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TWI693301B - 半導體裝置之製造方法、基板處理裝置及記錄媒體 - Google Patents

半導體裝置之製造方法、基板處理裝置及記錄媒體 Download PDF

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TWI693301B
TWI693301B TW107132287A TW107132287A TWI693301B TW I693301 B TWI693301 B TW I693301B TW 107132287 A TW107132287 A TW 107132287A TW 107132287 A TW107132287 A TW 107132287A TW I693301 B TWI693301 B TW I693301B
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吉田怜亮
加我友紀直
竹林雄二
境正憲
平野敦士
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日商國際電氣股份有限公司
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Abstract

本發明之目的在於提供一種能夠於積層於處理室內之數個基板，調整各基板面間之膜厚平衡之技術。
本發明提供一種技術，其具有以下步驟：自於積層並收容有數個基板之處理室內沿上述數個基板之積層方向而豎立設置的第1噴嘴，對上述數個基板供給原料氣體；及自於上述處理室內沿上述數個基板之積層方向而豎立設置、且具備具有自上游側朝向下游側變寬之開口面積之開口部的第2噴嘴，對上述數個基板供給反應氣體，並且一面以使上述反應氣體之分壓平衡沿上述數個基板之積層方向成為所期望之值之方式進行調整，一面供給上述反應氣體。

Description

半導體裝置之製造方法、基板處理裝置及記錄媒體
本發明係關於一種半導體裝置之製造方法、基板處理裝置及記錄媒體。
於藉由立式成膜裝置使用多孔噴嘴供給氣體而成膜之情形時，存在裝入至晶舟上部側之被處理基板上之膜厚與裝入至晶舟下部側之被處理基板上之膜厚產生差，而基板間均勻性變差之情況(專利文獻1等)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2017-54925號公報
本發明之目的在於提供一種能夠於積層於處理室內之數個基板，調整各基板面間之膜厚平衡之技術。
根據本發明之一態樣，提供一種技術，其具有以下步驟：自於積層並收容有數個基板之處理室內沿上述數個基板之積 層方向而豎立設置之第1噴嘴，對上述數個基板供給原料氣體；及自於上述處理室內沿上述數個基板之積層方向而豎立設置、且具備具有自上游側朝向下游側變寬之開口面積之開口部的第2噴嘴，對上述數個基板供給反應氣體，並且一面以使上述反應氣體之分壓平衡沿上述數個基板之積層方向成為所期望之值之方式進行調整，一面供給上述反應氣體。
根據本發明，能夠於積層於處理室內之數個基板，調整各基板面間之膜厚平衡。
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‧‧‧處理室
201a‧‧‧預備室
202‧‧‧處理爐
203‧‧‧反應容器之外管
204‧‧‧反應容器之內管
204a‧‧‧排氣孔(排氣口)
206‧‧‧排氣通路
207‧‧‧加熱器
209‧‧‧歧管
217‧‧‧晶舟
218‧‧‧隔熱板
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‧‧‧旋轉軸
263‧‧‧溫度感測器
267‧‧‧旋轉機構
310、320、510、520‧‧‧氣體供給管
312、322、512、522‧‧‧質量流量控制器(MFC)
314、324、514、524‧‧‧閥
410‧‧‧噴嘴(第1噴嘴)
410a、420a‧‧‧氣體供給孔
420‧‧‧噴嘴(第2噴嘴)
圖1係表示本發明之第1實施形態中之基板處理裝置之立式處理爐之概略情況的縱剖面圖。
圖2係概念性地表示本發明之第1實施形態中之噴嘴420之氣體供給孔420a之構成的圖。
圖3係沿圖1中之A-A線之概略橫剖面圖。
圖4係本發明之第1實施形態中之基板處理裝置之控制器的概略構成圖，且係以方塊圖表示控制器之控制系統之圖。
圖5係表示本發明之第1實施形態中之基板處理裝置之動作的流程圖。
圖6係模式性地表示將NH3氣體之流量設為相對少量之情形時之氣體之流動的圖。圖6(a)概念性地表示將向噴嘴420之NH3氣體之流量設為相對少量之情形時處理室201之氣體之流動。圖6(b)概念性地表示圖6(a)之沿A-A'之橫剖面圖中之氣體之流動。圖6(c) 概念性地表示圖6(a)之沿B-B'之橫剖面圖中之氣體之流動。
圖7係模式性地表示將NH3氣體之流量設為相對多量之情形時氣體之流動之圖。圖7(a)概念性地表示將向噴嘴420之NH3氣體之流量設為相對多量之情形時處理室201之氣體之流動。圖7(b)概念性地表示圖7(a)之沿A-A'之橫剖面圖中之氣體之流動。圖7(c)概念性地表示圖7(a)之沿B-B'之橫剖面圖中之氣體之流動。
圖8係用以說明TiN層之成膜結果之圖。
圖9係用以說明TiN層之成膜結果之圖。
圖10係模式性地表示將N2氣體之流量設為相對少量之情形時氣體之流動之圖。圖10(a)概念性地表示將向噴嘴410之N2氣體之流量設為相對少量之情形時處理室201之氣體之流動。圖10(b)概念性地表示圖10(a)之沿A-A'之橫剖面圖中之氣體之流動。圖10(c)概念性地表示圖10(a)之沿B-B'之橫剖面圖中之氣體之流動。
圖11係模式性地表示將N2氣體之流量設為相對多量之情形時氣體之流動之圖。圖11(a)概念性地表示將向噴嘴410之N2氣體之流量設為相對多量之情形時處理室201之氣體之流動。圖11(b)概念性地表示圖11(a)之沿A-A'之橫剖面圖中之氣體之流動。圖11(c)概念性地表示圖11(a)之沿B-B'之橫剖面圖中之氣體之流動。
<第1實施形態>
以下，一面參照圖1~圖5，一面對本發明之第1實施形態進行說明。基板處理裝置10構成為半導體裝置之製造步驟中所使用之裝置之一例。
(1)基板處理裝置之構成
基板處理裝置10具備設置有作為加熱手段(加熱機構、加熱系統)之加熱器207之處理爐202。加熱器207為圓筒形狀，且藉由支持於作為保持板之加熱器底座(未圖示)而垂直地安裝。
於加熱器207之內側，與加熱器207同心圓狀地配設有構成反應容器(處理容器)之外管203。外管203由例如石英(SiO2)、碳化矽(SiC)等耐熱性材料構成，且形成為上端封閉且下端開口之圓筒形狀。於外管203之下方，與外管203同心圓狀地配設有歧管(進口凸緣(inlet flange))209。歧管209係由例如不鏽鋼(SUS)等金屬構成，且形成為上端及下端開口之圓筒形狀。於歧管209之上端部與外管203之間設置有作為密封構件之O形環220a。藉由使歧管209支持於加熱器底座，而外管203成為垂直地安裝之狀態。
於外管203之內側，配設有構成反應容器之內管204。內管204包含例如石英(SiO2)、碳化矽(SiC)等耐熱性材料，且形成為上端封閉且下端開口之圓筒形狀。主要藉由外管203、內管204及歧管209構成處理容器(反應容器)。與處理容器之筒中空部(內管204之內側)形成有處理室201。
處理室201構成為能夠將作為基板之晶圓200藉由下述晶舟217而於以水平姿勢沿鉛直方向多段地排列之狀態下進行收容。於處理室201內，以貫通歧管209之側壁及內管204之方式設置有噴嘴410(第1噴嘴)、420(第2噴嘴)。於噴嘴410、420分別連接有作為氣體供給管線之氣體供給管310、320。如此，於基板處理裝置10中設置有3根噴嘴410、420、及2根氣體供給管310、320， 且以能夠將數種氣體供給至處理室201內之方式構成。但，本實施形態之處理爐202並不限定於上述形態。
於氣體供給管310、320，自上游側依序分別設置有作為流量控制器(流量控制部)之質量流量控制器(MFC)312、322。又，於氣體供給管310、320，分別設置有作為開關閥之閥314、324。於氣體供給管310、320之閥314、324之下游側，分別連接有供給惰性氣體之氣體供給管510、520。於氣體供給管510、520，自上游側依序分別設置有作為流量控制器(流量控制部)之MFC512、522及作為開關閥之閥514、524。
於氣體供給管310、320之前端部分別連接有噴嘴410、420。噴嘴410、420構成為L字型之噴嘴，其水平部係以貫通歧管209之側壁及內管204之方式設置。噴嘴410、420之垂直部設置於以朝內管204之徑向外側突出且沿鉛直方向延伸之方式形成之通道形狀(溝形狀)之預備室201a之內部，並且於預備室201a內沿內管204之內壁朝向上方(晶圓200之排列方向上方)而設置。
噴嘴410、420係以自處理室201之下部區域延伸至處理室201之上部區域之方式設置，且於與晶圓200對向之位置分別設置有數個氣體供給孔410a、420a。藉此，自噴嘴410、420之氣體供給孔(開口部)410a、420a分別將處理氣體供給至晶圓200。該氣體供給孔410a係自內管204之下部跨及上部而設置有數個，且分別具有相同之開口面積，進而以相同之開口間距設置。但，氣體供給孔410a並不限定於上述形態。例如，亦可自內管204之下部朝向上部使開口面積徐徐地變大。藉此，能夠使自氣體供給孔410a供給之氣體之流量更均勻化。針對噴嘴420之氣體供給孔420a 之構成，使用圖2於以下詳細地進行說明。
設置於噴嘴420之數個氣體供給孔420a係於與晶圓200對向之位置，自噴嘴420之下部(上游側)跨及噴嘴420之上部(下游側)而設置有數個。關於設置於噴嘴420之數個氣體供給孔420a之孔徑
Figure 107132287-A0101-12-0006-16
(開口面積)，使下部(上游側)之孔徑較小，使上部(下游側)之孔徑較大。即，設置於噴嘴420之數個氣體供給孔420a之孔徑具備自噴嘴420之上游側朝向下游側變寬之開口面積。
所謂噴嘴420之下部(上游側)意指於處理室201內沿晶圓200之積層方向而豎立設置之噴嘴420之下部側、被設為向噴嘴420提供反應氣體之供給源之側、或噴嘴420內之反應氣體之流向之上游側。所謂噴嘴420之上部(下游側)意指於處理室201內沿晶圓200之積層方向而豎立設置之噴嘴420之上部側、或噴嘴420內之反應氣體之流向之下游側。
於將噴嘴420之設置有數個氣體供給孔420a之區域設為Y之情形時，區域Y自下部(上游側)朝向上部(下游側)具有區域Y(1)、區域Y(2)、區域Y(3)、……、區域Y(n-1)、及區域Y(n)。於區域Y(1)中設置孔徑
Figure 107132287-A0101-12-0006-18
為A(1)mm、間距為X mm、個數Y(1)之氣體供給孔420a。於區域Y(2)中設置孔徑
Figure 107132287-A0101-12-0006-28
為A(2)mm、間距為X mm、個數Y(2)之氣體供給孔420a。於區域Y(3)中設置孔徑
Figure 107132287-A0101-12-0006-20
為A(3)mm、間距為X mm、個數Y(3)之氣體供給孔420a。同樣地，於區域Y(n-1)中設置孔徑
Figure 107132287-A0101-12-0006-24
為A(n-1)mm、間距為X mm、個數Y(n-1)之氣體供給孔420a。於區域Y(n)中設置孔徑
Figure 107132287-A0101-12-0006-26
為A(n)mm、間距為X mm、個數Y(n)之氣體供給孔420a。
設置於各區域(Y1)、……、Y(n)之氣體供給孔420a 之孔徑
Figure 107132287-A0101-12-0007-29
之關係表示如下。
Figure 107132287-A0101-12-0007-32
：A(n)>A(1)、A(2)、A(3)、……、A(n-1)
例如，孔徑
Figure 107132287-A0101-12-0007-31
之絕對值宜於0.5mm至3.0mm之範圍內設為A(n)與A(1)之相對比率為1：1.01-1：6之範圍。
藉由設為以上之構成，能夠以如下方式進行調整，即，藉由調整自噴嘴420之各氣體供給孔420a供給至處理室201內之處理氣體之流量，而使處理室201內之處理氣體之分壓平衡成為所期望之分壓平衡之值。
噴嘴410、420之氣體供給孔410a、420a係於自下述晶舟217之下部至上部為止之高度之位置設置有數個。因此，自噴嘴410、420之氣體供給孔410a、420a供給至處理室201內之處理氣體被供給至自晶舟217之下部至上部收容之晶圓200、即收容於晶舟217之晶圓200之全域。噴嘴410、420只要以自處理室201之下部區域延伸至上部區域之方式設置即可，但較佳為以延伸至晶舟217之頂壁附近之方式設置。
自氣體供給管310，作為處理氣體之包含第1金屬元素之原料氣體(含有第1金屬之氣體、第1原料氣體)經由MFC312、閥314、噴嘴410而被供給至處理室201內。作為原料，使用例如包含作為第1金屬元素之鈦(Ti)且作為鹵素系原料(亦稱為鹵化物、鹵素系鈦原料)之四氯化鈦(TiCl4)。
自氣體供給管320，作為處理氣體之反應氣體經由MFC322、閥324、噴嘴420而被供給至處理室201內。作為反應氣體，可使用作為例如包含氮(N)之含N氣體之例如氨(NH3)氣體。NH3係作為氮化、還原劑(氮化、還原氣體)而發揮作用。
自氣體供給管510、520，作為惰性氣體之例如氮氣(N2)分別經由MFC512、522、閥514、524、噴嘴410、420而被供給至處理室201內。再者，以下，對使用N2氣體作為惰性氣體之例進行說明，但作為惰性氣體，除N2氣體以外，亦可使用例如氬氣(Ar)、氦氣(He)、氖氣(Ne)、氙氣(Xe)等稀有氣體。
主要藉由氣體供給管310、320、MFC312、322、閥314、324、噴嘴410、420構成處理氣體供給系統，但亦可僅將噴嘴410、420考慮為處理氣體供給系統。亦可將處理氣體供給系統簡稱為氣體供給系統。於自氣體供給管310流通原料氣體之情形時，主要由氣體供給管310、MFC312、閥314構成原料氣體供給系統，但亦可考慮將噴嘴410包含於原料氣體供給系統內。又，亦可將原料氣體供給系統稱為原料供給系統。於使用含金屬之原料氣體作為原料氣體之情形時，亦可將原料氣體供給系統稱為含金屬原料氣體供給系統。於自氣體供給管320流通反應氣體之情形時，主要藉由氣體供給管320、MFC322、閥324構成反應氣體供給系統，但亦可考慮將噴嘴420包含於反應氣體供給系統內。於自氣體供給管320供給含氮氣體作為反應氣體之情形時，亦可將反應氣體供給系統稱為含氮氣體供給系統。又，主要藉由氣體供給管510、520、MFC512、522、閥514、524構成惰性氣體供給系統。亦可將惰性氣體供給系統稱為沖洗氣體供給系統、稀釋氣體供給系統、或載送氣體供給系統。
本實施形態中之氣體供給之方法係經由配置於由內管204之內壁及數片晶圓200之端部所定義之圓環狀之縱長空間內、即配置於圓筒狀空間內之預備室201a內之噴嘴410、420搬送 氣體。而且，自設置於噴嘴410、420之與晶圓對向之位置之數個氣體供給孔410a、420a將氣體噴出至內管204內。更詳細而言，藉由噴嘴410之氣體供給孔410a、噴嘴420之氣體供給孔420a，朝向與晶圓200之表面平行之方向、即水平方向噴出原料氣體等。
排氣孔(排氣口)204a係形成於內管204之側壁且與噴嘴410、420對向之位置、即形成於與預備室201a為180度相反側之位置之貫通孔，例如為沿鉛直方向細長地開設之狹縫狀之貫通孔。因此，自噴嘴410、420之氣體供給孔410a、420a供給至處理室201內且於晶圓200之表面上流動之氣體、即殘留之氣體(殘氣)係經由排氣孔204a而流入至由於內管204與外管203間形成之間隙構成之排氣通路206內。然後，流入至排氣通路206內之氣體流入至排氣管231內，並被排出至處理爐202外。
排氣孔204a設置於與數個晶圓200對向之位置(較佳為與晶舟217之上部至下部對向之位置)，自氣體供給孔410a、420a供給至處理室201內之晶圓200附近之氣體係於朝向水平方向、即與晶圓200之表面平行之方向流動之後，經由排氣孔204a而流入至排氣通路206內。即，殘留於處理室201之氣體係經由排氣孔204a而相對於晶圓200之主面平行地排出。再者，排氣孔204a並不限於構成為狹縫狀之貫通孔之情形，亦可包含數個孔。
於歧管209設置有將處理室201內之氣體排出之排氣管231。於排氣管231，自上游側依序連接有作為檢測處理室201內之壓力之壓力檢測器(壓力檢測部)的壓力感測器245、自動壓力控制器(APC，Auto Pressure Controller)閥243、及作為真空排氣裝置之真空泵246。APC閥243可藉由在使真空泵246作動之狀態下 開關閥，而進行處理室201內之真空排氣及真空排氣停止，進而，可藉由在使真空泵246作動之狀態下調節閥開度，而調整處理室201內之壓力。主要藉由排氣孔204a、排氣通路206、排氣管231、APC閥243及壓力感測器245構成排氣系統即排氣管線。再者，亦可考慮將真空泵246包含於排氣系統內。
於歧管209之下方，設置有密封蓋219作為能夠將歧管209之下端開口氣密地封閉之爐口蓋體。密封蓋219係以自鉛直方向下側抵接於歧管209之下端之方式構成。密封蓋219係由例如SUS等金屬構成，且形成為圓盤狀。於密封蓋219之上表面，設置有作為與歧管209之下端抵接之密封構件之O形環220b。於密封蓋219之與處理室201相反之側，設置有使收容晶圓200之晶舟217旋轉之旋轉機構267。旋轉機構267之旋轉軸255貫通密封蓋219地連接於晶舟217。旋轉機構267係以藉由使晶舟217旋轉而使晶圓200旋轉之方式構成。密封蓋219係以藉由垂直地設置於外管203之外部之作為升降機構之晶舟升降機115而沿鉛直方向升降的方式構成。晶舟升降機115係以能夠藉由使密封蓋219升降而將晶舟217搬入及搬出至處理室201內外之方式構成。晶舟升降機115構成為將晶舟217及收容於晶舟217之晶圓200搬送至處理室201內外之搬送裝置(搬送機構)。
作為基板支持具之晶舟217係以將數片、例如25~200片晶圓200以水平姿勢、且於相互中心對齊之狀態下沿鉛直方向整齊排列且多段地支持之方式、即隔開間隔地排列之方式構成。晶舟217係由例如石英或SiC等耐熱性材料所構成。於晶舟217之下部，以水平姿勢且多段(未圖示)地支持有由例如石英或SiC等耐 熱性材料構成之隔熱板218。藉由該構成，來自加熱器207之熱不易傳遞至密封蓋219側。但，本實施形態並不限定於上述形態。例如，於晶舟217之下部，亦可不設置隔熱板218，而是設置由石英或SiC等耐熱性材料構成之筒狀構件所構成之隔熱筒。
如圖3所示，於內管204內設置有作為溫度檢測器之溫度感測器263，且以如下方式構成，即，藉由基於由溫度感測器263所檢測出之溫度資訊來調整對加熱器207之通電量，而使處理室201內之溫度成為所期望之溫度分佈。溫度感測器263係與噴嘴410及420同樣地構成為L字型，且沿內管204之內壁設置。
如圖4所示，作為控制部(控制手段)之控制器121係由具備中央處理單元(CPU，Central Processing Unit)121a、隨機存取記憶體(RAM，Random Access Memory)121b、記憶裝置121c、輸入/輸出(I/O，input/output)埠121d之電腦所構成。RAM121b、記憶裝置121c、I/O埠121d係以經由內部匯流排能夠與CPU121a進行資料交換之方式構成。於控制器121連接有例如觸控面板等所構成之輸出入裝置122。
記憶裝置121c包含例如快閃記憶體、硬碟機(HDD，Hard Disk Drive)等。於記憶裝置121c內能夠讀出地儲存有控制基板處理裝置之動作之控制程式、及記載有下述半導體裝置之製造方法之手續或條件等之製程配方等。製程配方係以可使控制器121執行下述半導體裝置之製造方法中之各步驟(各階段)並獲得既定之結果之方式組合而成者，且作為程式而發揮功能。以下，亦將該製程配方、控制程式等簡單地統稱為程式。本說明書中使用程式之詞語之情形存在僅包含製程配方單獨體之情形、僅包含控制程式單獨體 之情形、或包含製程配方及控制程式之組合之情形。RAM121b構成為暫時性地保持藉由CPU121a所讀出之程式或資料等之記憶體區域(工作區)。
I/O埠121d連接於上述MFC312、322、512、522、閥314、324、514、524、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係以如下方式構成，即，自記憶裝置121c讀出控制程式並執行，並且根據來自輸出入裝置122之操作指令之輸入等自記憶裝置121c讀出配方等。CPU121a係以如下方式構成，即，以按照所讀出之配方之內容之方式，控制利用MFC312、322、512、522所進行之各種氣體之流量調整動作、閥314、324、514、524之開關動作、APC閥243之開關動作及利用APC閥243所進行之基於壓力感測器245之壓力調整動作、基於溫度感測器263之加熱器207之溫度調整動作、真空泵246之啟動及停止、利用旋轉機構267所進行之晶舟217之旋轉及旋轉速度調節動作、利用晶舟升降機115所進行之晶舟217之升降動作、以及晶圓200向晶舟217之收容動作等。
控制器121可藉由將儲存於外部記憶裝置(例如，磁帶、軟碟或硬碟等磁碟、CD(Compact Disc，光碟)或DVD(Digital Versatile Disc，數位多功能光碟)等光碟、MO(Magneto-Optical disk driver，磁性光碟機)等磁光碟、USB(Universal Serial Bus，通用序列匯流排)記憶體或記憶卡等半導體記憶體)123之上述程式安裝於電腦而構成。記憶裝置121c或外部記憶裝置123構成為能夠由電腦讀取之記錄媒體。以下，亦將其等簡單地統稱為記錄媒體。於本 說明書中，記錄媒體存在僅包含記憶裝置121c單獨體之情形、僅包含外部記憶裝置123單獨體之情形、或包含該兩者之情形。再者，對電腦之程式之提供亦可不使用外部記憶裝置123，而是使用網際網路或專用線路等通信手段進行。
(2)基板處理步驟(成膜步驟)
作為半導體裝置(元件)之製造步驟之一步驟，使用圖5對在晶圓200上形成金屬膜之步驟之一例進行說明。形成金屬膜之步驟係使用上述基板處理裝置10之處理爐202而執行。於以下之說明中，構成基板處理裝置10之各部之動作係由控制器121控制。
於本實施形態之基板處理步驟(半導體裝置之製造步驟)中，具有以下步驟：(a)對收容於處理室201內之晶圓200供給TiCl4氣體；(b)去除處理室201內之殘留氣體；(c)對收容於處理室201內之晶圓200供給NH3；及(d)去除處理室201內之殘留氣體；且具有反覆進行數次上述(a)~(d)而形成TiN層之步驟，從而於晶圓200上形成TiN層。
再者，本說明書中使用「晶圓」之詞語之情形存在意指「晶圓本身」之情形、或意指「晶圓及形成於其表面之既定之層或膜等之積層體(集合體)」之情形(即，包含形成於表面之既定之層或膜等在內而稱為晶圓之情形)。又，本說明書中使用「晶圓之表面」之詞語之情形存在意指「晶圓本身之表面(露出面)」之情形、或意指「形成於晶圓上之既定之層或膜等之表面、即作為積層體之 晶圓之最表面」之情形。再者，本說明書中使用「基板」之詞語之情形亦與使用「晶圓」之詞語之情形含義相同。
(晶圓搬入)
當數片晶圓200被裝入(晶圓裝載)至晶舟217時，如圖1所示般，支持有數片晶圓200之晶舟217藉由晶舟升降機115而提昇並被搬入(晶舟載入)至處理室201內。於該狀態下，密封蓋219成為經由O形環220而將反應管203之下端開口封閉之狀態。
(壓力調整及溫度調整)
以處理室201內成為所期望之壓力(真空度)之方式藉由真空泵246進行真空排氣。此時，處理室201內之壓力係由壓力感測器245測定，基於該所測得之壓力資訊，對APC閥243進行反饋控制(壓力調整)。真空泵246至少於對晶圓200進行之處理完成之前之期間內維持始終作動之狀態。又，以處理室201內成為所期望之溫度之方式藉由加熱器207進行加熱。此時，以處理室201內成為所期望之溫度分佈之方式，基於溫度感測器263所檢測出之溫度資訊，反饋控制對加熱器207之通電量(溫度調整)。利用加熱器207所進行之處理室201內之加熱至少於對晶圓200進行之處理完成之前之期間內持續進行。
[TiN層形成步驟]
繼而，執行形成例如作為金屬氮化層之TiN層以作為第1金屬層之階段。
(TiCl4氣體供給(階段S10))
打開閥314，而將作為原料氣體之TiCl4氣體流入至氣體供給管310內。TiCl4氣體係藉由MFC312而調整流量，且自噴嘴410之氣體供給孔410a供給至處理室201內，並自排氣管231排出。此時，變為對晶圓200供給TiCl4氣體。與此同時，打開閥514，而將N2氣體等惰性氣體流入至氣體供給管510內。於氣體供給管510內流動之N2氣體係藉由MFC512而調整流量，且與TiCl4氣體一起被供給至處理室201內，並自排氣管231排出。再者，此時，為了防止TiCl4氣體侵入至噴嘴420內，打開閥524，而將N2氣體流入至氣體供給管520內。N2氣體係經由氣體供給管320、噴嘴420而供給至處理室201內，並自排氣管231排出。
此時，調整APC閥243，將處理室201內之壓力設為例如0.1~6650Pa之範圍內之壓力。藉由MFC312而控制之TiCl4氣體之供給流量係設為例如0.1~2slm之範圍內之流量。藉由MFC512、522而控制之N2氣體之供給流量分別設為例如0.1~30slm之範圍內之流量。對晶圓200供給TiCl4氣體之時間係設為例如0.01~20秒之範圍內之時間。此時，加熱器207之溫度係設定為使晶圓200之溫度成為例如250~550℃之範圍內之溫度。
流入至處理室201內之氣體僅為TiCl4氣體及N2氣體，藉由TiCl4氣體之供給，而於晶圓200(表面之基底膜)上形成例如未滿1原子層至數原子層左右之厚度之含Ti層。
(殘留氣體去除(階段S11))
於形成含Ti層之後，關閉閥314，而停止TiCl4氣體之供給。此時，排氣管231之APC閥243保持打開之狀態，藉由真空泵246對處理室201內進行真空排氣，而將殘留於處理室201內之未反應或有助於含Ti層形成之後之TiCl4氣體自處理室201內排除。此時，閥514、524保持打開之狀態，維持N2氣體向處理室201內之供給。N2氣體係作為沖洗氣體而發揮作用，可提高將殘留於處理室201內之未反應或有助於含Ti層形成之後之TiCl4氣體自處理室201內排除之效果。
(NH3氣體供給(階段S12))
於去除處理室201內之殘留氣體之後，打開閥324，而將含N氣體之NH3氣體流入至氣體供給管320內以作為反應氣體。NH3氣體係藉由MFC322而調整流量，且自噴嘴420之氣體供給孔420a供給至處理室201內，並自排氣管231排出。此時變為對晶圓200供給NH3氣體。此時，閥524設為關閉之狀態，而不使N2氣體與NH3氣體一起供給至處理室201內。即，NH3氣體未被N2氣體稀釋地供給至處理室201內，並自排氣管231排出。此時，為了防止NH3氣體侵入至噴嘴410內，打開閥514，而將N2氣體流入至氣體供給管510內。N2氣體係經由氣體供給管310、噴嘴410而供給至處理室201內，並自排氣管231排出。於該情形時，由於將反應氣體(NH3氣體)不利用N2氣體稀釋地供給至處理室201內，故而能夠使TiN層之成膜速度提高。再者，晶圓200附近之N2氣體之氣體濃度亦能夠調整。
於流通NH3氣體時，調整APC閥243，將處理室201 內之壓力設為例如0.1~6650Pa之範圍內之壓力。藉由MFC322而控制之NH3氣體之供給流量係設為例如0.1~20slm之範圍內之流量。藉由MFC512而控制之N2氣體之供給流量分別設為例如0.1~30slm之範圍內之流量。對晶圓200供給NH3氣體之時間設為例如0.01~30秒之範圍內之時間。此時之加熱器207之溫度係設定為與TiCl4氣體供給階段相同之溫度。
此時，流入至處理室201內之氣體僅為NH3氣體及N2氣體。NH3氣體係與TiCl4氣體供給階段中形成於晶圓200上之含Ti層之至少一部分進行取代反應。於取代反應時，含Ti層中所包含之Ti與NH3氣體中所包含之N鍵結，而於晶圓200上形成包含Ti及N之TiN層。
(殘留氣體去除(階段S13))
於形成TiN層之後，將閥324關閉，而停止NH3氣體之供給。然後，按照與階段S11相同之處理手續，將殘留於處理室201內之未反應或有助於TiN層之形成之後之NH3氣體或反應副產物自處理室201內排除。
(既定次數實施)
藉由將依序進行上述階段S10~階段S13之循環進行1次以上(既定次數(n次))，而於晶圓200上形成既定之厚度(例如0.1~2nm)之TiN層。上述循環較佳為反覆進行數次、例如較佳為進行大約10~80次，更佳為進行大約10~15次。
(後沖洗(after-purge)及大氣壓恢復)
自氣體供給管510、520之各者將N2氣體供給至處理室201內，並自排氣管231排出。N2氣體係作為沖洗氣體而發揮作用，藉此，處理室201內藉由惰性氣體而被沖洗，殘留於處理室201內之氣體或副產物自處理室201內被去除(後沖洗)。其後，處理室201內之氣體被置換為惰性氣體(惰性氣體置換)，處理室201內之壓力恢復至常壓(大氣壓恢復)。
(晶圓搬出)
其後，藉由晶舟升降機115使密封蓋219下降，而使反應管203之下端開口。然後，經處理過之晶圓200於支持於晶舟217之狀態下自反應管203之下端被搬出(晶舟卸載)至反應管203之外部。其後，經處理過之晶圓200自晶舟217被取出(晶圓排出)。
其次，於上述階段S12中，使用圖6及圖7對供給至噴嘴420之NH3氣體之流量之調整及其效果進行說明。
圖6及圖7中係自噴嘴420將NH3氣體供給至處理室201內，並自噴嘴410將N2氣體供給至處理室201內之情形。噴嘴420之氣體供給孔420a係利用圖2中所說明之噴嘴420之氣體供給孔420a之構成。又，於圖6及圖7中，箭頭之方向表示氣體流動之方向，箭頭之長度表示氣體之分壓，箭頭之粗細表示氣體之流量。其他構成與圖1相同，省略說明。
圖6(a)概念性地表示將向噴嘴420之NH3氣體之流量設為相對少量之情形時之處理室201之氣體之流動。圖6(b)概念性地表示圖6(a)之沿A-A'之橫剖面圖中之氣體之流動。圖6(c)概念性 地表示圖6(a)之沿B-B'之橫剖面圖中之氣體之流動。
於該例中，噴嘴420之下部區域之NH3氣體之流量及分壓係與噴嘴420之上部區域之NH3氣體之流量及分壓相比較大。即，下部區域之NH3氣體之供給量多於上部區域之NH3氣體之供給量，伴隨於此，可構築下部區域之NH3氣體之分壓高於上部區域的分壓平衡。因此，可使形成在位於上部區域之晶圓200之TiN層之膜厚較薄地形成，且使形成在位於下部區域之晶圓200之TiN層之膜厚較厚地形成。
(圖6之情形時之(階段S12)之條件例)
處理室內溫度：370~390℃。
處理室內壓力：50~100Pa。
NH3氣體供給流量：5000~7500sccm。
NH3氣體照射時間：3~30秒。
圖7(a)概念性地表示將向噴嘴420之NH3氣體之流量設為相對多量之情形時之處理室201之氣體之流動。圖7(b)概念性地表示圖7(a)之沿A-A'之橫剖面圖中之氣體之流動。圖7(c)概念性地表示圖7(a)之沿B-B'之橫剖面圖中之氣體之流動。
於該例中，噴嘴420之下部區域之NH3氣體之流量及分壓係與噴嘴420之上部區域之NH3氣體之流量及分壓相比較少。即，上部區域之NH3氣體供給量多於下部區域之NH3氣體供給量，伴隨於此，可構築上部區域之NH3氣體之分壓高於下部區域的分壓平衡。因此，可使形成在位於下部區域之晶圓200之TiN層之膜厚較薄地形成，且使形成在位於上部區域之晶圓200之TiN層之膜厚 較厚地形成。
(圖7之情形時之(階段S12)之條件例)
處理室內溫度：370~390℃。
處理室內壓力：50~100Pa。
NH3氣體供給流量：7500~10000sccm。
NH3氣體照射時間：3~30秒。
如根據圖6及圖7所理解般，意指能夠以如下方式進行調整，即，藉由使用圖2之噴嘴420，調整向噴嘴420供給之處理氣體(NH3氣體)之流量，而使自噴嘴420之各氣體供給孔420a供給至處理室201內之處理氣體之分壓平衡成為所期望之分壓平衡之值。藉此，能夠提高積層於處理室201內之晶圓200間之TiN層之膜厚之均勻性。
以下對實驗例1進行說明，但本發明並非受到該等實驗例限定。
<實驗例1>
圖8係於將圖2之噴嘴420設置於反應室201內之狀態下，使作為反應氣體之NH3氣體之流量變化所獲得之成膜結果。供給至噴嘴420之NH3氣體之流量係設為4個條件(情況1：5.0slm，情況2：6.5slm，情況3：8.5slm，情況4：10slm)。又，對噴嘴420未供給N2氣體(N2氣體之流量：0slm)。
圖8之成膜結果係於反應室201內之3個區域插入確認TiN層之膜厚之監視器，並監視膜厚所得者。如圖6(a)及圖7(a) 所示，反應室201內之3個區域係自反應室201之上側起設為TOP(T)、CTR(C)、BTM(B)。
於圖8所示之圖表中，橫軸表示反應室201內之3個區域(T、C、B)，縱軸表示以形成在對應於BTM(B)之晶圓200之TiN層之膜厚為基準，形成在對應於TOP(T)及CTR(C)之晶圓200之TiN層之膜厚的比。
如根據圖8所理解般，可知於情況2(NH3氣體之流量：6.5slm)之流量之附近，各區域(T、C、B)之膜厚變得大致均勻。若為流量少於情況2之情況1，則TOP(T)區域之膜厚變得較BTM(B)區域之膜厚更薄。若為流量多於情況2之情況3、4，則TOP(T)區域之膜厚變得較BTM(B)區域之膜厚更厚。即，可知可藉由使NH3氣體之流量變化，而改變或調整積層於處理室201內之晶圓200間之TiN層之膜厚之平衡(面間膜厚平衡)。可使TOP(T)區域之膜厚較BTM(B)區域之膜厚更薄地形成，相反，亦可使TOP側之膜厚較BTM側之膜厚更厚地形成。
本實驗例之除NH3氣體之供給流量以外之條件如下。
(實驗例之條件)
(階段S10)
處理室內溫度：370~390℃
處理室內壓力：30~50Pa
TiCl4氣體供給流量：100~200sccm
TiCl4氣體照射時間：3~30秒
(階段S12)
處理室內溫度：370~390℃。
處理室內壓力：50~100Pa。
NH3氣體照射時間：3~30秒。
根據以上所說明之第1實施形態，可獲得以下之1個或數個效果。
1)藉由使用如圖2所示般之數個氣體供給孔420a之孔徑具備自上游側朝向下游側變寬之開口面積的噴嘴420，調整向噴嘴420供給之反應氣體(NH3氣體)之流量，能夠調整處理室201內之反應氣體(NH3氣體)之分壓平衡。
2)藉由上述1)，能夠於積層於處理室內之數個基板，調整各基板之面間之膜厚平衡。
3)於將上述1)用於TiN層之形成步驟之情形時，由於將反應氣體(NH3氣體)不利用N2氣體進行稀釋地供給至處理室201內，故而能夠提高TiN層之成膜速度。
<第1實施形態之變形例1>
於上述第1實施形態中表示了如下示例：於階段S12中，自噴嘴420將NH3氣體不利用N2氣體進行稀釋地流入至反應室201，並調整向噴嘴420供給之NH3氣體之流量。於第1實施形態之變形例1中表示如下示例：自噴嘴420，將NH3氣體利用N2氣體進行稀釋，並同時供給至反應室201。此時，向噴嘴420供給之NH3氣體之流量固定，僅使向噴嘴420供給之N2氣體之流量變化。
(第1實施形態之變形例1：NH3氣體供給(階段S12))
於將處理室201內之殘留氣體去除之後，打開閥324，而將作為含N氣體之NH3氣體流入至氣體供給管320內以作為反應氣體。NH3氣體係藉由MFC322而調整流量，且自噴嘴420之氣體供給孔420a供給至處理室201內，並自排氣管231排出。此時，變為對晶圓200供給NH3氣體。與此同時，打開閥524，而將N2氣體流入至氣體供給管520內。於氣體供給管520內流動之N2氣體係藉由MFC522而調整流量。N2氣體與NH3氣體一起被供給至處理室201內，並自排氣管231排出。此時，為了防止NH3氣體侵入至噴嘴410內，打開閥514，而將N2氣體流入至氣體供給管510內。N2氣體係經由氣體供給管310、噴嘴410而被供給至處理室201內，並自排氣管231排出。
於流通NH3氣體時，調整APC閥243，將處理室201內之壓力設為例如0.1~6650Pa之範圍內之壓力。藉由MFC322而控制之NH3氣體之供給流量係設為例如0.1~20slm之範圍內之流量。藉由MFC512、522而控制之N2氣體之供給流量分別設為例如0.1~30slm之範圍內之流量。對晶圓200供給NH3氣體之時間設為例如0.01~30秒之範圍內之時間。此時之加熱器207之溫度設定為與TiCl4氣體供給階段相同之溫度。
(第1實施形態之變形例1：(階段S12)之條件例)
處理室內溫度：370~390℃。
處理室內壓力：50~100Pa。
NH3氣體供給流量：7000~8000sccm。
NH3氣體照射時間：3~30秒。
N2氣體供給流量：30~30000sccm。
以下對實驗例2進行說明，但本發明並非受到該等實驗例限定。
<實驗例2>
圖9中係於將圖2之噴嘴420設置於反應室201內之狀態下，將向噴嘴420供給之反應氣體(NH3氣體)之流量固定，並使向噴嘴420供給之N2氣體之流量變化所獲得之成膜結果。
向噴嘴420供給之NH3氣體之流量係設為7.5slm，向噴嘴420供給之N2氣體之流量係設為4個條件(情況1：0slm，情況2：2.5slm，情況3：10slm，情況4：20slm)。
圖9之成膜結果係與圖8同樣地為於反應室201內之3個區域插入確認TiN層之膜厚之監視器，並監視膜厚所得者。如圖6(a)及圖7(a)所示，反應室201內之3個區域係自反應室201之上側起設為TOP(T)、CTR(C)、BTM(B)。
於圖9所示之圖表中，橫軸表示反應室201內之3個區域(T、C、B)，縱軸表示以形成在對應於BTM(B)之晶圓200之TiN層之膜厚為基準，形成在對應於TOP(T)及CTR(C)之晶圓200之TiN層之膜厚的比。
如根據圖9所理解般，可知於情況2(N2氣體之流量：2.5slm)之流量附近，各區域(T、C、B)之膜厚變得大致均勻。若為流量少於情況2之情況1，則TOP(T)區域之膜厚較BTM(B)區域之膜厚更薄。若為流量多於情況2之情況3、4，則TOP(T)區域之膜厚較BTM(B)區域之膜厚更厚。即，可知可藉由使N2氣體之流量變 化，而改變或調整積層於處理室201內之晶圓200間之TiN層之膜厚之平衡(面間膜厚平衡)。可使TOP(T)區域之膜厚較BTM(B)區域之膜厚更薄地形成，相反，亦可使TOP側之膜厚較BTM側之膜厚更厚地形成。
於第1實施形態之變形例1之階段S12中，流向噴嘴420之NH3氣體之流量設為固定或大致一定，僅使向噴嘴420之N2氣體之流量變化。
以此方式亦能夠獲得與第1實施形態相同之效果。又，若使N2氣體之流量變多，則能夠提高TiN層之成膜速度。進而，由於N2氣體之價格便宜，故而亦能夠減少TiN層之製造成本、或降低具有TiN層之半導體裝置(半導體晶片)之價格。
<第1實施形態之變形例2>
於第1實施形態之變形例1中表示了如下示例：於自噴嘴420將NH3氣體利用N2氣體進行稀釋，並將NH3氣體及N2氣體同時供給至反應室201時，向噴嘴420供給之NH3氣體之流量固定，僅使向噴嘴420供給之N2氣體之流量變化。第1實施形態之變形例2係於自噴嘴420將NH3氣體利用N2氣體進行稀釋，並將NH3氣體及N2氣體同時供給至反應室201時，調整或改變向噴嘴420供給之NH3氣體之流量及N2氣體之流量之兩者。
藉由使NH3氣體之流量及N2氣體之流量之兩者變化，能夠對處理室201內之反應氣體(NH3氣體)之分壓平衡進行微調整。
<第2實施形態>
第2實施形態係將向噴嘴420供給之NH3氣體之流量設為固定，並調整或改變自噴嘴410向反應室201供給之防逆流用之N2氣體之流量者。於該情形時，如第1實施形態般，於自噴嘴420將NH3氣體不利用N2氣體進行稀釋地供給至反應室201之情形時，僅將向噴嘴420供給之NH3氣體之流量設為固定。又，如第1實施形態之變形例1般，於自噴嘴420將NH3氣體利用N2氣體進行稀釋，並同時供給至反應室201之情形時，使向噴嘴420供給之NH3氣體之流量及稀釋用之N2氣體之流量之兩者固定。於該情形時，噴嘴410之氣體供給孔410a之構成具有與圖2中所說明之噴嘴420之氣體供給孔420a之構成相同的構成。
(第2實施形態：NH3氣體供給(階段S12))
於去除處理室201內之殘留氣體之後，打開閥324，而將作為含N氣體之NH3氣體流入至氣體供給管320內以作為反應氣體。NH3氣體係藉由MFC322而調整流量，且自噴嘴420之氣體供給孔420a供給至處理室201內，並自排氣管231排出。此時，變為對晶圓200供給NH3氣體。
與此同時，打開閥524，而將N2氣體流入至氣體供給管520內。於氣體供給管520內流動之N2氣體係藉由MFC522而調整流量。N2氣體係與NH3氣體一起被供給至處理室201內，並自排氣管231排出。或者，將閥524設為關閉之狀態，而僅將NH3氣體供給至處理室201內。
又，此時，為了防止NH3氣體侵入至噴嘴410內，打 開閥514，而將N2氣體流入至氣體供給管510內。N2氣體係經由氣體供給管310、噴嘴410而被供給至處理室201內，並自排氣管231排出。
於流通NH3氣體時，調整APC閥243，而將處理室201內之壓力設為例如0.1~6650Pa之範圍內之壓力。藉由MFC322而控制之NH3氣體之供給流量係設為例如0.1~20slm之範圍內之流量。藉由MFC512、522而控制之N2氣體之供給流量分別設為例如0.1~30slm之範圍內之流量。對晶圓200供給NH3氣體之時間係設為例如0.01~30秒之範圍內之時間。此時之加熱器207之溫度係設定為與TiCl4氣體供給階段相同之溫度。
此處，使向噴嘴420供給之NH3氣體之流量固定，並調整自噴嘴410向反應室201供給之防逆流用之N2氣體之流量。於自噴嘴420將NH3氣體利用N2氣體進行稀釋，並同時供給至反應室201之情形時，使向噴嘴420供給之NH3氣體之流量及稀釋用之N2氣體之流量之兩者固定。
其次，於上述第2實施形態之階段S12中，使用圖10及圖11對供給至噴嘴410之N2氣體之流量之調整及其效果進行說明。
圖10及圖11中係自噴嘴420將NH3氣體供給至處理室201內，並自噴嘴410將N2氣體供給至處理室201內之情形。噴嘴410之氣體供給孔410a之構成具有與圖2中所說明之噴嘴420之氣體供給孔420a之構成相同的構成。又，於圖10及圖11中，箭頭之方向表示氣體流動之方向，箭頭之長度表示氣體之分壓，箭頭之粗細表示氣體之流量。其他構成與圖1相同，省略說明。
圖10(a)概念性地表示將向噴嘴410之N2氣體之流量設為相對少量之情形時之處理室201之氣體之流動。圖10(b)概念性地表示圖10(a)之沿A-A'之橫剖面圖中之氣體之流動。圖10(c)概念性地表示圖10(a)之沿B-B'之橫剖面圖中之氣體之流動。
於該例中，噴嘴410之下部區域之N2氣體之流量及分壓係與噴嘴410之上部區域之N2氣體之流量及分壓相比變大。即，上部區域之NH3氣體供給量多於下部區域之NH3氣體供給量，伴隨於此，可構築上部區域之NH3氣體之分壓高於下部區域的分壓平衡。因此，可使形成在位於下部區域之晶圓200之TiN層之膜厚較薄地形成，且使形成在位於上部區域之晶圓200之TiN層之膜厚較厚地形成。
圖11(a)概念性地表示將向噴嘴410之N2氣體之流量設為相對多量之情形時之處理室201之氣體之流動。圖11(b)概念性地表示圖11(a)之沿A-A'之橫剖面圖中之氣體之流動。圖11(c)概念性地表示圖11(a)之沿B-B'之橫剖面圖中之氣體之流動。
於該例中，噴嘴410之下部區域之N2氣體之流量及分壓係與噴嘴410之上部區域之N2氣體之流量及分壓相比變小。即，下部區域之NH3氣體之供給量多於上部區域之NH3氣體之供給量，伴隨於此，可構築下部區域之NH3氣體之分壓高於上部區域的分壓平衡。因此，可使形成在位於上部區域之晶圓200之TiN層之膜厚較薄地形成，且使形成在位於下部區域之晶圓200之TiN層之膜厚較厚地形成。
如圖10及圖11所理解般，意指能夠以如下方式進行調整，即，藉由利用構成與圖2之噴嘴420之氣體供給孔420a之 構成相同的噴嘴410之氣體供給孔410a，將供給至噴嘴420之處理氣體(NH3氣體)之流量設為固定或一定，並調整向噴嘴410供給之N2氣體之流量，而使處理室201內之處理氣體之分壓平衡成為所期望之分壓平衡之值。藉此，能夠提高積層於處理室201內之晶圓200間之TiN層之膜厚的均勻性。再者，晶圓200附近之N2氣體之氣體濃度亦能夠調整。
根據第2實施形態，能夠獲得以下之效果。
1)關於處理室201內之處理氣體(NH3氣體)之分壓平衡，能夠容易地構築下部區域之NH3氣體之分壓高於上部區域的分壓平衡。
2)由於N2氣體之價格便宜，故而亦能夠減少TiN層之製造成本、或降低具有TiN層之半導體裝置(半導體晶片)之價格。
3)若使向噴嘴420供給之NH3氣體之流量變化，則會對處理室201內之NH3之濃度產生影響，但於調整或改變自噴嘴410流通之防逆流用之N2氣體之流量之情形時，由於處理室201內之NH3之濃度之影響較低，故而製程配方易於組合。
<第3實施形態>
第3實施形態係將第1實施形態與第2實施形態組合而成者。
即，於第3實施形態中，於階段S12中，於自噴嘴420將NH3氣體供給至反應室201時，同時自噴嘴410將防逆流用之N2氣體供給至反應室201，但此時，調整或改變向噴嘴420供給之NH3氣體之流量及向噴嘴410供給之防逆流用之N2氣體之流量之兩者。噴嘴410之氣體供給孔410a之構成具有與圖2中所說明 之噴嘴420之氣體供給孔420a之構成相同的構成。
如此，藉由調整向噴嘴420供給之NH3氣體之流量及向噴嘴410供給之防逆流用之N2氣體之流量之兩者，能夠更微細地調整反應室201中之NH3氣體之分壓平衡。再者，晶圓200附近之N2氣體之氣體濃度亦能夠調整。
<第3實施形態之變形例1>
於第3實施形態之變形例1中，如第1實施形態之變形例1般，於自噴嘴420將NH3氣體利用N2氣體進行稀釋並供給至反應室201時，同時自噴嘴410將防逆流用之N2氣體供給至反應室201，但此時，向噴嘴420供給之NH3氣體之流量固定，且調整或改變向噴嘴420供給之稀釋用之N2氣體之流量及向噴嘴410供給之防逆流用之N2氣體之流量之兩者。噴嘴410之氣體供給孔410a之構成具有與圖2中所說明之噴嘴420之氣體供給孔420a之構成相同的構成。
如此，藉由調整向噴嘴420供給之稀釋用之N2氣體之流量及向噴嘴410供給之防逆流用之N2氣體之流量之兩者，能夠更微細地調整反應室201中之NH3氣體之分壓平衡。
<第3實施形態之變形例2>
於第3實施形態之變形例2中，亦調整或改變於第3實施形態之變形例1中設為固定之向噴嘴420供給之NH3氣體之流量。即，於自噴嘴420將NH3氣體利用N2氣體進行稀釋並供給至反應室201時，同時自噴嘴410將防逆流用之N2氣體供給至反應室201，但此時，調整或改變向噴嘴420供給之NH3氣體之流量、向噴嘴420供 給之稀釋用之N2氣體之流量、及向噴嘴410供給之防逆流用之N2氣體之流量之全部。噴嘴410之氣體供給孔410a之構成具有與圖2中所說明之噴嘴420之氣體供給孔420a之構成相同的構成。
如此，藉由調整向噴嘴420供給之NH3氣體之流量、向噴嘴420供給之稀釋用之N2氣體之流量、及向噴嘴410供給之防逆流用之N2氣體之流量之全部，能夠更微細地調整反應室201中之NH3氣體之分壓平衡。
於本發明之實施形態及變形例中，關於(NH3氣體供給(階段S12))中之NH3氣體、稀釋用之N2氣體、防逆流用之N2氣體之流量之調整進行了說明，但亦可應用於(TiCl4氣體供給(階段S10))中之TiCl4氣體、稀釋用之N2氣體、防逆流用之N2氣體之流量之調整。
對本發明之實施形態及變形例進行了說明，但本發明可應用於藉由立式成膜裝置所形成或使用之所有膜種類、氣體種類。
以上，對本發明之各種典型之實施形態及實施例進行了說明，但本發明並不限定於該等實施形態及實施例，亦可適當組合而使用。
200‧‧‧晶圓(基板)
201‧‧‧處理室
204‧‧‧反應容器之內管
217‧‧‧晶舟
410‧‧‧噴嘴(第1噴嘴)
420‧‧‧噴嘴(第2噴嘴)

Claims (15)

  1. 一種半導體裝置之製造方法，其具有以下步驟：自於積層並收容有數個基板之處理室內沿上述數個基板之積層方向豎立設置、且具備具有自上游側朝下游側變寬之開口面積之開口部的第1噴嘴，對上述數個基板供給原料氣體之步驟；及自於上述處理室內沿上述數個基板之積層方向豎立設置、且具備具有自上游側朝向下游側變寬之開口面積之開口部的第2噴嘴，以供給至已積層之上述基板內存在於上部之基板之上述反應氣體的濃度、與供給至已積層之上述基板內存在於下部之基板之上述反應氣體的濃度相異之方式，對上述數個基板供給反應氣體，一面以使上述反應氣體之分壓平衡沿上述數個基板之積層方向成為所期望之值之方式進行調整，一面供給上述反應氣體之步驟。
  2. 如請求項1之半導體裝置之製造方法，其中，於供給上述反應氣體之步驟中，與惰性氣體同時地自上述第2噴嘴供給上述反應氣體，並根據所期望之上述反應氣體之分壓平衡，設定自上述第2噴嘴供給之上述惰性氣體之流量。
  3. 如請求項1之半導體裝置之製造方法，其中，於供給上述反應氣體之步驟中，根據所期望之上述反應氣體之分壓平衡，設定上述反應氣體之流量。
  4. 如請求項1之半導體裝置之製造方法，其中，於供給上述原料氣體之步驟中，自具備具有自上游側朝向下游側變寬之開口面積之開口部的上述第1噴嘴，對上述數個基板供給上述原料氣體，於供給上述反應氣體之步驟中，自上述第2噴嘴供給上述反應氣 體，並且自上述第1噴嘴供給惰性氣體，根據所期望之上述反應氣體之分壓平衡，設定自上述第2噴嘴供給之上述惰性氣體之流量。
  5. 如請求項1之半導體裝置之製造方法，其中，於供給上述原料氣體之步驟中，自具備具有自上游側朝向下游側變寬之開口面積之開口部的上述第1噴嘴，對上述數個基板供給上述原料氣體，於供給上述反應氣體之步驟中，自上述第2噴嘴供給上述反應氣體，並且自上述第1噴嘴供給惰性氣體，根據所期望之上述反應氣體之分壓平衡，設定自上述第1噴嘴供給之上述惰性氣體之流量。
  6. 如請求項1之半導體裝置之製造方法，其中，於供給上述原料氣體之步驟中，自具備具有自上游側朝向下游側變寬之開口面積之開口部的上述第1噴嘴，對上述數個基板供給上述原料氣體，於供給上述反應氣體之步驟中，自上述第2噴嘴供給上述反應氣體，並且自上述第1噴嘴供給惰性氣體，根據所期望之上述反應氣體之分壓平衡，分別設定自上述第1噴嘴供給之上述惰性氣體之流量及自上述第2噴嘴供給之上述惰性氣體之流量。
  7. 如請求項1之半導體裝置之製造方法，其中，於供給上述原料氣體之步驟中，自具備具有自上游側朝向下游側變寬之開口面積之開口部的上述第1噴嘴，對上述數個基板供給上述原料氣體，於供給上述反應氣體之步驟中，自上述第2噴嘴供給上述反應氣體，並且自上述第1噴嘴供給惰性氣體，根據所期望之上述反應氣體之分壓平衡，設定上述反應氣體之流量。
  8. 如請求項1之半導體裝置之製造方法，其中，於供給上述原料氣體之步驟中，自具備具有自上游側朝向下游側變寬之開口面積之開口部的上述第1噴嘴，對上述數個基板供給上述原料氣體，於供給上述反應氣體之步驟中，自上述第2噴嘴供給上述反應氣體，並且自上述第1噴嘴供給惰性氣體，根據所期望之上述反應氣體之分壓平衡，分別設定自上述第1噴嘴供給之上述惰性氣體之流量、自上述第2噴嘴供給之上述惰性氣體之流量及上述反應氣體之流量。
  9. 如請求項1之半導體裝置之製造方法，其中，於供給上述反應氣體之步驟中，以供給至已積層之上述基板內存在於下部之基板之上述反應氣體的濃度，較供給至已積層之上述基板內存在於上部之基板之上述反應氣體的濃度高之方式，控制供給至上述第1噴嘴之惰性氣體之流量及供給至上述第2噴嘴之上述反應氣體之流量。
  10. 如請求項1之半導體裝置之製造方法，其中，於供給上述反應氣體之步驟中，以供給至已積層之上述基板內存在於上部之基板之上述反應氣體的濃度，較供給至已積層之上述基板內存在於下部之基板之上述反應氣體的濃度高之方式，控制供給至上述第1噴嘴之惰性氣體之流量及供給至上述第2噴嘴之上述反應氣體之流量。
  11. 如請求項1之半導體裝置之製造方法，其中，於供給上述反應氣體之步驟中，將作為上述反應氣體之稀釋氣體的惰性氣體供給至上述第2噴 嘴。
  12. 如請求項11之半導體裝置之製造方法，其中，於供給上述反應氣體之步驟中，固定供給至上述第2噴嘴之上述反應氣體的流量，且變更上述惰性氣體之流量。
  13. 如請求項12之半導體裝置之製造方法，其中，於供給上述反應氣體之步驟中，變更供給至上述第2噴嘴之上述反應氣體的流量及上述惰性氣體之流量兩者。
  14. 一種電腦可讀取之記錄媒體，其係記錄有藉由電腦使上述基板處理裝置執行以下手續之程式者，即，自沿積層並收容於基板處理裝置之處理室內之上述數個基板之積層方向豎立設置、且具備具有自上游側朝下游側變寬之開口面積之開口部的第1噴嘴，對上述數個基板供給原料氣體之手續；及自於上述處理室內沿上述數個基板之積層方向豎立設置、且具備具有自上游側朝向下游側變寬之開口面積之開口部的第2噴嘴，以供給至已積層之上述基板內存在於上部之基板之上述反應氣體的濃度、與供給至已積層之上述基板內存在於下部之基板之上述反應氣體的濃度相異之方式，對上述數個基板供給反應氣體，一面以使上述反應氣體之分壓平衡沿上述數個基板之積層方向成為所期望之值之方式進行調整，一面供給上述反應氣體之手續。
  15. 一種基板處理裝置，其包含：處理室，其積層並收容數個基板；氣體供給系統，其係將原料氣體及反應氣體供給至上述處理室內 者，且具有第1噴嘴及第2噴嘴；該第1噴嘴係於上述處理室內沿上述數個基板之積層方向豎立設置，具備具有自上游側朝下游側變寬之開口面積之開口部，對上述數個基板供給上述原料氣體；該第2噴嘴係於上述處理室內沿上述數個基板之積層方向豎立設置，具備具有自上游側朝向下游側變寬之開口面積之開口部，對上述數個基板供給上述反應氣體；以及控制部，其構成為進行以下處理，即，控制上述氣體供給系統，對收容於上述處理室內之上述數個基板自上述第1噴嘴供給上述原料氣體之處理，及自上述第2噴嘴以供給至已積層之上述基板內存在於上部之基板之上述反應氣體的濃度、與供給至已積層之上述基板內存在於下部之基板之上述反應氣體的濃度相異之方式供給上述反應氣體，一面以使上述反應氣體之分壓平衡沿上述數個基板之積層方向成為所期望之值之方式進行調整，一面供給上述反應氣體之處理。
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