停止する。
【００５２】
（Ａｒガスパージ工程（ステップＳ４ｄ））
次に、Ａｒガスのバルブ６２ｃを開としてプラズマ発生室１７を介して処理室４６内にＡｒガスを供給しつつ、残留しているＮＨ３ガス２８等を処理室４６内から排出する。所定時間経過後、Ａｒガスのバルブ６２ｃを閉として処理室４６内へのＡｒガスの供給を停止する。
【００５３】
（繰り返し工程（ステップＳ４ｅ））
そして、ステップＳ４ａ〜Ｓ４ｄを１サイクルとしてこのサイクルを所定回数（例えば１０回）行い、原子層膜４０ａが積層されてなる積層膜４０ｂを形成する。このように、本実施形態では、ＡＬＤ法（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により積層膜４０ｂを形成する。
【００５４】
（積層膜改質工程（ステップＳ５））
積層膜形成工程（ステップＳ４）の後、薄膜改質工程としての積層膜改質工程（ステップＳ５）を実施する。積層膜改質工程（ステップＳ５）は、水素含有ガス供給工程としてのＨ２ガス供給工程、及び水素活性種生成工程としてのＥＢＥＰ処理工程とにより構成される。
【００５５】
先ず、処理室４６内にＨ２ガスを供給する。具体的には、Ｈ２ガス供給部５４ｃのマスフローコントローラ６５ｂにより流量が例えば１〜５ｓｌｍの範囲内になるよう調整しつつ、バルブ６５ｃを開とし、ガス配管内を流通したＨ２ガスをガス供給ノズル５３から処理室４６内に供給する。処理室４６内に供給されたＨ２ガスは、処理室４６内を流下し、ガス排気管３２から排気される。
【００５６】
次に、電子ビーム２４の照射により生成したＨ２ガスのラジカルを、ウエハ６上の表面に形成した積層膜４０ｂに作用させる。積層膜形成工程（Ｓ４）のＥＢＥＰ処理工程（Ｓ４ｄ）と同様に、Ｈｅガスから生成された電子ビーム２４を出射することにより、ウエハ６、６の間に存在するＨ２ガスのガス分子（Ｈ２分子）に電子ビーム２４を照射する。
【００５７】
図７に示すように、電子ビーム２４の照射により、ウエハ６上の近傍において、所定の確率でＨ２ガス３８のガス分子（Ｈ２分子）が励起若しくはイオン化されることにより、Ｈ＊ラジカル３７等が生成される。この生成されたＨ＊ラジカル３７等がウエハ６上に形成された積層膜４０ｂに作用し、積層膜４０ｂ中の残留Ｃｌ元素とＨ＊ラジカル３７とが結合してＨＣｌガス４１となり、積層膜４０ｂから残留Ｃｌ元素を除去する。これにより
、積層膜４０ｂの改質が行われる。生成されたＨＣｌガス４１は、処理室４６内から排気される。なお、ウエハ６近傍にはＨ＊ラジカル３７だけでなく、正電荷を帯びたＨ＋イオン３７ｂも生成される。このＨ＋イオン３７ｂは、電子ビーム２４に吸い寄せられて逆方向３９へ流れ、プラズマ発生室１７内のアノード２０へ付着する。
【００５８】
所定時間（１０〜３０秒）経過後、直流電源２１ａ、直流電源２１ｂ及び高周波電源１３を停止する。そして、Ｈ２ガス供給部５４ｃのバルブ６５ｃを閉としてＨ２ガスの供給を停止する。同時にＨｅガス供給部３３ａのバルブ６１ｃを閉としてＨｅガスの供給を停止する。そして、処理室４６内を真空排気し、残留しているＨ２ガス及びＨＣｌガス等を処理室４６内から排出する。
【００５９】
（繰り返し工程（ステップＳ６））
そして、積層膜形成工程（ステップＳ４）と積層膜改質工程（ステップＳ５）とを１サイクルとして、このサイクルを所定回数行う繰り返し工程（Ｓ６）を実施する。これにより、改質された積層膜４０ｂを積層して所望の膜厚のＴｉＮ膜を形成する。
【００６０】
（Ａｒガスパージ工程（ステップＳ７））
所望の膜厚のＴｉＮ膜が形成されたら、プラズマ発生室１７を介して処理室４６内にＡｒガスを供給し、圧力制御装置３４ｂの弁を開とするか開度を大きくして処理室４６内をＡｒガスのガス雰囲気に置換する。
【００６１】
（大気圧復帰及び降温工程（ステップＳ８））
所定時間が経過して処理室４６内のガス置換が完了したら、回転機構３６を停止してウエハ６の回転を停止する。そして、大気圧復帰及び降温工程（ステップＳ８）として、Ａｒガスを流しつつ、処理室４６内の圧力を昇圧することにより大気圧に復帰させつつ、ウエハ６を降温させる。
【００６２】
（搬出工程（ステップＳ９））
その後、上述の搬入工程を逆の手順により、処理後のウエハ６を保持したボート３を処理室４６内から搬出（ボートアンローディング）する（ステップＳ９）。そして、本実施形態に係る基板処理工程を終了する。
【００６３】
（５）本実施形態に係る効果
本実施形態によれば以下に示す１つ又は複数の効果を奏する。
【００６４】
（ａ）本実施形態によれば、Ｈ２ガスのＨ＊ラジカル３７等と、ウエハ６上に形成した積層膜４０ｂ中のＣｌ元素と、を反応させてウエハ６上に形成した積層膜４０ｂを改質する積層膜改質工程を実施している。これにより、ウエハ６上に形成した積層膜４０ｂから残留Ｃｌ元素を除去でき積層膜４０ｂを改質できる。そして、最終的に形成されるＴｉＮ膜（積層膜４０ｂが積層してなる膜）中におけるＣｌ元素の残留を抑制できる。そして、残留Ｃｌ元素によるＴｉＮ膜中への不純物としての酸素（Ｏ２）の取り込みを抑制でき、ＴｉＮ膜の膜質を向上させることができる。
【００６５】
なお、従来の基板処理工程では、ウエハ６上に形成されたＴｉＮ膜中にハロゲン元素（例えばＣｌ元素）が多く残留してしまう場合があった。そして、基板処理工程の終了後に、ボート３を降下させて処理室４６内からボード３を搬出すると、ＴｉＮ膜中に含まれているＣｌ元素等が不純物としての酸素（Ｏ２）を取り込んでしまい、ＴｉＮ膜の膜質を悪化させてしまう場合があった。
【００６６】
（ｂ）本実施形態によれば、電子供給部（電子銃）１８により電子ビーム２４を生成し、
ウエハ６近傍でＨ２ガスを活性化させて活性種を生成している。これにより、寿命が短い活性種であってもウエハ６近傍に必要量のＨ２ガスの活性種を供給することができる。また、ウエハ６と接触する前にＨ２ガスの活性種が失活してしまうことを回避でき、ウエハ６への活性種の供給効率を向上させることができる。これにより、積層膜４０ｂ中から残留Ｃｌ元素をより効率的に除去することができ、積層膜４０ｂの改質をより効率的に行うことができる。
【００６７】
（ｃ）本実施形態では、ウエハ６表面と平行に電子ビーム２４を照射しているので、ウエハ６表面の近傍の広い範囲でＨ２ガスの活性種を生成することができる。これに加えて、回転機構３６により複数のウエハ６を回転させている。これにより、ウエハ６近傍でのＨ２ガスの活性種密度をウエハ６の面内、面間で均一にすることができる。特にバッチ処理においては、基板処理の均一性を向上できる。
【００６８】
（ｄ）本実施形態では、処理室４６内にプラズマを発生させてＨ２ガスを活性化させるのではなく、電子供給部（電子銃）１８により発生させた電子ビーム２４をウエハ６表面に供給することでＨ２ガスを活性化させている。すなわち、プラズマ発生室１７内にのみプラズマを発生させ、処理室４６内にプラズマを発生させないようにしている。これにより、ウエハ６がプラズマによりダメージを受けてしまうことを抑制できる。さらに、プラズマ発生室１７内では、電子を取り出すためだけにプラズマを発生させているので、ウエハ６近傍で高出力の高周波を印加する必要がなく、プロセスチューブ７等を構成する石英等がスパッタリングされることを抑制できる。
【００６９】
（ｅ）本実施形態によれば、中間電極２９をグリッド１９とアノード２０との間に設置している。これにより、電子ビーム２４と逆方向３０へ流れる正電荷を帯びたＨ＋イオン３７ｂは、隔壁１１に吹出口１２からプラズマ発生室１７内へ流れ込むことなく、軌道を修正される。すなわち、正電荷を帯びたＨ＋イオン３７ｂは、正に印加された中間電極２９により作られた電界により軌道修正され、ゼロ電位に設置されたアノード２０へ向かう。これにより、グリッド１９やアノード２０のスパッタリングを抑制できる。また、プラズマ発生室１７内でＨｅガスプラズマを安定して発生させることができ、電子ビーム照射時の励起、若しくはイオン化ロスを低減させることが可能となる。
【００７０】
＜一実施形態の変形例＞
（パージノズルの変形例）
なお、パージ用ガスをプラズマ発生室１７内に供給するガス供給ノズルは、図８に示すように構成してもよい。図８は、本発明の一実施形態に係るＡｒパージガス供給ノズルの変形例を示す処理室の概略図である。
【００７１】
図８に示すように、Ａｒパージガス供給ノズル５５は、例えばグリッド１９、中間電極２９及びアノード２０を側方から挟むように対向して一対設けられている。そして、Ａｒパージガス供給ノズル５５は、グリッド１９、中間電極２９及びアノード２０の電子通過孔１９ａ，２９ａ及び２０ａに側方から対向するようにガス供給孔５５ａが複数形成されている。
【００７２】
そして、少なくとも、上述のＴｉＣｌ４ガス供給工程（ステップＳ４ａ）、ＮＨ３ガス供給工程及びＥＢＥＰ処理工程（ステップＳ４ｃ）において、Ａｒパージガス供給ノズル５０からパージ用Ａｒガスを供給し、プラズマ発生室１７内をＡｒガスでパージするようにしている。
【００７３】
これにより、グリッド１９、中間電極２９及びアノード２０等の電極表面の汚染を抑制でき、プラズマ発生室１７内及び処理室４６内のメンテナンスの周期改善を大幅に向上さ
せることができる。
【００７４】
なお、従来は、パージ用Ａｒガスを積極的に流してパージを行うことができないので、ボート３の降下時、プラズマ発生室１７を含む処理室４６内がＡｒパージ状態（Ａｒガス雰囲気）であるが大気に曝される。このため、プラズマ発生室１７内が大気に曝されると、後の基板処理工程に影響を及ぼす。
【００７５】
＜本発明の他の実施形態＞
なお、上述の実施形態においては、ＡＬＤ法を用いて例えばウエハ６上にＴｉＮ膜４０を形成すると共に、ＴｉＮ膜４０の改質を行っている。しかしながら、本発明は、これに限定されず、ＣＶＤ法においても適用可能である。例えばハロゲン含有ガスとしてＳｉＨ２Ｃｌ２ガス、原料ガスとしてＮＨ３ガスを用いたＣＶＤ法によりウエハ６上にシリコン窒化膜（ＳｉＮ）を形成した後に、シリコン窒化膜（ＳｉＮ）の改質を行う場合にも適用可能である。
【００７６】
＜本発明のさらに他の実施形態＞
なお、本実施形態では、プラズマ発生室１７内にプラズマを生成する方法の一例として、一対の電極２２に高周波を印加することでプラズマを生成する方式を用いているが、本発明はこれに限定されない。例えば、電子サイクロトロン共鳴プラズマや、表面波プラズマなど、スパッタ作用を極力抑えたプラズマ発生方式ならば他の方式を適用することも可能である。
【００７７】
また、本実施形態では、ウエハ６を複数枚処理するバッチ処理に本発明を適用しているが、本発明はこれに限定されず、ウエハ６を１枚毎に処理する枚葉処理に適用しても構わない。
【００７８】
なお、処理される基板としては、Ｓｉウエハ基板の他に石英ガラス基板、結晶化ガラス基板等であってもよい。また、本発明は、本実施形態にかかる半導体製造装置等のウエハ基板を処理する半導体装置の製造方法に限らず、プリント配線基板、液晶パネル、磁気ディスクやコンパクトディスク等の基板を処理する半導体装置の製造方法にも好適に適用できる。
【００７９】
以上、本発明の実施の形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【００８０】
＜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。
【００８１】
本発明の一態様によれば、
基板を処理する処理室内にハロゲン含有ガスを供給するハロゲン含有ガス供給工程と、前記処理室内に前記ハロゲン含有ガスとは異なる原料ガスを供給する原料ガス供給工程と、前記処理室内に電子ビームを供給して前記基板近傍で前記原料ガスの活性種を生成する原料ガス活性種生成工程と、を有し、前記原料ガスの活性種と前記ハロゲン含有ガスとを反応させて前記基板上に薄膜を形成する薄膜形成工程と、
前記処理室内に水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給工程と、前記処理室内に電子ビームを供給して前記基板近傍で前記水素含有ガスの活性種を生成する水素活性種生成工程と、を有し、前記水素含有ガスの活性種と、前記基板上に形成した前記薄膜中のハロゲン元素と、を反応させて前記基板上に形成した前記薄膜を改質する薄膜改質工程と、
を備える
半導体装置の製造方法が提供される。
【００８２】
好ましくは、前記薄膜形成工程は、前記ハロゲン含有ガスを前記基板上に吸着させた後、前記電子ビームにより生成した前記原料ガスの活性種と、前記基板上に吸着させた前記ハロゲン含有ガスと、を反応させ前記基板上に薄膜を形成し、
前記薄膜形成工程を少なくとも１回行った後、前記薄膜改質工程は、前記電子ビームにより生成した前記水素含有ガスの活性種と、前記基板上に形成した前記薄膜中のハロゲン元素と、を反応させて前記基板上に形成した前記薄膜を改質し、
前記薄膜形成工程と、前記薄膜改質工程と、を１サイクルとして前記サイクルを少なくとも１回行う。
【００８３】
より好ましくは、前記薄膜形成工程は、前記電子ビームにより生成した前記原料ガスの活性種と、前記処理室内に供給した前記ハロゲン含有ガスと、を前記処理室内の気層中で反応させ前記基板上に薄膜を形成する。
半導体装置の製造方法が提供される。
【００８４】
より好ましくは、前記薄膜形成工程は、不活性ガスによるパージ工程を含む。
【００８５】
より好ましくは、前記ハロゲン含有ガスは、ＴｉＣｌ４ガス，ＳｉＨ２Ｃｌ２ガス，ＳｉＨＣｌ３ガスのいずれか１つである。
【００８６】
より好ましくは、前記原料ガスは、ＮＨ３ガスである。
【００８７】
より好ましくは、前記水素含有ガスは、Ｈ２ガス，ＮＨ３ガスのいずれか１つである。
【００８８】
本発明のさらに他の態様によれば、
基板を処理する処理室と、
前記処理室内にハロゲン含有ガスを供給するハロゲン含有ガス供給部系と、
前記処理室内に前記ハロゲン含有ガスとは異なる原料ガスを供給する原料ガス供給系と、
前記処理室内に水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給系と、
前記処理室内に電子ビームを供給する電子ビーム供給部と、
少なくとも前記ハロゲン含有ガス供給系、前記原料ガス供給系、前記水素含有ガス供給系及び電子ビーム供給部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記処理室内に前記電子ビーム供給部からの電子ビームを供給して前記原料ガス供給系から供給した前記原料ガスの活性種を前記基板近傍で生成すると共に、前記原料ガスの活性種と、前記ハロゲン含有ガス供給系から供給した前記ハロゲン含有ガスと、を反応させて前記基板上に薄膜を形成し、
前記処理室内に前記電子ビーム供給部からの電子ビームを供給して前記水素含有ガス供給系から供給した前記水素含有ガスの活性種を前記基板近傍で生成すると共に、前記水素含有ガスの活性種と、前記基板上に形成した前記薄膜中のハロゲン元素と、を反応させて前記基板上に形成した薄膜を改質する
基板処理装置が提供される。
【００８９】
好ましくは、
前記制御部は、前記ハロゲン含有ガスを前記基板上に吸着させた後、前記電子ビームにより生成した前記原料ガスの活性種と、前記基板上に吸着させた前記ハロゲン含有ガスと、を反応させ前記基板上に薄膜を形成し、
前記薄膜の形成を少なくとも１回行った後、前記電子ビームにより生成した前記水素含
有ガスの活性種と、前記基板上に形成した前記薄膜中のハロゲン元素と、を反応させて前記基板上に形成した前記薄膜を改質し、
前記薄膜の形成と、前記薄膜の改質と、を１サイクルとして前記サイクルを少なくとも１回行う。
【００９０】
より好ましくは、
前記制御部は、前記薄膜の形成は、前記電子ビームにより生成した前記原料ガスの活性種と、前記処理室内に供給した前記ハロゲン含有ガスと、を前記処理室内の気層中で反応させ前記基板上に薄膜を形成した後、前記電子ビームにより生成した前記水素含有ガスの活性種と、前記基板上に形成した前記薄膜中のハロゲン元素と、を反応させて前記基板上に形成した前記薄膜を改質する。
【００９１】
より好ましくは、前記電子ビーム供給部は、プラズマを発生するプラズマ発生室と、前記プラズマ発生室で生成したプラズマから電子を集束するグリッドと、前記グリッドで集束した電子を加速するアノードと、前記グリッド及び前記アノードにパージガスを供給するパージノズルを備える。
【００９２】
前記パージノズルは、前記グリッド、前記中間電極及び前記アノードを側方から挟むように対向して一対設けられている。
【００９３】
前記パージノズルは、前記グリッド、前記中間電極及び前記アノードの電子通過孔に対応して該電子通過孔の側方から対向するようにガス供給孔が複数形成されている。
【００９４】
より好ましくは、前記電子ブーム供給部は、前記グリッドと前記アノードとの間に中間電極を備え、前記パージノズルは、前記中間電極へパージガスを供給する。
【符号の説明】
【００９５】
６ ウエハ（基板）
２４ 電子ビーム
４６ 処理室
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する処理室内にハロゲン含有ガスを供給するハロゲン含有ガス供給工程と、前記処理室内に前記ハロゲン含有ガスとは異なる原料ガスを供給する原料ガス供給工程と、前記処理室内に電子ビームを供給して前記基板近傍で前記原料ガスの活性種を生成する原料ガス活性種生成工程と、を有し、前記原料ガスの活性種と前記ハロゲン含有ガスとを反応させて前記基板上に薄膜を形成する薄膜形成工程と、
前記処理室内に水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給工程と、前記処理室内に電子ビームを供給して前記基板近傍で前記水素含有ガスの活性種を生成する水素活性種生成工程と、を有し、前記水素含有ガスの活性種と、前記基板上に形成した前記薄膜中のハロゲン元素と、を反応させて前記基板上に形成した前記薄膜を改質する薄膜改質工程と、
を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１】
基板を処理する処理室内にハロゲン含有ガスを供給するハロゲン含有ガス供給工程と、前記処理室内に前記ハロゲン含有ガスとは異なる原料ガスを供給する原料ガス供給工程と、前記処理室内に電子ビームを供給して前記基板近傍で前記原料ガスの活性種を生成する原料ガス活性種生成工程と、を有し、前記原料ガスの活性種と前記ハロゲン含有ガスとを反応させて前記基板上に薄膜を形成する薄膜形成工程と、
前記処理室内に水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給工程と、前記処理室内に電子ビームを供給して前記基板近傍で前記水素含有ガスの活性種を生成する水素活性種生成工程と、を有し、前記水素含有ガスの活性種と、前記基板上に形成した前記薄膜中のハロゲン元素と、を反応させて前記基板上に形成した前記薄膜を改質する薄膜改質工程と、
を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−６８９７４（Ｐ２０１１−６８９７４Ａ）
【公開日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２２２９２０（Ｐ２００９−２２２９２０）
【出願日】平成２１年９月２８日（２００９．９．２８）
【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４月７日（２０１１．４．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月２８日（２００９．９．２８）
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]