從氣體供給孔410a、420a、430a被供給至處理室201內的晶片200近旁的氣體將向水平方向(即與晶片200的表面平行的方向)流動，然后向下方流動，并通過排氣管231排出。如上文所述，處理室201內的氣體的主要流向為朝向水平方向的流向。
[0057]在排氣管231上，從上游側開始依次連接有作為檢測處理室201內壓力的壓力檢測器(壓力檢測部)的壓力傳感器245、作為控制處理室201內壓力的壓力控制器(壓力控制部)的APC(Auto Pressure Controller)閥243、作為真空排氣裝置的真空栗246。APC閥243被構成為:通過在使真空栗246工作的狀態(tài)下將閥開閉，能夠對處理室201內進行真空排氣及停止真空排氣，進而，通過在使真空栗246工作的狀態(tài)下基于由壓力傳感器245檢測到的壓力信息來調節(jié)閥開度，能夠調節(jié)處理室201內的壓力。APC閥243構成排氣系統的排氣流路的一部分，其不僅作為壓力調節(jié)部發(fā)揮作用，還作為能夠將排氣系統的排氣流路封閉或進而密閉的排氣流路開閉部(即排氣閥)發(fā)揮作用。另外，有時排氣管231連接有捕捉排出氣體中的反應副產物、未反應的原料氣體等的捕集裝置和/或除去排出氣體中所含有的腐蝕性成分、有毒成分等的除害裝置。排氣系統(即排氣管線)主要由排氣管231、APC閥243、壓力傳感器245構成。需要說明的是，可以考慮將真空栗246包括在排氣系統內。還可以考慮將捕集裝置、除害裝置包括在排氣系統內。
[0058]在反應管203內設置有作為溫度檢測器的溫度傳感器263，通過基于由溫度傳感器263檢測到的溫度信息來調節(jié)對加熱器207的通電量，從而構成為處理室201內的溫度成為所希望的溫度分布。溫度傳感器263與噴嘴410、420、430同樣地構成為L字型，并沿著反應管203的內壁進行設置。
[0059]如圖3所示，作為控制部(控制手段)的控制器121以具有CPU (CentralProcessing Unit) 121a、RAM (Random Access Memory) 121b、存儲裝置 121c、1/0 端口 121d的計算機的形式構成。RAM121b、存儲裝置121c、1/0端口 121d以經由內部總線121e能夠與CPU121a進行數據交換的方式構成。控制器121連接有以觸摸面板等的形式構成的輸入輸出裝置122。
[0060]存儲裝置121c由閃存、HDD(Hard Disk Drive)等構成。存儲裝置121c內能夠讀寫地保存有:控制襯底處理裝置的動作的控制程序、記載有后述襯底處理的步驟和/或條件等的工藝制程等。工藝制程是以使控制器121執(zhí)行后述襯底處理工序中的各步驟從而能得到規(guī)定結果的方式進行組合而成的，其作為程序發(fā)揮作用。以下，將這些工藝制程、控制程序等簡單地統稱為程序。在本說明書中使用稱為程序的措辭時，包括僅單獨包含工藝制程的情況、僅單獨包含控制程序的情況、或包含這兩者的情況。另外，RAM121b以暫時保存被CPU121a讀取的程序、數據等的存儲區(qū)域(工作區(qū))的形式構成。
[0061]1/0 端口 121d 與上述 MFC312、322、332、C512、522、532、閥 314、324、334，514、524、534、APC閥243、壓力傳感器245、真空栗246、加熱器207、溫度傳感器263、旋轉機構267、晶舟升降機115等連接。
[0062]CPU121a構成為:從存儲裝置121c讀取并執(zhí)行控制程序，并且根據來自輸入輸出裝置122的操作命令的輸入等從存儲裝置121c讀取工藝制程。CPU121a構成為:通過讀取的工藝制程，控制利用MFC312、322、332、C512、522、532進行的各種氣體的流量調節(jié)動作，閥314、324、334、514、524、534的開閉動作，APC閥243的開閉動作及利用APC閥243并基于壓力傳感器245進行的壓力調節(jié)動作，基于溫度傳感器263進行的加熱器207的溫度調節(jié)動作，真空栗246的起動及停止，利用旋轉機構267進行的晶舟217的旋轉及旋轉速度調節(jié)動作，利用晶舟升降機115進行的晶舟217的升降動作等。
[0063]控制器121不限于以專用的計算機的形式構成的情況，也可以以通用的計算機的形式構成。例如，準備存儲了上述程序的外部存儲裝置(例如磁帶、軟盤、硬盤等磁盤；CD、DVD等光盤；M0等光磁盤；USB存儲器、存儲卡等半導體存儲器)123，使用該外部存儲裝置123向通用的計算機安裝程序等，由此能構成本實施方式的控制器121。但是，用于向計算機提供程序的手段并不限于經由外部存儲裝置123進行提供的情況。例如，可以使用互聯網、專用線路等通信手段而不通過外部存儲裝置123提供程序。存儲裝置121c、外部存儲裝置123可以以計算機可讀取的記錄介質的形式構成。以下，也將它們簡單地總稱為記錄介質。在本說明書中使用稱為記錄介質的措辭時，包括僅單獨包含存儲裝置121c的情況、僅單獨包含外部存儲裝置123的情況、或包含兩者的情況。
[0064](2)襯底處理工序
[0065]使用圖4對在襯底上形成構成例如柵電極的金屬膜的工序(其作為半導體器件(元器件)的制造工序中的一項工序)的第一實施方式進行說明。對于形成金屬膜的工序而言，使用上述襯底處理裝置10的處理爐202來進行。在以下說明中，構成襯底處理裝置10的各部分的動作通過控制器121控制。
[0066]本實施方式優(yōu)選的成膜順序(也簡稱為順序)通過將下述工序分時并進行規(guī)定次數，從而在晶片200上形成金屬氮化膜(例如TiN膜)作為金屬膜，所述工序為:對晶片200供給包含金屬元素(例如Ti)的第一處理氣體(例如TiCl4氣體)的工序、對晶片200供給作為氮化還原劑(其包含與第一處理氣體不同的元素)的第二處理氣體(例如NH3氣)的工序、和對晶片200供給與由第一處理氣體及第二處理氣體反應而生成的副產物反應的第三處理氣體(例如C5H5N氣體)的工序。
[0067]具體而言，如圖4所示的順序，通過進行規(guī)定次數(η次)的下述循環(huán)，從而形成鈦氮化膜(TiN膜)，所述循環(huán)為將供給TiCl4氣體和C 5H5N氣體的工序和供給NH3氣和C 5H5N氣體的工序分時進行的循環(huán)。
[0068]在本說明書中，所謂“進行規(guī)定次數的處理(或稱為工序、循環(huán)、步驟等)”，含義是指將該處理等進行1次或多次。即，含義是指將處理進行1次以上。圖4表示將各處理(循環(huán))重復2個循環(huán)的例子。進行各處理等的次數可以根據最終形成的TiN膜所需的膜厚來適當選擇。即，進行上述各處理的次數根據作為目標的膜厚來確定。
[0069]需要說明的是，在本說明書中，所謂“分時”，含義是指在時間上進行分割(分隔)。例如，在本說明書中，所謂將各處理分時進行，含義是指將各處理非同步、即使其不同步地進行。換言之，含義是指將各處理間歇地(脈沖式地)且交替地進行。即，含義是指通過各處理供給的處理氣體以彼此不混合的方式進行供給。將各處理進行多次時，通過各處理供給的處理氣體以彼此不混合的方式交替供給。
[0070]另外，在本說明書中使用稱為“晶片”的措辭時，包括表示“晶片本身”的情況、表示“由晶片和形成于其表面的規(guī)定層、膜等得到的層合體(集合體)”的情況(即，有時包括形成于表面的規(guī)定層或膜等在內地稱為晶片)。另外，在本說明書中使用稱為“晶片的表面”的措辭時，包括表示“晶片本身的表面(露出面)”的情況、表示“形成于晶片上的規(guī)定層或膜等的表面、即作為層合體的晶片的最外表面”的情況。
[0071]因此，對于本說明書中記載有“對晶片供給規(guī)定氣體”的情形而言，包括表示“對晶片本身的表面(露出面)直接供給規(guī)定氣體”的情況、表示“對形成于晶片上的層或膜等、即對作為層合體的晶片的最外表面供給規(guī)定氣體”的情況。另外，對于本說明書中記載有“在晶片上形成規(guī)定層(或膜)”的情形而言，包括表示“在晶片本身的表面(露出面)上直接形成規(guī)定層(或膜)”的情況、表示“在形成于晶片上的層或膜等上、即在作為層合體的晶片的最外表面上形成規(guī)定層(或膜)”的情況。
[0072]需要說明的是，在本說明書中使用稱為“襯底”的措辭的情形也與使用稱為“晶片”的措辭的情形相同，在該情況下，可以考慮將上述說明中的“晶片”替換為“襯底”。
[0073]另外，在本說明書中，稱為“金屬膜”的用語是指由包含金屬原子的導電性物質構成的膜(也簡稱為導體膜)，其中包含導電性的金屬氮化膜(metal nitride膜)、導電性的金屬氧化膜(metal oxide膜)、導電性的金屬氧氮化膜(metal oxynitride膜)、導電性的金屬氧碳化膜(metal oxycarbide膜)、導電性的金屬復合膜、導電性的金屬合金膜、導電性的金屬娃化膜(metal silicide膜)、導電性的金屬碳化膜(metal carbide膜)、導電性的金屬碳氮化膜(metal carbonitride膜)等。需要說明的是，TiN膜(鈦氮化膜)為導電性的金屬氮化膜。
[0074](晶片填充及晶舟裝載)
[0075]如圖1所示，在晶舟217中裝填(晶片填充)多片晶片200后，通過晶舟升降機115舉起支承有多片晶片200的晶舟217，將其搬入(晶舟裝載)到處理室201內。在該狀態(tài)下，成為下述狀態(tài):密封蓋219通過0型環(huán)220將集流管209的下端開口封閉。
[0076](壓力調節(jié)及溫度調節(jié))
[0077]通過真空栗246進行真空排氣，以使得處理室201內成為所希望的壓力(真空度)。此時，處理室201內的壓力通過壓力傳感器245進行測定，基于所述測得的壓力信息來反饋控制APC閥243 (壓力調節(jié))。真空栗246至少在直到對晶片200的處理結束之前的期間維持始終工作的狀態(tài)。另外，處理室201內的晶片200通過加熱器207加熱到所希望的溫度。此時，基于溫度傳感器263檢測到的溫度信息來反饋控制對加熱器207的通電量(溫度調節(jié))，以使得處理室201內成為所希望的溫度分布。需要說明的是，利用加熱器207對處理室201內進行的加熱至少在直到對晶片200的處理結束之前的期間持續(xù)進行。接著，利用旋轉機構267開始晶舟217及晶片200的旋轉。需要說明的是，利用旋轉機構267進行的晶舟217及晶片200的旋轉至少在直到對晶片200的處理結束之前的期間持續(xù)進行。
[0078](TiN膜形成步驟)
[0079]接著，對形成TiN膜的第一實施方式進行說明。TiN膜形成步驟包括以下進行說明的TiCl4氣體及C 5H5N氣體供給步驟、殘留氣體除去步驟、NH3氣供給步驟及C 5H5N氣體供給步驟、殘留氣體除去步驟。
[0080](TiCl4氣體及C 5H5N氣體供給步驟)
[0081]打開閥314，在氣體供給管310內流過TiCl4氣體。在氣體供給管310內流過的TiCl4氣體經MFC312進行流量調節(jié)，從噴嘴410的氣體供給孔410a供給至處理室201內，并從排氣管231排出。同時打開閥334，在氣體供給管330內流過C5H5N氣體。在氣體供給管330內流過的C5H5N氣體經MFC332進行流量調節(jié)，從噴嘴430的氣體供給孔430a供給至處理室201內，并從排氣管231排出。
[0082]此時，對晶片200供給TiCl4氣體及C 5H5N氣體。即晶片200的表面被暴露在TiCl4氣體及C5H5N氣體中。此時，同時打開閥514及閥534，在載氣供給管510、530內流過N2氣。在載氣供給管510、530內流過的N2氣經MFC512、532進行流量調節(jié)，與TiCl 4氣體及C 5H5N氣體一起供給至處理室201內，并從排氣管231排出。此時，為了防止TiCl4氣體及C5H5N氣體侵入噴嘴420內，打開閥524，在載氣供給管520內流過N2氣。N2氣經由氣體供給管320、噴嘴420被供給至處理室201內，并從排氣管231排出。
[0083]對于處理室201內的壓力而言，適當調節(jié)APC閥243，使其為例如1?3000Pa范圍內的壓力(例如60Pa)。通過MFC312控制的11(:14氣體的供給流量為例如1?2000sccm范圍內的流量(例如lOOsccm)。通過MFC332控制的C5H5N氣體的供給流量為例如1?4000sccm范圍內的流量(例如lOOOsccm)。通過MFCC512、522、532控制控制的隊氣的供給流量分別為例如100?lOOOOsccm范圍內的流量(例如lOOOsccm)。對晶片200供給TiCl4氣體及C5H5N氣體的時間、即氣體供給時間(照射時間)為例如0.1?30秒范圍內的時間(例如10秒)。此時，加熱器207的溫度為使晶片200的溫度成為例如室溫?450°C范圍內的溫度的溫度，優(yōu)選為室溫?400°C范圍內的溫度，例如設定為350°C。在處理室201內流過的氣體僅為TiCl4氣體及C 5H5N氣體和隊氣，通過供給TiCl 4氣體，從而在晶片200 (表面的基底膜)的最外表面上形成例如小于1原子層至數原子層程度的厚度的含Ti層。需要說明的是，同時供給TiCl4氣體及C 5H5N氣體時，在HC1 (其作為通過供給NH3氣而生成的副產物)等殘留在處理室內的第2循環(huán)(2nd循環(huán))以后是特別有效的。
[0084]理想的是，含Ti層為Ti層是優(yōu)選的，但存在Ti(Cl)層為主要要素的情況。需要說明的是，Ti層除了由Ti構成的連續(xù)層之外，還包含不連續(xù)層。S卩，Ti層包含由Ti構成的小于1原子層至數原子層程度的厚度的Ti沉積層。Ti(Cl)層為包含Cl的含Ti層，可以為包含C1的Ti層，還可以為TiCl4的吸附層。
[0085]所謂包含C1的Ti層，是指下述總稱:除了由Ti構成且包含C1的連續(xù)層之