半导体装置的制造方法、基板处理装置及程序与流程

本发明涉及半导体装置的制造方法、基板处理装置及程序。

背景技术：

为了形成闪存的控制栅极膜、MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)的面向字线(ワードライン向け)电极、屏障膜，作为半导体装置(设备)的制造工序的一个工序，进行通过向处理室内的基板供给处理气体来进行的基板处理，例如成膜处理、氧化处理等。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2012-67328号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

以往的半导体装置的制造方法中的选择性的薄膜生长方法，有在结晶Si基板生长Si或SiGe的外延生长技术、通过供给连续的原料气体的方法而使膜生长的选择性CVD等。这些方法都是利用在不同材质的表面上薄膜的生长时间差(培养时间)的方法，由于不能在有限的时间内较厚地成膜、选择性的不完全性，从而实用化中存在限制。此外，在半导体设备的加工中使用各种加工用薄膜，即所谓硬掩模，在以往的情形下，为了分为要加工(要蚀刻)的表面和不要加工(不要蚀刻)的表面，需要用光阻膜等进行露光，对硬掩模自身进行加工。该方法中，仅就进行光阻膜加工的工序，就会有增加制造成本的问题。因此，如果能够提供提高了选择性的选择性生长技术，则仅在成膜过程中就能够区分要加工的表面和不要加工的表面，在半导体装置的制造中能够有助于降低成本。

本发明的目的在于，提供对于具有不同材质的表面的基板使膜选择性良好地选择性生长的技术。

解决课题的方法

根据本发明的一个实施方式，提供一种技术，其具有(a)通过对在表面上形成有第一金属膜和与上述第一金属膜相比培养时间(incubation time)长的绝缘膜的基板交替供给含金属气体和反应气体而在上述基板上形成第二金属膜的工序，(b)对于上述基板供给蚀刻气体，除去在上述在绝缘膜上形成的第二金属膜，而使在上述第一金属膜上形成的上述第二金属膜残留的工序，交替重复(a)和(b)，从而在上述第一金属膜上选择性生长上述第二金属膜。

发明效果

对于具有不同材质的表面的基板能够使膜选择性良好地选择性生长。

附图说明

[图1]是本发明的实施方式中适合使用的基板处理装置的处理炉的概略构成图，是以纵截面图显示处理炉部分的图。

[图2]是沿着图1的A-A线的概略横截面图。

[图3]是显示图1所示的基板处理装置所具有的控制器的构成的框图。

[图4]图4(a)是说明培养时间的图，图4(b)是说明成膜与蚀刻的交替顺序的图，图4(c)是由成膜与蚀刻的交替顺序所获得的膜的生长的示意图。

[图5]是显示本发明的第一实施方式的成膜处理中合适的气体供给的时刻点的图。

[图6]是显示本发明的第一实施方式的变形例1的成膜处理中合适的气体供给的时刻点的图。

[图7]是显示本发明的第一实施方式的变形例2的成膜处理中合适的气体供给的时刻点的图。

[图8]是显示本发明的第一实施方式的变形例3的成膜处理中合适的气体供给的时刻点的图。

[图9]是显示本发明的第一实施方式的变形例4的成膜处理中合适的气体供给的时刻点的图。

[图10]是显示本发明的第二实施方式的成膜处理中合适的气体供给的时刻点的图。

具体实施方式

随着集成电路的细微化的发展，引入了双重图案(double patterning)这样的方法，增加了用于形成细微结构的工序数(＝制造成本)。在形成细微结构时，需要多个工序：首先，要在晶圆上同样地成膜，然后描绘所希望的图案，最后将不需要的部分去除。本发明中，为了解决工序数增加的课题，意图提供仅在所希望成膜的部位进行成膜的技术。

在对底由基板A、侧壁由基板B形成的孔、沟道进行覆盖时，从底和侧壁的双方使膜C生成时，最终从侧壁开始生长的膜会封闭气体的入口，最终会产生空隙、接缝。如果能够进行在基板A上成膜而不在基板B上成膜这样的选择性成膜，则膜能够从孔、沟道的底开始生长，进行覆盖，而不产生空隙、接缝。

成膜时的选择性生长方法，如果其能理想地发挥功能，则通过在所希望的部位进行生长来实现目标。但是，仅通过成膜来在所希望的部位生长薄膜是困难的，这是因为选择性的不完全性(选择性破坏)。此外，在连续地供给处理气体(成膜气体)的方法中，要面对另一课题。即，成膜的薄膜的厚度依赖于所生长的部位的表面密度。这一现象称为负载效应(ローディング効果)，是在连续地流过处理气体来进行的选择性生长中需要克服的问题。以下，在交替重复进行成膜与蚀刻的方法中，对交替进行成膜和蚀刻的例子进行说明。该方法中，对于所要使薄膜生长的表面，能够供给充分过剩的成膜原料、蚀刻原料，缓和负载效应的效果显著。

如图4(a)所示，利用膜开始附着的延迟(培养)随基底而不同这一事实。培养长的基底中，在重复循环中，开始核生长，膜开始附着，因而为了在不想成膜的部位不成膜而在想成膜的部位得到目标的膜厚，仅凭借该方法是不够的。这里，通过蚀刻将在不想成膜的基底上开始生长的膜除去。如果仅在基板A上使膜C成膜，则以图4(b)的顺序交替重复进行成膜与蚀刻直至在基板A上达到所希望的膜厚，从而在基板A上相对于基板B选择性地成膜。

在进行图4(b)的顺序时，膜厚相对于时间的变化示于图4(c)。在基板A上刚刚成膜开始后，膜开始附着。另一方面，在基板B上，经过培养时间tdelay后，膜开始附着。在此时刻点进行蚀刻而将基板B上的膜除去。在该蚀刻工序中，基板A上的膜也仅dT被蚀刻。为了抑制在基板B上成膜且同时在基板A上增加膜厚，就需要(在基板A上附着的膜厚TA)＞dT＞(在基板B上附着的膜厚TB)。因此，对于蚀刻，要求高控制性。作为提高蚀刻的控制性的方法，可以考虑在低温、低压进行蚀刻。作为提高蚀刻的控制性的其他方法，可以考虑交替供给对蚀刻对象的膜表面进行改性的改性气体和对膜不蚀刻而对改性后的层进行蚀刻的蚀刻气体的顺序。优选由改性气体形成的改性层的厚度相对于改性气体的暴露量为饱和。

＜本发明的第一实施方式＞

以下，参照图1～5对本发明的一个实施方式进行说明。基板处理装置10构成为半导体装置的制造工序中所使用的装置的一例。

(1)基板处理装置的构成

基板处理装置10具有设置了加热器207作为加热单元(加热机构、加热系统)的处理炉202。加热器207是圆筒形状，并通过作为保持板的加热器基座(未图示)的支撑而垂直地安装。

在加热器207的内侧配设外管203，其与加热器207为同心圆状且构成反应容器(处理容器)。外管203由例如石英(SiO2)、碳化硅(SiC)等耐热性材料构成，形成为上端闭塞、下端开口的圆筒形状。在外管203的下方，与外管203同心圆状地设置集管(进口法兰)209。集管209由例如不锈钢(SUS)等金属构成，形成为上端和下端都开口的圆筒形状。在集管209的上端部与外管203之间，设置作为密封构件的O型圈220a。集管209通过加热器基座的支撑而使外管203成为垂直安装的状态。

在外管203的内侧配设构成反应容器的内管204。内管204由例如石英(SiO2)、碳化硅(SiC)等耐热性材料构成，形成为上端闭塞、下端开口的圆筒形状。处理容器(反应容器)主要由外管203、内管204和集管209构成。在处理容器的筒中空部(内管204的内侧)形成处理室201。

处理室201构成为能够由后述的晶圆盒217以水平姿态在垂直方向上多段排列的状态容纳作为基板的晶圆200。

在处理室201内设置喷嘴410,420,430,440以贯通集管209的侧壁和内管204。喷嘴410,420,430,440分别连接气体供给管310,320,330,340。但是，本实施方式的处理炉202不限于上述的方式。喷嘴等的数量根据需要适当变更。

在气体供给管310,320,330,340中，从上游侧开始依次分别设置作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC)312,322,332,342。此外，气体供给管310,320,330,340中，分别设置作为开关阀的阀门314,324,334,344。在气体供给管310,320,330,340的阀门314,324,334,344的下游侧，分别连接供给非活性气体的气体供给管510,520,530,540。在气体供给管510,520,530,540中，从上游侧开始依次设置作为流量控制器(流量控制部)的MFC512,522,532,542以及作为开关阀的阀门514,524,534,544。

喷嘴410,420,430,440构成为“L”型的喷嘴，并设计为其水平部贯穿集管209的侧壁和内管204。喷嘴410,420,430,440的垂直部设置在形成为向着内管204的径方向的外侧突出并且在垂直方向上延伸的管形状(槽形状)的预备室201a的内部，在预备室201a内沿着内管204的内壁向着上方(晶圆200的排列方向的上方)来设置。

喷嘴410,420,430,440设置为从处理室201的下部区域延伸至处理室201的上部区域，在与晶圆200相对的位置分别设置多个气体供给孔410a,420a,430a,440a。由此，从喷嘴410,420,430,440的气体供给孔410a,420a,430a,440a分别向晶圆200供给处理气体。从内管204的下部至上部设置多个该气体供给孔410a,420a,430a,440a，各自具有相同的开口面积，进而设置为具有相同的开口间距。但是，气体供给孔410a,420a,430a,440a不限于上述方式。例如，还可以从内管204的下部向着上部开口面积渐渐增大。由此，能够使得从气体供给孔410a,420a,430a,440a供给的气体流量更加均匀。

喷嘴410,420,430,440的气体供给孔410a,420a,430a,440a，在从后述的晶圆盒217的下部至上部的高度的位置上设置多个。因此，从喷嘴410,420,430,440的气体供给孔410a,420a,430a,440a向处理室201内供给的处理气体被供给至在从晶圆盒217的下部至上部容纳的晶圆200、即晶圆盒217容纳的晶圆200的全部范围。喷嘴410,420,430,440只要设置成从处理室201的下部区域至上部区域延伸即可，优选设置成延伸至晶圆盒217的顶部附近。

从气体供给管310经由MFC312、阀门314、喷嘴410向处理室201内供给还原气体作为处理气体。作为第一还原气体，使用例如作为含有硼(B)的含B气体的乙硼烷(B2H6)等。作为第二还原气体，使用例如作为含有氢原子(H)的含H气体的氢(H2)。根据处理内容，可以向处理室201内仅供给第一还原气体和第二还原气体的一种，也可以通过向处理室201内供给的共通管来切换第一还原气体和第二还原气体。需说明的是，在后述的改性工序中使用氢(H2)时，有时会将还原气体称为改性气体(第二改性气体)。

从气体供给管320经由MFC322、阀门324、喷嘴420向处理室201内供给含有金属元素的含金属气体(也称为含金属原料(气体))作为处理气体。作为含金属气体，使用例如含有作为金属元素的钨(W)的六氟化钨(WF6)。

从气体供给管330经由MFC332、阀门334、喷嘴430向处理室201内供给蚀刻气体作为处理气体。作为蚀刻气体，使用例如作为卤化物和含氟气体的三氟化氮(NF3)。

从气体供给管340经由MFC342、阀门344、喷嘴440向处理室201内供给改性气体作为处理气体。作为改性气体，使用例如作为含氧气体的氧化气体的臭氧(O3)。作为改性气体，还可以使用例如作为含氮气体的氮化气体的氨(NH3)。在后述的改性工序中作为改性气体使用H2时，有时会将O3或NH3称为第一改性气体，将H2称为第二改性气体。

从气体供给管510,520,530,540分别经由MFC512,522,532,542、阀门514,524,534,544、喷嘴410,420,430,440向处理室201内供给例如氮(N2)气作为非活性气体。需说明的是，以下，对于使用N2气体作为非活性气体的例子进行说明，作为非活性气体，除了N2气体之外，还可以使用例如氩(Ar)气、氦(He)气、氖(Ne)气、氙(Xe)气等惰性气体。

处理气体供给系统主要由气体供给管310,320,330,340、MFC312,322,332,342、阀门314,324,334,344、喷嘴410,420,430,440构成，但也可以认为仅喷嘴410,420,430,440是处理气体供给系统。处理气体供给系统也可以简称为气体供给系统。在从气体供给管310流过还原气体时，主要由气体供给管310、MFC312、阀门314构成还原气体供给系统，但也可以考虑将喷嘴410包括在还原气体供给系统中。在从气体供给管320流过含金属气体时，主要由气体供给管320、MFC322、阀门324构成含金属气体供给系统，但也可以考虑将喷嘴320包括在含金属气体供给系统中。在从气体供给管330流过蚀刻气体时，主要由气体供给管330、MFC332、阀门334构成蚀刻气体供给系统，也可以考虑将喷嘴430包括在蚀刻气体供给系统中。在从气体供给管340流过改性气体时，主要由气体供给管340、MFC342、阀门344构成改性气体供给系统，但也可以考虑将喷嘴440包括在改性气体供给系统中。此外，非活性气体供给系统主要由气体供给管510,520,530,540、MFC512,522,532,542、阀门514,524,534,544构成。也可以将非活性气体供给系统称为吹扫气体供给系统、稀释气体供给系统或载流气体供给系统。

本实施方式中的气体供给的方法是经由喷嘴410,420,430,440来搬送气体，并且，喷嘴410,420,430,440配置在由内管204的内壁和多张晶圆200的端部所确定的圆环状的纵长空间内即圆筒状的空间内的预备室201a内。而且，从在喷嘴410,420,430,440的与晶圆相对的位置设置的多个气体供给孔410a,420a,430a,440a向内管204内喷出气体。更详细地，通过喷嘴410的气体供给孔410a、喷嘴420的气体供给孔420a、喷嘴430的气体供给孔430a以及喷嘴440的气体供给孔440a，向着与晶圆200的表面平行方向(即，水平方向)喷出原料气体等。

排气孔(排气口)204a是在内管204的侧壁与喷嘴4410,420,430,440相对的位置，即，与预备室201a成180度的相反侧的位置上形成的贯通孔，例如，是在垂直方向细长地开设的狭缝状贯通孔。因此，从喷嘴410,420,430,440的气体供给孔410a,420a,430a,440a向处理室201内供给并流过了晶圆200的表面上的气体，即残留的气体(残留气体)，经由排气孔204a流入由内管204和外管203之间形成的空隙构成的排气路206内。而且，流向排气路206内的气体会流入排气管231内并排出至处理炉202外。

排气孔204a设置在与多个晶圆200相对的位置(优选从晶圆盒217的上部至下部相对的位置)，从气体供给孔410a,420a,430a,440a供给至处理室201内的晶圆200附近的气体在向着水平方向，即，与晶圆200的表面平行的方向流动后，经由排气孔204a流向排气路206内。即，处理室201中残留的气体经由排气孔204a而相对于晶圆200的主面平行地排气。需说明的是，排气孔204a不限于构成为狭缝状的贯通孔的情形，也可以由多个孔来构成。

在集管209中设置用于将处理室201内的气氛排气的排气管231。在排气管231上，从上游侧开始依次连接有作为检测处理室201内压力的压力检测器(压力检测部)的压力传感器245、APC(Auto Pressure Controller，压力自动调节器)阀门243、作为真空排气装置的真空泵246。APC阀门243，在使真空泵246工作的状态下开关阀门，从而能够进行处理室201内的真空排气以及真空排气的停止，进而在使真空泵246工作的状态下调节阀开度，从而能够调整处理室201内的压力。排气系统即，排气线路主要由排气孔204a、排气路206、排气管231、APC阀门243以及压力传感器245构成。需说明的是，还可以考虑将真空泵246纳入排气系统。

在集管209的下方设置密封帽219，作为能够使集管209的下端开口气密地闭塞的炉口盖体。密封帽219构成为从垂直方向下侧与集管209的下端抵接。密封帽219由例如SUS等金属构成，形成为圆盘状。在密封帽219的上表面设置作为与集管209的下端抵接的密封构件的O型圈220b。在密封帽219中的与处理室201的相反侧，设置能够使容纳晶圆200的晶圆盒217旋转的旋转机构267。旋转机构267的旋转轴255贯通密封帽219而与晶圆盒217相连接。旋转机构267构成为通过使晶圆盒217旋转而使晶圆200旋转。密封帽219构成为通过在外管203外部垂直设置的作为升降机构的晶圆盒升降机115而能够在垂直方向上升降。晶圆盒升降机115构成为通过使密封帽219升降而能够将晶圆盒217搬入处理室201内和搬出处理室201外。晶圆盒升降机115构成为将晶圆盒217以及容纳在晶圆盒217内的晶圆200搬送至处理室201内外的搬送装置(搬送机构)。

作为基板支撑装置的晶圆盒217构成为能够将多张(例如25～200张)晶圆200以水平姿态且相互中心对齐的状态在垂直方向上整列地多段支撑，即，隔着间隔而排列。晶圆盒217例如由石英、SiC等耐热性材料构成。在晶圆盒217的下部，将例如由石英、SiC等耐热性材料构成的隔热板218以水平姿态多段(未图示)地支撑。通过这样的构成，使得来自加热器207的热难以传导至密封帽219侧。但是，本实施方式不限于上述方式。例如，也可以不在晶圆盒217的下部设置隔热板218，而设置由石英、SiC等耐热性材料构成的构成为筒状构件的隔热筒。

如图2所示，构成为在内管204内设置作为温度检测器的温度传感器263，基于温度传感器263检测的温度信息来调整向加热器207的通电量，从而使得处理室201内的温度达到所希望的温度分布。温度传感器263与喷嘴410,420,430,440同样地构成为“L”型，沿着内管204的内壁设置。

如图3所示，作为控制部(控制单元)的控制器280构成为具有CPU(Central Processing Unit，中央处理器)280a、RAM(Random Access Memory，随机储存器)280b、存储装置280c和I/O接口280d的计算机。构成为RAM280b、存储装置280c、I/O接口280d能够经由内部总线与CPU280a进行数据交换。控制器280与构成为例如触摸面板等的输入输出装置282连接。

存储装置280c例如由闪存、HDD(Hard Disk Drive，硬盘驱动器)等构成。在存储装置280c内可读取地储存着控制基板处理装置的动作的控制程序，记载了后述的半导体装置的制造方法的过程、条件等的制程配方等。制程配方是将后述的半导体装置的制造方法中的各工序(各步骤)进行组合以使得由控制器280来执行并得到预定结果的配方，作为程序来发挥功能。以下，也将这样的制程配方、控制程序等简单地总称为程序。本说明书中在使用“程序”这样的术语时，包括仅为单独制程配方的情形，包括仅为单独控制程序的情形，也包括制程配方和控制程序组合的情形。RAM280b构成为将由CPU280a读出的程序、数据等临时保存的存储区域(工作区域)。

I/O接口280d与上述的MFC312,322,332,342,512,522,532,542、阀门314,324,334,342,514,524,534,544、压力传感器245、APC阀门243、真空泵246、加热器207、温度传感器263、旋转机构267、晶圆盒升降机115等连接。

CPU280a构成为从存储装置280c读出控制程序并执行，同时对应来自输入输出装置282的操作指令的输入等，从存储装置280c读出配方等。CPU280a还构成为，按照读出的配方的内容，控制由MFC312,322,332,342,512,522,532,542进行的各种气体的流量调整动作、阀门314,324,334,344,514,524,534,544的开关动作、APC阀门243的开关动作以及由APC阀门243进行的基于压力传感器245的压力调整动作、基于温度传感器263的加热器207的温度调整动作、真空泵246的起动及停止、由旋转机构267进行的晶圆盒217的旋转及旋转速度调整动作、由晶圆盒升降机115进行的晶圆盒217的升降动作、晶圆200在晶圆盒217内的容纳动作等。

控制器280可以通过将存储在外部存储装置(例如，磁带、软盘、硬盘等磁盘、CD、DVD等光盘、MO等光磁盘、USB存储器、存储器卡等半导体存储器)123中的上述程序安装到计算机中来构成。存储装置280c、外部存储装置283构成为能够由计算机读取的记录介质。以下，也将这些简单地总称为记录介质。在本说明书中“记录介质”包括仅为单独的存储装置280c的情形，包括仅为单独的外部存储装置283的情形，或者包括其二者的情形。需说明的是，向计算机的程序的提供可以不使用外部存储装置，还可以利用互联网、专线通信方式来进行。

(2)基板处理工序(成膜工序)

作为半导体装置(设备)的制造工序的一个工序，对于在基板上选择性生长金属膜的工序的一例，使用图5来进行说明。在基板上选择性生长金属膜的工序使用上述的基板处理装置10的处理炉202来进行。以下的说明中，构成基板处理装置10的各部的动作由控制器280来进行控制。

需说明的是，本说明书中，在使用“晶圆”这样的术语时，有意味“晶圆自身”的情形、意味“晶圆与在其表面形成的预定层、膜等的层叠体(集合体)”的情形(即，包括在表面上形成的预定层、膜等而称为晶圆的情形)。本说明书中，在使用“晶圆表面”这样的术语时，有意味“晶圆自身的表面(露出面)”的情形、意味“在晶圆上形成的预定层、膜等的表面，即，作为层叠体的晶圆的最外表面”的情形。需说明的是，本说明书中，在使用“基板”这样的术语时，与使用“晶圆”这样的术语时的情形意思相同。

(晶圆搬入)

将在最外表面形成(露出)了氮化钛膜(TiN膜，第一金属膜)和作为氧化物、硅(Si)膜等的与第一金属膜相比培养时间长的绝缘膜的多张晶圆200搬入处理室201内(晶圆盒搭载)。具体而言，将多张晶圆200装填于晶圆盒217中(晶圆装载)，如图1所示般将支撑多张晶圆200的晶圆盒217由晶圆盒升降机115抬升，搬入处理室201内。在该状态下，密封帽219介由O型圈220使反应管203的下端开口处于闭塞状态。

(压力调整及温度调整)

由真空泵246进行真空排气，以使得处理室201内达到所希望的压力(真空度)。这时，处理室201内的压力由压力传感器245测定，并基于该测定的压力信息对APC阀门243进行反馈控制(压力调整)。真空泵246至少在直至对晶圆200进行的处理结束之前的期间维持长时间工作的状态。此外，通过加热器207进行加热，使得处理室201内达到所希望的温度。这时，基于温度传感器263检测的温度信息对加热器207的通电量进行反馈控制以使得处理室201内达到所希望的温度分布(温度调整)。由加热器207进行的处理室201内的加热至少在对晶圆200进行的处理结束之前的期间持续进行。

接着，在最外表面上形成(露出)了氮化钛膜(TiN膜，第一金属膜)和作为氧化物、硅(Si)膜等的与第一金属膜相比培养时间长的绝缘膜的晶圆200上的TiN膜上，执行选择性生长W膜(第二金属膜)的工序。

[形成钨(W)层的工序(W deposition，沉积钨)]

首先，执行在晶圆200上形成作为金属层的W层的工序。

(B2H6气体供给步骤)

打开阀门314，在气体供给管310内流入作为第一还原气体的含B气体的B2H6气体。B2H6气体由MFC312来调整流量，从喷嘴410的气体供给孔410a供给至处理室201内，从排气管231进行排气。此时，对于晶圆200供给B2H6气体。与此同时，打开阀门514，在气体供给管510内流入N2气体。在气体供给管510内流动的N2气体通过MFC512来调整流量。N2气体与B2H6气体一起供给至处理室201内，从排气管231进行排气。此时，为了防止B2H6气体侵入至喷嘴420,430,440内，打开阀门524,534,544，在气体供给管520,530,540内流入N2气体。N2气体经由气体供给管320,330,340、喷嘴420,430,440供给至处理室201内，从排气管231进行排气。

在B2H6气体流动时，调整APC阀门243使得处理室201内的压力为例如10～3990Pa的范围内的压力。由MFC312控制的B2H6气体的供给流量例如设为0.01～20slm的范围内的流量。由MFC512,522,532,542控制的N2气体的供给流量分别设为例如0.0.01～30slm的范围内的流量。对晶圆200供给B2H6气体的时间例如设为0.01～60秒的范围内的时间。此时，加热器207的温度设定为使得晶圆200的温度为例如100～350℃的范围内的温度的温度。处理室201内流动的气体仅为B2H6气体和N2气体，通过供给B2H6气体而将晶圆200的最外表面还原。

(残留气体除去步骤)

在以预定时间供给B2H 6气体后，关闭阀门314，停止供给B2H6气体。此时，一直打开排气管231的APC阀门243，由真空泵246对处理室201内进行真空排气，将处理室201内残留的未反应的B2H6气体或参与了还原后的B2H6气体从处理室201内排除。此时，一直打开阀门514,524,534,544，维持向处理室201内供给N2气体。N2气体作为吹扫气体而起作用，能够提高将处理室201内残留的未反应的B2H6气体或参与了还原后的B2H6气体从处理室201内排除的效果。

(WF6气体供给步骤)

打开阀门324，在气体供给管320内流入作为原料气体的WF6气体。WF6气体由MFC322来调整流量，从喷嘴420的气体供给孔420a供给至处理室201内，从排气管231进行排气。此时，对晶圆200供给WF6气体。与此同时，打开阀门524，在气体供给管520内流入N2气体等非活性气体。在气体供给管520内流动的N2气体由MFC522来调整流量，与WF6气体一起供给至处理室201内，从排气管231进行排气。需说明的是，此时，为了防止WF6气体侵入喷嘴410,430,440内，打开阀门514,534,544，在气体供给管510,530,540内流入N2气体。N2气体经由气体供给管310,330,340、喷嘴410,430,440供给至处理室201内，从排气管231进行排气。

此时，调整APC阀门243使得处理室201内的压力为例如0.1～6650Pa的范围内的压力。由MFC322控制的WF6气体的供给流量例如设为0.01～10slm的范围内的流量。由MFC512,522,532,542控制的N2气体的供给流量分别设为例如0.1～30slm的范围内的流量。对晶圆200供给WF6气体的时间例如设为0.01～600秒的范围内的时间。此时加热器207的温度设定为使得晶圆200的温度为与例如步骤21相同温度的温度。

此时，向处理室201内流动的气体仅为WF6气体和N2气体。通过供给WF6气体，在晶圆200上形成例如厚度为不足1个原子层至数原子层程度的W层。

(残留气体除去步骤)

形成W层后，关闭阀门324，停止供给WF6气体。然后，通过与B2H6气体供给步骤后的残留气体除去步骤同样的处理过程，将处理室201内残留的未反应的WF6气体或参与了W层形成后的WF6气体从处理室201内排除。

(实施预定次数)

依次进行上述步骤作为一个循环，通过进行一次以上的循环(预定次数(n1次))，在晶圆200的TiN膜上形成预定厚度(例如0.1～4.0nm)的W层。上述循环优选重复进行多次。

[蚀刻工序]

接着，进行对在晶圆200的绝缘膜上形成的W层进行蚀刻的工序。

(NF3气体供给步骤)

打开阀门334，在气体供给管330内流入作为蚀刻气体的NF3气体。NF3气体通过MFC332来调整流量，从喷嘴430的气体供给孔430a供给至处理室201内，从排气管231进行排气。此时，对晶圆200供给NF3气体。与此同时，打开阀门534，在气体供给管530内流入N2气体等非活性气体。在气体供给管530内流动的N2气体由MFC532来调整流量，与NF3气体一起供给至处理室201内，从排气管231进行排气。需说明的是，此时，为了防止NF3气体侵入喷嘴410,420,440内，打开阀门514,524,544，在气体供给管510,520,540内流入N2气体。N2气体经由气体供给管310,320,340、喷嘴410,420,440供给至处理室201内，从排气管231进行排气。

此时，调整APC阀门243，使得处理室201内的压力为例如0～100Pa的范围内的压力。优选为比W层形成工序更低的压力。由MFC332控制的NF3气体的供给流量例如设为0.01～1slm的范围内的流量。由MFC512,522,532,542控制的N2气体的供给流量分别设为例如1～5slm的范围内的流量。对晶圆200供给NF3气体的时间例如设为30～600秒的范围内的时间。此时加热器207的温度是使得晶圆200的温度为例如100～500℃的范围内的时间。优选为比W层形成工序更低的温度。

此时，由NF3气体对在晶圆200上形成的W层进行蚀刻。由于培养时间的差，在晶圆200上的TiN膜上形成的W层比在绝缘膜上形成的W层更厚，因而在绝缘膜上形成的W层受到蚀刻后，在TiN膜上仅以预定厚度而残留W层。如果在绝缘膜上形成的W层受到蚀刻，则停止供给NF3气体。

(残留气体除去步骤)

在W层被蚀刻后，关闭阀门334，停止供给NF3气体。然后，通过与B2H6气体供给步骤后的残留气体除去步骤同样的处理过程，将在处理室201内残留的未反应的NF3气体或参与了W层的蚀刻后的NF3气体从处理室201内排除。

[实施预定次数]

依次进行W层形成工序和蚀刻工序作为一个循环，通过进行一次以上的循环(预定次数(n1次))，在晶圆200的TiN膜上使预定厚度(例如2～20nm)的W层选择性生长。上述循环优选重复进行多次。

(后吹扫及大气压复原)

从气体供给管510,520,530,540分别向处理室201内供给N2气体，并从排气管231进行排气。N2气体作为吹扫气体来起作用，由此通过非活性气体吹扫处理室201内，将处理室201内残留的气体、副生成物从处理室201内除去(后吹扫)。然后，将处理室201内的气氛置换为非活性气体(非活性气体置换)，使处理室201内的压力复原为常压(大气压复原)。

(晶圆搬出)

然后，由晶圆盒升降机115降下密封帽219，打开反应管203的下端。接着，将处理后的晶圆200以由晶圆盒217支撑的状态从反应管203的下端搬出到反应管203的外部(晶圆盒卸载)。然后，从晶圆盒217中取出处理后的晶圆200(晶圆释放)。

(3)根据本实施方式的效果

根据本实施方式，能够获得如下显示的一个或多个效果。

(a)通过交替进行W层形成和蚀刻，能够仅在形成了金属膜和绝缘膜的基板的金属膜上使W膜选择性良好地选择性生长。

(b)通过在比W膜形成工序更低温度、更低压力来进行蚀刻工序，能够提高蚀刻的控制性，仅在形成了金属膜和绝缘膜的基板的金属膜上使W膜选择性良好地选择性生长。

＜变形例1＞

对于第一实施方式的变形例1，使用图6来进行说明。这里，对于与第一实施方式相同的部分省略说明，主要对不同的部分进行详细说明。

本变形例1与第一实施方式不同的部分主要在于蚀刻工序中，在进行NF3气体供给步骤之前进行前处理(pre-treatment)步骤这点。以下，对前处理工序进行说明。

(前处理(pre-treatment)步骤(O3气体供给步骤))

打开阀门344，在气体供给管340内流入作为改性气体(氧化气体)的O3气体。O3气体由MFC342来调整流量，从喷嘴440的气体供给孔440a供给至处理室201内，从排气管231进行排气。此时，对于晶圆200供给O3气体。与此同时，打开阀门544，在气体供给管540内流入N2气体等非活性气体。在气体供给管540内流动的N2气体由MFC542来调整流量，与O3气体一起供给至处理室201内，从排气管231进行排气。需说明的是，此时，为了防止O3气体侵入喷嘴410,420,430内，打开阀门514,524,534，在气体供给管510,520,530内流入N2气体。N2气体经由气体供给管310,320,330、喷嘴410,420,430供给至处理室201内，从排气管231进行排气。

此时，调整APC阀门243使得处理室201内的压力为例如50～500Pa的范围内的压力。由MFC342控制的O3气体的供给流量例如设为0.1～3slm的范围内的流量。由MFC512,522,532,542控制的N2气体的供给流量分别设为例如0.1～3slm的范围内的流量。对晶圆200供给O3气体的时间例如为200～2000秒的范围内的时间。这时加热器207的温度是使得晶圆200的温度为例如100～400℃的范围内的时间。此时，通过O3气体对在晶圆200上形成的W层进行改性(氧化)。

(残留气体除去步骤)

在对W层进行充分改性后，关闭阀门344，停止供给O3气体。然后，通过与B2H6气体供给步骤后的残留气体除去步骤同样的处理过程，将处理室201内残留的未反应O3气体或参与了W层的改性后的O3气体从处理室201内排除。

然后，进行上述的NF3气体供给步骤及其后的残留气体除去步骤。

(实施预定次数)

依次进行O3气体供给步骤、残留气体除去步骤、NF3气体供给步骤、残留气体除去步骤作为一个循环，通过进行一次以上的循环(预定次数(n3次))，对在绝缘膜上形成的W层进行蚀刻。

然后，依次进行上述的W层形成工序和蚀刻工序作为一个循环，通过进行一次以上的循环(预定次数(n4次))，在晶圆200的TiN膜上使得上述预定厚度的W膜选择性生长。上述的循环优选重复多次。需说明的是，上述的前处理步骤中，对作为改性气体使用氧化气体的O3气体来进行氧化的例子进行了说明，但不限于此，作为改性气体可以使用氮化气体，作为改性可以进行氮化。作为氮化气体，例如，可以使用氨(NH3)气体。

(4)根据本变形例1的效果

根据本变形例1，本实施方式中除了上述的(a)、(b)效果之外，还能够得到以下的效果。

(c)通过对W层进行改性(氧化)，能够降低蚀刻时所必需的蚀刻温度，能够进一步提高蚀刻效率及控制性。

＜变形例2＞

对于第一实施方式的变形例2，使用图7进行说明。这里，对于与第一实施方式相同的部分省略说明，主要对不同的部分进行详细说明。

本变形例2与第一实施方式的不同部分主要是在蚀刻工序中，在进行NF3气体供给步骤之后进行后处理(post-treatment)步骤这点。以下对于后处理工序进行说明。

(后处理(post-treatment)步骤(H2气体供给步骤))

打开阀门314，在气体供给管340内流入作为第二还原气体的H2气体。H2气体由MFC312来调整流量，从喷嘴410的气体供给孔410a供给至处理室201内，从排气管231进行排气。此时，对于晶圆200供给H2气体。与此同时，打开阀门514，在气体供给管510内流入N2气体等非活性气体。在气体供给管510内流动的N2气体由MFC512来调整流量，与H2气体一起供给至处理室201内，从排气管231进行排气。需说明的是，此时，为了防止H2气体侵入喷嘴420,430,440内，打开阀门524,534,544，在气体供给管520,530,540内流入N2气体。N2气体经由气体供给管320,330,340、喷嘴420,430,440供给至处理室201内，从排气管231进行排气。

此时，调整APC阀门243使得处理室201内的压力为例如500～2000Pa的范围内的压力。由MFC312控制的H2气体的供给流量例如设为0.5～3slm的范围内的流量。由MFC512,522,532,542控制的N2气体的供给流量分别设为例如0.5～3slm的范围内的流量。对晶圆200供给H2气体的时间例如设为1800～7200秒的范围内的时间。此时加热器207的温度是使得晶圆200的温度为例如100～400℃的范围内的时间。此时，通过H2气体对在晶圆200的TiN膜上形成的W层进行改性(还原)。

(残留气体除去步骤)

在对W层进行充分改性后，关闭阀门314，停止供给H2气体。然后，通过与B2H6气体供给步骤后的残留气体除去步骤同样的处理过程，将在处理室201内残留的未反应H2气体或参与了W层的改性后的H2气体从处理室201内排除。

接着，进行上述的NF3气体供给步骤及其后的残留气体除去步骤。

(实施预定次数)

依次进行NF3气体供给步骤、残留气体除去步骤、H2气体供给步骤、残留气体除去步骤作为一个循环，通过进行一次以上的循环(预定次数(n5次))，对在绝缘膜上形成的W层进行蚀刻。

然后，依次进行上述的W层形成工序和蚀刻工序作为一个循环，通过进行一次以上的循环(预定次数(n6次))，在晶圆200的TiN膜上使得上述的预定厚度的W膜选择性生长。上述的循环优选重复多次。

(5)根据本变形例2的效果

根据本变形例2，除了本实施方式中得到的上述(a)、(b)的效果之外，还能够得到以下的效果。

(d)通过交替进行蚀刻气体的供给和改性，能够提高蚀刻效率及控制性。

＜变形例3＞

对于第一实施方式的变形例3，使用图8进行说明。这里，对于与第一实施方式、其他变形例相同的部分省略说明，主要对不同的部分进行详细说明。

本变形例3是将变形例1与变形例2进行组合，在蚀刻工序中，在进行NF3气体供给步骤之前进行变形例1中记载的前处理步骤，在进行NF3气体供给步骤之后进行变形例2中记载的后处理步骤。

依次进行O3气体供给步骤、残留气体除去步骤、NF3气体供给步骤、残留气体除去步骤、H2气体供给步骤、残留气体除去步骤作为一个循环，通过进行一次以上的循环(预定次数(n7次))，对在绝缘膜上形成的W层进行蚀刻。

然后，依次进行上述的W层形成工序和蚀刻工序作为一个循环，通过进行一次以上的循环(预定次数(n8次))，在晶圆200的TiN膜上使得上述的预定厚度的W膜选择性生长。上述的循环优选重复多次。

(6)根据本变形例3的效果

根据本变形例3，除了本实施方式中所得到的上述(a)、(b)的效果之外，还可以得到(c)、(d)的效果。

＜变形例4＞

对于第一实施方式的变形例4，使用图9进行说明。这里，对于与第一实施方式、其他变形例相同的部分省略说明，主要对不同的部分进行详细说明。

本变形例4中，在蚀刻工序中在进行变形例3后，再次进行后处理步骤。处理条件等与变形例3中记载的后处理步骤相同，因而省略。

(7)根据本变形例4的效果

根据本变形例4，除了本实施方式中所得到的上述(a)、(b)、(c)、(d)的效果之外，还可以得到以下的效果。

(e)通过在蚀刻工序的最后再次进行改性，能够在之后的W层形成工序中效率良好地形成W层。

＜本发明的第二实施方式＞

对于第二实施方式，使用图10进行说明。这里，对于与第一实施方式、其他变形例相同的部分省略说明，主要对不同的部分进行详细说明。

第二实施方式中，通过2阶段来进行W层形成工序。为了确保与作为基底的TiN膜的密合性等，首先通过W核层形成工序来形成W核层，并以W核层为核，然后，通过后述的W主体层形成工序来形成W主体层。具体而言，将第一实施方式中说明的W层形成工序作为W核层形成工序，将W核层形成工序中形成的W层称为W核层。以下，对于W主体层形成工序进行说明。

[W主体层形成工序(Bulk W deposition)]

在形成W核层后，进行形成作为金属主体层的W主体层的步骤。

(H2气体和WF6气体供给步骤)

打开阀门314,324，在气体供给管310,320内分别流入H2气体、WF6气体。在气体供给管310内流动的H2气体和在气体供给管320内流动的WF6气体分别由MFC312,322调整流量，分别从喷嘴410,420的气体供给孔410a,420a供给至处理室201内，从排气管231进行排气。此时，对于晶圆200供给H2气体和WF6气体。即，将晶圆200的表面暴露于H2气体和WF6气体中。与此同时，打开阀门534,544，在载流气体供给管530,540内分别流入N2气体。在载流气体供给管530,540内流动的N2气体分别由MFC532,542调整流量，分别与H2气体或WF6气体一起供给至处理室201内，从排气管231进行排气。此时，为了防止H2气体和WF6气体侵入喷嘴430,440内，打开阀门534,544，在载流气体供给管530,540内流入N2气体。N2气体经由气体供给管330,340、喷嘴430,440供给至处理室201内，从排气管231进行排气。

此时，适当调整APC阀门243使得处理室201内压力为例如10～3990Pa的范围内的压力。通过MFC312控制的H2气体的供给流量设为例如100～20000sccm的范围内的流量，通过MFC322控制的WF6气体的供给流量设为例如10～1000sccm的范围内的流量。通过MFC512,522,532,542控制的N2气体的供给流量分别设为例如10～10000sccm的范围内的流量。对晶圆200供给H2气体和WF6气体的时间，即气体供给时间(照射时间)，例如设为1～1000秒的范围内的时间。此时加热器207的温度设定为使得晶圆200的温度为例如100～600℃的范围内的温度的温度。流入处理室201内的气体仅为H2气体和WF6气体，通过供给WF6气体，在晶圆200之上形成的W核层上形成例如10～30nm厚度的W主体层。

(残留气体除去步骤)

在形成W主体层后，关闭阀门312,322，停止供给H2气体和WF6气体。此时，一直打开排气管231的APC阀门243，由真空泵246对处理室201内进行真空排气，将处理室201内残留的未反应的H2气体和WF6气体或参与了W主体层形成后的H2气体和WF6气体从处理室201内排除。此时，一直打开阀门514,524,534,544，维持向处理室201内供给N2气体。将N2气体用作吹扫气体，能够提高从处理室201内将残留的未反应的H2气体和WF6气体或参与了W主体层形成后的H2气体和WF6气体从处理室201内排除的效果。

接着，与变形例1同样地，依次进行前处理步骤、残留气体除去步骤、NF3气体供给步骤、残留气体除去步骤作为一个循环，通过进行一次以上的循环(预定次数(n11次))，对在绝缘膜上形成的W层进行蚀刻。

然后，依次进行上述的W层形成工序和蚀刻工序作为一个循环，通过进行一次以上的循环(预定次数(n12次))，使得在晶圆200的TiN膜上、使上述的预定厚度的W膜选择性生长。上述的循环优选重复多次。需说明的是，本实施方式中，还可以与第一实施方式的各变形例适当地进行组合。

(8)根据第二实施方式的效果

根据本实施方式，在得到第一实施方式及变形例1～4中所得到的上述(a)～(e)的效果的至少一种的同时，还能够得到以下的效果。

(f)由W核层形成工序形成W核层，将W核层为核，接着通过W主体层形成工序形成W主体层，从而能够与作为基底层的TiN膜密合性良好地形成W膜。

此外，上述实施方式中，以在基板上形成作为金属氮化膜的TiN膜为例进行了说明，但不限于此，还可以适用例如氮化钛膜(TaN膜)、氮化钼膜(MoN膜)、氮化锌膜(ZnN膜)、氮化铝膜(AlN膜)等。

此外，上述实施方式中，作为第一还原气体以使用含B气体的B2H6为例进行了说明，但也可以替代B2H6来使用丙硼烷(B3H8)气体等，替代含B气体也可以使用作为含磷(P)气体的磷化氢(PH3)、作为含硅(Si)气体(硅烷系气体)的甲硅烷(SiH4)气体、乙硅烷(Si2H6)气体等。

此外，上述实施方式中，作为蚀刻气体以使用含F气体的NF3为例进行了说明，但也可以替代NF3而使用ClF3、HF、F2等含F气体、含氯(Cl)气体等。

此外，上述实施方式中，作为第二还原气体以使用含H气体的H2气为例进行了说明，但也可以替代H2气而使用作为不含有其他元素的含H气体的重氢(D2)气体、氨(NH3)气体等。

此外，上述实施方式中，对于使用作为一次处理多张基板的批次式纵型装置的基板处理装置，即具有设立向一个反应管内供给处理气体的喷嘴、在反应管的下部设置排气口的结构的处理炉来进行成膜的例子进行了说明，本发明也可以适合用于使用具有其他结构的处理炉来进行成膜的情形。此外，处理气体还可以不从在内管内设立的喷嘴来供给，而是从在内管的侧壁上开口的气体供给口来供给。此时，在外管上开口的排气口还可以对应于在处理室内层叠容纳的多张基板所存在的高度来开口。此外，排气口的形状可以是孔状，也可以是狭缝状。

此外，上述实施方式中，以W层形成工序和蚀刻工序在同一处理室内进行为例进行了说明，但不限于此，也可以分别在不同的处理室中进行W层形成工序和蚀刻工序。

即使在使用这样的基板处理装置时，也可以以与上述实施方式同样的顺序、处理条件来进行成膜。

用于形成这些各种薄膜的制程配方(记录处理过程、处理条件等的程序)优选针对基板处理的内容(要形成的薄膜的膜种、组成比、膜质、膜厚、处理过程、处理条件等)分别单独准备(准备多个)。而且，优选在开始基板处理时，针对基板处理的内容，从多个制程配方中适当选择合适的制程配方。具体而言，优选将针对基板处理的内容单独准备的多个制程配方经由电气通信线路、记录该制程配方的记录介质(外部存储装置283)，预先储存(安装)于基板处理装置所具备的存储装置280c中。而且，优选在开始基板处理时，针对基板处理的内容，基板处理装置所具备的CPU280a从存储装置280c内储存的多个制程配方中适当选择合适的制程配方。通过这样地构成，1台基板处理装置能够通用地且再现性良好地形成各种膜种、组成比、膜质、膜厚的薄膜。此外，能够降低操作者的操作负担(处理过程、处理条件等的输入负担等)，避免操作失误，同时快速地开始基板处理。

此外，本发明还能够实现例如变更已有的基板处理装置的制程配方。在变更制程配方时，将本发明所涉及的制程配方经由电气通信线路、记录该制程配方的记录介质安装到已有的基板处理装置中，此外，也可以操作已有的基板处理装置的输入输出装置，将该制程配方自身变更为本发明所涉及的制程配方。

符号说明

10：基板处理装置，

280：控制器，

200：晶圆(基板)，

201：处理室。