ホーム > 特許ランキング > 東京エレクトロン株式会社
知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
特開2024-123397成膜方法、半導体装置の製造方法、処理システム及びキャパシタ
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024123397
(43)【公開日】2024-09-12
(54)【発明の名称】成膜方法、半導体装置の製造方法、処理システム及びキャパシタ
(51)【国際特許分類】
C23C 16/40 20060101AFI20240905BHJP
H01L 21/316 20060101ALI20240905BHJP
【ＦＩ】
C23C16/40
H01L21/316 X
【審査請求】未請求
【請求項の数】21
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023030784
(22)【出願日】2023-03-01
(71)【出願人】
【識別番号】000219967
【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(72)【発明者】
【氏名】山内 晋
【テーマコード（参考）】
4K030
5F058
【Ｆターム（参考）】
4K030AA14
4K030BA02
4K030BA12
4K030BA13
4K030BA17
4K030BA20
4K030BA42
4K030BA46
4K030BB05
4K030DA01
4K030DA09
4K030JA10
5F058BA11
5F058BC03
5F058BD05
5F058BF07
5F058BF29
5F058BF37
5F058BH03
5F058BJ10
(57)【要約】
【課題】リーク電流を低減する技術を提供する。
【解決手段】処理容器に誘電体層が形成された基板を準備すること、第１の金属含有前駆体と第１の酸素ガスとを供給して前記誘電体層の上に第１の金属酸化層を形成すること、及び、第２の金属含有前駆体と前記第１の酸素ガスと異なる第２の酸素ガスとを供給して前記第１の金属酸化層の上に第２の金属酸化層を形成すること、を有する成膜方法が提供される。
【選択図】図２
【解決手段】処理容器に誘電体層が形成された基板を準備すること、第１の金属含有前駆体と第１の酸素ガスとを供給して前記誘電体層の上に第１の金属酸化層を形成すること、及び、第２の金属含有前駆体と前記第１の酸素ガスと異なる第２の酸素ガスとを供給して前記第１の金属酸化層の上に第２の金属酸化層を形成すること、を有する成膜方法が提供される。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
処理容器に誘電体層が形成された基板を準備すること、
第１の金属含有前駆体と第１の酸素ガスとを供給して前記誘電体層の上に第１の金属酸化層を形成すること、及び、
第２の金属含有前駆体と前記第１の酸素ガスと異なる第２の酸素ガスとを供給して前記第１の金属酸化層の上に第２の金属酸化層を形成すること、
を有する成膜方法。
第１の金属含有前駆体と第１の酸素ガスとを供給して前記誘電体層の上に第１の金属酸化層を形成すること、及び、
第２の金属含有前駆体と前記第１の酸素ガスと異なる第２の酸素ガスとを供給して前記第１の金属酸化層の上に第２の金属酸化層を形成すること、
を有する成膜方法。
【請求項2】
前記第１の金属酸化層及び前記第２の金属酸化層は、非晶質膜である、
請求項１に記載の成膜方法。
請求項１に記載の成膜方法。
【請求項3】
前記第１の金属含有前駆体と前記第１の酸素ガスとを交互に供給することを所定回数繰り返す第１サイクルにより前記第１の金属酸化層を形成し、
前記第２の金属含有前駆体と前記第２の酸素ガスとを交互に供給することを所定回数繰り返す第２サイクルにより前記第２の金属酸化層を形成する、
請求項１に記載の成膜方法。
前記第２の金属含有前駆体と前記第２の酸素ガスとを交互に供給することを所定回数繰り返す第２サイクルにより前記第２の金属酸化層を形成する、
請求項１に記載の成膜方法。
【請求項4】
前記第１サイクルと前記第２サイクルとの比は、６：０～１：５である、
請求項３に記載の成膜方法。
請求項３に記載の成膜方法。
【請求項5】
前記第１の金属酸化層と前記第２の金属酸化層との膜厚の比は、６：０～１：５である、
請求項１に記載の成膜方法。
請求項１に記載の成膜方法。
【請求項6】
前記第２の金属酸化層の膜厚は、前記第１の金属酸化層の膜厚より小さい、
請求項５に記載の成膜方法。
請求項５に記載の成膜方法。
【請求項7】
前記第１の酸素ガスは、Ｏ２ガスであり、前記第２の酸素ガスは、Ｏ３ガスである、
請求項１に記載の成膜方法。
請求項１に記載の成膜方法。
【請求項8】
前記第１の金属含有前駆体及び前記第２の金属含有前駆体のそれぞれは、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａから選択される少なくとも一つの金属を含む、
請求項１～７のいずれか１項に記載の成膜方法。
請求項１～７のいずれか１項に記載の成膜方法。
【請求項9】
前記第１の金属酸化層及び前記第２の金属酸化層のそれぞれは、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａから選択される少なくとも一つの金属を含む、
請求項１～７のいずれか１項に記載の成膜方法。
請求項１～７のいずれか１項に記載の成膜方法。
【請求項10】
前記誘電体層は、金属を含む酸化物又は金属を含む酸窒化物である、
請求項１～７のいずれか１項に記載の成膜方法。
請求項１～７のいずれか１項に記載の成膜方法。
【請求項11】
前記金属を含む酸化物又は前記金属を含む酸窒化物は、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｙｂ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｌｕから選択される少なくとも一つの金属を含む、
請求項１０に記載の成膜方法。
請求項１０に記載の成膜方法。
【請求項12】
前記第１の金属酸化層及び前記第２の金属酸化層のそれぞれを形成する際の前記基板を載置するステージの温度又は前記基板の温度は、１５０℃～２１０℃の範囲である
請求項１～７のいずれか１項に記載の成膜方法。
請求項１～７のいずれか１項に記載の成膜方法。
【請求項13】
第３の金属含有前駆体と反応ガスとを供給して前記第２の金属酸化層の上に金属含有層を形成すること、をさらに有する、
請求項１～７のいずれか１項に記載の成膜方法。
請求項１～７のいずれか１項に記載の成膜方法。
【請求項14】
前記金属含有層は、Ｔａ、Ｗ、Ａｌ、Ｔｉから選択される少なくとも一つの金属を含む窒化物である、
請求項１３に記載の成膜方法。
請求項１３に記載の成膜方法。
【請求項15】
基板上に第１の金属含有層を形成する工程と、
前記第１の金属含有層の上に誘電体層を形成する工程と、
第１の金属含有前駆体と第１の酸素ガスとを供給して前記誘電体層の上に第１の金属酸化層を形成する工程と、
第２の金属含有前駆体と前記第１の酸素ガスと異なる第２の酸素ガスとを供給して前記第１の金属酸化層の上に第２の金属酸化層を形成する工程と、
前記第２の金属酸化層の上に第２の金属含有層を形成する工程と、を備え、
半導体装置の製造方法。
前記第１の金属含有層の上に誘電体層を形成する工程と、
第１の金属含有前駆体と第１の酸素ガスとを供給して前記誘電体層の上に第１の金属酸化層を形成する工程と、
第２の金属含有前駆体と前記第１の酸素ガスと異なる第２の酸素ガスとを供給して前記第１の金属酸化層の上に第２の金属酸化層を形成する工程と、
前記第２の金属酸化層の上に第２の金属含有層を形成する工程と、を備え、
半導体装置の製造方法。
【請求項16】
前記第２の金属酸化層の膜厚は、前記第１の金属酸化層の膜厚より小さい、
請求項１５に記載の半導体装置の製造方法。
請求項１５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項17】
前記第１の金属含有層、前記誘電体層、前記第１の金属酸化層、前記第２の金属酸化層及び前記第２の金属含有層をアニールする工程を、更に備える、
請求項１６に記載の半導体装置の製造方法。
請求項１６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項18】
基板を搬送する搬送装置と、前記搬送装置の接続された第１の処理装置と、第２の処理装置と、第３の処理装置と、を備える処理システムであって、
前記第１の処理装置では、前記基板に第１の金属含有層及び第２の金属含有層を形成し、
前記第２の処理装置では、前記基板に誘電体層を形成し、
前記第３の処理装置では、金属含有前駆体と第１の酸素ガスとを供給して前記誘電体層の上に第１の金属酸化層を形成し、前記第１の酸素ガスと異なる第２の酸素ガスに切り替えて前記第１の金属酸化層の上に第２の金属酸化層を形成する、
処理システム。
前記第１の処理装置では、前記基板に第１の金属含有層及び第２の金属含有層を形成し、
前記第２の処理装置では、前記基板に誘電体層を形成し、
前記第３の処理装置では、金属含有前駆体と第１の酸素ガスとを供給して前記誘電体層の上に第１の金属酸化層を形成し、前記第１の酸素ガスと異なる第２の酸素ガスに切り替えて前記第１の金属酸化層の上に第２の金属酸化層を形成する、
処理システム。
【請求項19】
前記処理システムは、第４の処理装置をさらに備え、
前記第４の処理装置は、前記第１の処理装置、前記第２の処理装置及び前記第３の処理装置で形成した前記第１の金属含有層及び第２の金属含有層、前記誘電体層、前記第１の金属酸化層及び前記第２の金属酸化層をアニール処理する、
請求項１８に記載の処理システム。
前記第４の処理装置は、前記第１の処理装置、前記第２の処理装置及び前記第３の処理装置で形成した前記第１の金属含有層及び第２の金属含有層、前記誘電体層、前記第１の金属酸化層及び前記第２の金属酸化層をアニール処理する、
請求項１８に記載の処理システム。
【請求項20】
第１の電極と、
前記第１の電極と離間して配置される第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極に間に配置される誘電体層と、
前記第２の電極と前記誘電体層の間に配置される界面層と、を含み、
前記界面層は、金属含有前駆体と第１の酸素ガスとを供給して形成される第１の界面層と、金属含有前駆体と前記第１の酸素ガスと異なる第２の酸素ガスとを供給して形成される第２の界面層を含み、
前記第１の界面層の上に前記第２の界面層が配置されることを含む、キャパシタ。
前記第１の電極と離間して配置される第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極に間に配置される誘電体層と、
前記第２の電極と前記誘電体層の間に配置される界面層と、を含み、
前記界面層は、金属含有前駆体と第１の酸素ガスとを供給して形成される第１の界面層と、金属含有前駆体と前記第１の酸素ガスと異なる第２の酸素ガスとを供給して形成される第２の界面層を含み、
前記第１の界面層の上に前記第２の界面層が配置されることを含む、キャパシタ。
【請求項21】
前記第２の界面層の膜厚は、前記第１の界面層の膜厚より小さい、
請求項２０に記載のキャパシタ。
請求項２０に記載のキャパシタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、成膜方法、半導体装置の製造方法、処理システム及びキャパシタに関する。
【背景技術】
【0002】
キャパシタ構造において、容量膜と電極との界面に生じるリーク電流を低減する方法として、両膜の界面に薄膜の界面層（Ｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌ Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ Ｌａｙｅｒ：以下「ＩＣＬ」ともいう。）を挿入する方法がある。例えば、特許文献１～３では、金属層間の誘電体層の上にＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等により界面層を形成することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１３－１３１７４９号公報
【特許文献2】特開２０１９－７９９０７号公報
【特許文献3】特開２０２２－８５８９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本開示は、リーク電流を低減することができる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示の一の態様によれば、処理容器に誘電体層が形成された基板を準備すること、第１の金属含有前駆体と第１の酸素ガスとを供給して前記誘電体層の上に第１の金属酸化層を形成すること、及び、第２の金属含有前駆体と前記第１の酸素ガスと異なる第２の酸素ガスとを供給して前記第１の金属酸化層の上に第２の金属酸化層を形成すること、を有する成膜方法が提供される。
【発明の効果】
【0006】
一の側面によれば、リーク電流を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】キャパシタ構造の断面形状例を示す図。
【図2】一実施形態に係るＩＣＬの成膜結果の一例を示す図。
【図3】一実施形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示すフローチャート。
【図4】一実施形態に係る半導体装置の一例を示す図。
【図5】一実施形態に係るＩＣＬの成膜方法による効果の一例を示す図。
【図6】一実施形態に係る処理システムの一例を示す図。
【図7】一実施形態に係る処理装置の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
【0009】
［キャパシタ構造］
ＤＲＡＭのキャパシタ構造では電極間に挟まれた容量膜（誘電体層）に電荷を蓄積し、電極により電荷の注入及び取り出しを行う。図１は、電子顕微鏡にてキャパシタの一部の断面状態を元素分析した図である。
ＤＲＡＭのキャパシタ構造では電極間に挟まれた容量膜（誘電体層）に電荷を蓄積し、電極により電荷の注入及び取り出しを行う。図１は、電子顕微鏡にてキャパシタの一部の断面状態を元素分析した図である。
【0010】
誘電体層のＺｒＯ２層２０２は下部電極層のＴｉＮ層２０１と上部電極層のＴｉＮ層２０３との間に形成されている。誘電体層のＺｒＯ２層２０２と上部電極層のＴｉＮ層２０３との界面には界面層である極薄膜のＩＣＬ２００が挿入されている。図１ではＩＣＬ２００が破線にて強調して示されている。ＩＣＬ２００を挿入することにより、誘電体層のＺｒＯ２層２０２と上部電極層のＴｉＮ層２０３との間で生じるリーク電流を低減することができる。
【0011】
ＩＣＬ２００の特性によりリーク電流の状態が変わり、キャパシタのデバイス特性に影響を与える。リーク電流が低減しない、若しく基準よりも悪化する原因の一つに、ＩＣＬ２００におけるモフォロジーやグレインバウンダリーの悪化が挙げられる。モフォロジーは、ＩＣＬ２００の界面の平滑さを示し、ＩＣＬ２００を平らに形成してモフォロジーを小さくすることにより、リーク電流を低減することができる。また、グレインバウンダリーは、グレイン、つまり、結晶粒の界面の平滑さを示し、ＩＣＬ２００のグレイン（結晶粒）そのものを小さくすることでグレインバウンダリーを小さくすることにより、リーク電流を低減することができる。
【0012】
ＩＣＬ２００はモフォロジーが悪い（大きい）と、リーク電流が大きくなり、モフォロジーが良い（小さい）と、リーク電流が小さくなる。ＩＣＬ２００のモフォロジーを小さくするためには、非晶質（アモルファス）状態のＩＣＬ２００を成膜でき、かつ、例えば酸化ジルコニア（ＺｒＯ２）等の下地層が結晶化しない成膜条件でＩＣＬ２００を成膜することが重要である。
【0013】
非晶質状態のＩＣＬ２００を成膜後、ＩＣＬ２００上に上部電極層のＴｉＮ層２０３を成膜し、その後、高温（例えば、約４３０℃）の温度でアニール処理を行う。アニール処理によってＩＣＬ２００及びその下地層を結晶化することにより、モフォロジーの小さいＩＣＬ２００を形成することができる。これにより、リーク電流が低減されたキャパシタを製造することができる。
【0014】
非晶質のＩＣＬ２００を成膜し、下地層が結晶化しない成膜条件としては、ＩＣＬ２００の成膜温度、ガス種、ガス種の組み合わせが大事である。図２は、一実施形態に係るＩＣＬ２００の成膜条件を比較した実験結果の一例を示す図である。実験で使用したＩＣＬ２００の成膜条件を以下に示す。
【0015】
＜成膜条件＞
成膜温度 １５０℃～３５０℃
ガス種 Ｏ３（オゾン）又はＯ２（酸素）
前駆体 Ｍｏ（モリブデン）
圧力 ５００Ｐａ
なお、成膜温度は、基板温度又はステージ温度である。圧力は、処理容器内の圧力である。
成膜温度 １５０℃～３５０℃
ガス種 Ｏ３（オゾン）又はＯ２（酸素）
前駆体 Ｍｏ（モリブデン）
圧力 ５００Ｐａ
なお、成膜温度は、基板温度又はステージ温度である。圧力は、処理容器内の圧力である。
【0016】
例えば、ＡＬＤ法によりＭｏ原料（Ｍｏ前駆体）とＯ３ガス又はＯ２ガスとを供給してＩＣＬ２００を成膜する。この場合、Ｍｏ前駆体を基板に吸着させる工程、Ｎ２ガス等でパージする工程、Ｏ３ガス又はＯ２ガスを供給して吸着したＭｏ前駆体を反応させ、ＭｏＯｘ層（酸化モリブデン層）を形成する工程、Ｎ２ガス等でパージする工程を１サイクルとして所定回数繰り返す。
【0017】
図２の横軸は成膜温度を示し、縦軸はＭｏＯｘ層の膜厚を示す。グラフ上の丸（〇）は、ＡＬＤ法によりＭｏ原料とＯ３ガスとを供給してＩＣＬ２００を成膜したときの成膜温度に対するＭｏＯｘ層の膜厚をプロットしたものである。三角（△）は、ＡＬＤ法によりＭｏ原料とＯ２ガスとを供給してＩＣＬ２００を成膜したときの成膜温度に対するＭｏＯｘ層の膜厚をプロットしたものである。
【0018】
図２のグラフの領域Ａの成膜条件下で生成されたＭｏＯｘ層は非晶質（アモルファス）状態であったのに対して、それ以外の領域の成膜条件下で生成されたＭｏＯｘ層は結晶化されていた。領域Ａの成膜条件下で生成されたＭｏＯｘ層では、その後のアニール処理で結晶化され、そのときにモフォロジーが改善された。それ以外の領域の成膜条件下で生成されたＭｏＯｘ層は、アニール処理前に結晶化していたため、アニール処理によってもモフォロジーは改善されなかった。
【0019】
以上の実験結果から、非晶質のＭｏＯｘ層を形成可能な成膜条件を選択し、その成膜条件にて非晶質のＭｏＯｘ層を形成することが重要であることがわかった。非晶質のＭｏＯｘ層を形成することで、その後のアニール処理においてＭｏＯｘ層（ＩＣＬ）のモフォロジーを改善し、キャパシタのリーク電流を低減することができる。
【0020】
また、実験結果から、非晶質のＭｏＯｘ層を形成可能な成膜条件では、成膜温度が約１５０℃より高い温度であり、約３５０℃より低い温度が良い結果となった。例えば、２００℃～約３００℃の範囲において、Ｏ２ガスを使用する方がＯ３ガスを使用するよりも非晶質のＭｏＯｘ層を形成し易かった。また、図示していないが成膜温度を２００℃以下、例えば、１７０℃に設定すると、Ｏ２ガスとＯ３ガスのいずれを使用しても非晶質のＭｏＯｘ層を形成することができた。
【0021】
更に、領域Ａで示す非晶質のＭｏＯｘ層を形成可能な成膜条件では、Ｏ３ガスを使用する方がＯ２ガスを使用するよりも成膜レートが高かった。Ｏ３ガスはＯ２ガスよりも酸化力が高いため、ＭｏをＭｏＯｘに酸化（反応）させる時間を短縮でき、ＭｏＯｘ層の成膜レートを高めたと考えられる。一方、Ｏ３ガスはＯ２ガスよりも下地層にダメージを与え易い。
【0022】
したがって、下地層の直上ではＯ２ガスを使用して、下地層のダメージを与えずにＭｏＯｘ層を成膜することが好ましい。図２の実験結果から成膜温度が約２００℃～約３００℃の範囲では、Ｍｏ原料とＯ２ガスとを使用した非晶質のＭｏＯｘ層の成膜を実現できる。また成膜温度が約１７０℃～約２１０℃の範囲では、Ｍｏ原料とＯ２ガスとを使用した非晶質のＭｏＯｘ層の形成と、Ｍｏ原料とＯ３ガスとを使用した非晶質のＭｏＯｘ層の形成と、の両方の成膜を実現できる。
【0023】
なお、本実験では、下地層に酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）を使用した。酸化ジルコニウムの下地層は、ＭｏＯｘ層（ＩＣＬ）成膜時の温度を３００℃にした場合にも非晶質状態であった。よって、ＭｏＯｘ層の成膜温度を３００℃以下に制御すれば、酸化ジルコニウムの下地層を結晶化させずに非晶質のＭｏＯｘ層を形成することができる。
【0024】
以上から、以下に説明するＩＣＬ２００の成膜方法では、Ｍｏ原料とＯ２ガスとを使用した非晶質のＭｏＯｘ層の形成と、Ｍｏ原料とＯ３ガスとを使用した非晶質のＭｏＯｘ層の形成と、の両方の成膜を実現できる成膜条件を使用してＩＣＬ２００を形成する。
【0025】
［ＩＣＬの成膜方法／半導体装置の製造方法］
以下、一実施形態に係る半導体装置の製造方法について、図３及び図４を参照しながら説明する。図３は、一実施形態に係るＩＣＬの成膜方法を含む半導体装置の製造方法の一例を示すフローチャートである。図４は、一実施形態に係る半導体装置の一例を示す図である。
以下、一実施形態に係る半導体装置の製造方法について、図３及び図４を参照しながら説明する。図３は、一実施形態に係るＩＣＬの成膜方法を含む半導体装置の製造方法の一例を示すフローチャートである。図４は、一実施形態に係る半導体装置の一例を示す図である。
【0026】
（ステップＳ１）
図３の処理が開始されると、ステップＳ１において、基板を後述する処理装置内に準備し、基板Ｗ上にＴｉＮを成膜する。例えば、ＴｉＣｌ４ガスと反応ガス（ＮＨ３ガス又はＮ２ガス）を交互に供給してＡＬＤ法により基板Ｗ上にＴｉＮを形成する。これにより、まず、図４に示す最下層のＴｉＮ層２０１が形成される。ステップＳ１は、基板上に第１の金属含有層を形成する工程の一例であり、ＴｉＮ層２０１は第１の金属含有層の一例である。ステップＳ１では、ＡＬＤ法に限らず、ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）等の方法を使用してよい。
図３の処理が開始されると、ステップＳ１において、基板を後述する処理装置内に準備し、基板Ｗ上にＴｉＮを成膜する。例えば、ＴｉＣｌ４ガスと反応ガス（ＮＨ３ガス又はＮ２ガス）を交互に供給してＡＬＤ法により基板Ｗ上にＴｉＮを形成する。これにより、まず、図４に示す最下層のＴｉＮ層２０１が形成される。ステップＳ１は、基板上に第１の金属含有層を形成する工程の一例であり、ＴｉＮ層２０１は第１の金属含有層の一例である。ステップＳ１では、ＡＬＤ法に限らず、ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）等の方法を使用してよい。
【0027】
（ステップＳ２）
次に、ステップＳ２において、ＺｒＯ２を成膜する。例えば、有機ジルコニウムガスと反応ガス（例えば、Ｏ３ガス）を供給して熱処理によりＺｒＯ２を形成する。これにより、図４に示すように、ＴｉＮ層２０１上にＺｒＯ２層２０２が形成される。ステップＳ２は、第１の金属含有層の上に誘電体層を形成する工程の一例であり、ＺｒＯ２層２０２は誘電体層の一例である。ステップＳ２では、ＡＬＤ法に限らず、ＰＶＤ法、ＣＶＤ法を使用してよい。
次に、ステップＳ２において、ＺｒＯ２を成膜する。例えば、有機ジルコニウムガスと反応ガス（例えば、Ｏ３ガス）を供給して熱処理によりＺｒＯ２を形成する。これにより、図４に示すように、ＴｉＮ層２０１上にＺｒＯ２層２０２が形成される。ステップＳ２は、第１の金属含有層の上に誘電体層を形成する工程の一例であり、ＺｒＯ２層２０２は誘電体層の一例である。ステップＳ２では、ＡＬＤ法に限らず、ＰＶＤ法、ＣＶＤ法を使用してよい。
【0028】
（ステップＳ３）
次に、ステップＳ３において、例えばＡＬＤ法によりＭｏ原料（Ｍｏ前駆体）とＯ２ガスとを使用して非晶質のＭｏＯｘを成膜する。ステップＳ３の成膜条件については後述する。これにより、図４に示すように、ＺｒＯ２層２０２上にＭｏＯｘ層２００ａが形成される。ステップＳ３は、第１の金属含有前駆体と第１の酸素ガスとを供給して誘電体層の上に第１の金属酸化層を形成する工程の一例であり、ＭｏＯｘ層２００ａは、第１の金属酸化層の一例である。Ｏ２ガスは第１の酸素ガスの一例である。Ｍｏ前駆体は、第１の金属含有前駆体の一例である。
次に、ステップＳ３において、例えばＡＬＤ法によりＭｏ原料（Ｍｏ前駆体）とＯ２ガスとを使用して非晶質のＭｏＯｘを成膜する。ステップＳ３の成膜条件については後述する。これにより、図４に示すように、ＺｒＯ２層２０２上にＭｏＯｘ層２００ａが形成される。ステップＳ３は、第１の金属含有前駆体と第１の酸素ガスとを供給して誘電体層の上に第１の金属酸化層を形成する工程の一例であり、ＭｏＯｘ層２００ａは、第１の金属酸化層の一例である。Ｏ２ガスは第１の酸素ガスの一例である。Ｍｏ前駆体は、第１の金属含有前駆体の一例である。
【0029】
（ステップＳ４）
次に、ステップＳ４において、例えばＡＬＤ法によりＭｏ原料（Ｍｏ前駆体）とＯ３ガスとを使用して非晶質のＭｏＯｘを成膜する。ステップＳ４の成膜条件については後述する。これにより、図４に示すように、ＭｏＯｘ層２００ａ上にＭｏＯｘ層２００ｂが形成される。ステップＳ４は、第２の金属含有前駆体と第１の酸素ガスと異なる第２の酸素ガスとを供給して第１の金属酸化層の上に第２の金属酸化層を形成する工程の一例であり、ＭｏＯｘ層２００ｂは、第２の金属酸化層の一例である。Ｏ３ガスは第２の酸素ガスの一例である。なお、ＭｏＯｘ層２００ａとＭｏＯｘ層２００ａ上のＭｏＯｘ層２００ｂとの積層膜により、非晶質のＩＣＬ２００が形成される。Ｍｏ前駆体は、第２の金属含有前駆体の一例である。
次に、ステップＳ４において、例えばＡＬＤ法によりＭｏ原料（Ｍｏ前駆体）とＯ３ガスとを使用して非晶質のＭｏＯｘを成膜する。ステップＳ４の成膜条件については後述する。これにより、図４に示すように、ＭｏＯｘ層２００ａ上にＭｏＯｘ層２００ｂが形成される。ステップＳ４は、第２の金属含有前駆体と第１の酸素ガスと異なる第２の酸素ガスとを供給して第１の金属酸化層の上に第２の金属酸化層を形成する工程の一例であり、ＭｏＯｘ層２００ｂは、第２の金属酸化層の一例である。Ｏ３ガスは第２の酸素ガスの一例である。なお、ＭｏＯｘ層２００ａとＭｏＯｘ層２００ａ上のＭｏＯｘ層２００ｂとの積層膜により、非晶質のＩＣＬ２００が形成される。Ｍｏ前駆体は、第２の金属含有前駆体の一例である。
【0030】
（ステップＳ５）
次に、ステップＳ５において、Ｔｉ原料（第３の金属含有前駆体）と反応ガスを用いてＭｏＯｘ層２００ｂ上にＴｉＮを成膜する。例えば、Ｔｉターゲットに反応性イオン（窒素イオン）を照射してＰＶＤ法によりＴｉＮを形成する。これにより、図４に示すように、最上層にＴｉＮ層２０３が形成される。ステップＳ５は、第２の金属酸化層の上に第２の金属含有層を形成する工程の一例であり、ＴｉＮ層２０３は、第２の金属含有層の一例である。ステップＳ５では、ＰＶＤ法に限らず、Ｔｉ原料（ＴｉＣｌ４ガス）と反応ガス（ＮＨ３又はＮ２）とを供給してＡＬＤ法、ＣＶＤ法によりＴｉＮを形成してもよい。
次に、ステップＳ５において、Ｔｉ原料（第３の金属含有前駆体）と反応ガスを用いてＭｏＯｘ層２００ｂ上にＴｉＮを成膜する。例えば、Ｔｉターゲットに反応性イオン（窒素イオン）を照射してＰＶＤ法によりＴｉＮを形成する。これにより、図４に示すように、最上層にＴｉＮ層２０３が形成される。ステップＳ５は、第２の金属酸化層の上に第２の金属含有層を形成する工程の一例であり、ＴｉＮ層２０３は、第２の金属含有層の一例である。ステップＳ５では、ＰＶＤ法に限らず、Ｔｉ原料（ＴｉＣｌ４ガス）と反応ガス（ＮＨ３又はＮ２）とを供給してＡＬＤ法、ＣＶＤ法によりＴｉＮを形成してもよい。
【0031】
（ステップＳ６）
次に、ステップＳ６において、基板の温度又はステージ温度を高温（例えば、４３０℃）に制御し、Ｎ２ガスを供給してアニール処理を実行する。これにより、ＺｒＯ２層２０２及びＩＣＬ２００（ＭｏＯｘ層２００ａ及びＭｏＯｘ層２００ｂ）を結晶化することで、ＩＣＬ２００のモフォロジーを小さくし、リーク電流を低減することができる。
次に、ステップＳ６において、基板の温度又はステージ温度を高温（例えば、４３０℃）に制御し、Ｎ２ガスを供給してアニール処理を実行する。これにより、ＺｒＯ２層２０２及びＩＣＬ２００（ＭｏＯｘ層２００ａ及びＭｏＯｘ層２００ｂ）を結晶化することで、ＩＣＬ２００のモフォロジーを小さくし、リーク電流を低減することができる。
【0032】
［ＩＣＬの成膜方法：ステップＳ３、Ｓ４］
ステップＳ３、Ｓ４におけるＩＣＬ２００（ＭｏＯｘ層）の形成方法について説明する。ステップＳ３では、Ｍｏ原料とＯ２ガスとを交互に供給することを所定回数（「ｍ回」とする）繰り返す第１サイクルを実行することによりＭｏＯｘ層２００ａを形成する。
ステップＳ３、Ｓ４におけるＩＣＬ２００（ＭｏＯｘ層）の形成方法について説明する。ステップＳ３では、Ｍｏ原料とＯ２ガスとを交互に供給することを所定回数（「ｍ回」とする）繰り返す第１サイクルを実行することによりＭｏＯｘ層２００ａを形成する。
【0033】
ステップＳ４では、Ｍｏ原料とＯ３ガスとを交互に供給することを所定回数（「ｎ回」とする）繰り返す第２サイクルを実行することによりＭｏＯｘ層２００ｂを形成する。
【0034】
第１サイクルの繰り返し回数ｍは１回以上である。第２サイクルの繰り返し回数ｎは１回以上である。回数ｍと回数ｎとは同数であってもよいし、異なる数であってもよい。第１サイクルと第２サイクルとの比は、６：０～１：５であってもよい。
【0035】
ＭｏＯｘ層２００ａ及びＭｏＯｘ層２００ｂのそれぞれを形成する際のステージの温度又は基板の温度は、１５０℃～２１０℃の範囲が好ましい。これにより、非晶質なＭｏＯｘ層２００ａ及びＭｏＯｘ層２００ｂを形成することができる。
【0036】
ステップＳ３で供給するＭｏ原料（Ｍｏ前駆体）とステップＳ４で供給するＭｏ原料（Ｍｏ前駆体）は同じ原料であってもよいし、異なる原料でもよい。Ｍｏ原料は、例えばビス（アルキルイミド）－ビス（アルキルアミド）モリブデン化合物が開示される。上記ビス（アルキルイミド）－ビス（アルキルアミド）モリブデン化合物は、式Ｍｏ（ＮＲ）２（ＮＨＲ'）２（式中、Ｒ及びＲ'は、独立してＣ１～Ｃ４アルキル基、Ｃ１～Ｃ４ペルフルオロアルキル基及びアルキルシリル基からなる群から選択される）を有する。
【0037】
Ｍｏ前駆体はアルキルアミノモリブデン化合物などの有機モリブデン前駆体であってもよい。Ｍｏ前駆体は第１の金属含有前駆体及び第２の金属含有前駆体の一例である。第１の金属含有前駆体及び第２の金属含有前駆体のそれぞれは、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａから選択される少なくとも一つの金属を含んでよい。
【0038】
ＭｏＯｘ層２００ａは第１の金属酸化層の一例である。ＭｏＯｘ層２００ｂは第２の金属酸化層の一例である。第１の金属酸化層及び第２の金属酸化層のそれぞれは、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａから選択される少なくとも一つの金属を含んでよい。第１の金属酸化層と第２の金属酸化層との膜厚の比は、６：０～１：５であってもよい。第２の金属酸化層の膜厚は、第１の金属酸化層の膜厚より小さくてよい。
【0039】
図５に一実施形態に係るＩＣＬの成膜方法による効果の一例を示す。図５は、図３のステップＳ６のアニール後の基板Ｗ上の構造体（図４参照）に生じるリーク電流を測定した結果の一例である。図５（ａ）の縦軸は、構造体の上下電極間（図４のＴｉＮ層２０１、２０３間）に－１Ｖ（ボルト）の電圧を印加したときに流れるリーク電流を示す。図５（ｂ）の縦軸は、構造体の上下電極間に＋１Ｖ（ボルト）の電圧を印加したときに流れるリーク電流を示す。図５（ａ）（ｂ）の横軸に示すＣＥＴ（capacitive equivalent thickness）は、形成したＩＣＬ２００を、ＳｉＯ２膜の誘電率に相当するように電気的に換算した時の膜厚を示す。ＣＥＴが小さいほどＩＣＬ２００の性能が高いことを示す。
【0040】
図５（ａ）（ｂ）において、Ｏ２／Ｏ３は、図４に示すＭｏＯｘ層２００ａとＭｏＯｘ層２００ｂとの膜厚比を示す。Ｏ２／Ｏ３＝６／０のとき、ＭｏＯｘ層２００ａとＭｏＯｘ層２００ｂとの膜厚比は６：０であり、すべてＭｏＯｘ層２００ａで形成され、ＭｏＯｘ層２００ｂはないことを示す。Ｏ２／Ｏ３＝４／２、２／４のとき、ＭｏＯｘ層２００ａがＭｏＯｘ層２００ｂの２倍、１／２倍の厚さを有することを示す。Ｏ２／Ｏ３＝０／６のとき、すべてＭｏＯｘ層２００ｂで形成され、ＭｏＯｘ層２００ａはないことを示す。
【0041】
実験結果では、図５（ａ）（ｂ）は、ほぼ同じ効果を示した。ＭｏＯｘ層２００ｂに対するＭｏＯｘ層２００ａの厚さが厚いほどリーク電流が低減し、ＣＥＴが小さく、ＩＣＬ２００の性能が高かった。
【0042】
図５（ｃ）は、横軸にＭｏＯｘ層２００ｂに対するＭｏＯｘ層２００ａの膜厚比（Ｏ２／Ｏ３）を示す。縦軸に構造体の上下電極間に＋１Ｖ及びに－１Ｖの電圧を印加したときに流れるリーク電流を示す。Ｏ２／Ｏ３が０／６のとき、ＭｏＯｘ層２００ａは形成せずにＭｏＯｘ２００ｂのみが形成されていることを示す。また、Ｏ２／Ｏ３が６／０のとき、ＭｏＯｘ層２００ｂは形成せずにＭｏＯｘ２００ａのみが形成されていることを示す。図５（ｃ）に示す実験結果から、Ｏ２／Ｏ３が０／６のとき、つまり、ＭｏＯｘ層２００ｂのみが形成されているとき（成膜にＯ３ガスのみを使用したとき）に最もリーク電流が大きくなった。それ以外、つまり、Ｏ２／Ｏ３が２／４、４／２、６／０のとき、リーク電流を低減できた。
【0043】
したがって、Ｏ２ガスで形成したＭｏＯｘ層２００ａの膜厚が厚い程、リーク電流が小さくなり、ＩＣＬ２００の電気特性が良くなった。また、前述したように、ＺｒＯ２層２０２（下地層）との界面では、ＭｏＯｘ層の形成にＯ２ガスを使用した方が、ＺｒＯ２層２０２へのダメージが少ないが、成膜レートは遅い。一方、ＭｏＯｘ層の形成にＯ３ガスを使用した方が、ＺｒＯ２層２０２へのダメージが大きいが、成膜レートが速い。
【0044】
したがって、ＭｏＯｘ層２００ｂの膜厚は、ＭｏＯｘ層２００ａの膜厚より小さく、かつ０よりも大きくてよい。また、ＭｏＯｘ層２００ｂの膜厚は、ＭｏＯｘ層２００ａの膜厚より大きくてよい。ＭｏＯｘ層２００ａとＭｏＯｘ層２００ｂとの膜厚の比は、６：０～１：５であってもよい。これにより、リーク電流を低減しつつ、ＭｏＯｘの成膜レートを高め、スループットを向上させることができる。また、ＭｏＯｘ層２００ａ上にＭｏＯｘ層２００ｂを形成することにより、下地層へのダメージを抑制することができる。
【0045】
［その他のステップ］
（ＺｒＯ２層：ステップＳ２）
図４のステップＳ２において形成されるＺｒＯ２層２０２は、誘電体層の一例である。誘電体層は金属を含む酸化物又は金属を含む酸窒化物であってもよい。金属を含む酸化物又は金属を含む酸窒化物は、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｙｂ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｌｕから選択される少なくとも一つの金属を含んでもよい。
（ＺｒＯ２層：ステップＳ２）
図４のステップＳ２において形成されるＺｒＯ２層２０２は、誘電体層の一例である。誘電体層は金属を含む酸化物又は金属を含む酸窒化物であってもよい。金属を含む酸化物又は金属を含む酸窒化物は、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｙｂ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｌｕから選択される少なくとも一つの金属を含んでもよい。
【0046】
（ＴｉＮ層：ステップＳ５）
図４のステップＳ５において形成されるＴｉＮ層２０３は、第２の金属酸化層の上に金属含有層（第２の金属含有層）を形成する。金属含有層（第２の金属含有層）は、Ｔａ、Ｗ、Ａｌ、Ｔｉから選択される少なくとも一つの金属を含む窒化物であってよい。
図４のステップＳ５において形成されるＴｉＮ層２０３は、第２の金属酸化層の上に金属含有層（第２の金属含有層）を形成する。金属含有層（第２の金属含有層）は、Ｔａ、Ｗ、Ａｌ、Ｔｉから選択される少なくとも一つの金属を含む窒化物であってよい。
【0047】
なお、図４のステップＳ１においても、ステップＳ５のＴｉＮ層２０３の形成方法と同じ方法を用いてＴｉＮ層２０１を形成してよい。
【0048】
［キャパシタ］
図３の半導体装置の製造方法により製造された半導体装置（図４に示す基板Ｗ上の構造体）は、キャパシタであってもよい。キャパシタは、第１の電極と、第１の電極と離間して配置される第２の電極と、第１の電極と第２の電極に間に配置される誘電体層と、第２の電極と誘電体層の間に配置される界面層と、を含む。
図３の半導体装置の製造方法により製造された半導体装置（図４に示す基板Ｗ上の構造体）は、キャパシタであってもよい。キャパシタは、第１の電極と、第１の電極と離間して配置される第２の電極と、第１の電極と第２の電極に間に配置される誘電体層と、第２の電極と誘電体層の間に配置される界面層と、を含む。
【0049】
ＴｉＮ層２０１は第１の電極の一例であり、ＴｉＮ層２０３は第１の電極と離間して配置される第２の電極の一例であり、ＺｒＯ２層２０２は、第１の電極と第２の電極に間に配置される誘電体層の一例である。
【0050】
ＩＣＬ２００は、第２の電極と誘電体層の間に配置される界面層の一例である。界面層は、金属含有前駆体と第１の酸素ガスとを供給して形成される第１の界面層と、金属含有前駆体と第１の酸素ガスと異なる第２の酸素ガスとを供給して形成される第２の界面層を含む。第１の界面層の上に第２の界面層が配置される。
【0051】
ＭｏＯｘ層２００ａは、第１の厚さを有し、金属含有前駆体と第１の酸素ガスとを供給して形成される第１の界面層の一例である。ＭｏＯｘ層２００ｂは、第１の厚さより小さい第２の厚さを有し、金属含有前駆体と第１の酸素ガスと異なる第２の酸素ガスとを供給して形成される第２の界面層の一例である。
【0052】
［処理システム］
次に、図３の半導体装置の製造方法を使用して半導体装置を製造する処理システム１００の一例について、図６を参照しながら説明する。図６は、一実施形態に係る処理システム１００の一例を示す図である。
次に、図３の半導体装置の製造方法を使用して半導体装置を製造する処理システム１００の一例について、図６を参照しながら説明する。図６は、一実施形態に係る処理システム１００の一例を示す図である。
【0053】
処理システム１００は、処理装置１０１～１０４と、真空搬送室１０５と、ロードロック室３０１～３０３と、大気搬送室４００と、ロードポート５０１～５０４と、制御装置６００と、を有する。
【0054】
処理装置１０１～１０４は、それぞれゲートバルブＧ１１～Ｇ１４を介して真空搬送室１０５と接続されている。処理装置１０１～１０４内は所定の真空雰囲気に減圧され、その内部にて基板Ｗに所望の処理を施す。
【0055】
処理装置１０１は、図３のステップＳ１を実行し、処理装置１０１の処理容器内にＴｉＣｌ４ガスと反応ガス（アンモニアガス又はＮ２ガス）を交互に供給してＡＬＤ法により基板Ｗ上にＴｉＮ層２０１を形成する。また、処理装置１０１は、図３のステップＳ５を実行し、Ｔｉターゲットに反応性イオンを照射して例えばＰＶＤ法によりＩＣＬ２００上にＴｉＮ層２０３を形成する。処理装置１０１は、基板に第１の金属含有層及び第２の金属含有層を形成する第１の処理装置の一例である。
【0056】
処理装置１０２は、図３のステップＳ２を実行し、有機ジルコニウム原料ガスと反応ガス（０３ガス）を供給してＴｉＮ層２０１上にＺｒＯ２層２０２を形成する。処理装置１０２は、基板に誘電体層を形成する第２の処理装置の一例である。
【0057】
処理装置１０３は、図３のステップＳ３、Ｓ４を実行し、ＭｏＯｘ層２００ａ、ＭｏＯｘ層２００ｂを形成する。ステップＳ３では、処理装置１０３の処理容器内にＭｏ原料とＯ２ガスとを交互に供給してＡＬＤ法によりＭｏＯｘ層２００ａを形成する。ステップＳ３の実行後、ステップＳ４では、Ｏ２ガスからＯ３ガスへ酸素ガスを切り替え、処理装置１０３の処理容器内にＭｏ原料とＯ３ガスとを交互に供給してＡＬＤ法によりＭｏＯｘ層２００ｂを形成する。処理装置１０３は、金属含有前駆体と第１の酸素ガスとを供給して誘電体層の上に第１の金属酸化層を形成し、第１の酸素ガスと異なる第２の酸素ガスに切り替えて第１の金属酸化層の上に第２の金属酸化層を形成する第３の処理装置の一例である。
【0058】
処理装置１０４は、図３のステップＳ６を実行し、処理装置１０４の処理容器内にＮ２ガスを供給し、形成したＴｉＮ層２０１、ＺｒＯ２層２０２、ＩＣＬ２００（ＭｏＯｘ層２００ａ、ＭｏＯｘ層２００ｂ）、ＴｉＮ層２０３の構造体を高温（例えば、約４３０℃）でアニールする。これにより、非晶質のＺｒＯ２層２０２及びＩＣＬ２００を結晶化する。この結果、ＩＣＬ２００のモフォロジーを小さくすることができ、リーク電流を低減することができる。処理装置１０４は、第１の処理装置、第２の処理装置及び第３の処理装置で形成した第１の金属含有層及び第２の金属含有層、誘電体層、第１の金属酸化層及び第２の金属酸化層をアニール処理する第４の処理装置の一例である。
【0059】
真空搬送室１０５内は、所定の真空雰囲気に減圧されている。真空搬送室１０５は、基板を搬送する搬送装置の一例である。真空搬送室１０５には、減圧状態で基板Ｗを搬送可能な搬送機構１０６が設けられている。搬送機構１０６は、処理装置１０１～１０４、ロードロック室３０１～３０３に対して、基板Ｗを搬送する。
【0060】
ロードロック室３０１～３０３は、それぞれゲートバルブＧ２１～Ｇ２３を介して真空搬送室１０５と接続され、ゲートバルブＧ３１～Ｇ３３を介して大気搬送室４００と接続されている。ロードロック室３０１～３０３内は、大気雰囲気と真空雰囲気とを切り替えることができるようになっている。
【0061】
大気搬送室４００内は、大気雰囲気となっており、例えば清浄空気のダウンフローが形成されている。大気搬送室４００内には、基板Ｗのアライメントを行う図示しないアライナが設けられている。また、大気搬送室４００には、搬送機構４０２が設けられている。搬送機構４０２は、ロードロック室３０１～３０３、後述するロードポート５０１～５０４のキャリアＣ、アライナに対して、基板Ｗを搬送する。
【0062】
ロードポート５０１～５０４は、大気搬送室４００の壁面に設けられている。ロードポート５０１～５０４は、ゲートバルブＧ４１～Ｇ４４を介して基板Ｗが収容されたキャリアＣ又は空のキャリアＣが取り付けられる。キャリアＣとしては、例えばＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）を利用できる。
【0063】
制御装置６００は、処理システム１００の各部を制御する。例えば、制御装置６００は、処理装置１０１～１０４の動作、搬送機構１０６，４０２の動作、ゲートバルブＧ１１～Ｇ１４，Ｇ２１～Ｇ２３，Ｇ３１～Ｇ３３，Ｇ４１～Ｇ４４の開閉、ロードロック室３０１～３０３内の雰囲気の切り替え等を実行する。
【0064】
【0065】
処理装置１０３は、略円筒状の気密な処理容器２１０を備える。処理容器２１０の底壁の中央部には、排気室２１１が設けられている。排気室２１１は、下方に向けて突出する例えば略円筒状の形状を備える。排気室２１１には、例えば排気室２１１の側面において、排気配管２１２が接続されている。
【0066】
排気配管２１２には、圧力制御器２７１を介して排気源２７２が接続されている。圧力制御器２７１は、例えばバタフライバルブ等の圧力調整バルブを備える。排気配管２１２は、排気源２７２によって処理容器２１０内を減圧できるように構成されている。圧力制御器２７１と、排気源２７２とで、処理容器２１０内のガスを排出するガス排出機構２７０が構成される。処理容器２１０の側面には、搬送口２１５が設けられている。搬送口２１５は、ゲートバルブＧによって開閉される。
【0067】
処理容器２１０内には、基板１を保持する保持部であるステージ２２０が設けられている。ステージ２２０は、基板１を水平に保持する。ステージ２２０は、平面視で略円形状に形成されており、支持部材２２１によって支持されている。ステージ２２０の表面には、例えば直径が３００ｍｍの基板１を載置するための略円形状の凹部２２２が形成されている。凹部２２２は、基板１の直径よりも僅かに大きい内径を有する。凹部２２２の深さは、例えば基板１の厚さと略同一に構成される。ステージ２２０は、例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等のセラミックス材料により形成されている。また、ステージ２２０は、ニッケル（Ｎｉ）等の金属材料により形成されていてもよい。なお、凹部２２２の代わりにステージ２２０の表面の周縁部に基板１をガイドするガイドリングを設けてもよい。
【0068】
ステージ２２０には、例えば接地された下部電極２２３が埋設される。下部電極２２３の下方には、加熱機構２２４が埋設される。加熱機構２２４は、制御装置２９０からの制御信号に基づいて電源部（図示せず）から給電されることによって、ステージ２２０に載置された基板１を設定温度に加熱する。ステージ２２０の全体が金属によって構成されている場合には、ステージ２２０の全体が下部電極として機能するので、下部電極２２３をステージ２２０に埋設しなくてよい。ステージ２２０には、ステージ２２０に載置された基板１を保持して昇降するための複数本（例えば３本）のピン２３１が設けられている。ピン２３１の材料は、例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等のセラミックスや石英等であってよい。ピン２３１の下端は、支持板２３２に取り付けられている。支持板２３２は、昇降軸２３３を介して処理容器２１０の外部に設けられた昇降機構２３４に接続されている。
【0069】
昇降機構２３４は、例えば排気室２１１の下部に設置されている。ベローズ２３５は、排気室２１１の下面に形成された昇降軸２３３用の開口部２１９と昇降機構２３４との間に設けられている。支持板２３２の形状は、ステージ２２０の支持部材２２１と干渉せずに昇降できる形状であってもよい。ピン２３１は、昇降機構２３４によって、ステージ２２０の表面の上方と、ステージ２２０の表面の下方との間で、昇降自在に構成される。
【0070】
処理容器２１０の天壁２１７には、絶縁部材２１８を介してガス供給部２４０が設けられている。ガス供給部２４０は、上部電極を成しており、下部電極２２３に対向している。ガス供給部２４０には、整合器２５１を介して高周波電源２５２が接続されている。高周波電源２５２から上部電極（ガス供給部２４０）に４５０ｋＨｚ～１００ＭＨｚの高周波電力を供給することによって、上部電極（ガス供給部２４０）と下部電極２２３との間に高周波電界が生成され、容量結合プラズマが生成する。プラズマを生成するプラズマ生成部２５０は、整合器２５１と、高周波電源２５２と、を含む。なお、プラズマ生成部２５０は、容量結合プラズマに限らず、誘導結合プラズマなど他のプラズマを生成するものであってもよい。
【0071】
ガス供給部２４０は、中空状のガス供給室２４１を備える。ガス供給室２４１の下面には、処理容器２１０内へ処理ガスを分散供給するための多数の孔２４２が例えば均等に配置されている。ガス供給部２４０における例えばガス供給室２４１の上方には、加熱機構２４３が埋設されている。加熱機構２４３は、制御装置２９０からの制御信号に基づいて電源部（図示せず）から給電されることによって、設定温度に加熱される。
【0072】
ガス供給室２４１には、ガス供給路２６１を介して、ガス供給機構２６０が接続される。ガス供給機構２６０は、ガス供給路２６１を介してガス供給室２４１に、図３のステップＳ３、Ｓ４の少なくとも１つで用いられるガスを供給する。ガス供給機構２６０は、図示しないが、ガスの種類毎に、個別配管と、個別配管の途中に設けられる開閉バルブと、個別配管の途中に設けられる流量制御器とを含む。開閉バルブが個別配管を開くと、供給源からガス供給路２６１にガスが供給される。その供給量は流量制御器によって制御される。一方、開閉バルブが個別配管を閉じると、供給源からガス供給路２６１へのガスの供給が停止される。
【0073】
制御装置２９０は、処理装置１０３の各部を制御する。制御装置２９０は、図３のステップＳ３、Ｓ４を実行するために、ガス種、ガス流量、基板温度（ステージ温度）、プロセス時間等を制御する。
【0074】
なお、処理装置１０１、１０２、１０４は、処理装置１０３と同一構成であってもよいし、異なる構成であってもよい。処理装置１０１、１０２、１０４の構成についての説明は省略する。以上に説明した処理装置１０１～１０４は、一枚ずつ基板を処理する枚葉装置、複数枚の基板を一括処理するバッチ装置及びセミバッチ装置のいずれにも適用できる。また、処理装置１０１～１０４は、プラズマを用いずに基板を処理する装置であってもよいし、プラズマを用いて基板を処理する装置であってもよい。
【符号の説明】
【0075】
１００ 処理システム
１０１～１０４ 処理装置
１０５ 真空搬送室
２００ ＩＣＬ
２００ａ ＭｏＯｘ層
２００ｂ ＭｏＯｘ層
２０１ ＴｉＮ層
２０２ ＺｒＯ２層
２０３ ＴｉＮ層
１０１～１０４ 処理装置
１０５ 真空搬送室
２００ ＩＣＬ
２００ａ ＭｏＯｘ層
２００ｂ ＭｏＯｘ層
２０１ ＴｉＮ層
２０２ ＺｒＯ２層
２０３ ＴｉＮ層
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】