特許 5886730 成膜方法、その成膜方法のプログラム、そのプログラムを記録した記録媒体、及び、成膜装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5886730

(24)【登録日】2016年2月19日

(45)【発行日】2016年3月16日

(54)【発明の名称】成膜方法、その成膜方法のプログラム、そのプログラムを記録した記録媒体、及び、成膜装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/31 20060101AFI20160303BHJP

   H01L 21/316 20060101ALI20160303BHJP

   C23C 16/44 20060101ALI20160303BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/31 B

   H01L21/316 X

   C23C16/44 A

【請求項の数】6

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2012-257651(P2012-257651)

(22)【出願日】2012年11月26日

(65)【公開番号】特開2014-107344(P2014-107344A)

(43)【公開日】2014年6月9日

【審査請求日】2015年4月16日

(73)【特許権者】

【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】池川 寛晃

(72)【発明者】

【氏名】上西 雅彦

(72)【発明者】

【氏名】高橋 宏輔

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 優

(72)【発明者】

【氏名】小川 淳

【審査官】 境 周一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１０３４９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２１０８７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０２３６５９８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０３２４８２６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００７−２０１０８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００７／０１７３０２８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００７−２４７０６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００７／０２１８７０１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／００−２１／９８

Ｃ２３Ｃ １４／００−１６／５６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の基板が載置される回転テーブルと、前記回転テーブルの上方において区画される第１の処理領域に配置された第１のガス供給部と、前記回転テーブルの周方向に沿って前記第１の処理領域から離間する第２の処理領域に配置された第２のガス供給部と、前記第１の処理領域と前記第２の処理領域との間に設けられた分離ガス供給部と、前記分離ガス供給部から供給された分離ガスを前記第１の処理領域と前記第２の処理領域とへ導く狭隘な空間を形成する分離領域とを備える成膜装置の成膜方法であって、
前記分離ガス供給部及び前記第１のガス供給部から前記分離ガス及び第１の反応ガスを夫々供給しながら、前記回転テーブルを第１の角度まで回転する第１反応ステップと、
前記分離ガス供給部及び前記第１のガス供給部から前記分離ガス及び前記第１の反応ガスを夫々供給しながら、前記第２のガス供給部から第２の反応ガスを供給し、且つ、前記回転テーブルを第２の角度まで回転する第２反応ステップと、
前記分離ガス供給部及び前記第１のガス供給部から前記分離ガス及び前記第１の反応ガスを夫々供給しながら、前記回転テーブルを第３の角度まで回転する第３反応ステップと、
前記分離ガス供給部及び前記第１のガス供給部から前記分離ガス及び前記第１の反応ガスを夫々供給しながら、前記第２のガス供給部から第３の反応ガスを供給し、且つ、前記回転テーブルを第４の角度まで回転する第４反応ステップと
を含み、
前記第１の反応ガスは、前記第２の反応ガス及び前記第３の反応ガスと反応して反応生成物を生成するガスであり、
前記第２の角度及び前記第４の角度は３６０度の整数倍であり、
前記第１反応ステップから前記第４反応ステップを複数回繰り返し、前記第１反応ステップから前記第４反応ステップのサイクルを繰り返す毎に、前記第１のガス供給部及び前記第２のガス供給部がガス供給を開始する前記回転テーブルの位置をずらすことで、前記基板に複数の反応生成物を積層する、
ことを特徴とする成膜方法。

【請求項2】

前記第２反応ステップは、前記分離ガス供給部から前記分離ガスを供給して前記第１の処理領域と前記第２の処理領域とを分離しつつ、前記第２のガス供給部から前記第２の反応ガスを供給することによって、前記基板の表面に該第２の反応ガスを吸着させ、
前記第３反応ステップは、前記第２反応ステップで前記基板の表面に吸着した前記第２の反応ガスと前記第１の反応ガスとを反応させて反応生成物を生成し、生成した反応生成物の薄膜を該基板の表面に堆積し、
前記第４反応ステップは、前記分離ガス供給部から前記分離ガスを供給して前記第１の処理領域と前記第２の処理領域とを分離しつつ、前記第２のガス供給部から前記第３の反応ガスを供給することによって、前記基板の表面に該第３の反応ガスを吸着させ、
前記第１反応ステップは、前記第４反応ステップで前記基板の表面に吸着した前記第３の反応ガスと前記第１の反応ガスとを反応させて反応生成物を生成し、生成した反応生成物の薄膜を該基板の表面に堆積する、
ことを特徴とする、請求項１に記載の成膜方法。

【請求項3】

前記第１反応ステップ又は前記第３反応ステップは、前記第２のガス供給部から不活性ガスを供給する不活性ガス供給ステップを更に含む、
ことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の成膜方法。

【請求項4】

請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の成膜方法をコンピュータを用いて成膜装置に実行させるためのプログラム。

【請求項5】

請求項４に記載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。

【請求項6】

真空容器内に回転可能に収容され、複数の基板が載置される載置部を上面に有する回転テーブルと、
前記上面の上方において区画される第１の処理領域に配置され、前記上面に第１の反応ガスを供給する第１のガス供給部と、
前記回転テーブルの周方向に沿って前記第１の処理領域から離間する第２の処理領域に配置され、前記上面に第２の反応ガス又は第３の反応ガスを供給する第２のガス供給部と、
前記第１の処理領域と前記第２の処理領域との間に設けられ、前記上面に対して分離ガスを供給する分離ガス供給部と、
供給された前記分離ガスを前記第１の処理領域と前記第２の処理領域へ導く狭隘な空間を前記上面に対して形成する天井面を含む分離領域と、
前記回転テーブルの回転角度、前記第１のガス供給部、前記第２のガス供給部及び前記分離ガス供給部を制御する制御手段と
を備える成膜装置であって、
前記第１の反応ガスは、前記第２の反応ガス及び前記第３の反応ガスと反応して反応生成物を生成するガスであり、
前記制御手段は、
前記分離ガス供給部に前記分離ガスを供給させ、且つ、前記第１のガス供給部に前記第１の反応ガスを供給させながら、前記回転テーブルを第１の角度まで回転させ、
前記分離ガスを供給させ、且つ、前記第１の反応ガスを供給させながら、前記第２のガス供給部に前記第２の反応ガスを供給させ、前記回転テーブルを３６０度の整数倍である第２の角度まで回転させ、
前記分離ガスを供給させ、且つ、前記第１の反応ガスを供給させながら、前記回転テーブルを第３の角度まで回転させ、
前記分離ガスを供給させ、且つ、前記第１の反応ガスを供給させながら、前記第２のガス供給部に前記第３の反応ガスを供給させ、前記回転テーブルを３６０度の整数倍である第４の角度まで回転させる、
回転動作を複数回繰り返し、前記回転動作を繰り返す毎に、前記第１のガス供給部及び前記第２のガス供給部がガス供給を開始する前記回転テーブルの位置をずらすことで、前記基板に複数の反応生成物を積層するように制御する、
ことを特徴とする成膜装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基板表面に薄膜を生成する成膜方法又は成膜装置に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体記憶素子の記憶容量増大の観点から、半導体記憶素子中のメモリセルの絶縁層に高誘電率の材料を用いる技術が知られている。そのような材料の一つに、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ）がある。ＺｒＯは約２４から４０といった誘電率を有しているが、耐電圧性が低いという問題がある。そこで、ＺｒＯに対してアルミニウム（Ａｌ）を添加することにより、耐電圧性の向上を図る技術が知られている（例えば特許文献１）。

【0003】

また、半導体記憶素子の低コスト化の観点から、半導体ウエハ（以下、「基板」という。）の大口径化が進められている。これに伴って、基板表面内における均一性の向上が求められている。このような要望に応える成膜方法として、原子層成膜（ＡＬＤ）法（又は、分子層成膜（ＭＬＤ）法）と呼ばれる成膜方法がある。

【0004】

ＡＬＤ法では、互いに反応する２種類の反応ガスのうちの一方の反応ガス（以下、「反応ガスＡ」という。）を基板表面に吸着させ、吸着した反応ガスＡを他方の反応ガス（以下、「反応ガスＢ」という。）で反応させるサイクルを繰り返す。これにより、ＡＬＤ法では、基板上に反応ガスＡと反応ガスＢとの反応生成物を生成し、生成した反応生成物による薄膜を基板表面に成膜する。

【0005】

ＡＬＤ法を例えばバッチ式の成膜装置で実施する場合には、先ず、基板が収容される処理室内に反応ガスＡを供給し、基板表面に反応ガスＡを吸着させる。次に、処理室内を排気／パージする。次いで、処理室内に反応ガスＢを供給し、基板表面上の反応ガスＡと供給する反応ガスＢとを反応させる。このとき、反応生成物が基板表面に生成される。以後、処理室内を排気／パージし、所定の膜厚を有する薄膜が得られるまで上記の工程が繰り返される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１１−１８７０７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

バッチ式の成膜装置を用いてＡＬＤ法を実施する場合には、反応ガスＡの供給及び排気／パージ、並びに、反応ガスＢの供給及び排気／パージの工程を要する。このため、バッチ式の成膜装置でＡＬＤ法を実施する場合には、成膜に時間を要する場合があった。

【0008】

一方、いわゆる回転テーブル式の成膜装置では、複数の基板が載置された回転テーブルを用いて、複数の基板の表面を処理する。これにより、回転テーブル式の成膜装置では、基板一枚当たりの成膜処理に要する時間を短縮することができる。

【0009】

また、回転テーブル式の成膜装置では、回転テーブルを回転することによって、反応ガスＡの供給領域、分離領域及び反応ガスＢの供給領域に基板を順次通過させる。これのとき、反応ガスＡの供給領域において基板表面に反応ガスＡを吸着させ、反応ガスＢの供給領域において反応ガスＡと反応ガスＢとを反応させる。

【0010】

しかしながら、上記回転テーブル式の成膜装置では、基板を成膜する際に、回転テーブルの回転周期と反応ガスＡ又は反応ガスＢの供給タイミングとが同期する場合に、処理する複数の基板のうちで反応ガスＡ又は反応ガスＢの添加量が多い基板と少ない基板とが成膜されるときがあった。すなわち、上記回転テーブル式の成膜装置では、複数の基板のうちの同じ基板にのみに反応ガスＡ又は反応ガスＢが直接的に供給されるため、複数の基板の基板間及び基板表面内の成膜の制御性及び均一性が低下する場合があった。

【0011】

本発明は、上述の事情に鑑み、回転テーブル式の成膜装置において、複数の基板の基板間及び基板表面内の成膜の制御性及び均一性を向上させることができる原子層（分子層）成膜方法又は成膜装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明の一の態様によれば、複数の基板が載置される回転テーブルと、前記回転テーブルの上方において区画される第１の処理領域に配置された第１のガス供給部と、前記回転テーブルの周方向に沿って前記第１の処理領域から離間する第２の処理領域に配置された第２のガス供給部と、前記第１の処理領域と前記第２の処理領域との間に設けられた分離ガス供給部と、前記分離ガス供給部から供給された分離ガスを前記第１の処理領域と前記第２の処理領域とへ導く狭隘な空間を形成する分離領域とを備える成膜装置の成膜方法であって、前記分離ガス供給部及び前記第１のガス供給部から前記分離ガス及び第１の反応ガスを夫々供給しながら、前記回転テーブルを第１の角度まで回転する第１反応ステップと、前記分離ガス供給部及び前記第１のガス供給部から前記分離ガス及び前記第１の反応ガスを夫々供給しながら、前記第２のガス供給部から第２の反応ガスを供給し、且つ、前記回転テーブルを第２の角度まで回転する第２反応ステップと、前記分離ガス供給部及び前記第１のガス供給部から前記分離ガス及び前記第１の反応ガスを夫々供給しながら、前記回転テーブルを第３の角度まで回転する第３反応ステップと、前記分離ガス供給部及び前記第１のガス供給部から前記分離ガス及び前記第１の反応ガスを夫々供給しながら、前記第２のガス供給部から第３の反応ガスを供給し、且つ、前記回転テーブルを第４の角度まで回転する第４反応ステップとを含み、前記第１の反応ガスは、前記第２の反応ガス及び前記第３の反応ガスと反応して反応生成物を生成するガスであり、前記第２の角度及び前記第４の角度は３６０度の整数倍であり、前記第１反応ステップから前記第４反応ステップを複数回繰り返し、前記第１反応ステップから前記第４反応ステップのサイクルを繰り返す毎に、前記第１のガス供給部及び前記第２のガス供給部がガス供給を開始する前記回転テーブルの位置をずらすことで、前記基板に複数の反応生成物を積層する、ことを特徴とする成膜方法が提供される。

【0013】

本発明の他の態様によれば、上記成膜方法をコンピュータを用いて成膜装置に実行させるためのプログラムであってもよい。また、前記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であってもよい。

【0014】

本発明の他の態様によれば、真空容器内に回転可能に収容され、複数の基板が載置される載置部を上面に有する回転テーブルと、前記上面の上方において区画される第１の処理領域に配置され、前記上面に第１の反応ガスを供給する第１のガス供給部と、前記回転テーブルの周方向に沿って前記第１の処理領域から離間する第２の処理領域に配置され、前記上面に第２の反応ガス又は第３の反応ガスを供給する第２のガス供給部と、前記第１の処理領域と前記第２の処理領域との間に設けられ、前記上面に対して分離ガスを供給する分離ガス供給部と、供給された前記分離ガスを前記第１の処理領域と前記第２の処理領域へ導く狭隘な空間を前記上面に対して形成する天井面を含む分離領域と、前記回転テーブルの回転角度、前記第１のガス供給部、前記第２のガス供給部及び前記分離ガス供給部を制御する制御手段とを備える成膜装置であって、前記第１の反応ガスは、前記第２の反応ガス及び前記第３の反応ガスと反応して反応生成物を生成するガスであり、前記制御手段は、前記分離ガス供給部に前記分離ガスを供給させ、且つ、前記第１のガス供給部に前記第１の反応ガスを供給させながら、前記回転テーブルを第１の角度まで回転させ、前記分離ガスを供給させ、且つ、前記第１の反応ガスを供給させながら、前記第２のガス供給部に前記第２の反応ガスを供給させ、前記回転テーブルを３６０度の整数倍である第２の角度まで回転させ、前記分離ガスを供給させ、且つ、前記第１の反応ガスを供給させながら、前記回転テーブルを第３の角度まで回転させ、前記分離ガスを供給させ、且つ、前記第１の反応ガスを供給させながら、前記第２のガス供給部に前記第３の反応ガスを供給させ、前記回転テーブルを３６０度の整数倍である第４の角度まで回転させる、回転動作を複数回繰り返し、前記回転動作を繰り返す毎に、前記第１のガス供給部及び前記第２のガス供給部がガス供給を開始する前記回転テーブルの位置をずらすことで、前記基板に複数の反応生成物を積層するように制御する、ことを特徴とする成膜装置が提供される。

【発明の効果】

【0015】

本発明に係る成膜方法又は成膜装置によれば、複数の基板の基板間及び基板表面内の成膜の制御性及び均一性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の実施形態に係る成膜方法を実施するのに好適な成膜装置を示す断面図である。

【図2】図１の成膜装置の真空容器内の構造を示す斜視図である。

【図3】図１の成膜装置の真空容器内の構造を示す概略上面である。

【図4】図１の成膜装置の一部断面図である。

【図5】図１の成膜装置の他の一部断面図である。

【図6】本発明の実施形態に係る成膜方法を説明するタイムチャートである。

【図7】本発明の実施例に係る成膜方法の効果・利点を確認するために行った実験の結果を示すグラフである。

【図8】本発明の実施例に係る成膜方法の効果・利点を確認するために行った実験の結果を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0017】

添付の図面を参照しながら、限定的でない例示の実施形態に係る成膜方法又は成膜装置を用いて、本発明を説明する。本発明は、以下に説明する成膜方法又は成膜装置以外でも、複数のガスを用いて、複数の基板の表面を処理するもの（装置、機器、ユニット、システムなど）であれば、いずれのものにも用いることができる。

【0018】

なお、以後の説明において、添付の全図面の記載の同一又は対応する装置、部品又は部材には、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面は、装置、部品若しくは部材間の限定的な関係を示すことを目的としない。したがって、具体的な相関関係は、以下の限定的でない実施形態に照らし、当業者により決定することができる。

【0019】

本発明の実施形態に係る成膜装置を用いて、下記に示す順序で本発明を説明する。

【0020】

１．成膜装置の構成
２．成膜方法
３．プログラム及び記録媒体
４．実施例
（１．成膜装置の構成）
図１乃至図５を用いて、本発明の実施形態に係る成膜方法を実施するのに好適な成膜装置について説明する。ここで、成膜装置は、本実施形態では、所謂回転テーブル式（後述）の成膜装置であって、互いに反応する２種類以上の反応ガスを交互に供給領域に供給することによって、複数の基板の表面を成膜処理する装置のことを意味する。

【0021】

なお、図１は、成膜装置の断面図であり、図３のＩ−Ｉ'線に沿った断面を示している。図２及び図３は、真空容器１（後述）内の構造を説明する図である。図２及び図３は、説明の便宜上、天板１１（後述）の図示を省略している。

【0022】

図４は、反応ガスノズル３１（後述）から反応ガスノズル３２（後述）までの回転テーブル２（後述）の同心円に沿った真空容器１の断面図である。図５は、天井面４４（後述）が設けられる領域を示す一部断面図である。

【0023】

図１乃至図３に示すように、本実施形態に係る成膜装置は、ほぼ円形の平面形状を有する扁平な真空容器１と、真空容器１内に設けられる回転テーブル２と、成膜装置全体の動作（例えば回転テーブル２の回転角度）を制御する制御部１００（制御手段）とを備える。

【0024】

真空容器１は、有底の円筒形状を有する容器本体１２と、容器本体１２の上面に気密に着脱可能に配置される天板１１とを備える。天板１１は、例えばＯリングなどのシール部材１３（図１）を介して気密に着脱可能に配置され、真空容器１内の気密性を確保する。

【0025】

回転テーブル２は、真空容器１の中心を回転中心に、ケース体２０に収納されている円筒形状のコア部２１に固定される。回転テーブル２は、複数の基板（以下、「基板Ｗ」という。）が載置される載置部を上面に有する。

【0026】

ケース体２０は、その上面が開口した筒状のケースである。ケース体２０は、その上面に設けられたフランジ部分を真空容器１の底部１４の下面に気密に取り付けられている。ケース体２０は、その内部雰囲気を外部雰囲気から隔離する。

【0027】

コア部２１は、鉛直方向に伸びる回転軸２２の上端に固定されている。回転軸２２は、真空容器１の底部１４を貫通する。また、回転軸２２の下端は、回転軸２２を鉛直軸回りに回転させる駆動部２３に取り付けられる。更に、回転軸２２及び駆動部２３は、ケース体２０内に収納されている。

【0028】

図３に示すように、回転テーブル２の表面（載置部）は、回転方向（周方向）に沿って複数（本実施形態では５枚）の基板Ｗを載置するための円形状の複数の凹部２４を有する。ここで、図３では、便宜上、１個の凹部２４だけに基板Ｗを図示する。なお、本発明に用いることができる回転テーブル２は、複数の基板として、４枚以下又は６枚以上の基板を載置する構成であってもよい。

【0029】

凹部２４は、本実施形態では、基板Ｗの直径（例えば３００ｍｍ）よりも僅かに大きい内径（例えば４ｍｍ大きい内径）とする。また、凹部２４は、基板Ｗの厚さにほぼ等しい深さとする。これにより、本実施形態に係る成膜装置は、凹部２４に基板Ｗを載置すると、基板Ｗの表面と回転テーブル２の表面（基板Ｗが載置されない領域）とを略同じ高さにすることができる。

【0030】

本実施形態に係る成膜装置において、反応ガスノズル３１は、第１のガス供給部であり、回転テーブル２の上方において区画される第１の処理領域（後述）に配置される。反応ガスノズル３２は、第２のガス供給部であり、回転テーブル２の周方向に沿って第１の処理領域から離間する第２の処理領域（後述）に配置される。分離ガスノズル４１，４２は、分離ガス供給部であり、第１の処理領域と第２の処理領域との間に配置される。なお、反応ガスノズル３１等は、例えば石英からなるノズルを用いてもよい。

【0031】

具体的には、図２及び図３に示すように、本実施形態に係る成膜装置は、真空容器１の周方向に間隔をおいて、基板搬送用の搬送口１５から時計回り（回転テーブル２の回転方向）に反応ガスノズル３１、分離ガスノズル４１、反応ガスノズル３２及び分離ガスノズル４２の順に配列する。これらのノズル３１、３２、４１及び４２は、それぞれの基端部であるガス導入ポート３１ａ、３２ａ、４１ａ及び４２ａ（図３）を容器本体１２の外周壁に固定している。また、ノズル３１等は、真空容器１の外周壁から真空容器１内に導入される。更に、ノズル３１等は、容器本体１２の半径方向に沿って回転テーブル２の中心方向に、且つ、回転テーブル２に対して平行に伸びるように取り付けられる。

【0032】

反応ガスノズル３１、３２は、回転テーブル２に向かって下方に開口する複数のガス吐出孔（不図示）を備える。反応ガスノズル３１、３２は、そのノズルの長さ方向に沿って、例えば１０ｍｍの間隔で開口を配列することができる。これにより、反応ガスノズル３１の下方領域は、基板Ｗに吸着している第２の反応ガスＧａ又は第３の反応ガスＧｂ（例えばＴＥＭＡＺガス又はＴＭＡガス）を酸化させる領域（以下、「第１の処理領域Ｐ１」という。）となる。また、反応ガスノズル３２の下方領域は、基板Ｗに第２の反応ガスＧａ又は第３の反応ガスＧｂ（例えばＴＥＭＡＺガス又はＴＭＡガス）を吸着させる領域（以下、「第２の処理領域Ｐ２」という。）となる。

【0033】

反応ガスノズル３１は、回転テーブル２の上面の上方において区画される第１の処理領域Ｐ１に配置される。反応ガスノズル３１は、不図示の配管、バルブ及び流量制御器（例えばマスフローコントローラ）等を介して、第１の反応ガスＧｏの供給源（不図示）に接続されている。すなわち、反応ガスノズル３１は、回転テーブル２の上面に第１の反応ガスＧｏを供給する。

【0034】

反応ガスノズル３２は、回転テーブル２の上面の上方において区画される第２の処理領域Ｐ２に配置される。反応ガスノズル３２は、不図示の配管等を介して、第２の反応ガスＧａ及び第３の反応ガスＧｂの供給源（不図示）に接続されている。すなわち、反応ガスノズル３２は、回転テーブル２の上面に第２の反応ガスＧａ又は第３の反応ガスＧｂを供給する。反応ガスノズル３２は、本実施形態では、開閉バルブ（不図示）を相補的に開閉することにより、第２の反応ガスＧａ又は第３の反応ガスＧｂのいずれか一方を真空容器１（第２の処理領域Ｐ２）内へ供給する。

【0035】

なお、本発明を用いることができる成膜装置は、反応ガスノズル３２を用いて、第２の処理領域Ｐ２（回転テーブル２の上面）に不活性ガスを更に供給することができる構成であってもよい。また、本発明を用いることができる成膜装置は、反応ガスノズル３２として２つ又は３つ以上のノズルを用いて、第２の反応ガスＧａ及び第３の反応ガスＧｂ並びに不活性ガスＧｎを夫々供給する構成であってもよい。

【0036】

分離ガスノズル４１、４２は、対向する第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２との間に夫々設けられる。分離ガスノズル４１、４２は、不図示の配管等を介して、分離ガスＧｎの供給源（不図示）に接続されている。すなわち、分離ガスノズル４１、４２は、回転テーブル２の上面に対して分離ガスを供給する。

【0037】

本実施形態に係る成膜装置は、第１の反応ガスＧｏとして、酸素を含有するガスを用いる。酸素を含有するガスは、例えば酸素ガス又はオゾンガスである。すなわち、反応ガスノズル３１から供給する反応ガス（第１の反応ガスＧｏ）は、反応ガスノズル３２から供給されて基板に吸着した反応ガス（第２の反応ガスＧａ、第３の反応ガスＧｂ）を酸化して、酸化物（例えばＺｒＯ、ＡｌＯ）を生成する。

【0038】

本実施形態に係る成膜装置は、第２の反応ガスＧａとして、例えばジルコニウム（Ｚｒ）を含有するガス（又は蒸気、以下同じ）を用いる。ジルコニウムを含有するガスは、例えばジルコニウムを含有する有機金属原料のガスである。

【0039】

本実施形態に係る成膜装置は、第３の反応ガスＧｂとして、例えばアルミニウム（Ａｌ）を含有するガスを用いる。アルミニウムを含有するガスは、例えばアルミニウムを含有する有機金属原料のガスである。

【0040】

本実施形態に係る成膜装置は、分離ガスＧｎとして、不活性ガスを用いる。不活性ガスは、例えばＡｒやＨｅなどの希ガス又は窒素ガスである。

【0041】

なお、本発明に係る成膜装置が用いることができるガスは、上記に示す第１の反応ガスＧｏ、第２の反応ガスＧａ、第３の反応ガスＧｂ及び分離ガスＧｎに限定されるものではない。すなわち、本発明に係る成膜装置は、生成する反応生成物の組成に対応するガスを用いることができる。

【0042】

図２及び図３に示すように、本実施形態に係る成膜装置の真空容器１内には、２つの凸状部４が設けられている。凸状部４は、頂部が円弧状に切断された略扇型の平面形状を有する。凸状部４は、本実施形態では、内円弧が突出部５に連結する。また、凸状部４は、外円弧が真空容器１の容器本体１２の内周面に沿うように配置されている。

【0043】

具体的には、凸状部４は、図４に示すように、天板１１の裏面に取り付けられる。また、凸状部４は、その下面である平坦な低い天井面４４（第１の天井面）と、この天井面４４の周方向両側に位置する天井面４５（第２の天井面）とを有する。ここで、凸状部４の天井面４５は、天井面４４よりも高い天井面である。これにより、凸状部４は、真空容器１内に、狭隘な空間である分離空間Ｈと、分離空間Ｈからガスを流入される空間４８１及び空間４８２とを形成する。すなわち、凸状部４は、形成した狭隘な空間である分離空間Ｈを後述する図６に示す分離領域Ｄとして機能させる。

【0044】

また、図４に示すように、凸状部４は、周方向中央に溝部４３を有する。溝部４３は、回転テーブル２の半径方向に沿って延びている。また、溝部４３は、分離ガスノズル４２が収容されている。もう一つの凸状部４にも同様に溝部４３が形成され、ここに分離ガスノズル４１が収容されている。

【0045】

なお、図中に示す参照符号４２は、分離ガスノズル４２に形成されるガス吐出孔である。ガス吐出孔４２ｈは、分離ガスノズル４２の長手方向に沿って所定の間隔（例えば１０ｍｍ）をあけて複数個形成されている。また、ガス吐出孔の開口径は、例えば０．３から１．０ｍｍである。図示を省略するが、分離ガスノズル４１にも同様にガス吐出孔が形成されている。

【0046】

更に、図４に示すように、本実施形態に係る成膜装置は、高い天井面４５の下方の空間に、反応ガスノズル３１、３２をそれぞれ設ける。これらの反応ガスノズル３１、３２は、天井面４５から離間して基板Ｗの近傍に設けられている。なお、説明の便宜上、図４に示すように、反応ガスノズル３１が設けられる空間（高い天井面４５の下方の空間）を参照符号４８１で表す。また、反応ガスノズル３２が設けられる空間（高い天井面４５の下方の空間）を参照符号４８２で表す。

【0047】

低い天井面４４は、狭隘な空間である分離空間Ｈを回転テーブル２に対して形成している。分離ガスノズル４２から不活性ガス（例えばＮ_２ガス）が供給されると、この不活性ガスは、分離空間Ｈを流通して、空間４８１及び空間４８２へ向かって流出する。ここで、分離空間Ｈの容積は空間４８１及び４８２の容積よりも小さいため、本実施形態に係る成膜装置は、空間４８１及び４８２の圧力と比較して、供給した不活性ガスを用いて分離空間Ｈの圧力を高くすることができる。すなわち、空間４８１及び４８２の間隙において、分離空間Ｈは圧力障壁を提供（形成）する。

【0048】

更に、分離空間Ｈから空間４８１及び４８２へ流出した不活性ガスは、第１の処理領域Ｐ１の第１の反応ガスと、第２の処理領域Ｐ２の第２の反応ガス及び第３の反応ガスとに対してカウンターフローとして働く。したがって、本実施形態に係る成膜装置は、分離空間Ｈを用いて、第１の処理領域Ｐ１の第１の反応ガスと、第２の処理領域Ｐ２の第２の反応ガス及び第３の反応ガスとを分離する。すなわち、本実施形態の成膜装置は、真空容器１内において第１の反応ガスと、第２の反応ガス若しくは第３の反応ガスとが混合して反応することを抑制する。

【0049】

なお、回転テーブル２の上面に対する天井面４４の高さｈ１は、成膜時の真空容器１内の圧力、回転テーブル２の回転速度及び／又は供給する分離ガス（Ｎ_２ガス）の供給量などに基づいて、分離空間Ｈの圧力を空間４８１及び４８２の圧力に比べて高くするのに適した高さとすることができる。また、回転テーブル２の上面に対する天井面４４の高さｈ１は、成膜装置の仕様及び供給するガスの種類に対応した高さとすることができる。更に、回転テーブル２の上面に対する天井面４４の高さｈ１は、予め実験又は計算等で定められる高さとすることができる。

【0050】

図２及び図３に示すように、天板１１の下面には、回転テーブル２を固定するコア部２１の外周を囲むように突出部５が設けられている。突出部５は、本実施形態では、凸状部４における回転中心側の部位と連続しており、その下面が天井面４４と同じ高さに形成されている。

【0051】

図５に示すように、略扇型の凸状部４の周縁部（真空容器１の外縁側の部位）には、回転テーブル２の外端面に対向するようにＬ字型に屈曲する屈曲部４６が形成されている。屈曲部４６は、回転テーブル２と容器本体１２の内周面との間の空間を通して、空間４８１及び空間４８２の間でガスが流通するのを抑制する。扇型の凸状部４は天板１１に設けられる。

【0052】

本実施形態に係る成膜装置は、天板１１を容器本体１２から取り外すことができるので、屈曲部４６の外周面と容器本体１２との間には僅かな隙間を有する。成膜装置は、屈曲部４６の内周面と回転テーブル２の外端面との隙間、及び、屈曲部４６の外周面と容器本体１２との隙間を、例えば回転テーブル２の上面に対する天井面４４の高さと同様の寸法に設定することができる。

【0053】

再び図３を参照すると、回転テーブル２と容器本体の内周面との間において、空間４８１（図４）と連通する第１の排気口６１０と、空間４８２（図４）と連通する第２の排気口６２０とが形成されている。第１の排気口６１０及び第２の排気口６２０は、図１に示すように、各々排気管６３０を介して、真空排気手段（例えば真空ポンプ６４０）に接続されている。なお、図１中の参照符号６５０は圧力調整器である。

【0054】

回転テーブル２と真空容器１の底部１４との間の空間には、図１及び図５に示すように、加熱手段であるヒータユニット７が設けられる。回転テーブル２を介して回転テーブル２上の基板Ｗが、プロセスレシピで決められた温度（例えば４５０℃）に加熱される。回転テーブル２の周縁付近の下方側には、回転テーブル２の下方の空間へガスが侵入するのを抑えるために、リング状のカバー部材７１が設けられている。

【0055】

図５に示すように、カバー部材７１は、回転テーブル２の外縁部及び外縁部よりも外周側を下方側から臨むように設けられた内側部材７１ａと、この内側部材７１ａと真空容器１の内壁面との間に設けられた外側部材７１ｂと、を備えている。外側部材７１ｂは、凸状部４の外縁部に形成された屈曲部４６の下方にて、屈曲部４６と近接して設けられる。内側部材７１ａは、回転テーブル２の外縁部下方（及び外縁部よりも僅かに外側の部分の下方）において、ヒータユニット７を全周に亘って取り囲んでいる。

【0056】

制御手段は、成膜装置の各構成に動作を指示し、各構成の動作を制御する手段である。成膜装置は、本実施形態では、制御手段として、装置全体の動作のコントロールを行うためのコンピュータからなる制御部１００を用いる。制御部１００は、例えば記憶部１０１に記憶されたプログラムを実行し、ハードウェアと協働することで、複数の基板の表面を成膜する。なお、制御手段は、公知技術のＣＰＵ（ Central Processing Unit ）及びメモリ（ ROM、RAMなど ）等を含む演算処理装置で構成することができる。

【0057】

具体的には、制御部１００は、内蔵するメモリ内に、後述する成膜方法（２．成膜方法）を成膜装置に実施させるためのプログラムを格納することができる。このプログラムは、例えばステップ群を組まれている。制御部１００は、媒体１０２（ハードディスク、コンパクトディスク、光磁気ディスク、メモリカード、フレキシブルディスクなど）に記憶されている上記プログラムを記憶部１０１へ読み込み、その後、制御部１００内にインストールすることができる。

【0058】

制御部１００は、本実施形態では、反応ガスノズル３１（第１のガス供給部）の動作を制御することで、回転テーブル２の上面に第１の反応ガスＧｏを供給する動作を制御することができる。また、制御部１００は、反応ガスノズル３２（第２のガス供給部）の動作を制御することで、回転テーブル２の上面に第２の反応ガスＧａ及び第３の反応ガスＧｂを供給する動作を制御することができる。更に、制御部１００は、分離ガスノズル４１，４２（分離ガス供給部）の動作を制御することで、回転テーブル２の上面に分離ガスＧｎを供給する動作を制御することができる。なお、本発明を用いることができる成膜装置は、反応ガスノズル３２を用いて第２の処理領域Ｐ２に不活性ガスを更に供給する構成とし、第２の処理領域Ｐ２をパージしてもよい。

【0059】

また、制御部１００は、本実施形態では、回転テーブル２の回転角度を制御する。具体的には、制御部１００は、先ず、第１反応ステップとして、回転テーブル２を第１の角度θ１まで回転する。次に、制御部１００は、第２反応ステップとして、回転テーブル２を第２の角度θ２で回転する。次いで、制御部１００は、第３反応ステップとして、回転テーブル２を第３の角度θ３で回転する。その後、制御部１００は、第４反応ステップとして、回転テーブル２を第４の角度θ４で回転する。

【0060】

（２．成膜方法）
これまでに参照した図面（図１から図５）に加えて、図６を参照しながら、本発明の実施形態に係る成膜装置が実施する成膜方法の一例を説明する。図６は、本実施形態に係る成膜方法を説明するタイムチャートの一例を示した図である。

【0061】

本実施形態に係る成膜装置は、回転テーブル２の回転動作と反応ガスノズル３１（第１のガス供給部）及び反応ガスノズル３２（第２のガス供給部）のガス供給の開始動作とを非同期とする。成膜装置は、制御部１００を用いて、例えば第１の角度θ１、第２の角度θ２、第３の角度θ３及び第４の角度θ４の和を３６０度の整数倍でない角度にすることによって、回転テーブル２の回転動作と反応ガスノズル３１等のガス供給の開始動作とを非同期とすることができる。

【0062】

また、成膜装置は、制御部１００を用いて、後述する酸化工程１（図６のＳｔｅｐ１）において、後の反応工程１（図６のＳｔｅｐ２）で第２の反応ガスＧａを供給する前に基板の表面を酸化することができる最小角度以上（例えば６０度）とすることができる。また、成膜装置は、同様に、制御部１００を用いて、後述する酸化工程２（図６のＳｔｅｐ３）において、後の反応工程２（図６のＳｔｅｐ４）で第３の反応ガスＧｂを供給する前に基板の表面を酸化することができる最小角度以上（例えば６０度）とすることができる。すなわち、成膜装置は、制御部１００を用いて、例えば第１の角度θ１及び第３の角度θ３の和を６０度以上３６０度未満の範囲の角度、又は、３６０度を超える角度とすることによって、回転テーブル２の回転動作と反応ガスノズル３１等のガス供給の開始動作とを非同期としてもよい。なお、成膜装置は、上記の最小角度を回転テーブル２に載置する基板の大きさ及び／又は基板の枚数に対応する角度とすることができる。また、成膜装置は、上記の最小角度を実験又は計算等で予め定められる角度としてもよい。

【0063】

更に、成膜装置は、図６に示すように、例えば第１の角度θ１及び第３の角度を６０度とし、且つ、第２の角度θ２及び第４の角度θ４を３６０度とすることによって、回転テーブル２の回転動作と反応ガスノズル３１等のガス供給のサイクル（図６のＳｔｅｐ１からＳｔｅｐ４までのサイクル）とを非同期としてもよい。以下、具体的に説明する。

【0064】

（搬入工程）
本実施形態に係る成膜装置は、先ず、図示しないゲートバルブを開き、搬送アーム１０（図３）を用いて、搬送口１５を介して、基板Ｗを回転テーブル２の凹部２４内に受け渡す。成膜装置は、凹部２４が搬送口１５に臨む位置に停止したときに凹部２４の底面の貫通孔を介して、真空容器１の底部側から不図示の昇降ピンを昇降させることによって、基板Ｗの受け渡しを行ってもよい。また、成膜装置は、回転テーブル２を間欠的に回転させ、回転テーブル２の複数（本実施形態では、５つ）の凹部２４内に夫々基板Ｗを載置する。

【0065】

（プレ工程：図６のＳｔｅｐ０）
成膜装置は、ゲートバルブを閉じ、真空ポンプ６４０を用いて真空容器１を最低到達真空度まで排気した後に、分離ガスノズル４１，４２から分離ガスＧｎ（例えば不活性ガス）を所定の流量で供給させる。このとき、成膜装置は、本実施形態では、分離ガス供給管５１及びパージガス供給管７２、７２（図１）からも不活性ガスを所定の流量で供給させる。これにより、成膜装置は、圧力調整器６５０を用いて、真空容器１内を予め設定した処理圧力に調整することができる。

【0066】

次いで、成膜装置は、回転テーブル２を時計回りの方向Ｒｗに回転させながら、ヒータユニット７を用いて基板Ｗを加熱する。

【0067】

（酸化工程１：図６のＳｔｅｐ１）
成膜装置は、第１反応ステップとして、分離ガスノズル４１，４２から分離ガスＧｎを供給させながら、反応ガスノズル３１から第１の反応ガスＧｏ（例えば酸素を含有するガス）を供給させる。また、成膜装置は、制御部１００を用いて、回転テーブル２を第１の角度θ１まで回転させる。このとき、成膜装置は、第１の処理領域Ｐ１を通過する基板Ｗの表面（例えば最表面）を酸化する。また、成膜装置は、後述する図６のＳｔｅｐ４の後の酸化工程１において、第２の反応ガスＧａを供給する前の下地準備をする（例えば反応生成物の最表面を酸化する）ことができる。

【0068】

制御部１００は、本実施形態では、図６のＳｔｅｐ１に示すように、第１反応ステップとして回転テーブル２を６０度（第１の角度θ１）まで回転させる。これにより、成膜装置は、後の第２反応ステップ（図６のＳｔｅｐ２）において、第１反応ステップで基板表面を酸化された基板Ｗを第２の処理領域Ｐ２に配置することができる。

【0069】

（反応工程１：図６のＳｔｅｐ２）
成膜装置は、第２反応ステップとして、分離ガスノズル４１，４２及び反応ガスノズル３１から分離ガスＧｎ及び第１の反応ガスＧｏを夫々供給させながら、反応ガスノズル３２から第２の反応ガスＧａ（例えばＺｒを含有するガス）を供給させる。また、成膜装置は、制御部１００を用いて、回転テーブル２を第２の角度θ２まで回転させる。このとき、成膜装置は、第２の処理領域Ｐ２において、基板Ｗの表面（例えば最表面）に第２の反応ガスＧａを吸着させる。また、成膜装置は、第１の処理領域Ｐ１において、第２の反応ガスＧａが吸着された基板Ｗの表面を酸化する。すなわち、成膜装置は、基板Ｗ上に第２の反応ガスＧａの酸化物（例えばＺｒＯ膜）を堆積（成膜）することができる。

【0070】

制御部１００は、本実施形態では、図６のＳｔｅｐ２に示すように、第２反応ステップとして回転テーブル２を３６０度（第２の角度θ２）まで回転させる。

【0071】

なお、分離ガスＧｎ、第１の反応ガスＧｏ及び第２の反応ガスＧａは、分離領域Ｄにより分離され、真空容器１内で互いに混合することは殆ど無い。

【0072】

（酸化工程２：図６のＳｔｅｐ３）
成膜装置は、第３反応ステップとして、分離ガスノズル４１，４２及び反応ガスノズル３１から分離ガスＧｎ及び第１の反応ガスＧｏを夫々供給させながら、反応ガスノズル３２から不活性ガスＧｎを供給させる。また、成膜装置は、制御部１００を用いて、回転テーブル２を第３の角度θ３まで回転させる。このとき、成膜装置は、第２の反応ガスＧａが供給された第２の処理領域Ｐ２を不活性ガスＧｎでパージする。また、成膜装置は、第１の処理領域Ｐ１において、基板Ｗの表面（例えばＳｔｅｐ２で第２の反応ガスＧａが吸着した表面）を酸化する。

【0073】

制御部１００は、本実施形態では、図６のＳｔｅｐ３に示すように、第３反応ステップとして回転テーブル２を６０度（第３の角度θ３）まで回転させる。これにより、成膜装置は、後の第４反応ステップ（図６のＳｔｅｐ４）において、第３反応ステップで表面が酸化された基板Ｗを第２の処理領域Ｐ２に配置することができる。

【0074】

（反応工程２：図６のＳｔｅｐ４）
成膜装置は、第４反応ステップとして、分離ガスノズル４１，４２及び反応ガスノズル３１から分離ガスＧｎ及び第１の反応ガスＧｏを夫々供給させながら、反応ガスノズル３２から第３の反応ガスＧｂ（例えばＡｌを含有するガス）を供給させる。また、成膜装置は、制御部１００を用いて、回転テーブル２を第４の角度θ４まで回転させる。このとき、成膜装置は、第２の処理領域Ｐ２において、基板Ｗの表面（例えばＳｔｅｐ３で酸化した表面）に第３の反応ガスＧｂを吸着させることができる。また、成膜装置は、第１の処理領域Ｐ１において、第３の反応ガスＧｂが吸着された基板Ｗの表面を酸化することができる。すなわち、成膜装置は、基板Ｗ上に第３の反応ガスＧｂの酸化物（例えばＡｌＯ膜）を堆積（成膜）することができる。

【0075】

制御部１００は、本実施形態では、図６のＳｔｅｐ４に示すように、第４反応ステップとして回転テーブル２を３６０度（第４の角度θ４）まで回転させる。

【0076】

なお、分離ガスＧｎ、第１の反応ガスＧｏ及び第３の反応ガスＧｂは、分離領域Ｄにより分離され、真空容器１内で互いに混合することは殆ど無い。

【0077】

その後、成膜装置は、酸化工程１（図６のＳｔｅｐ１）に戻り、反応生成物の薄膜の膜厚が所望の厚さになるまで、上記Ｓｔｅｐ１からＳｔｅｐ４の動作を繰り返す。すなわち、成膜装置は、反応生成物の薄膜の膜厚が所望の厚さになるまで、酸化物を積層する。ここで、成膜装置は、上記Ｓｔｅｐ１からＳｔｅｐ４までの動作において、第１の角度θ１、第２の角度θ２、第３の角度θ３及び第４の角度θ４の和を３６０度の整数倍でない角度で回転テーブル２を回転させる。すなわち、成膜装置は、回転テーブル２の回転動作と反応ガスノズル３１等のガス供給の開始動作とを非同期とする。

【0078】

なお、成膜装置は、図６のＳｔｅｐ１に戻った場合には、反応ガスノズル３２から不活性ガスＧｎを供給することによって、第２の処理領域Ｐ２を不活性ガスＧｎでパージする。

【0079】

（酸化工程３：図６のＳｔｅｐ５）
成膜装置は、分離ガスノズル４１，４２から分離ガスＧｎを供給させながら、反応ガスノズル３１から第１の反応ガスＧｏ（例えば酸素を含有するガス）を供給させる。これにより、成膜装置は、成膜された基板Ｗの表面（例えば最表面）を酸化させることができる。

【0080】

（搬出工程：図６のＳｔｅｐ６）
成膜装置は、図示しないゲートバルブを開き、搬送アーム１０（図３）を用いて、搬送口１５を介して、成膜された基板Ｗを搬出する。成膜装置は、（搬入工程）と同様に、不図示の昇降ピンなどを用いて、基板Ｗを搬出する。

【0081】

以上のとおり、本発明の実施形態に係る成膜方法によれば、回転テーブル式の成膜装置において、回転テーブルの回転動作に対して非同期に２種類以上の反応ガスを供給することができる。また、本実施形態に係る成膜方法によれば、制御部１００を用いて、例えば第１の角度θ１、第２の角度θ２、第３の角度θ３及び第４の角度θ４の和を３６０度の整数倍でない角度にすることによって、回転テーブル２の回転動作と反応ガスノズル３１及び反応ガスノズル３２のガス供給の開始動作とを非同期とすることができる。これにより、本実施形態に係る成膜方法によれば、Ｓｔｅｐ１からＳｔｅｐ４のサイクルを繰り返して成膜する際に、ガス供給を開始する基板Ｗ上の位置をサイクル毎にずらすことができる。すなわち、本実施形態に係る成膜方法によれば、反応ガスの供給量を基板間で均一にすることができる。更に、本実施形態に係る成膜方法によれば、制御部１００を用いて、回転テーブル２の回転動作と反応ガスノズル３１及び反応ガスノズル３２のガス供給の開始動作とを非同期とすることができるので、複数の基板の基板間及び基板表面内の成膜の制御性及び均一性を向上することができる。

【0082】

また、本発明の実施形態に係る成膜方法によれば、反応工程１において吸着される第２の反応ガスＧａ（例えばＺｒＯ膜）に、反応工程２においてほぼ１分子層の第３の反応ガスＧｂ（例えばＡｌＯ）を反応させることができるので、基板Ｗ上に所望の反応生成物を生成することができる。更に、本実施形態に係る成膜方法によれば、第２の反応ガスＧａにほぼ１分子層の第３の反応ガスＧｂを反応させて反応生成物を生成することができるので、上記工程を繰り返すことによって周期的に挿入された多層膜（例えば多層膜状のＡｌ添加ＺｒＯ膜）を基板Ｗ表面に成膜（積層）することができる。

【0083】

（３．プログラム及び記録媒体）
本発明は、上記成膜方法をコンピュータを用いて成膜装置に実行させるためのプログラムＰｒであってもよい。また、本発明は、上記プログラムＰｒを記録したコンピュータによって読み取り可能な記録媒体Ｍｄとしてもよい。上記プログラムＰｒを記録した記録媒体Ｍｄは、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ−ＲＯＭ）、ＣＤ−Ｒ（ＣＤ Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）、テープドライブ及びその他コンピュータ読み取り可能な媒体、並びに、フラッシュメモリ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等の半導体メモリ、メモリカード、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｃ Ｄｒｉｖｅ）及びその他コンピュータ読み取り可能なものを用いることができる。

【0084】

なお、本実施形態に係る成膜装置は、上記プログラムＰｒを記憶部１０１（図１）に記憶してもよい。また、本実施形態に係る成膜装置は、上記記録媒体Ｍｄを媒体１０２（図１）としてもよい。

【実施例】

【0085】

成膜装置の実施例を用いて、本発明を説明する。本実施例では、第１の反応ガスＧｏとして、Ｏ_３（オゾン）ガスを使用した。第２の反応ガスＧａとして、ＴＥＭＡＺ（テトラキス・エチルメチル・アミノジルコニウム）ガスを使用した。第３の反応ガスＧｂとして、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）ガスを使用した。分離ガスＧｎとして、Ｎ_２（窒素）ガスを使用した。すなわち、本実施例では、Ｚｒ／Ａｌ系の成膜を行った。なお、本発明に係る成膜装置は、酸化膜系、窒化膜系又はその他２種類以上のガスを反応させて生成した反応生成物を堆積させる成膜を行うことができる。

【0086】

（成膜装置の構成）及び（成膜方法）
本実施例に係る成膜装置の構成及び成膜方法等を図１から図６に示す。ここで、本実施例に係る成膜装置の構成等は、実施形態に係る成膜装置の構成等と基本的に同様のため、異なる部分を主に説明する。なお、以後の説明において、回転テーブル２の回転速度は、例えば３ｒｐｍから６ｒｐｍとした。しかしながら、本発明に係る成膜装置は、３ｒｐｍから６ｒｐｍの範囲以外の回転速度で回転テーブル２を回転してもよい。

【0087】

（プレ工程：図６のＳｔｅｐ０）
成膜装置は、ゲートバルブを閉じ、真空ポンプ６４０を用いて真空容器１を最低到達真空度まで排気した後に、分離ガスノズル４１，４２からＮ_２ガス（分離ガスＧｎ）を所定の流量で供給させた。このとき、成膜装置は、本実施例では、分離ガス供給管５１及びパージガス供給管７２、７２（図１）からもＮ_２ガスを所定の流量で供給した。これにより、成膜装置は、圧力調整器６５０を用いて、真空容器１内を予め設定した処理圧力に調整した。

【0088】

次いで、成膜装置は、回転テーブル２を時計回りの方向Ｒｗに回転させながら、ヒータユニット７を用いて基板Ｗを加熱した。成膜装置は、基板Ｗを例えば２５０℃から３５０℃までの範囲の温度に加熱した。

【0089】

（酸化工程１：図６のＳｔｅｐ１）
次いで、成膜装置は、第１反応ステップとして、分離ガスノズル４１，４２からＮ_２ガスを供給させながら、反応ガスノズル３１からＯ_３ガス（第１の反応ガスＧｏ）を供給させた。このとき、成膜装置は、本実施例では、制御部１００を用いて、回転テーブル２を３６０度（第１の角度θ１）まで回転させた。これにより、成膜装置は、第１の処理領域Ｐ１を通過した基板Ｗの最表面を均一に酸化させることができた。

【0090】

（反応工程１：図６のＳｔｅｐ２）
成膜装置は、第２反応ステップとして、分離ガスノズル４１，４２及び反応ガスノズル３１からＮ_２ガス及びＯ_３ガスを夫々供給させながら、反応ガスノズル３２からＴＥＭＡＺガス（第２の反応ガスＧａ）を供給させた。このとき、成膜装置は、本実施例では、制御部１００を用いて、回転テーブル２を３６０度（第２の角度θ２）まで回転させた。これにより、成膜装置は、第２の処理領域Ｐ２を通過した基板Ｗの表面にＴＥＭＡＺガスを吸着させることができた。また、成膜装置は、ＴＥＭＡＺガスが吸着された基板Ｗを第１の処理領域Ｐ１に通過させることによって、基板Ｗの表面に吸着したＴＥＭＡＺガスをＯ_３ガスで酸化させ、基板Ｗの表面にＺｒＯ膜を成膜（堆積）させた。ここで、成膜装置は、基板Ｗの表面全体にほぼ１分子層分のＴＥＭＡＺガス（ＺｒＯ膜）を吸着（成膜）させる。

【0091】

なお、上述の基板Ｗの温度範囲においては、ＴＥＭＡＺガスは、基板Ｗの表面にほぼ自己制限的に吸着する。すなわち、ＴＥＭＡＺガスは、基板Ｗの表面には吸着し、基板Ｗの表面に吸着したＴＥＭＡＺガスの上には殆ど吸着しない。また、ＴＥＭＡＺガスは、基板Ｗの表面上で熱分解しない。このため、基板Ｗが、第２の処理領域Ｐ２を複数回通過しても、基板Ｗの表面全体はほぼ１分子層のＴＥＭＡＺガスで覆われることとなる。

【0092】

（酸化工程２：図６のＳｔｅｐ３）
成膜装置は、第３反応ステップとして、分離ガスノズル４１，４２及び反応ガスノズル３１からＮ_２ガス及びＯ_３ガスを夫々供給させながら、反応ガスノズル３２からＮ_２ガスを供給させた。これにより、成膜装置は、ＴＥＭＡＺガスが供給された第２の処理領域Ｐ２をＮ_２ガスでパージした。また、成膜装置は、ＴＥＭＡＺガスが吸着した基板Ｗを第１の処理領域Ｐ１に通過させることによって、基板Ｗの表面に吸着したＴＥＭＡＺガスをＯ_３ガスで酸化させ、基板Ｗの表面にＺｒＯ膜を成膜（堆積）した。

【0093】

成膜装置は、本実施例では、制御部１００を用いて、回転テーブル２の回転周期とＯ_３ガスの供給タイミングとを非同期とするために、第３の角度θ３として、回転テーブル２を「３６０度−１８度」又は「３６０度＋１８度」まで回転させた。

【0094】

（反応工程２：図６のＳｔｅｐ４）
成膜装置は、第４反応ステップとして、分離ガスノズル４１，４２及び反応ガスノズル３１からＮ_２ガス及びＯ_３ガスを夫々供給させながら、反応ガスノズル３２からＴＭＡガス（第３の反応ガスＧｂ）を供給させた。このとき、成膜装置は、本実施例では、制御部１００を用いて、回転テーブル２を３６０度（第４の角度θ２）まで回転させた。これにより、成膜装置は、回転テーブル２を回転させることによって、第２の処理領域Ｐ２を通過した基板Ｗの表面（ＺｒＯ膜）にＴＭＡガスを吸着させた。また、成膜装置は、ＴＭＡガスが吸着された基板Ｗを第１の処理領域Ｐ１に通過させることによって、基板Ｗの表面に吸着したＴＭＡガスをＯ_３ガスで酸化させ、基板Ｗの表面にＡｌＯ膜を成膜（堆積）した。ここで、成膜装置は、基板Ｗの表面全体にほぼ１分子層分のＴＭＡガス（ＡｌＯ膜）を吸着（成膜）させた。

【0095】

その後、成膜装置は、酸化工程１（図６のＳｔｅｐ１）に戻り、反応生成物（ＺｒＯ膜及びＡｌＯ膜）の薄膜の膜厚が所望の厚さになるまで、上記Ｓｔｅｐ１からＳｔｅｐ４の動作を繰り返した。

【0096】

なお、成膜装置は、図６のＳｔｅｐ４の後にＳｔｅｐ１に戻った場合に、反応ガスノズル３２から不活性ガスＧｎを供給させることによって、第２の処理領域Ｐ２を不活性ガスＧｎでパージした。また、成膜装置は、図６のＳｔｅｐ４の後にＳｔｅｐ１に戻った場合に、制御部１００を用いて、回転テーブル２の回転周期と以後に繰り返すタイミング（図６のＳｔｅｐ１からＳｔｅｐ４）とを非同期とするために、第１の角度θ１として、回転テーブル２を「３６０度−１８度」又は「３６０度＋１８度」まで回転してもよい。

【0097】

（実験１）
図７に、本発明の実施例に係る成膜方法の効果を確認するために行った実験結果の一例を示す。本実験は、回転テーブル２の回転動作と反応ガスノズル３２（第２のガス供給部）のガス供給の開始動作とを非同期とした場合の成膜の制御性を検討するために行った。

【0098】

なお、図７の横軸は、回転テーブル２の複数の凹部２４に夫々載置された複数の基板Ｗ（Ｓ１乃至Ｓ５）を示す。図７の実線は、左縦軸の膜厚を示す。図７の破線は、右縦軸の膜厚のばらつき（同一基板内のばらつき）を示す。また、本実験において膜厚の測定は、ラザフォード後方散乱（ＲＢＳ）法を用いた。

【0099】

本実験では、第３反応ステップにおいて、回転テーブル２を「３６０度＋１８度」まで回転させることによって、回転テーブル２の回転動作と反応ガスノズル３２のガス供給の開始動作とを非同期とした。すなわち、本実験では、回転テーブル２を３ｒｐｍの回転速度で回転させたときに、第３反応ステップの回転時間を１秒追加した場合（非同期、図中のＬ１）の実験結果と、１秒追加しない場合（同期、図中のＬｏ）の実験結果とを比較した。

【0100】

図７に示すように、基板の膜厚（図中の実線）は、非同期の場合（実線のＬ１）と同期の場合（実線のＬｏ）とでほぼ同様の傾向を示した。

【0101】

一方、基板表面内の膜厚のばらつき（図中の破線）は、同期の場合（破線のＬｏ）と比較して、非同期の場合（破線のＬ１）にそのばらつきが小さい値となった。すなわち、本実施例に係る成膜方法では、回転テーブル２の回転動作と反応ガスノズル３２のガス供給の開始動作とを非同期とした場合に、同一基板表面内の膜厚のばらつきを小さくすることができた。したがって、本実施例に係る成膜方法では、複数の基板を処理する場合において、回転テーブル２の回転動作と反応ガスノズル３２のガス供給の開始動作とを非同期としたときに、夫々の基板表面内の成膜の制御性及び均一性を向上することができた。

【0102】

（実験２）
図８に、本発明の実施例に係る成膜方法の効果を確認するために行った実験結果を示す。

【0103】

なお、図８は、基板表面をラミネート（Ｌａｍｉｎａｔｅ）成膜した実験結果の一例である。図８の横軸は、回転テーブル２の複数の凹部２４に夫々載置された複数の基板Ｗ（Ｓ１乃至Ｓ５）を示す。図８の実線は、左縦軸の膜厚を示す。図８の破線は、右縦軸の膜厚のばらつき（同一基板内）を示す。

【0104】

本実験では、第３反応ステップにおいて、回転テーブル２を「３６０度＋１８度」又は「３６０度−１８度」まで回転させることによって、回転テーブル２の回転動作と反応ガスノズル３２のガス供給の開始動作とを非同期とした。すなわち、本実験では、回転テーブル２を６ｒｐｍの回転速度で回転させたときの第３反応ステップの回転時間を０．５秒追加した場合（非同期、図中のＬａ）の実験結果及び０．５秒減少した場合（非同期、図中のＬｂ）の実験結果と、０．５秒追加及び減少しない場合（同期、図中のＬｏ）の実験結果とを比較した。

【0105】

図８に示すように、基板の膜厚（図中の実線）は、同期の場合（実線のＬｏ）と比較して、非同期の場合（実線のＬａ及びＬｂ）に複数の基板間の膜厚のばらつきが小さくなる傾向を示した。すなわち、本実施例に係る成膜方法では、回転テーブル２の回転動作と反応ガスノズル３２のガス供給の開始動作とを非同期とした場合に、基板間の膜厚のばらつきを小さくすることができた。また、図８に示すように、基板の膜厚は、回転テーブル２を「３６０度＋１８度」とした非同期の場合（実線のＬａ）と比較して、回転テーブル２を「３６０度−１８度」とした非同期の場合（実線のＬｂ）の複数の基板間の膜厚のばらつきが小さくなる傾向を示した。すなわち、本実施例に係る成膜方法では、本実験では、回転テーブル２の回転動作と反応ガスノズル３２のガス供給の開始動作とを回転角度を減少（−１８度）して非同期とした場合に、複数の基板間の膜厚のばらつきを更に小さくすることができた。

【0106】

一方、図８に示すように、同一基板表面内の膜厚のばらつき（図中の破線）は、同期の場合（破線のＬｏ）と比較して、非同期の場合（破線のＬａ及びＬｂ）にそのばらつきが小さい値となった。すなわち、本実施例に係る成膜方法では、回転テーブル２の回転動作と反応ガスノズル３２のガス供給の開始動作とを非同期とした場合に、同一基板表面内の膜厚のばらつきを小さくすることができた。具体的には、同一基板表面内の膜厚のばらつきは、図中のＳ５の基板において、同期の場合（破線のＬｏ）の基板表面内の膜厚分布Ｌｏｇと、非同期の場合（破線のＬａ及びＬｂ）の基板表面内の膜厚分布Ｌａｇ及びＬｂｇとを比較したときに、同期の場合（破線のＬｏ）には基板表面上の膜厚が局所的に厚くなる部分が存在した。すなわち、本実施例に係る成膜方法は、回転テーブル２の回転動作と反応ガスノズル３２のガス供給の開始動作とを非同期する（反応ガスを供給するタイミングをずらす）ことで、基板面間及び基板表面内の成膜の均一性を改善した。

【0107】

以上より、本発明の実施例に係る成膜方法によれば、１分子層のＺｒＯ層及びＡｌＯ層を複数の基板表面にそれぞれ堆積することができるので、基板間及び基板表面内の成膜を均一に形成することができる。また、本実施例に係る成膜方法によれば、Ａｌ添加量したＺｒＯ層の反応生成物を基板表面に成膜することができるので、誘電率が大きく、しかもリーク特性に優れた（耐電圧性が高い）誘電体層を得ることが可能となる。

【0108】

また、本発明の実施例に係る成膜方法によれば、実施形態に係る成膜方法と同様の効果を得ることができる。

【0109】

以上、本発明の実施形態及び実施例を参照しながら、本発明を説明したが、本発明は上記の実施形態及び実施例に限定されることなく、添付の特許請求の範囲に照らし、種々に変更又は変形することが可能である。

【0110】

また、上記の実施例では、基板Ｗの表面に吸着したＴＥＭＡＺガス又はＴＭＡガスを酸化する酸化ガスとしてＯ_３ガスを使用したが、これに代わって、酸素（Ｏ_２）プラズマや、酸化チッ素（ＮＯｘ）ガス、Ｈ_２Ｏガスなどを使用してもよい。Ｏ_２プラズマを用いる場合には、真空容器１内にプラズマ発生源を設けることが好ましい。プラズマ発生源としては、真空容器１内に、互いに平行で、回転テーブル２にも平行な２本のロッド状の電極を配置し、電極間の空間にＯ_２ガスを供給すると共に、電極間に高周波電力を供給してＯ_２プラズマを発生させてもよい。また、このような容量結合型（ＣＣＰ）のプラズマ発生源に代わり、誘導結合型（ＩＣＰ）のプラズマ発生源を用いてもよい。

【0111】

また、上記の実施例では、ＴＥＭＡＺガスとＴＭＡガスとを用いる場合を説明したが、ジルコニウムを含む原料ガスであれば、ＴＥＭＡＺガスに限らず例えばトリ（ジメチルアミノ）シクロペンタジエニルジルコニウムを用いてよく、アルミニウムを含む原料ガスであれば、ＴＭＡガスに限らずトリエチルアルミニウムなど、有機金属アルミニウムを用いることができる。

【0112】

また、上記の実施例では、Ａｌ添加ＺｒＯ膜について説明したが、タンタル（Ｔａ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ランタン（Ｌａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、チタン（Ｔｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、又はシリコン（Ｓｉ）の酸化膜に制御性良く均一に不純物を添加する場合にも、本発明の成膜方法を適用することができる。

【符号の説明】

【0113】

１・・・成膜装置
２・・・回転テーブル
４・・・凸状部
１１・・・天板
１２・・・容器本体
１５・・・搬送口
２４・・・凹部（基板載置部）
３１，３２・・・反応ガスノズル
４１，４２・・・分離ガスノズル
Ｐ１・・・第１の処理領域
Ｐ２・・・第２の処理領域
Ｈ・・・分離区間
Ｗ，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５・・・基板（例えばウエハ、半導体ウエハ）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】