JP5805461B2 - 基板処理装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板処理装置および半導体装置の製造方法に関し、特に、基板上に窒化チタン膜を形成する基板処理装置および当該装置を使用して基板上に窒化チタン膜を形成する工程を有する半導体装置の製造方法に関する。

窒化チタン膜等の窒化膜を半導体ウエハ上に、原料ガスおよび窒素含有ガスを用いて処理室内で形成する成膜装置が開示されている（特許文献１参照）。

特開２０１１−５８０６７号公報

しかしながら、このような装置を用いて半導体ウエハ等の基板上に窒化チタン膜等の窒化膜を処理室内で形成した後に、処理室から基板を搬出すると、窒化膜に不均一な自然酸化膜が形成され、窒化膜の特性が基板面内で不均一になるという問題があった。

本発明の主な目的は、原料ガスおよび窒素含有ガスを用いて形成した窒化膜の特性の均一性を向上できる基板処理装置および半導体装置の製造方法を提供することにある。

本発明によれば、
基板を支持する基板支持部材と、
前記基板支持部材を収容可能な処理室と、
前記基板支持部材を回転させる回転機構と、
前記基板を加熱する加熱系と、
前記基板支持部材を前記処理室から搬出する搬出機構と、
前記処理室に金属原料ガスを供給する原料ガス供給系と、
前記処理室に窒素含有ガスを供給する窒素含有ガス供給系と、
前記基板を第１の温度で加熱しつつ、前記金属原料ガスと前記窒素含有ガスを用いて前記基板に金属窒化膜を形成した後、前記基板を前記第１の温度より低い第２の温度まで降温し、その後、前記処理室から前記基板を支持した前記基板支持部材を回転させながら搬出させ、前記基板の温度が前記第２の温度より低い第３の温度となるまで前記基板支持部材を回転させるよう前記加熱系、前記原料ガス供給系、前記窒素含有ガス供給系、前記搬出機構および前記回転機構を制御するように構成される制御部と、を有する基板処理装置が提供される。

また、本発明によれば、
処理室に基板を搬入する工程と、
前記基板を第１の温度で加熱しつつ、金属原料ガスと窒素含有ガスを用いて前記基板に金属窒化膜を形成する工程と、
前記基板を前記第１の温度より低い第２の温度まで降温する工程と、
前記処理室から、回転させながら前記基板を搬出する工程と、
前記基板の温度が前記第２の温度より低い第３の温度となるまで前記基板を回転させる工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。

本発明によれば、原料ガスおよび窒素含有ガスを用いて形成した窒化膜の特性の均一性を向上できる基板処理装置および半導体装置の製造方法が提供される。

図１は、本発明の好ましい実施の形態で好適に用いられる基板処理装置の構成を説明するための概略斜透視図である。 図２は、本発明の好ましい第１の実施の形態で好適に用いられる処理炉の一例とそれに付随する部材を説明するための概略構成図であって、処理炉部分を概略縦断面で示す図であり、図３のＢ−Ｂ線概略縦断面である。 図３は、図２に示す処理炉のＡ−Ａ線概略横断面図である。 図４は、本発明の好ましい第１の実施の形態の基板処理装置で好適に用いられるコントローラと当該コントローラによって制御される各部材を説明するためのブロック図である。 図５は、本発明の好ましい第１の実施の形態の基板処理装置を使用して窒化チタン膜を形成するプロセスを説明するためのフローチャートである。 図６は、本発明の好ましい第１の実施の形態の基板処理装置を使用して窒化チタン膜を形成するプロセスを説明するためのタイミングチャートである。 図７は、本発明の好ましい第２の実施の形態で好適に用いられる処理炉の一例とそれに付随する部材を説明するための概略構成図であって、処理炉部分を概略縦断面で示す図であり、図８のＤ−Ｄ線概略縦断面である。 図８は、図７に示す処理炉のＣ−Ｃ線概略横断面図である。 図９は、本発明の好ましい第２の実施の形態の基板処理装置で好適に用いられるコントローラと当該コントローラによって制御される各部材を説明するためのブロック図である。 図１０は、本発明の好ましい第２の実施の形態の基板処理装置を使用して窒化チタン膜を形成するプロセスを説明するためのフローチャートである。 図１１は、本発明の好ましい第２の実施の形態の基板処理装置を使用して窒化チタン膜を形成するプロセスを説明するためのタイミングチャートである。

以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら説明する。

まず、本発明の各好ましい実施の形態で好適に使用される基板処理装置について説明する。この基板処理装置は、半導体装置の製造に使用される半導体製造装置の一例として構成されているものである。

下記の説明では、基板処理装置の一例として、基板に対し成膜処理等をおこなう縦型の装置を使用した場合について述べる。しかし、本発明は、縦型装置の使用を前提としたものでなく、例えば、枚葉装置を使用しても良い。

図１を参照すれば、基板処理装置１０１では、基板の一例となるウエハ２００を収納したカセット１１０が使用されており、ウエハ２００は半導体シリコン等の材料から構成されている。基板処理装置１０１は筐体１１１を備えており、筐体１１１の内部にはカセットステージ１１４が設置されている。カセット１１０はカセットステージ１１４上に工程内搬送装置（図示せず）によって搬入されたり、カセットステージ１１４上から搬出されたりする。

カセットステージ１１４上にはカセット１１０が、工程内搬送装置（図示せず）によって、カセット１１０内のウエハ２００が垂直姿勢を保持しかつカセット１１０のウエハ出し入れ口が上方向を向くように載置される。カセットステージ１１４は、カセット１１０を筐体１１１の後方に右回り縦方向９０°回転し、カセット１１０内のウエハ２００が水平姿勢となり、カセット１１０のウエハ出し入れ口が筐体１１１の後方を向くように動作可能となるよう構成されている。

筐体１１１内の前後方向の中央部より前方側にはカセット棚１０５が設置されており、カセット棚１０５は複数段複数列にて複数個のカセット１１０を保管するように構成されている。カセット棚１０５にはウエハ移載機構１２５の搬送対象となるカセット１１０が収納される移載棚１２３が設けられている。

カセットステージ１１４の上方には予備カセット棚１０７が設けられ、予備的にカセット１１０を保管するように構成されている。

カセットステージ１１４とカセット棚１０５との間には、カセット搬送装置１１８が設置されている。カセット搬送装置１１８は、カセット１１０を保持したまま昇降可能なカセットエレベータ１１８ａと、搬送機構としてのカセット搬送機構１１８ｂとを備えている。カセット搬送装置１１８はカセットエレベータ１１８ａとカセット搬送機構１１８ｂとの連動動作により、カセットステージ１１４とカセット棚１０５と予備カセット棚１０７との間で、カセット１１０を搬送するように構成されている。

カセット棚１０５の後方には、ウエハ移載装置１２５が設置されている。ウエハ移載装置１２５は、ウエハ２００を水平方向に回転ないし直動可能なウエハ移載機構１２５ａと、ウエハ移載機構１２５ａを昇降させるためのウエハ移載機構エレベータ１２５ｂとを備えている。ウエハ移載機構１２５ａにはウエハ２００をピックアップするためのツイーザ１２５ｃが設けられている。ウエハ移載装置１２５はウエハ移載機構１２５ａとウエハ移載機構エレベータ１２５ｂとの連動動作により、ツイーザ１２５ｃをウエハ２００の載置部として、ウエハ２００をボート２１７に対して装填（チャージング）したり、ボート２１７から脱装（ディスチャージング）したりするように構成されている。

カセット棚１０５の上方には、清浄化した雰囲気であるクリーンエアを供給するクリーンユニット１３４ａが設置されている。クリーンユニット１３４ａは供給ファン（図示せず）および防塵フィルタ（図示せず）を備えている。当該クリーンエアは、筐体１１１の内部を流通し、その後、筐体１１１の外部に排気されるようになっている。

筐体１１１の左側端部には、クリーンエアを供給するクリーンユニット１３４ｂが設置されている。クリーンユニット１３４ｂも供給ファン（図示せず）および防塵フィルタ（図示せず）を備えており、クリーンエアをウエハ移載機構１２５ａ等の近傍を流通させるように構成されている。当該クリーンエアは、ウエハ移載機構１２５ａ等の近傍を流通した後に、筐体１１１の外部に排気されるようになっている。

筐体１１１の後部上方には、ウエハ２００を熱処理する処理炉２０２が設けられている。処理炉２０２の下部には、大気圧未満の圧力（以下、負圧という）を維持可能な気密性能を有する筐体（以下、耐圧筐体という）７１１が設置されている。耐圧筐体７１１によりボート２１７を収容可能な容積を有するロードロック方式の待機室であるロードロック室７１０が形成されている。

（第１の実施の形態）
図１、２を参照すれば、処理炉２０２にはウエハ２００を加熱するための加熱装置（加熱手段）であるヒータ２０７が設けられている。ヒータ２０７は上方が閉塞された円筒形状の断熱部材と複数本のヒータ素線とを備えており、断熱部材に対しヒータ素線が設けられたユニット構成を有している。ヒータ２０７の内側には、ウエハ２００を処理するための石英製の反応管２０３がヒータ２０７と同心円状に設けられている。

反応管２０３の下側にはマニホールド２０９が設けられている。反応管２０３の下部開口部の外側には環状のフランジ２０４が設けられている。マニホールド２０９は、筒状の側壁２０８と、側壁２０８の上部開口部および下部開口部の外側にそれぞれ設けられた環状のフランジ２０５、２０６とを備えている。反応管２０３のフランジ２０４とマニホールド２０９の上側のフランジ２０５との間には気密部材としてのＯリング２２２が配置され、両者の間は気密にシールされている。

マニホールド２０９の下側にはゲートバルブ７３０が取り付けられている。マニホールド２０９の下側のフランジ２０６にゲートバルブ７３０が取り付けられ、マニホールド２０９の下端部がゲートバルブ７３０によって開閉されるように構成されている。

ゲートバルブ７３０は、取付部材７４０を介して耐圧筐体７１１に取り付けられている。耐圧筐体７１１の天井壁７２０には貫通孔７２１が設けられ、貫通孔７２１には、取付部材７４０が取り付けられている。取付部材７４０は、筒状の側壁７４４と、側壁７４４の上部開口部および下部開口部の外側にそれぞれ設けられた環状のフランジ７４２、７４６とを備えている。取付部材７４０の側壁７４４に耐圧筐体７１１の天井壁７２０が取り付けられている。取付部材７４０の上側のフランジ７４２には、ゲートバルブ７３０が取り付けられている。

耐圧筐体７１１で形成されるロードロック室７１０内には、反応管２０３に対しボート２１７を昇降させるボートエレベータ１１５が設けられている。ボートエレベータ１１５の昇降台にはアーム１２８が連結されている。アーム１２８には、取付部材７４０の下端開口を気密に閉塞可能な炉口蓋体としてのシールキャップ２１９が水平に設けられている。

シールキャップ２１９は取付部材７４０の下端に垂直方向下側から当接されるようになっている。シールキャップ２１９は例えばステンレス等の金属からなり、円盤状に形成されている。取付部材７４０の下端開口端部に設けられた環状のフランジ７４６とシールキャップ２１９の上面との間には気密部材（以下Ｏリング）２２０が配置され、両者の間は気密にシールされている。少なくとも、反応管２０３、マニホールド２０９、取付部材７４０およびシールキャップ２１９により処理室２０１が形成されている。

シールキャップ２１９上にはボート２１７を支持するボート支持台２１８が、後述する回転軸２６５を介して設けられている。ボート支持台２１８は、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料で構成され断熱部として機能すると共にボートを支持する支持体となっている。ボート２１７は、ボート支持台２１８上に立設されている。ボート２１７は例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料で構成されている。ボート２１７はボート支持台２１８に固定された底板２１０とその上方に配置された天板２１１とを有しており、底板２１０と天板２１１との間に複数本の支柱２１２が架設された構成を有している。ボート２１７には複数枚のウエハ２００が保持される。複数枚のウエハ２００は、互いに一定の間隔をあけながら水平姿勢を保持しかつ互いに中心を揃えた状態で反応管２０３の管軸方向に多段に積載されボート２１７の支柱２１２に支持されている。

シールキャップ２１９の処理室２０１と反対側にはボート２１７を回転させるボート回転機構２６７が設けられている。ボート回転機構２６７の回転軸２６５はシールキャップ２１９を貫通してボート支持台２１８に接続されており、回転機構２６７によって、ボート支持台２１８を介してボート２１７を回転させることでウエハ２００を回転させる。

シールキャップ２１９は反応管２０３の外部に設けられた昇降機構としてのボートエレベータ１１５によって垂直方向に昇降され、これによりボート２１７を処理室２０１内に対し搬入搬出することが可能となっている。

なお、反応管２０３、ウエハ２００、ボート２１７、ボート支持台２１８および回転軸２６５は同心円状に設けられている。

耐圧筐体７１１の前壁７１４にはウエハ搬入搬出口７１２が開設されており、ウエハ搬入搬出口７１２はゲートバルブ７７０によって開閉されるようになっている。耐圧筐体７１１の左側の側壁７１６にはロードロック室７１０へ窒素ガス等の不活性ガスを供給するためのガス供給管７５０が接続され、右側の側壁７１８には、ロードロック室１４１内を負圧に排気するための排気管７６０が接続されている。

ガス供給管７５０には、上流側から順に、流量制御装置であるマスフローコントローラ７５２および開閉弁であるバルブ７５４が設けられている。主に、ガス供給管７５０、マスフローコントローラ７５２およびバルブ７５４によりロードロック室７１０へのガス供給系７５１が構成されている。

排気管７６０には、ロードロック室７１０内の圧力を検出する圧力検出器（圧力検出部）としての圧力センサ７６２および開閉弁であるバルブ７６４を介して真空排気装置としての真空ポンプ７６６が接続されており、ロードロック室７１０内の圧力が所定の圧力（真空度）となるよう真空排気し得るように構成されている。真空ポンプ７６４の下流側は排気管２３２に接続されている。主に、排気管７６０、圧力センサ７６２、バルブ７６４、真空ポンプ７６６によりロードロック室７１０の排気系７６１が構成される。

以上の処理炉２０２およびロードロック室７１０では、ゲートバルブ７７０を開け、ウエハ搬入搬出口７１２を介して、カセット棚１０５の移載棚１２３に収納されたカセット１１０から、バッチ処理される複数枚のウエハ２００が、ウエハ移載装置１２５によって、ボート２１７に多段に積層されるように搭載され、ゲートバルブ７７０が閉められ、ゲートバルブ７３０も閉められた状態で、排気系７６１によってロードロック室７１０内を排気し、その後、ガス供給系７５１によってロードロック室７１０内を窒素ガスによって大気圧とし、その後、ゲートバルブ７３０を開け、ボート２１７をヒータ２０７によって所定の温度に加熱されている処理室２０１内に挿入し、シールキャップ２１９によって、取付部材７４０の下端開口を気密に閉塞した後、処理室２０１内でウエハ１００の処理を行い、ウエハ１００の処理が終わると、ボート２１７を下降させて処理室２０１から搬出し、ゲートバルブ７３０を閉じ、ゲートバルブ７７０を開けて、ウエハ搬入搬出口７１２を介して、ウエハ移載装置１２５によってウエハ２００をロードロック室７１０から搬出し、カセット棚１０５の移載棚１２３に収納されたカセット１１０に移載するようになっている。

図２および図３を参照すれば、原料ガスを供給するための２本のガス供給管３１０、３２０が設けられている。

ガス供給管３１０には、上流側から順に、開閉弁であるバルブ３１４、流量制御装置（流量制御手段）である液体マスフローコントローラ３１２、気化ユニット（気化手段）である気化器３１５および開閉弁であるバルブ３１３が設けられている。

ガス供給管３１０の下流側の端部は、マニホールド２０９を貫通して設けられており、マニホールド２０９の内側でガス供給管３１０の先端部にノズル４１０の下端部が接続されている。ノズル４１０は、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における円弧状の空間で、反応管２０３の内壁に沿った上下方向（ウエハ２００の積載方向）に延在している。ノズル４１０の側面には原料ガスを供給する多数のガス供給孔４１１が設けられている。ガス供給孔４１１は、下部から上部にわたって同一または、大きさに傾斜をつけた開口面積を有し、同じピッチで設けられている。ガス供給孔４１１は反応管２０３の中心を向くように開口している。

さらに、ガス供給管３１０には、気化器３１５とバルブ３１３との間に、後述の排気管２３２に接続されたベントライン６１０及びバルブ６１２が設けられている。

主に、ガス供給管３１０、バルブ３１４、液体マスフローコントローラ３１２、気化器３１５、バルブ３１３、ノズル４１０、ベントライン６１０、バルブ６１２によりガス供給系（ガス供給手段）３０１が構成されている。

また、ガス供給管３１０にはキャリアガスを供給するためのキャリアガス供給管５１０が、バルブ３１３の下流側で接続されている。キャリアガス供給管５１０にはマスフローコントローラ５１２及びバルブ５１３が設けられている。主に、キャリアガス供給管５１０、マスフローコントローラ５１２、バルブ５１３によりキャリアガス供給系（不活性ガス供給系、不活性ガス供給手段）５０１が構成されている。

ガス供給管３１０では、液体原料が液体マスフローコントローラ３１２で流量調整されて気化器３１５に供給され気化されて原料ガスとなって供給される。

原料ガスを処理室２０１に供給していない間は、バルブ３１３を閉じ、バルブ６１２を開けて、バルブ６１２を介して原料ガスをベントライン６１０に流しておく。

そして、原料ガスを処理室２０１に供給する際には、バルブ６１２を閉じ、バルブ３１３を開けて、原料ガスをバルブ３１３の下流のガス供給管３１０に供給する。一方、キャリアガスがマスフローコントローラ５１２で流量調整されてバルブ５１３を介してキャリアガス供給管５１０から供給され、原料ガスはバルブ３１３の下流側でこのキャリアガスと合流し、ノズル４１０を介して処理室２０１に供給される。

ガス供給管３２０には、上流側から順に流量制御装置（流量制御手段）であるマスフローコントローラ３２２および開閉弁であるバルブ３２３が設けられている。

ガス供給管３２０の下流側の端部は、マニホールド２０９を貫通して設けられており、マニホールド２０９の内側でガス供給管３２０の先端部にノズル４２０の下端部が接続されている。ノズル４２０は、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における円弧状の空間で、反応管２０３の内壁に沿った上下方向（ウエハ２００の積載方向）に延在している。ノズル４２０の側面には原料ガスを供給する多数のガス供給孔４２１が設けられている。ガス供給孔４２１は、下部から上部にわたって同一または、大きさに傾斜をつけた開口面積を有し、同じピッチで設けられている。ガス供給孔４２１は反応管２０３の中心を向くように開口している。

さらに、ガス供給管３２０には、マスフローコントローラ３２２とバルブ３２３との間に、後述の排気管２３２に接続されたベントライン６２０及びバルブ６２２が設けられている。

主に、ガス供給管３２０、マスフローコントローラ３２２、バルブ３２３、ノズル４２０、ベントライン６２０、バルブ６２２によりガス供給系（ガス供給手段）３０２が構成されている。第１および第２の実施の形態では、ガス供給系３０２は、処理室２０１に窒素含有ガスを供給する窒素含有ガス供給系として用いられる。

また、ガス供給管３２０にはキャリアガスを供給するためのキャリアガス供給管５２０が、バルブ３２３の下流側で接続されている。キャリアガス供給管５２０にはマスフローコントローラ５２２及びバルブ５２３が設けられている。主に、キャリアガス供給管５２０、マスフローコントローラ５２２、バルブ５２３によりキャリアガス供給系（不活性ガス供給系、不活性ガス供給手段）５０２が構成されている。

ガス供給管３２０では、気体原料ガスがマスフローコントローラ３２２で流量調整されて供給される。

原料ガスを処理室２０１に供給していない間は、バルブ３２３を閉じ、バルブ６２２を開けて、バルブ６２２を介して原料ガスをベントライン６２０に流しておく。

そして、原料ガスを処理室２０１に供給する際には、バルブ６２２を閉じ、バルブ３２３を開けて、原料ガスをバルブ３２３の下流のガス供給管３２０に供給する。一方、キャリアガスがマスフローコントローラ５２２で流量調整されてバルブ５２３を介してキャリアガス供給管５２０から供給され、原料ガスはバルブ３２３の下流側でこのキャリアガスと合流し、ノズル４２０を介して処理室２０１に供給される。

マニホールドに排気口２３０が設けられている。排気口２３０には、処理室２０１内の雰囲気を排気する排気管２３１が接続されている。排気管２３１には処理室２０１内の圧力を検出する圧力検出器（圧力検出部）としての圧力センサ２４５および圧力調整器（圧力調整部）としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２４３を介して真空排気装置としての真空ポンプ２４６が接続されており、処理室２０１内の圧力が所定の圧力（真空度）となるよう真空排気し得るように構成されている。真空ポンプ２４６の下流側の排気管２３２は廃ガス処理装置（図示せず）等に接続されている。なお、ＡＰＣバルブ２４３は、弁を開閉して処理室２０１内の真空排気・真空排気停止ができ、更に弁開度を調節してコンダクタンスを調整して処理室２０１内の圧力調整をできるようになっている開閉弁である。主に、排気管２３１、ＡＰＣバルブ２４３、真空ポンプ２４６、圧力センサ２４５により排気系２３３が構成される。

反応管２０３内には温度検出器としての温度センサ２６３が設置されており、温度センサ２６３により検出された温度情報に基づきヒータ２０７への供給電力を調整することで、処理室２０１内の温度が所望の温度分布となるように構成されている。温度センサ２６３は、Ｌ字型に構成されており、マニホールド２０９を貫通して導入され、反応管２０３の内壁に沿って設けられている。

ウエハ２００を処理する際には、反応管２０３内にウエハを搭載したボート２１７を導入する。ボート２１７は、ボートエレベータ１１５により反応管２０３に対し昇降（出入り）することができるようになっている。ボート２１７が反応管２０３内に導入されると、取付部材７４０の下端のフランジ７４６がＯリング２２０を介してシールキャップ２１９で気密にシールされる。ボート２１７はボート支持台２１８に支持されている。処理の均一性を向上するために、ボート回転機構２６７を駆動し、ボート支持台２１８に支持されたボート２１７を回転させる。

図４を参照すれば、コントローラ２８０は、操作メニュー等を表示するディスプレイ２８８と、複数のキーを含んで構成され、各種の情報や操作指示が入力される操作入力部２９０と、を備えている。また、コントローラ２８０は、基板処理装置１０１全体の動作を司るＣＰＵ２８１と、制御プログラムを含む各種プログラム等が予め記憶されたＲＯＭ２８２と、各種データを一時的に記憶するＲＡＭ２８３と、各種データを記憶して保持するＨＤＤ２８４と、ディスプレイ２８８への各種情報の表示を制御すると共にディスプレイ２８８からの操作情報を受け付けるディスプレイドライバ２８７と、操作入力部２９０に対する操作状態を検出する操作入力検出部２８９と、カセットステージ１１４、カセット搬送装置１１８、ウエハ移載装置１２５、ロードロック室制御部７７２、後述する温度制御部２９１、後述する圧力制御部２９４、真空ポンプ２４６、ボート回転機構２６７、マスフローコントローラ３１２、３２２、５１２、５２２、後述するバルブ制御部２９９等の各部材と各種情報の送受信を行う通信インタフェース（Ｉ／Ｆ）部２８５と、を備えている

ＣＰＵ２８１、ＲＯＭ２８２、ＲＡＭ２８３、ＨＤＤ２８４、ディスプレイドライバ２８７、操作入力検出部２８９および通信Ｉ／Ｆ部２８５は、システムバスＢＵＳ２８６を介して相互に接続されている。従って、ＣＰＵ２８１は、ＲＯＭ２８２、ＲＡＭ２８３、ＨＤＤ２８４へのアクセスを行うことができると共に、ディスプレイドライバ２８７を介したディスプレイ２８８への各種情報の表示の制御およびディスプレイ２８８からの操作情報の把握、通信Ｉ／Ｆ部２８５を介した各部材との各種情報の送受信の制御を行うことができる。また、ＣＰＵ２８１は、操作入力検出部２８９を介して操作入力部２９０に対するユーザの操作状態を把握することができる。

ロードロック室制御部７７２には、コントローラ２８０との間で、ゲートバルブ７３０、７７０の開閉情報、ボートエレベータ１１５の昇降情報、ロードロック室７１０の圧力設定情報等の各種情報を送受信する通信Ｉ／Ｆ部７７４が接続されている。通信Ｉ／Ｆ部７７４とコントローラ２８０の通信Ｉ／Ｆ部２８５はケーブル７８４で接続されている。ロードロック室制御部７７２は、受信したゲートバルブ７３０、７７０の開閉情報に基づいたゲートバルブ７３０、７７０の開閉動作等の制御、受信したボートエレベータ１１５の昇降情報に基づいたボートエレベータ１１５の昇降動作の制御、受信したロードロック室の圧力設定情報等と圧力センサ７６２からの圧力情報等に基づいた真空ポンプ７６６の起動・停止制御、マスフローコントローラ７５２の流量制御、バルブ７５４、７６４の開閉動作制御等を行う。ロードロック室制御部７７２もコンピュータによって実現されている。

温度制御部２９１は、ヒータ２０７と、ヒータ２０７に電力を供給する加熱用電源２５０と、温度センサ２６３と、コントローラ２８０との間で設定温度情報等の各種情報を送受信する通信Ｉ／Ｆ部２９３と、受信した設定温度情報と温度センサ２６３からの温度情報等に基づいて加熱用電源２５０からヒータ２０７への供給電力を制御するヒータ制御部２９２とを備えている。ヒータ制御部２９２もコンピュータによって実現されている。温度制御部２９１の通信Ｉ／Ｆ部２９３とコントローラ２８０の通信Ｉ／Ｆ部２８５はケーブル７８５で接続されている。

圧力制御部２９４は、ＡＰＣバルブ２４３と、圧力センサ２４５と、コントローラ２８０との間で設定圧力情報、ＡＰＣバルブ２４３の開閉情報等の各種情報を送受信する通信Ｉ／Ｆ部２９６と、受信した設定圧力情報、ＡＰＣバルブ２４３の開閉情報等と圧力センサ２４５からの圧力情報等に基づいてＡＰＣバルブ２４３の開閉や開度を制御するＡＰＣバルブ制御部２９５とを備えている。ＡＰＣバルブ制御部２９５もコンピュータによって実現されている。圧力制御部２９４の通信Ｉ／Ｆ部２９６とコントローラ２８０の通信Ｉ／Ｆ部２８５はケーブル７８６で接続されている。

カセットステージ１１４、カセット搬送装置１１８、ウエハ移載装置１２５、真空ポンプ２４６、ボート回転機構２６７、液体マスフローコントローラ３１２、マスフローコントローラ３２２、５１２、５２２とコントローラ２８０の通信Ｉ／Ｆ部２８５は、それぞれケーブル７８１、７８２、７８３、７８７、７８８、７８９、７９０、７９２、７９３で接続されている。

バルブ制御部２９９は、バルブ３１３、３１４、３２３、５１３、５２３、６１２、６２２と、エアバルブであるバルブ３１３、３１４、３２３、５１３、５２３、６１２、６２２へのエアの供給を制御する電磁バルブ群２９８とを備えている。電磁バルブ群２９８は、バルブ３１３、３１４、３２３、５１３、５２３、６１２、６２２にそれぞれ対応する電磁バルブ２９７を備えている。電磁バルブ群２９８とコントローラ２８０の通信Ｉ／Ｆ部２８５はケーブル７９５で接続されている。

以上のようにして、カセットステージ１１４、カセット搬送装置１１８、ウエハ移載装置１２５、ゲートバルブ７３０、７７０、マスフローコントローラ７５２、バルブ７５４、７６４、真空ポンプ７６６、ボートエレベータ１１５、圧力センサ７６２、加熱用電源２５０、温度センサ２６３、ＡＰＣバルブ２４３、圧力センサ２４５、真空ポンプ２４６、ボート回転機構２６７、液体マスフローコントローラ３１２、マスフローコントローラ３２２、５１２、５２２、バルブ３１３、３１４、３２３、５１３、５２３、６１２、６２２等の各部材はコントローラ２８０に接続されている。

コントローラ２８０は、カセットステージ１１４によるカセット１１０の姿勢制御、カセット搬送装置１１８によるカセット１１０の搬送動作制御、ウエハ移載装置１２５によるウエハ２００の移載動作制御、ゲートバルブ７３０、７７０の開閉動作制御、真空ポンプ７６６の起動・停止制御、マスフローコントローラ７５２の流量制御、圧力センサ７６２からの圧力情報に基づくバルブ７５４、７６４の開閉動作制御を介したロードロック室７１０内の圧力制御、ボートエレベータ１１５の昇降動作制御を介したボート２１７の昇降動作制御、温度センサ２６３からの温度情報に基づく加熱用電源２５０からヒータ２０７への電力供給量調整動作を介した温度制御、ＡＰＣバルブ２４３の開閉制御および圧力センサ２４５からの圧力情報に基づく開度調整動作を介した圧力制御、真空ポンプ２４６の起動・停止制御、ボート回転機構２６７の回転速度調節制御を介したボート２１７の回転速度調節制御、液体マスフローコントローラ３１２、マスフローコントローラ３２２、５１２、５２２の流量制御、バルブ３１３、３１４、３２３、５１３、５２３、６１２、６２２の開閉動作制御等をそれぞれ行うようになっている。

次に、上述の基板処理装置１０１を用いて大規模集積回路（ＬＳＩ：Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）を製造する半導体装置（デバイス）の製造工程の一例について説明する。尚、以下の説明において、基板処理装置１０１を構成する各部の動作はコントローラ２８０により制御される。

ＬＳＩは、シリコンウエハ上に処理を施すウエハプロセスを行なった後、組立工程、試験工程、信頼性試験工程を経て製造される。ウエハプロセスは、シリコンウエハに酸化、拡散などの加工を施す基板工程と、その表面に配線を形成する配線工程とに区分され、配線工程では、リソグラフィ工程を中心に洗浄、熱処理、膜形成などが反復して行なわれる。リソグラフィ工程では、レジストパターンを形成し、該パターンをマスクとしてエッチングを行なうことにより該パターンの下層を加工する。

次に、基板処理装置１０１を使用して，シリコンウエハ上に電極や拡散バリア等に使用される窒化チタン（ＴｉＮ）膜を形成する工程を説明する。

ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法やＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法では、例えば、ＣＶＤ法の場合、形成する膜を構成する複数の元素を含む複数種類のガス等を同時に供給し、また、ＡＬＤ法の場合、形成する膜を構成する複数の元素を含む複数種類のガス等を交互に供給する。そして、供給時の供給流量、供給時間、プラズマパワーなどの処理条件を制御することにより、例えば、酸化シリコン膜（ＳｉＯ膜）やシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）を形成する。それらの技術では、例えばＳｉＯ膜を形成する場合、膜の組成比が化学量論組成であるＯ／Ｓｉ≒２となるように、また例えばＳｉＮ膜を形成する場合、膜の組成比が化学量論組成であるＮ／Ｓｉ≒１．３３となるようにすることを目的として、供給条件を制御する。

一方、ＡＬＤ法とは異なり、形成する膜の組成比が化学量論組成とは異なる所定の組成比となるようにすることを目的として、供給条件を制御することも可能である。すなわち、形成する膜を構成する複数の元素のうち少なくとも一つの元素が他の元素よりも化学量論組成に対し過剰となるようにすることを目的として、供給条件を制御する。このように形成する膜を構成する複数の元素の比率、すなわち、膜の組成比を制御しつつ成膜を行うことも可能である。以下では、ＡＬＤ法により、異なる種類の元素を含む複数種類のガスを交互に供給して化学量論組成を有する窒化チタン膜を形成するシーケンス例について説明する。

ここでは第１の元素をチタン（Ｔｉ）、第２の元素を窒素（Ｎ）とし、第１の元素を含む原料としてチタン含有原料であって液体原料の四塩化チタン（ＴｉＣｌ_４）を気化した四塩化チタン（ＴｉＣｌ_４）ガスを、第２の元素を含む反応ガスとして窒素含有ガスであるアンモニア（ＮＨ_３）ガスを用い、半導体シリコンウエハ２００上に窒化チタン膜を形成する例について説明する。

図１を参照すれば、工程内搬送装置（図示略）によってカセット１１０がカセットステージ１１４上に搬入されると、カセット１１０は、ウエハ２００がカセットステージ１１４の上で垂直姿勢を保持し、カセット１１０のウエハ出し入れ口が上方向を向くようにカセットステージ１１４上に載置される。その後、カセット１１０は、カセットステージ１１４によって、カセット１１０内のウエハ２００が水平姿勢となり、カセット１１０のウエハ出し入れ口が筐体１１１の後方を向くように、筐体１１１の後方に右周り縦方向９０°回転させられる。

その後、カセット１１０は、カセット棚１０５ないし予備カセット棚１０７の指定された棚位置へカセット搬送装置１１８によって自動的に搬送され受け渡され、一時的に保管された後、カセット棚１０５ないし予備カセット棚１０７からカセット搬送装置１１８によって移載棚１２３に移載されるか、もしくは直接移載棚１２３に搬送される。

カセット１１０が移載棚１２３に移載されると、予め内部が大気圧状態とされていたロードロック室７１０のウエハ搬入搬出口７１２がゲートバルブ７７０の開動作により開放される。

これ以後の工程は、図１、図２に加え、図５のフローチャートおよび図６のタイミングチャートも参照して説明する

ウエハ搬入搬出口７１２が開放されると、ウエハ２００は、カセット棚１０５の移載棚１２３に収納されたカセット１１０からウエハ移載機構１２５ａのツイーザ１２５ｃによってカセット１１０のウエハ出し入れ口を通じてピックアップされ、ウエハ搬入搬出口７１２を通じてロードロック室７１０内に搬入され、ボート２１７へ移載されて装填（ウエハチャージ）される（ステップＳ２０１）。ボート２１７にウエハ２００を受け渡したウエハ移載機構１２５ａはカセット１１０に戻り、次のウエハ１１０をボート２１７に装填する。

なお、予め、ヒータ２０７に電力を供給する加熱用電源２５０を制御して処理室２０１内を、３００〜４５０℃の範囲の温度であって、例えば、３００℃に保持しておく。また、処理室２０１は、ゲートバルブ７３０で閉じられている。処理室２０１内は、不活性ガスである窒素ガスによって大気圧に保たれている。

予め指定された枚数のバッチ処理されるウエハ２００がボート２１７に多段に積層されるように装填されると、ウエハ搬入搬出口７１２がゲートバルブ７７０によって閉じられる。真空ポンプ７６６を起動し、バルブ７６４を開けて、ロードロック室７１０を排気し、減圧にする。

その後、バルブ７６４を閉じ、バルブ７５４を開けてマスフローコントローラ７５２で流量調整した窒素ガスをロードロック室７１０に供給し、ロードロック室７１０内の圧力を圧力センサ７６２で測定し、この測定された圧力に基づき、ロードロック室７１０内を窒素ガスによって大気圧とする。

ロードロック室７１０内が大気圧になると、ゲートバルブ７３０を開ける。

その後、複数枚のウエハ２００を支持したボート２１７は、ボートエレベータ１１５によって持ち上げられて、ヒータ２０７によって所定の温度に加熱されている処理室２０１内に搬入（ボートロード）される（ステップＳ２０２）。この状態で、シールキャップ２１９はＯリング２２０を介して取付部材７４０の下端開口を気密にシールして、処理室２０１を気密にシールした状態とする。

その後、ボート２１７をボート駆動機構２６７により回転させ（ボート回転開始：ステップＳ２０３）、ウエハ２００を回転させる。

その後、ＡＰＣバルブ２４３を開いて真空ポンプ２４６により処理室２０１内が所望の圧力（真空度）となるように真空引きし、ウエハ２００の温度が３８０℃に達して温度等が安定したら（ステップＳ２０４）、処理室２０１内の温度を３８０℃に保持した状態で次のステップを順次実行する。

この際、処理室２０１内の圧力は、圧力センサ２４５で測定され、この測定された圧力に基づきＡＰＣバルブ２４３の開度がフィードバック制御される（圧力調整）。また、処理室２０１内が所望の温度となるようにヒータ２０７によって加熱される。この際、処理室２０１内が所望の温度となるように、温度センサ２６３が検出した温度情報に基づき加熱用電源２５０からヒータ２０７への電力供給具合がフィードバック制御される（温度調整）。

次に、四塩化チタン（ＴｉＣｌ_４）ガスとアンモニア（ＮＨ_３）ガスを処理室２０1内に供給することにより窒化チタン（ＴｉＮ）膜を成膜する窒化チタン膜形成工程を行う。窒化チタン膜形成工程では次の４つのステップ（Ｓ２１１〜Ｓ２１４）を順次繰り返して実行する。本実施の形態では、ＡＬＤ法を用いて窒化チタン膜を形成する。以下、図２、３、５、６を参照して、窒化チタン膜形成工程を説明する。

（ＴｉＣｌ_４供給：ステップＳ２１１）
ステップＳ２１１では、ガス供給系３０１のガス供給管３１０、ノズル４１０よりＴｉＣｌ_４を処理室２０１内に供給する。バルブ３１３を閉じておき、バルブ３１４、６１２を開ける。ＴｉＣｌ_４は常温で液体であり、液体のＴｉＣｌ_４が液体マスフローコントローラ３１２で流量調整されて気化器３１５に供給され気化器３１５で気化される。ＴｉＣｌ_４を処理室２０１に供給する前は、バルブ３１３を閉じ、バルブ６１２を開けて、バルブ６１２を介してＴｉＣｌ_４をベントライン６１０に流しておく。

そして、ＴｉＣｌ_４を処理室２０１に供給する際には、バルブ６１２を閉じ、バルブ３１３を開けて、ＴｉＣｌ_４をバルブ３１３の下流のガス供給管３１０に供給すると共に、バルブ５１３を開けて、キャリアガス（Ｎ_２）をキャリアガス供給管５１０から供給する。キャリアガス（Ｎ_２）の流量はマスフローコントローラ５１２で調整する。ＴｉＣｌ_４はキャリアガス（Ｎ_２）とバルブ３１３の下流側で合流し混合され、ノズル４１０のガス供給孔４１１を介して処理室２０１に供給されつつ排気管２３１から排気される。この時、ＡＰＣバルブ２４３を適正に調整して処理室２０１内の圧力を３０〜１００Ｐａの範囲であって、例えば３５Ｐａに維持する。液体マスフローコントローラ３１２で制御するＴｉＣｌ_４の供給量は１〜２ｇ／ｍｉｎの範囲であって、例えば１．５ｇ／ｍｉｎにする。ＴｉＣｌ_４にウエハ２００を晒す時間は３〜６０秒間で範囲であって、例えば５秒間である。また、ヒータ２０７に電力を供給する加熱用電源２５０を制御して処理室２０１内を、例えば３８０℃となるような温度に保持しておく。

このとき、処理室２０１内に流しているガスは、ＴｉＣｌ_４と不活性ガスであるＮ_２のみであり、ＮＨ_３は存在しない。したがって、ＴｉＣｌ_４は気相反応を起こすことはなく、ウエハ２００の表面や下地膜と表面反応（化学吸着）して、原料（ＴｉＣｌ_４）の吸着層（以下、Ｔｉ含有層）を形成する。ＴｉＣｌ_４の化学吸着層とは、ＴｉＣｌ_４分子の連続的な吸着層の他、不連続な化学吸着層をも含む。

同時に、ガス供給管３２０の途中につながっているキャリアガス供給管５２０から、バルブ５２３を開けてＮ_２（不活性ガス）を流すと、ＮＨ_３側のノズル４２０やガス供給管３２０にＴｉＣｌ_４が回り込むことを防ぐことができる。なお、ＴｉＣｌ_４が回り込むのを防止するためなので、マスフローコントローラ５２２で制御するＮ_２（不活性ガス）の流量は少なくてよい。

（残留ガス除去：ステップＳ２１２）
ステップＳ２１２では、残留ＴｉＣｌ_４等の残留ガスを処理室２０１内から除去する。ガス供給管３１０のバルブ３１３を閉めて処理室２０１へのＴｉＣｌ_４の供給を停止し、バルブ６１２を開けてベントライン６１０へＴｉＣｌ_４を流す。このとき排気管２３１のＡＰＣバルブ２４３を全開として、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を２０Ｐａ以下となるまで排気し、処理室２０１内に残留する残留ＴｉＣｌ_４等の残留ガスを処理室２０１内から排除する。このときＮ_２等の不活性ガスを、ＴｉＣｌ_４供給ラインであるガス供給管３１０から、さらには、ガス供給管３２０から、処理室２０１内へ供給すると、さらに残留ＴｉＣｌ_４等の残留ガスを排除する効果が高まる。

（ＮＨ_３供給：ステップＳ２１３）
ステップＳ２１３では、ＮＨ_３をガス供給系３０２のガス供給管３２０よりノズル４２０のガス供給孔４２１を介して処理室２０１内に供給する。

ＮＨ_３はマスフローコントローラ３２２で流量調整されてガス供給管３２０より処理室２０１内に供給される。ＮＨ_３は、処理室２０１内に供給する前は、バルブ３２３を閉じ、バルブ６２２を開けて、バルブ６２２を介してベントライン６２０に流しておく。そして、ＮＨ_３を処理室２０１内に供給する際には、バルブ６２２を閉じ、バルブ３２３を開けて、ＮＨ_３をバルブ３２３の下流のガス供給管３２０に供給すると共に、バルブ５２３を開けて、キャリアガス（Ｎ_２）をキャリアガス供給管５２０から供給する。キャリアガス（Ｎ_２）の流量はマスフローコントローラ５２２で調整する。ＮＨ_３はキャリアガス（Ｎ_２）とバルブ３２３の下流側で合流し混合され、ノズル４２０のガス供給孔４２１を介して処理室２０１に供給されつつ排気管２３１から排気される。この時、ＡＰＣバルブ２４３を適正に調整して処理室２０１内の圧力を３０〜１０００Ｐａの範囲であって、例えば７０Ｐａに維持する。マスフローコントローラ３２２で制御するＮＨ_３の供給量は５０００〜１００００ｓｃｃｍの範囲であって、例えば７５００ｓｃｃｍにする。ＮＨ_３にウエハ２００を晒す時間は１０〜１２０秒間で範囲であって、例えば１５秒間である。また、ヒータ２０７に電力を供給する加熱用電源２５０を制御して処理室２０１内を、例えば３８０℃となるような温度に保持しておく。なお、温度変更には時間がかかるためＴｉＣｌ_４ガスを供給する際の温度と同一とすることが好ましい。

このとき、処理室２０１内に流しているガスはＮＨ_３ガスであり、処理室２０１内にはＴｉＣｌ_４ガスは流していない。したがって、ＮＨ_３ガスは気相反応を起こすことはなく、ステップＳ２１１でウエハ２００上に形成された第１の層としてのチタン含有層と反応する。これによりチタン含有層は窒化されて、チタン（第１の元素）及び窒素（第２の元素）を含む第２の層、すなわち、窒化チタン層（ＴｉＮ層）へと改質される。

同時に、ガス供給管３１０の途中につながっているキャリアガス供給管５１０から、バルブ５１３を開けてＮ_２（不活性ガス）を流すと、ＴｉＣｌ_４側のノズル４１０やガス供給管３１０にＮＨ_３が回り込むことを防ぐことができる。なお、ＮＨ_３が回り込むのを防止するためなので、マスフローコントローラ５１２で制御するＮ_２（不活性ガス）の流量は少なくてよい。

（残留ガス除去：ステップＳ２１４）
ステップＳ２１４では、未反応もしくは窒化に寄与した後の残留ＮＨ_３等の残留ガスを処理室２０１内から除去する。ガス供給管３２０のバルブ３２３を閉めて処理室２０１へのＮＨ_３の供給を停止し、バルブ６２２を開けてベントライン６２０へＮＨ_３を流す。このとき排気管２３１のＡＰＣバルブ２４３を全開として、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を２０Ｐａ以下となるまで排気し、処理室２０１内に残留する残留ＮＨ_３等の残留ガスを処理室２０１内から排除する。このときＮ_２等の不活性ガスを、ＮＨ_３供給ラインであるガス供給管３２０から、さらには、ガス供給管３１０から、処理室２０１内へ供給すると、さらに残留ＮＨ_３等の残留ガスを排除する効果が高まる。

上記ステップＳ２１１〜Ｓ２１４を１サイクルとし、少なくとも１回以上行なう（ステップＳ２１５）ことによりウエハ２００上にＡＬＤ法を用いて所定膜厚の窒化チタン膜を成膜する。

所定膜厚の窒化チタン膜を形成する成膜処理がなされると、Ｎ_２等の不活性ガスを処理室２０１内へ供給しつつ排気することで処理室２０１内を不活性ガスでパージする（ガスパージ：ステップＳ２２２）。なお、ガスパージは、残留ガスを除去したのち、ＡＰＣバルブ２４３を閉じ、バルブ５１３、５２３を開いて行うＮ_２等の不活性ガスの処理室２０１内への供給と、その後、バルブ５１３、５２３を閉じてＮ_２等の不活性ガスの処理室２０１内への供給を停止すると共に、ＡＰＣバルブ２４３を開いて行う処理室２０１内の真空引きとを繰り返して行うことが好ましい。

その後、ＡＰＣバルブ２４３を閉じておき、バルブ５１３、５２３を開いて処理室２０１内の雰囲気をＮ_２等の不活性ガスで置換し（不活性ガス置換）、処理室２０１内の圧力を大気圧に復帰する（大気圧復帰：ステップＳ２２３）。その後、真空ポンプ２４６を止める。

その後、処理室２０１内で、所定の温度、例えば、３５０℃までウエハ２００を冷却する。

その後、ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９を下降して、取付部材７４０の下端を開口するとともに、処理済ウエハ２００をボート２１７に搭載した状態で、ボート２１７を下降して、処理室２０１から、窒素置換されたロードロック室７１０に搬出（ボートアンロード：ステップＳ２２４）する。 その後、ゲートバルブ７３０を閉じる。

ボート２１７を下降する際には、ボート回転機構２６７によってボート２１７を回転させたままとしておく。ボート２１７の下降が終了しウエハ２００が所定温度まで冷却（ウエハ冷却：ステップＳ２２５）された後、ボート回転機構２６７を止め、ボート２１７の回転を止める（ボート回転停止：ステップＳ２２６）。なお、ボート２１７は、ステップ２０３で回転を開始してからステップ２２６で回転を止めるまでは回転させたままにしておく。

その後、ゲートバルブ７７０を開け、ウエハ搬入搬出口７１２を開放する。その後、図１を参照すれば、ウエハ２００は、ウエハ移載機構１２５ａのツイーザ１２５ｃによって、ロードロック室７１０内のボート２１７から順次搬出され、カセット棚１０５の移載棚１２３に収納されたカセット１１０に移載される（ウエハディスチャージ：ステップＳ２２７）。これにより１回の成膜処理（バッチ処理）が終了する。

その後は、ウエハ２００およびカセット１１０は、上述の逆の手順で、適宜、筐体１１１の外部に搬出される。

本実施の形態では、ＴｉＮ膜形成後、処理室２０１内において、所望の温度、例えば、３５０℃までウエハ２００を冷却し、冷却後、ウエハ２００の充填されたボート２１７をロードロック室７１０に移動する。ロードロック室７１０は、窒素置換され、２０ｐｐｍ以下の酸化成分（酸素、水分など）濃度に雰囲気制御されているが、ＴｉＮ膜はその微量な酸化成分でも自然酸化がおきる。自然酸化がおきた場合、局所的に電気的に絶縁性である酸化チタンが形成されるため、導電膜であるＴｉＮ膜をトータルで見た際に、電気抵抗の上昇が発生する。また、ロードロック室７１０内の酸化性成分分布、及び温度分布にはロードロック室７１０内で偏りがあるため、通常その偏りの影響がＴｉＮ膜の自然酸化量に影響し、その自然酸化量のウエハ２００内の面内分布に偏りが生じ、ウエハ面内電気抵抗分布を不均一なものとして、半導体装置（デバイス）の歩留まりに影響を及ぼす場合がある。

本実施の形態においては、その偏りの影響を抑制するため、ボート２１７を回転させながら、すなわち、ウエハ２００を回転させながら、ウエハ２００の充填されたボート２１７を処理室２０１からロードロック室７１０に移動する。このようにすることにより、ＴｉＮ膜の自然酸化量のウエハ２００内の面内分布を均一化して、ウエハ２００の面内電気抵抗分布を均一化することができる。なお、ボート２１７を処理室２０１からロードロック室７１０に移動する際のボート２１７の回転数は、１〜１０ｒｐｍであることが好ましい。ロードロック室内でのウエハ実温の低下は速いため、最低でも1ｒｐｍ以上の回転速度が必要だからである。

（第２の実施の形態）
上記第１の実施の形態では、ＴｉＮ膜形成後、処理室２０１内において、所望の温度、例えば、３５０℃までウエハ２００を冷却し、冷却後、ウエハ２００の充填されたボート２１７を回転させながら、ロードロック室７１０に移動することにより、ＴｉＮ膜の自然酸化量のウエハ２００内の面内分布を均一化して、ウエハ２００の面内電気抵抗分布を均一化させたが、本実施の形態では、ＴｉＮ膜形成後、処理室２０１内において、ｉｎ−ｓｉｔｕで予めＴｉＮ膜に酸化を施し、ロードロック室７１０に移動する際の自然酸化の影響を抑制する。

本実施の形態の基板処理装置１０１は、図７、図８に示すように、第１の実施の形態の基板処理装置１０１に対して、ガス供給系３０３、キャリアガス供給系（不活性ガス供給系）５０３、ノズル４３０を追加し、この追加に伴って、コントローラ２８０によって制御されるマスフローコントローラ３３２、５３２およびバルブ３３３、５３３が追加されているが他の構成は第１の実施の形態と同じである。

図７および図８を参照すれば、３つのガス供給系（ガス供給手段）３０１、３０２、３０３が設けられ、３つのキャリアガス供給系（不活性ガス供給系）５０１、５０２、５０３が設けられている。ガス供給系（ガス供給手段）３０１、３０２およびキャリアガス供給系（不活性ガス供給系）５０１、５０２は第１の実施の形態と同じなので、説明は省略する。

本実施の形態で追加されたガス供給系３０３は、処理室２０１に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給系として用いられる。

ガス供給系３０３は、ガス供給管３３０を備えている。ガス供給管３３０には、上流側から順に流量制御装置（流量制御手段）であるマスフローコントローラ３３２および開閉弁であるバルブ３３３が設けられている。

ガス供給管３３０の下流側の端部は、マニホールド２０９を貫通して設けられており、マニホールド２０９の内側でガス供給管３３０の先端部にノズル４３０の下端部が接続されている。ノズル４３０は、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における円弧状の空間で、反応管２０３の内壁に沿った上下方向（ウエハ２００の積載方向）に延在している。ノズル４３０の側面には原料ガスを供給する多数のガス供給孔４３１が設けられている。ガス供給孔４３１は、下部から上部にわたって同一または、大きさに傾斜をつけた開口面積を有し、同じピッチで設けられている。ガス供給孔４３１は反応管２０３の中心を向くように開口している。

さらに、ガス供給管３３０には、マスフローコントローラ３３２とバルブ３３３との間に、後述の排気管２３２に接続されたベントライン６３０及びバルブ６３２が設けられている。

主に、ガス供給管３３０、マスフローコントローラ３３２、バルブ３３３、ノズル４３０、ベントライン６３０、バルブ６３２によりガス供給系（ガス供給手段）３０３が構成されている。

また、ガス供給管３３０にはキャリアガスを供給するためのキャリアガス供給管５３０が、バルブ３３３の下流側で接続されている。キャリアガス供給管５３０にはマスフローコントローラ５３２及びバルブ５３３が設けられている。主に、キャリアガス供給管５３０、マスフローコントローラ５３２、バルブ５３３によりキャリアガス供給系（不活性ガス供給系、不活性ガス供給手段）５０３が構成されている。

ガス供給管３３０では、気体原料ガスがマスフローコントローラ３３２で流量調整されて供給される。

原料ガスを処理室２０１に供給していない間は、バルブ３３３を閉じ、バルブ６３２を開けて、バルブ６３２を介して原料ガスをベントライン６３０に流しておく。

そして、原料ガスを処理室２０１に供給する際には、バルブ６３２を閉じ、バルブ３３３を開けて、原料ガスをバルブ３３３の下流のガス供給管３３０に供給する。一方、キャリアガスがマスフローコントローラ５３２で流量調整されてバルブ５３３を介してキャリアガス供給管５３０から供給され、原料ガスはバルブ３３３の下流側でこのキャリアガスと合流し、ノズル４３０を介して処理室２０１に供給される。

図９を参照すれば、上記のように、ガス供給系３０３、キャリアガス供給系（不活性ガス供給系）５０３が追加され、この追加に伴って、コントローラ２８０によって制御されるマスフローコントローラ３３２、５３２およびバルブ３３３、５３３、６３２が追加されたことにより、マスフローコントローラ３３２、５３２とコントローラ２８０の通信Ｉ／Ｆ部２８５をそれぞれ接続するケーブル７９１、７９４が追加され、バルブ制御部２９９の電磁バルブ群２９８には、追加されたエアバルブであるバルブ３３３、５３３、６３２へのエアの供給をそれぞれ制御する電磁バルブ２９７が３個追加されているが、他の構成は第１の実施の形態と同じである。コントローラ２８０は、第１の実施の形態の各制御に加えて、追加されたマスフローコントローラ３３２、５３２の流量制御、バルブ３３３、５３３、６３２の開閉動作制御も行うようになっている。

次に、基板処理装置１０１を使用して，本実施の形態によりシリコンウエハ２００上に窒化チタン（ＴｉＮ）膜を形成する工程を、図１、７、１０、１１を参照して説明する。

本実施の形態は、ステップＳ２１１〜Ｓ２１４を１サイクルとし、少なくとも１回以上行なう（ステップＳ２１５）ことによりウエハ２００上にＡＬＤ法を用いて所定膜厚の窒化チタン膜を成膜するまでは第１の実施の形態と同じである。

所定膜厚の窒化チタン膜を形成する成膜処理がなされると、酸素含有ガスとして、例えば、Ｏ_２をガス供給系３０３のガス供給管３３０よりノズル４３０のガス供給孔４３１を介して処理室２０１内に供給する（酸素含有ガス供給：ステップＳ２２１）。

Ｏ_２はマスフローコントローラ３３２で流量調整されてガス供給管３３０より処理室２０１内に供給される。Ｏ_２は、処理室２０１内に供給する前は、バルブ３３３を閉じ、バルブ６３２を開けて、バルブ６３２を介してベントライン６３０に流しておく。そして、Ｏ_２を処理室２０１内に供給する際には、バルブ６３２を閉じ、バルブ３３３を開けて、Ｏ_２をバルブ３３３の下流のガス供給管３３０に供給すると共に、バルブ５３３を開けて、キャリアガス（Ｎ_２）をキャリアガス供給管５３０から供給する。キャリアガス（Ｎ_２）の流量はマスフローコントローラ５３２で調整する。Ｏ_２はキャリアガス（Ｎ_２）とバルブ３３３の下流側で合流し混合され、ノズル４３０のガス供給孔４３１を介して処理室２０１に供給されつつ排気管２３１から排気される。この時、ＡＰＣバルブ２４３を適正に調整して処理室２０１内の圧力を５０〜１０００００Ｐａの範囲であって、例えば１００Ｐａに維持する。マスフローコントローラ３３２で制御するＯ_２の供給量は５００〜２０００ｓｃｃｍの範囲であって、例えば１０００ｓｃｃｍにする。Ｏ２にウエハ２００を晒す時間は１０〜６０秒間で範囲であって、例えば２０秒間である。また、ヒータ２０７に電力を供給する加熱用電源２５０を制御して処理室２０１内を、例えば３２０℃となるような温度にする。

同時に、ガス供給管３１０の途中につながっているキャリアガス供給管５１０から、バルブ５１３を開けてＮ_２（不活性ガス）を流し、ガス供給管３２０の途中につながっているキャリアガス供給管５２０から、バルブ５２３を開けてＮ_２（不活性ガス）を流すと、ＴｉＣｌ_４側のノズル４１０およびガス供給管３１０ならびにＮＨ_３側のノズル４２０およびガス供給管３２０にＯ_２が回り込むことを防ぐことができる。なお、Ｏ_２が回り込むのを防止するためなので、マスフローコントローラ５１２、５２２で制御するＮ_２（不活性ガス）の流量は少なくてよい。

その後の、ステップＳ２２２のガスパージ以後の工程は、第１の実施の形態と同じなので、説明は省略する。

本実施の形態では、所定膜厚の窒化チタン膜を形成した後、酸素含有ガスとして、例えば、Ｏ_２を処理室２０１内に供給（ステップＳ２２１）して、窒化チタン膜の表面をｉｎ−ｓｉｔｕで予め酸化する。このように、窒化チタン膜の表面を予め酸化しておくことにより、ウエハ２００の充填されたボート２１７を処理室２０１からロードロック室７１０に移動する際のＴｉＮ膜の自然酸化量を抑制することができる。

Ｏ_２等の酸素含有ガスを処理室２０１内に供給して窒化チタン膜の表面を予め酸化することにより、制御された状態で窒化チタン膜の表面を酸化することができ、その後の処理室２０１からロードロック室７１０に移動する際に生じる制御困難なＴｉＮ膜の自然酸化を抑制することができる。その結果、窒化チタン膜の表面を、ウエハ２００の面内にわたってより均一に酸化することができ、ウエハ２００の面内電気抵抗分布をより均一化することができる。なお、このようにしてＴｉＮ膜を形成した後に、希フッ酸（ＤＨＦ）等で後処理することにより、表面の酸化チタンが除去され、電気抵抗を回復することができる。

本実施の形態は、Ｏ_２等の酸素含有ガスを処理室２０１内に供給して窒化チタン膜の表面を予め酸化することにより、制御された状態で窒化チタン膜の表面を酸化することができるので、複数、例えば、１００〜１５０枚のウエハ２００をボート２１７に搭載して一度に処理するバッチ処理型の装置では、ウエハ２００間の窒化チタン膜の表面の酸化量を均一化することができる。

なお、窒化チタン膜の表面を予め酸化しておくことにより、ウエハ２００の充填されたボート２１７を処理室２０１からロードロック室７１０に移動する際のＴｉＮ膜の自然酸化量を抑制することができるので、ボート２１７を回転させずに、ウエハ２００の充填されたボート２１７を処理室２０１からロードロック室７１０に移動させても、窒化チタン膜の表面酸化の均一性は、本実施の形態よりも劣るが、ウエハ２００の面内にわたって均一なものとすることができる。

本実施の形態では、酸素含有ガスとして、Ｏ_２を使用したが、Ｏ_２に限らず、酸素原子を含むガスであれば使用可能であり、Ｏ_２以外に、例えば、Ｏ_３、Ｈ_２Ｏ，Ｈ_２Ｏ_２等が使用可能である。

なお、上記第１および第２の実施の形態では、液体原料を気化するのに、気化器３１５を使用したが、気化器に代えてバブラーを使用してもよい。

また、ガス供給系３０１から供給される原料が気体の場合には、液体マスフローコントローラ３１２を気体用のマスフローコントローラに交換し、気化器３１５は不要となる。

上記第１および第２の実施の形態では、Ｔｉ含有原料として、四塩化チタン（ＴｉＣｌ_４）を使用したが、四塩化チタン（ＴｉＣｌ_４）に代えて、テトラキスジメチルアミノチタン（ＴＤＭＡＴ、Ｔｉ［Ｎ（ＣＨ_３）_２]_４）、テトラキスジエチルアミノチタン（ＴＤＥＡＴ、Ｔｉ［Ｎ（ＣＨ_２ＣＨ_３）_２］_４））等を使用することもできる。

また、窒素含有ガスとして、アンモニア（ＮＨ_３）を使用したが、アンモニア（ＮＨ_３）に代えて、窒素（Ｎ_２）、亜酸化窒素（Ｎ_２Ｏ）、モノメチルヒドラジン（ＣＨ_６Ｎ_２）等を使用することもできる。

また、Ｔｉ含有原料ガスや、窒素含有ガス等の原料ガスに、プラズマ印加、光照射、マイクロウェーブ照射することで、反応を促進させても良い。

上記第１および第２の実施の形態では、四塩化チタン（ＴｉＣｌ_４）とアンモニア（ＮＨ_３）とを使用して、ウエハ２００上に窒化チタン（ＴｉＮ）膜を形成する場合に、窒化チタン（ＴｉＮ）膜形成後の自然酸化膜の均一性を向上させたが、他の窒化膜や、その他の薄膜形成後の表面自然酸化の均一性向上にも適用可能である。

尚、上記では複数のガスを互いに混合させず交互に供給するＡＬＤ法により窒化チタン膜を形成する例について述べたが、これに限らず、他のガス供給方法でも適用可能である。例えば、複数種類のガスを用いる場合、各ガスをパルス状に同時に供給しても良い（例えばチタン含有ガスと窒素含有ガスを所定時間同時に供給する第１の工程と、処理室内の雰囲気を除去する第２の工程を交互に行う）。ここで、同時とは各ガスが少なくとも混合する時間帯があればよく、供給が始まるタイミング及び停止するタイミングが必ずしも一致する必要はない。

また、少なくとも１種のガスを連続的に供給しつつ、他のガスをパルス状に供給しても良い（例えば窒素含有ガスを連続的に供給しつつ、チタン含有ガスの供給と、停止及び処理室の排気を繰り返す）。

なお、例えば、複数種類のガスを用いる場合、各ガスをパルス状に同時に供給するのではなく、複数種類のガスを成膜の最初から最後まで同時に供給してよい（ＣＶＤ法）。

また、上記実施の形態では、キャリアガスとして、Ｎ_２（窒素）を使用したが、窒素に代えて、Ｈｅ（ヘリウム）、Ｎｅ（ネオン）、Ａｒ（アルゴン）等を使用してもよい。

なお、上記第１および第２の実施の形態において、Ｔｉを成分に含んだ無機金属化合物または有機金属化合物のいずれか（以下、Ｔｉ源）をガス供給系３０１から供給し、Ｎを成分に含んだ無機金属化合物または有機金属化合物のいずれか（以下、Ｎ源）をガス供給系３０１から供給し、反応させることにより、導体膜、絶縁膜、または絶縁膜によって隔離された導体パターンが露出したウエハ２００上に窒化チタンを形成する場合に、処理室２０１に隣接したロードロック室、またはＮ_２パージ室等、雰囲気制御を具備した装置を使用して、ウエハ２００を処理室２０１から搬出した際に生じる自然酸化量とその均一性を制御してもよい。

そして、窒化チタン膜を成膜後に処理室２０１からウエハ２００を搬出し、クーリングステージに移動する際に、ウエハ２００を回転させながら搬出することにより、窒化チタン膜の自然酸化量をウエハ面内で均一化する。

また、窒化チタン膜成膜後、ｉｎ−ｓｉｔｕで、予め極表面のみ積極的に酸化することにより、処理室２０１からウエハ２００を搬出した際に生じる自然酸化量を制御することができる。

また、複数のウエハ２００を同時に処理することが可能であるバッチ炉を使用すれば、１枚単独あるいは２枚程度の少数のウエハ２００を同時に処理する場合に比べて、同等の膜質をより高い生産性で達成するか、あるいは同等の生産性を確保した上でより品質の良い薄膜を提供することが可能となる。

また、処理炉２０２を、その形態がウエハ２００を縦方向に複数枚重ねて処理を行う縦型炉体であり、かつその反応管２０３内部にウエハ２００と概ね同じ直径を有する内部管がさらに存在しており、内部管の内側に位置するウエハ２００の間に側方からガスを導入・排気する構造のものとすることも好ましい。

また、処理炉２０２を、ウエハ２００を１枚ずつ処理する枚葉炉とすることも好ましい。

（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。

（付記１）
本発明の好ましい一態様によれば、
基板を支持する基板支持部材と、
前記基板支持部材を収容可能な処理室と、
前記基板支持部材を回転させる回転機構と、
前記基板支持部材を前記処理室から搬出する搬出機構と、
前記処理室に原料ガスを供給する原料ガス供給系と、
前記処理室に窒素含有ガスを供給する窒素含有ガス供給系と、
前記原料ガスと前記窒素含有ガスを用いて前記基板に窒化膜を形成した後、前記処理室から前記基板を支持した前記基板支持部材を回転させながら搬出するよう前記原料ガス供給系、前記窒素含有ガス供給系、前記搬出機構および前記回転機構を制御する制御部と、を有する基板処理装置が提供される。

（付記２）
付記１の基板処理装置であって、好ましくは、
前記制御部は、前記搬出機構および前記回転機構を制御して、前記基板に形成された前記窒化膜の自然酸化量が前記基板の面内で均一になるよう、前記処理室から前記基板を支持した前記基板支持部材を回転させながら搬出する際の前記基板支持部材の回転速度を制御する制御部である。

（付記３）
付記１または２の基板処理装置であって、好ましくは、
前記処理室に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給系を更に有し、
前記制御部は、前記基板に窒化膜を形成した後であって、前記処理室から前記基板支持部材を搬出する前に、前記処理室に前記酸素含有ガスを供給して前記窒化膜の表面を酸化するよう、前記原料ガス供給系、前記窒素含有ガス供給系、前記搬出機構、前記回転機構および
前記酸素含有ガス供給系を制御する制御部である。

（付記４）
付記１〜３のいずれかの基板処理装置であって、好ましくは、
前記処理室に隣接し、前記搬出機構によって、前記処理室から搬出した前記基板支持部材を搬入するロードロック室をさらに備える。

（付記５）
付記４の基板処理装置であって、好ましくは、
前記ロードロック室に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段と、前記ロードロック室を排気する排気手段と、をさらに備え、
前記制御部は、前記処理室から前記ロードロック室に前記基板支持部材を搬出する前に、前記ロードロック室内を前記不活性ガス雰囲気にするよう、前記原料ガス供給系、前記窒素含有ガス供給系、前記搬出機構、前記回転機構、前記不活性ガス供給手段および前記排気手段を制御する制御部である。

（付記６）
付記５の基板処理装置であって、好ましくは、
前記処理室内に前記基板支持部材が収容された際には、前記処理室と前記ロードロック室とを気密に遮断し、前記基板支持部材を前記処理室から搬出する際には、前記処理室と前記ロードロック室とを連通させる遮断部材であって、前記搬出機構と連動して移動する前記遮断部材をさらに備え、
前記制御部は、前記基板に窒化膜を形成する前に、前記遮断部材によって前記処理室と前記ロードロック室とを気密に遮断し、前記処理室から前記ロードロック室に前記基板支持部材を搬出する前に、前記遮断部材によって前記処理室と前記ロードロック室とを気密に遮断した状態で、前記ロードロック室内を前記不活性ガス雰囲気にするよう、前記原料ガス供給系、前記窒素含有ガス供給系、前記搬出機構、前記回転機構、前記不活性ガス供給手段および前記排気手段を制御する制御部である。

（付記７）
付記１〜６のいずれかの基板処理装置であって、好ましくは、
前記処理室内の温度を制御する温度制御手段をさらに備え、
前記制御部は、第１の所定の温度に前記基板を加熱して前記原料ガスと前記窒素含有ガスを用いて前記基板に窒化膜を形成した後、前記処理室内で前記基板の温度を前記第１の所定の温度より低い第２の所定の温度にした後、前記処理室から前記基板を支持した前記基板支持部材を回転させながら搬出するよう前記原料ガス供給系、前記窒素含有ガス供給系、前記搬出機構、前記回転機構および温度制御手段を制御する制御部である。

（付記８）
本発明の好ましい他の態様によれば、
基板を支持する基板支持部材と、
前記基板支持部材を収容可能な処理室と、
前記基板支持部材を前記処理室から搬出する搬出機構と、
前記処理室に原料ガスを供給する原料ガス供給系と、
前記処理室に窒素含有ガスを供給する窒素含有ガス供給系と、
前記処理室に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給系と、
前記原料ガスと前記窒素含有ガスを用いて前記基板に窒化膜を形成した後、前記処理室に前記酸素含有ガスを供給して前記窒化膜の表面を酸化し、その後、前記処理室から前記基板を支持した前記基板支持部材を搬出するよう前記原料ガス供給系、前記窒素含有ガス供給系、前記酸素含有ガス供給系および前記搬出機構を制御する制御部と、を有する基板処理装置が提供される。

（付記９）
付記１〜８のいずれかの基板処理装置であって、好ましくは、前記原料ガスは、Ｔｉ含有原料ガスである。

（付記１０）
付記９の基板処理装置であって、好ましくは、前記原料ガスは、液体Ｔｉ含有原料を気化したガスである。

（付記１１）
付記１０の基板処理装置であって、好ましくは、前記原料ガスは、ＴｉＣｌ_４を気化したガスである。

（付記１２）
付記１〜１１のいずれかの基板処理装置であって、好ましくは、前記窒素含有ガスは、ＮＨ_３である。

（付記１３）
本発明の好ましい他の態様によれば、
処理室に複数の基板を搬入する工程と、
前記処理室に複数のガスを供給して前記複数の基板に膜を形成する工程と、
前記膜が形成された前記複数の基板の前記膜の表面の自然酸化量が前記基板の面内で一定の値となるように前記処理室から前記複数の基板を搬出する工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。

（付記１４）
本発明の好ましい他の態様によれば、
基板を支持した基板支持部材を処理室に搬入する工程と、
前記処理室に原料ガス及び窒素含有ガスを供給して前記基板に窒化膜を形成する工程と、
前記処理室から前記窒化膜が形成された前記基板を支持した前記基板支持部材を回転させながら搬出する工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。

（付記１５）
付記１４の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記基板に窒化膜を形成する工程の後であって、前記処理室から前記基板支持部材を搬出する工程の前に、前記処理室に酸素含有ガスを供給して前記窒化膜を酸化する工程をさらに備える。

（付記１６）
本発明の好ましい他の態様によれば、
基板を支持した基板支持部材を処理室に搬入する工程と、
前記処理室に原料ガス及び窒素含有ガスを供給して前記基板に窒化膜を形成する工程と、
前記処理室に酸素含有ガスを供給して前記窒化膜の表面を酸化する工程と、
前記処理室から前記窒化膜の表面が酸化された前記基板を支持した前記基板支持部材を搬出する工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。

（付記１７）
本発明の好ましい他の態様によれば、
基板を処理室に搬入する工程と、
前記処理室に原料ガス及び窒素含有ガスを供給して前記基板に窒化膜を形成する工程と、
前記処理室に酸素含有ガスを供給して前記窒化膜の表面を酸化する工程と、
その後、前記処理室から前記基板を搬出する工程と、
その後、前記前記窒化膜の表面の酸化された膜を除去する工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。

（付記１８）
本発明の好ましい他の態様によれば、
基板を支持した基板支持部材を収容する処理室に、前記処理室に原料ガスを供給する原料ガス供給系と、前記処理室に窒素含有ガスを供給する窒素含有ガス供給系とを制御して、前記原料ガス及び前記窒素含有ガスを供給して前記基板に窒化膜を形成する工程と、
前記基板支持部材を回転させる回転機構と、前記基板支持部材を前記処理室から搬出する搬出機構とを制御して、前記窒化膜が形成された前記基板を支持した前記基板支持部材を回転させながら前記処理室から搬出する工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。

（付記１９）
本発明の好ましいさらに他の態様によれば、付記１３〜１８のいずれか一つの半導体デバイスの製造方法により形成された半導体装置が提供される。

（付記２０）
本発明の好ましい他の態様によれば、
コンピュータを、
基板を支持した基板支持部材を収容する処理室に、前記処理室に原料ガスを供給する原料ガス供給系と、前記処理室に窒素含有ガスを供給する窒素含有ガス供給系とを制御して、前記原料ガス及び前記窒素含有ガスを供給して前記基板に窒化膜を形成し、
前記基板支持部材を回転させる回転機構と、前記基板支持部材を前記処理室から搬出する搬出機構とを制御して、前記窒化膜を形成後、前記基板を支持した前記基板支持部材を回転させながら前記処理室から搬出するように制御する、制御手段として機能させるプログラムが提供される。

（付記２１）
本発明の好ましいさらに他の態様によれば、付記２０のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。

（付記２２）
本発明の好ましいさらに他の態様によれば、付記２１の記録媒体を備える基板処理装置が提供される。

（付記２３）
本発明の好ましいさらに他の態様によれば、
Ｔｉを成分に含んだ無機金属化合物または有機金属化合物のいずれか（以下、Ｔｉ源）と、Ｎを成分に含んだ無機金属化合物または有機金属化合物のいずれか（以下、Ｎ源）を反応させることにより、導体膜、絶縁膜、または絶縁膜によって隔離された導体パターンが露出した被処理基板上に窒化チタンを形成する成膜装置であり、処理室に隣接したロードロック室、またはＮ_２パージ室等、雰囲気制御室を具備し、被処理基板を処理室から雰囲気制御室に搬出した際に生じる自然酸化量とその均一性を制御する成膜装置が提供される。

（付記２４）
付記２３の成膜装置であって、好ましくは、成膜後に処理室から搬出しクーリングステージに移動する際に、被処理基板を回転させながら搬出することにより、窒化チタン膜の自然酸化量を被処理基板面内で均一化する。

（付記２５）
付記２３の成膜装置であって、好ましくは、窒化チタン膜成膜後、ｉｎ−ｓｉｔｕで、予め極表面のみ積極的に酸化することにより、処理室から搬出した際に生じる自然酸化量を制御する。

（付記２６）
付記２３〜２５のいずれかの成膜装置であって、好ましくは、Ｔｉ源が四塩化チタンである。

（付記２７）
付記２３〜２６のいずれかの成膜装置であって、好ましくは、Ｎ源がアンモニアである。

（付記２８）
付記２３〜２７のいずれかの成膜装置であって、好ましくは、成膜装置は、複数の被処理基板を同時に処理することが可能であるバッチ炉である

（付記２９）
付記２８の成膜装置であって、好ましくは、成膜装置は、その形態が被処理基板を縦方向に複数枚重ねて処理を行う縦型炉体であり、かつその反応管内部に被処理基板と概ね同じ直径を有する内部管が存在しており、内部管の内側に位置する被処理基板の間に側方からガスを導入・排気する構造である。

（付記３０）
付記２３〜２７のいずれかの成膜装置であって、好ましくは、成膜装置は、被処理基板を１枚ずつ処理する枚葉炉である。

（付記３１）
本発明の好ましいさらに他の態様によれば、
Ｔｉを成分に含んだ無機金属化合物または有機金属化合物のいずれか（以下、Ｔｉ源）と、Ｎを成分に含んだ無機金属化合物または有機金属化合物のいずれか（以下、Ｎ源）を反応させることにより、導体膜、絶縁膜、または絶縁膜によって隔離された導体パターンが露出した被処理基板上に窒化チタンを形成する成膜方法であり、処理室に隣接したロードロック室、またはＮ_２パージ室等、雰囲気制御室を具備した成膜装置を使用し、被処理基板を処理室から雰囲気制御室に搬出した際に生じる自然酸化量とその均一性を制御する成膜方法が提供される。

以上、本発明の種々の典型的な実施の形態を説明してきたが、本発明はそれらの実施の形態に限定されない。従って、本発明の範囲は、次の特許請求の範囲によってのみ限定されるものである。

１０１ 基板処理装置
１０５ カセット棚
１０７ 予備カセット棚
１１０ カセット
１１１ 筐体
１１４ カセットステージ
１１５ ボートエレベータ
１１８ カセット搬送装置
１１８ａ カセットエレベータ
１１８ｂ カセット搬送機構
１２３ 移載棚
１２５ ウエハ移載装置
１２５ａ ウエハ移載機構
１２５ｂ ウエハ移載機構エレベータ
１２５ｃ ツイーザ
１２８ アーム
１３４ａ クリーンユニット
１３４ｂ クリーンユニット
２００ ウエハ
２０１ 処理室
２０２ 処理炉
２０３ 反応管
２０４、２０５、２０６ フランジ
２０７ ヒータ
２０８ 側壁
２０９ マニホールド
２１０ 底板
２１１ 天板
２１２ 支柱
２１７ ボート
２１８ ボート支持台
２１９ シールキャップ
２２０、２２２ Ｏリング
２３０ 排気口
２３１、２３２ 排気管
２３３ 排気系
２４３ ＡＰＣバルブ
２４５ 圧力センサ
２４６ 真空ポンプ
２５０ 加熱用電源
２６３ 温度センサ
２６５ 回転軸
２６７ ボート回転機構
２８０ コントローラ
２８１ ＣＰＵ
２８２ ＲＯＭ
２８３ ＲＡＭ
２８４ ＨＤＤ
２８５、２９３、２９６ Ｉ／Ｆ部
２８６ バス
２８７ ディスプレイドライバ
２８８ ディスプレイ
２８９ 操作入力検出部
２９０ 操作入力部
２９１ 温度制御部
２９２ ヒータ制御部
２９４ 圧力制御部
２９５ ＡＰＣバルブ制御部
２９７ 電磁バルブ
２９８ 電磁バルブ群
２９９ バルブ制御部
３０１、３０２、３０３ ガス供給系
３１０、３２０、３３０ ガス供給管
３１２ 液体マスフローコントローラ
３１５ 気化器
３２２、３３２、５１２、５２２、５３２ マスフローコントローラ
３１３、３１４、３２３、３３３、５１３、５２３、５３３、６１２、６２２、６３２ バルブ
４１０、４２０、４３０ ノズル
４１１、４２１、４３１ ガス供給孔
５０１、５０２、５０３ キャリアガス供給系（不活性ガス供給系）
５１０、５２０、５３０ キャリアガス供給管
６１０、６２０、６３０ ベントライン
７１０ ロードロック室
７１１ 耐圧筐体
７１２ ウエハ搬入搬出口
７１４ 前壁
７１６、７１８ 側壁
７２０ 天井壁
７３０、７７０ ゲートバルブ
７４０ 取付部材
７４２、７４６ フランジ
７４４ 側壁
７５０ ガス供給管
７５１ ガス供給系
７５２ マスフローコントローラ
７５４、７６４ バルブ
７６０ 排気管
７６１ 排気系
７６２ 圧力センサ
７６６ 真空ポンプ
７７２ ロードロック制御部
７７４ Ｉ／Ｆ部
７８１〜７９５ ケーブル

Claims (6)

1. 基板を支持する基板支持部材と、
   前記基板支持部材を収容可能な処理室と、
   前記基板支持部材を回転させる回転機構と、
   前記基板を加熱する加熱系と、
   前記基板支持部材を前記処理室から搬出する搬出機構と、
   前記処理室に金属原料ガスを供給する原料ガス供給系と、
   前記処理室に窒素含有ガスを供給する窒素含有ガス供給系と、
   前記基板を第１の温度で加熱しつつ、前記金属原料ガスと前記窒素含有ガスを用いて前記基板に金属窒化膜を形成した後、前記基板を前記第１の温度より低い第２の温度まで降温し、その後、前記処理室から前記基板を支持した前記基板支持部材を回転させながら搬出させ、前記基板の温度が前記第２の温度より低い第３の温度となるまで前記基板支持部材を回転させるよう前記加熱系、前記原料ガス供給系、前記窒素含有ガス供給系、前記搬出機構および前記回転機構を制御するように構成される制御部と、
   を有する基板処理装置。
2. 前記制御部は、前記搬出機構および前記回転機構を制御して、前記基板に形成された前記金属窒化膜の自然酸化量が前記基板の面内で均一になるよう、前記処理室から前記基板を支持した前記基板支持部材を回転させながら搬出する際の前記基板支持部材の回転速度を制御するように構成される請求項１記載の基板処理装置。
3. 前記制御部は、前記搬出機構および前記回転機構を制御して、前記処理室から前記基板を支持した前記基板支持部材を回転させながら搬出する際の前記基板支持部材の回転速度を１ｒｐｍ以上とするように構成される請求項２記載の基板処理装置。
4. 前記処理室に隣接し、前記搬出機構によって、前記処理室から搬出した前記基板支持部材を搬入するロードロック室と、
   前記ロードロック室に不活性ガスを供給する不活性ガス供給系と、
   前記ロードロック室を排気する排気系と、
   をさらに備え、
   前記制御部は、前記処理室から前記ロードロック室に前記基板支持部材を搬出する前に、前記ロードロック室内を２０ｐｐｍ以下の酸化成分濃度である不活性ガス雰囲気とするよう前記不活性ガス供給系および前記排気系を制御するように構成される請求項１〜３のいずれか１項に記載の基板処理装置。
5. 処理室に基板を搬入する工程と、
   前記基板を第１の温度で加熱しつつ、金属原料ガスと窒素含有ガスを用いて前記基板に金属窒化膜を形成する工程と、
   前記基板を前記第１の温度より低い第２の温度まで降温する工程と、
   前記処理室から、回転させながら前記基板を搬出する工程と、
   前記基板の温度が前記第２の温度より低い第３の温度となるまで前記基板を回転させる工程と、
   を有する半導体装置の製造方法。
6. 前記基板を回転させる工程では、前記基板に形成された前記金属窒化膜の自然酸化量が前記基板の面内で均一になるよう、前記基板の回転速度を制御する請求項５記載の半導体装置の製造方法。