特許 6010451 成膜方法

(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】6010451

(24)【登録日】2016年9月23日

(45)【発行日】2016年10月19日

(54)【発明の名称】成膜方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/31 20060101AFI20161006BHJP

   H01L 21/316 20060101ALI20161006BHJP

   C23C 16/56 20060101ALI20161006BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/31 B

   H01L21/31 C

   H01L21/316 X

   C23C16/56

【請求項の数】21

【全頁数】27

(21)【出願番号】特願2012-279922(P2012-279922)

(22)【出願日】2012年12月21日

(65)【公開番号】特開2014-123676(P2014-123676A)

(43)【公開日】2014年7月3日

【審査請求日】2015年5月22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】立花 光博

(72)【発明者】

【氏名】池川 寛晃

(72)【発明者】

【氏名】和村 有

(72)【発明者】

【氏名】尾谷 宗之

(72)【発明者】

【氏名】小川 淳

(72)【発明者】

【氏名】高橋 宏輔

【審査官】 溝本 安展

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−２３９１０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０６６３６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０８０９２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２１０８７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０６２３７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−００９８２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／００７５８５８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１３−１５３１４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０６９８７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／００５５３１９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０３２４８２６（ＵＳ，Ａ１）

【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２０１３／０１６４９４５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−０４９３９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２３９１０３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

Ｃ２３Ｃ １６／５６

Ｈ０１Ｌ ２１／３１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

チャンバ内に回転可能に収容され、複数の基板を上面に載置可能な載置部を有する回転テーブルと、
前記回転テーブルの前記上面の上方において区画され、前記回転テーブルの前記上面に向けてガスを供給する第１の反応ガス供給部を有する第１の処理領域と、
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して配置され、前記回転テーブルの前記上面に対してガスを供給する第２の反応ガス供給部を有する第２の処理領域と、
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、前記回転テーブルの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、該分離ガス供給部からの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い空間を前記回転テーブルの前記上面に対して形成する天井面とを有する分離領域と、を備える成膜装置を用いて、前記複数の基板上に、所定の第１の元素を含む酸化膜に第２の元素を含ませた酸化膜を成膜する成膜方法であって、
前記第１の反応ガス供給部から前記分離ガスを供給し、前記第２の反応ガス供給部から酸化ガスを供給し、前記分離ガス供給部から前記分離ガスを供給した状態で前記回転テーブルを少なくとも１回回転させるプリ酸化工程と、
該プリ酸化工程の後に、前記第１の反応ガス供給部から前記第１の元素を含む第１の反応ガスを供給し、前記第２の反応ガス供給部から前記酸化ガスを供給し、前記分離ガス供給部から前記分離ガスを供給した状態で前記回転テーブルを所定回数回転させ、前記基板上に前記第１の元素を含む酸化膜を成膜する成膜工程と、
前記第１の反応ガス供給部又は前記第２の反応ガス供給部の一方から前記第２の元素を含む第２の反応ガスを供給し、前記第１の反応ガス供給部又は前記第２の反応ガス供給部の他方から不活性ガスを供給し、前記分離ガス供給部から前記分離ガスを供給した状態で前記回転テーブルを所定回数回転させ、前記酸化膜上に前記第２の元素をドープするドープ工程と、を含む成膜方法。

【請求項2】

前記ドープ工程の前後に、前記第１の反応ガス供給部から前記分離ガスを供給し、前記第２の反応ガス供給部から不活性ガスを供給し、前記分離ガス供給部から前記分離ガスを供給した状態で前記回転テーブルを回転させる第１及び第２のパージ工程を有する請求項１に記載の成膜方法。

【請求項3】

前記成膜工程と前記ドープ工程との間に、前記第１の反応ガス供給部から前記分離ガスを供給し、前記第２の反応ガス供給部から前記酸化ガスを供給し、前記分離ガス供給部から前記分離ガスを供給した状態で前記回転テーブルを少なくとも１回回転させるポスト酸化工程を有する請求項２に記載の成膜方法。

【請求項4】

前記プリ酸化工程、前記成膜工程、前記ポスト酸化工程、前記第１のパージ工程、前記ドープ工程及び前記第２のパージ工程を１サイクルとし、該サイクルを所定回数繰り返して前記第１の元素を含む酸化膜上に前記第２の元素がドープされた層の積層膜を前記酸化膜として成膜する請求項３に記載の成膜方法。

【請求項5】

前記サイクルを前記所定回数繰り返した後、前記プリ酸化工程、前記成膜工程及び前記ポスト酸化工程を１回ずつ行ってから前記酸化膜の成膜を終了する請求項４に記載の成膜方法。

【請求項6】

前記第２のパージ工程の後に、前記第１の反応ガス供給部から前記第１の反応ガスを供給し、前記第２の反応ガス供給部から不活性ガスを供給し、前記分離ガス供給部から前記分離ガスを供給した状態で前記回転テーブルを所定回数回転させる第１の反応ガス供給工程を更に有し、
該第１の反応ガス供給工程の後、前記成膜工程に戻るサイクルを含む請求項３乃至５のいずれか一項に記載の成膜方法。

【請求項7】

前記成膜工程、前記ポスト酸化工程、前記第１のパージ工程、前記ドープ工程、前記第２のパージ工程及び前記第１の反応ガス供給工程を１サイクルとし、該サイクルを所定回数繰り返して前記第１の元素を含む酸化膜上に前記第２の元素がドープされた層の積層膜を前記酸化膜として成膜する請求項６に記載の成膜方法。

【請求項8】

前記ポスト酸化工程と前記第１のパージ工程との間に、
第３の元素を含む第３の反応ガスを前記第１の反応ガス供給部から供給し、前記第２の反応ガス供給部から前記酸化ガスを供給し、前記分離ガス供給部から前記分離ガスを供給した状態で前記回転テーブルを所定回数回転させ、前記酸化膜上に前記第３の元素を含む第２の酸化膜を成膜する第２の成膜工程と、
前記第１の反応ガス供給部から前記分離ガスを供給し、前記第２の反応ガス供給部から前記酸化ガスを供給し、前記分離ガス供給部から前記分離ガスを供給した状態で前記回転テーブルを少なくとも１回回転させる第２のポスト酸化工程と、を更に有する請求項６に記載の成膜方法。

【請求項9】

前記成膜工程、前記ポスト酸化工程、前記第２の成膜工程、前記第２のポスト酸化工程、前記第１のパージ工程、前記ドープ工程、前記第２のパージ工程及び前記第１の反応ガス供給工程を１サイクルとし、該サイクルを所定回数繰り返して前記第１の元素を含む前記酸化膜上に前記第３の元素を含む前記第２の酸化膜が積層された酸化膜に前記第２の元素がドープされた層の積層膜を前記酸化膜として成膜する請求項８に記載の成膜方法。

【請求項10】

前記サイクルを前記所定回数繰り返した後、前記成膜工程及び前記ポスト酸化工程を１回ずつ行ってから前記酸化膜の成膜を終了する請求項７又は９に記載の成膜方法。

【請求項11】

前記ポスト酸化工程の後、第３の元素を含む第３の反応ガスを前記第１の反応ガス供給部から供給し、前記第２の反応ガス供給部から前記酸化ガスを供給し、前記分離ガス供給部から前記分離ガスを供給した状態で前記回転テーブルを所定回数回転させ、前記酸化膜上に前記第３の元素を含む第２の酸化膜を成膜する第２の成膜工程を更に有し、
該第２の成膜工程の後、前記プリ酸化工程に戻るサイクルを含む請求項３に記載の成膜方法。

【請求項12】

前記サイクルを所定回数繰り返した後、前記プリ酸化工程と、前記成膜工程と、前記ポスト酸化工程を１回ずつ行ってから前記酸化膜の成膜を終了する請求項１１に記載の成膜方法。

【請求項13】

前記サイクル終了後の前記ポスト酸化工程は、前記サイクル中の前記ポスト酸化工程よりも長時間行う請求項５、１０又は１２に記載の成膜方法。

【請求項14】

前記第３の元素は金属元素又はＳｉである請求項１１又は１２に記載の成膜方法。

【請求項15】

前記第１の元素は金属元素である請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の成膜方法。

【請求項16】

前記金属元素は、Ｈｆ、Ｚｒ、Ａｌである請求項１４又は１５に記載の成膜方法。

【請求項17】

前記第２の元素はＮである請求項１乃至１６のいずれか一項に記載の成膜方法。

【請求項18】

前記第２の反応ガスはＮＨ_３であり、プラズマ処理されて前記酸化膜上に供給される請求項１７に記載の成膜方法。

【請求項19】

前記第２の元素はＳｉである請求項１乃至１６のいずれか一項に記載の成膜方法。

【請求項20】

前記酸化ガスは、Ｏ_３ガスである請求項１乃至１９のいずれか一項に記載の成膜方法。

【請求項21】

前記分離ガスは、不活性ガスである請求項１乃至２０のいずれか一項に記載の成膜方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、成膜方法に関し、特に、酸化膜に所定の元素をドープする成膜方法に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体集積回路（ＩＣ、Integrated Circuit）の製造プロセスには、半導体ウエハ上に薄膜を成膜する工程がある。この工程については、ＩＣの更なる微細化の観点から、ウエハ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、Atomic Layer Deposition）法または分子層成膜（ＭＬＤ、Molecular Layer Deposition）法と呼ばれる成膜方法が期待されている。ＡＬＤ法では、互いに反応する２種類の反応ガスの一方の反応ガス（反応ガスＡ）をウエハ表面に吸着させ、吸着した反応ガスＡを他方の反応ガス（反応ガスＢ）で反応させるサイクルを繰り返すことにより、反応生成物による薄膜がウエハ表面に成膜される。ＡＬＤ法は、ウエハ表面への反応ガスの吸着を利用するため、膜厚均一性及び膜厚制御性に優れるという利点を有している。

【0003】

ＡＬＤ法を実施する成膜装置として、いわゆる回転テーブル式の成膜装置がある（例えば、特許文献１参照）。この成膜装置は、真空容器内に回転可能に配置され、複数のウエハが載置される回転テーブルと、回転テーブルの上方に区画される反応ガスＡの供給領域と反応ガスＢの供給領域とを分離する分離領域と、反応ガスＡ及び反応ガスＢの供給領域に対応して設けられる排気口と、これらの排気口に接続される排気装置とを有している。このような成膜装置においては、回転テーブルが回転することによって、反応ガスＡの供給領域、分離領域、反応ガスＢの供給領域、及び分離領域をウエハが通過することとなる。これにより、反応ガスＡの供給領域においてウエハ表面に反応ガスＡが吸着し、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とがウエハ表面で反応する。このため、成膜中には反応ガスＡ及び反応ガスＢを切り替える必要はなく、継続して供給することができる。従って、排気／パージ工程が不要となり、成膜時間を短縮できるという利点がある。

【0004】

かかる特許文献１に記載の回転テーブル式の成膜装置を用いて所定の元素を含む酸化膜を成膜する場合、反応ガスＡを上述の所定の元素を含む反応ガス（例えば、シリコンを含むシリコン系ガス等）とし、反応ガスＢをオゾン等の酸化ガスとすれば、所定の元素を含む酸化膜を成膜することができる。この場合、所定の元素を含むガス（反応ガスＡ）がまずウエハの表面に吸着し、その状態で酸化ガス（反応ガスＢ）が供給され、ウエハの表面上で反応ガスＡと反応ガスＢとが反応し、所定の元素を含む酸化膜の分子層が形成される。このように、所定の元素を含む反応ガスがまずウエハの表面上に吸着し、次いでウエハ表面上で酸化ガスと反応することにより、所定の元素を含む酸化膜がウエハの表面上に成膜される。

【0005】

かかる成膜方法によれば、異なる種類の元素を含む酸化膜を積層して成膜し、ラミネート構造とする場合には、各酸化膜について、上述の成膜プロセスを繰り返せば成膜が可能となる。例えば、かかる成膜プロセスにより、ＺｒＡｌＯ、ＨｆＡｌＯ、ＨｆＳｉＯといったラミネート構造を有する酸化膜の成膜も可能となり、Ｈｉｇｈ−ｋ膜等への応用も期待されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特許４６６１９９０号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところで、近年、ゲート酸化膜等に用いられるＨｉｇｈ−ｋ膜の成膜において、２つの金属元素を含む複合酸化膜に、更に窒素をドープした膜が求められており、例えば、ＨｆＳｉＯＮ、ＨｆＡｌＯＮ等の成膜方法の確立が求められている。

【0008】

上述のように、回転テーブル式の成膜装置においては、成膜時間を短縮できる利点があり、かかる回転テーブル式の成膜装置を用いて、複合酸化膜に窒素をドープしたＨｆＳｉＯＮ、ＨｆＡｌＯＮ等の効率的で高品質の成膜を行うプロセスの開発が期待されている。また、このような、酸化膜に窒素をドープした成膜は、種々の適用範囲があり、単膜に窒素をドープする場合や、単膜に窒素以外の元素、例えばシリコン等をドープする成膜が求められる場合もある。

【0009】

そこで、本発明は、かかる要請に応えるべく、回転テーブル式の成膜装置を用いて、酸化膜に所定の元素をドープすることができる生産性の高い成膜方法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】

【0010】

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る成膜方法は、チャンバ内に回転可能に収容され、複数の基板を上面に載置可能な載置部を有する回転テーブルと、
前記回転テーブルの前記上面の上方において区画され、前記回転テーブルの前記上面に向けてガスを供給する第１の反応ガス供給部を有する第１の処理領域と、
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して配置され、前記回転テーブルの前記上面に対してガスを供給する第２の反応ガス供給部を有する第２の処理領域と、
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、前記回転テーブルの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、該分離ガス供給部からの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い空間を前記回転テーブルの前記上面に対して形成する天井面とを有する分離領域と、を備える成膜装置を用いて、前記複数の基板上に、所定の第１の元素を含む酸化膜に第２の元素を含ませた酸化膜を成膜する成膜方法であって、
前記第１の反応ガス供給部から前記分離ガスを供給し、前記第２の反応ガス供給部から酸化ガスを供給し、前記分離ガス供給部から前記分離ガスを供給した状態で前記回転テーブルを少なくとも１回回転させるプリ酸化工程と、
該プリ酸化工程の後に、前記第１の反応ガス供給部から前記第１の元素を含む第１の反応ガスを供給し、前記第２の反応ガス供給部から前記酸化ガスを供給し、前記分離ガス供給部から前記分離ガスを供給した状態で前記回転テーブルを所定回数回転させ、前記基板上に前記第１の元素を含む酸化膜を成膜する成膜工程と、
前記第１の反応ガス供給部又は前記第２の反応ガス供給部の一方から前記第２の元素を含む第２の反応ガスを供給し、前記第１の反応ガス供給部又は前記第２の反応ガス供給部の他方から不活性ガスを供給し、前記分離ガス供給部から前記分離ガスを供給した状態で前記回転テーブルを所定回数回転させ、前記酸化膜上に前記第２の元素をドープするドープ工程と、を含む。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、酸化膜に所定の元素を高い生産性でドープすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の実施形態によ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図である。

【図4】反応ガスノズル及び分離ガスノズルを含む図１の成膜装置の一部断面図である。

【図5】天井面を含む図１の成膜装置の他の一部断面である。

【図6】本発明の実施形態１に係る成膜方法により成膜されたＨｆＯＮ膜の一例を示した図である。

【図7】ＨｆＯＮ膜のベースとなるＨｆＯ膜の単膜の一例を示した図である。

【図8】本発明の実施形態１に係る成膜方法の一例を示したシーケンス図である。

【図9】本発明の実施形態２に係る成膜方法の一例を示したシーケンス図である。

【図10】本発明の実施形態３に係る成膜方法により成膜されたＨｆＯＮ膜の一例を示した図である。

【図11】本発明の実施形態３に係る成膜方法の一例を示したシーケンス図である。

【図12】本発明の実施形態４に係る成膜方法により窒素をドープする対象となるＨｆＳｉＯ膜の一例を示した図である。

【図13】本発明の実施形態４に係る成膜方法により成膜されたＨｆＳｉＯＮ膜の一例を示した図である。

【図14】本発明の実施形態４に係る成膜方法の一例を示したシーケンス図である。

【図15】本発明の実施形態５に係る成膜方法により成膜されたＨｆＳｉＯＮ膜の一例を示した図である。

【図16】本発明の実施形態５に係る成膜方法の一例を示したシーケンス図である。

【図17】本発明の実施形態６に係る成膜方法の一例を示したシーケンス図である。

【図18】本発明の実施形態７に係る成膜方法の一例を示したシーケンス図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の説明を行う。なお、添付の全図面中、同一または対応する部材または部品については、同一また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、部材もしくは部品間の相対比を示すことを目的とせず、したがって、具体的な寸法は、以下の限定的でない実施形態に照らし、当業者により決定されるべきものである。

【0014】

〔実施形態１〕
（成膜装置）
まず、図１乃至図３を用いて、本発明の実施形態１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。

【0015】

図１は、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は、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。また、図３は、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。

【0016】

図１から図３までを参照すると、実施形態１に係る成膜装置は、ほぼ円形の平面形状を有する扁平なチャンバ１と、このチャンバ１内に設けられ、チャンバ１の中心に回転中心を有する回転テーブル２とを備えている。チャンバ１は、有底の円筒形状を有する容器本体１２と、容器本体１２の上面に対して、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る天板１１とを有している。

【0017】

回転テーブル２は、中心部にて円筒形状のコア部２１に固定され、このコア部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、チャンバ１の底部１４を貫通し、その下端が回転軸２２（図１）を鉛直軸回りに回転させる駆動部２３に取り付けられている。回転軸２２及び駆動部２３は、上面が開口した筒状のケース体２０内に収納されている。このケース体２０は、その上面に設けられたフランジ部分がチャンバ１の底部１４の下面に気密に取り付けられており、ケース体２０の内部雰囲気が外部雰囲気から隔離される。

【0018】

また、チャンバ１内の外縁部には、排気口６１０が設けられ、排気ポート６３０に連通している。排気ポート６３０は、圧力調整器６５０を介して、真空ポンプ６４０に接続され、チャンバ１内が、排気口６１０から排気可能に構成されている。

【0019】

回転テーブル２の表面には、図２及び図３に示すように回転方向（周方向）に沿って複数（図示の例では５枚）半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）Ｗを載置するための円形状の凹部２４が設けられている。なお図３には便宜上１個の凹部２４だけにウエハＷを示す。この凹部２４は、ウエハＷの直径（例えば３００ｍｍ）よりも僅かに（例えば２ｍｍ）大きい内径と、ウエハＷの厚さにほぼ等しい深さとを有している。従って、ウエハＷを凹部２４に載置すると、ウエハＷの表面と回転テーブル２の表面（ウエハＷが載置されない領域）とが同じ高さになる。

【0020】

図２及び図３は、チャンバ１内の構造を説明する図であり、説明の便宜上、天板１１の図示を省略している。図２及び図３に示すように、回転テーブル２の上方には、各々例えば石英からなる反応ガスノズル３１、反応ガスノズル３２、及び分離ガスノズル４１，４２が配置されている。図示の例では、チャンバ１の周方向に間隔をおいて、搬送口１５（後述）から時計回り（回転テーブル２の回転方向）に分離ガスノズル４１、反応ガスノズル３１、分離ガスノズル４２、及び反応ガスノズル３２の順に配列されている。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の外周壁に固定することにより、チャンバ１の外周壁からチャンバ１内に導入され、容器本体１２の半径方向に沿って回転テーブル２に対して平行に伸びるように取り付けられている。

【0021】

反応ガスノズル３１には、第１の反応ガスが貯留される第１の反応ガス供給源が開閉バルブや流量調整器（ともに不図示）を介して接続され、反応ガスノズル３２には、第１の反応ガスと反応する第２の反応ガスが貯留される第２の反応ガス供給源が開閉バルブや流量調整器（ともに不図示）を介して接続されている。

【0022】

ここで、第１の反応ガスは、金属元素又は半導体元素を含むガスであることが好ましく、酸化物又は窒化物となったときに、酸化膜又は窒化膜として用いられ得るものが選択される。第２の反応ガスは、金属元素又は半導体元素と反応して、金属酸化物又は金属窒化物、若しくは半導体酸化物又は半導体窒化物を生成し得る酸化ガス又は窒化ガスが選択される。具体的には、第１の反応ガスは、金属元素（又は半導体元素）を含む有機金属（又は半導体）ガスであることが好ましい。また、第１の反応ガスとしては、ウエハＷの表面に対して吸着性を有するガスであることが好ましい。第２の反応ガスとしては、ウエハＷの表面に吸着する第１の反応ガスと酸化反応又は窒化反応が可能であり、反応化合物をウエハＷの表面に堆積させ得る酸化ガス又は窒化ガスであることが好ましい。

【0023】

具体的には、例えば、第１の反応ガスとしては、ハフニウム元素を含む反応ガスであり、酸化膜としてＨｆＯを形成するテトラキスエチルメチルアミノハフニウム（以下、「ＴＤＭＡＨ」と称す。）や、チタン元素を含む反応ガスであり、窒化膜としてＴｉＮを形成するＴｉＣｌ_４等であってもよい。第２の反応ガスとしては、酸化ガスとして例えばオゾンガス（Ｏ_３）が用いられてもよく、窒化ガスとして例えばアンモニアガス（ＮＨ_３）が用いられてもよい。

【0024】

また、分離ガスノズル４１、４２には、ＡｒやＨｅなどの希ガスや窒素（Ｎ_２）ガスなどの不活性ガスの供給源が開閉バルブや流量調整器（ともに不図示）を介して接続されている。本実施形態においては、不活性ガスとしてＮ_２ガスが使用される。

【0025】

図４は、反応ノズル３１、３２及び分離ガスを含む図１の成膜装置の一部断面図である。図４に示すように、反応ガスノズル３１、３２には、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３３が、反応ガスノズル３１、３２の長さ方向に沿って、例えば１０ｍｍの間隔で配列されている。図３に示すように、反応ガスノズル３１の下方領域は、第１の反応ガスをウエハＷに吸着させるための第１の処理領域Ｐ１となる。反応ガスノズル３２の下方領域は、第１の処理領域Ｐ１においてウエハＷに吸着された第１の反応ガスを酸化又は窒化させる第２の処理領域Ｐ２となる。また、分離ガスノズル４１、４２の下方領域は、第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２とを分離し、第１の反応ガスと第２の反応ガスとの混合を防止する分離領域Ｄとなる。

【0026】

図２及び図３を参照すると、チャンバ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し、本実施形態においては、内円弧が突出部５（後述）に連結し、外円弧が、チャンバ１の容器本体１２の内周面に沿うように配置されている。

【0027】

図４は、反応ガスノズル３１から反応ガスノズル３２まで回転テーブル２の同心円に沿ったチャンバ１の断面を示している。図示のとおり、凸状部４は、天板１１の裏面に取り付けられている。このため、チャンバ１内には、凸状部４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４４よりも高い天井面４５（第２の天井面）とが存在している。

【0028】

また、図４に示す通り、凸状部４には周方向中央において溝部４３が形成されており、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。溝部４３には、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。なお、図４において、分離ガスノズル４２に形成されるガス吐出孔４２ｈが示されている。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。

【0029】

高い天井面４５の下方の空間には、反応ガスノズル３１、３２がそれぞれ設けられている。これらの反応ガスノズル３１、３２は、天井面４５から離間してウエハＷの近傍に設けられている。なお、説明の便宜上、図４において、反応ガスノズル３１が設けられる、高い天井面４５の下方を空間４８１で表し、反応ガスノズル３２が設けられる、高い天井面４５の下方を空間４８２で表す。

【0030】

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Ｎ_２ガスが供給されると、このＮ_２ガスは、分離空間Ｈを通じて空間４８１及び空間４８２へ向かって流れる。このとき、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、Ｎ_２ガスにより分離空間Ｈの圧力を空間４８１及び４８２の圧力に比べて高くすることができる。すなわち、空間４８１及び４８２の間において、分離空間Ｈは圧力障壁を提供する。しかも、分離空間Ｈから空間４８１及び４８２へ流れ出るＮ_２ガスは、第１の領域Ｐ１からの第１の反応ガスと、第２の領域Ｐ２からの第２の反応ガス（酸化ガス又は窒化ガス）とに対するカウンターフローとして働く。したがって、第１の領域Ｐ１からの第１の反応ガスと、第２の領域Ｐ２からの第２の反応ガスとが、分離空間Ｈにより分離される。よって、チャンバ１内において第１の反応ガスと酸化ガス又は窒化ガスとが混合して反応することが抑制される。

【0031】

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、成膜時のチャンバ１内の圧力、回転テーブル２の回転速度、供給する分離ガス（Ｎ_２ガス）の供給量などを考慮し、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に設定することが好ましい。

【0032】

再び図１乃至図３を参照すると、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。この突出部５は、本実施形態においては、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。

【0033】

先に参照した図１は、図３のＩ−Ｉ'線に沿った断面図であり、天井面４５が設けられている領域を示している。

【0034】

図５は、天井面４４が設けられている領域を示す一部断面図である。図５に示すように、略扇型の凸状部４の周縁部（チャンバ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。この屈曲部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、天板１１が容器本体１２から取り外せるようになっていることから、屈曲部４６の外周面と容器本体１２との間には僅かに隙間がある。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との隙間は、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されている。

【0035】

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と連通する第１の排気口６１０と、空間４８２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である例えば真空ポンプ６４０に接続されている。

【0036】

回転テーブル２とチャンバ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、回転テーブル２を介して回転テーブル２上のウエハ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。図５に示すように、このカバー部材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とチャンバ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、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。

【0037】

図１に示すように、ヒータユニット７が配置されている空間よりも回転中心寄りの部位における底部１４は、回転テーブル２の下面の中心部付近におけるコア部２１に接近するように上方側に突出して突出部１２ａをなしている。この突出部１２ａとコア部２１との間は狭い空間になっている。また、底部１４を貫通する回転軸２２の貫通孔の内周面と回転軸２２との隙間が狭くなっていて、これら狭い空間はケース体２０に連通している。そしてケース体２０にはパージガスであるＮ_２ガスを狭い空間内に供給してパージするためのパージガス供給管７２が設けられている。さらに、チャンバ１の底部１４には、ヒータユニット７の下方において周方向に所定の角度間隔で、ヒータユニット７の配置空間をパージするための複数のパージガス供給管７３が設けられている（図５には一つのパージガス供給管７３を示す）。さらにまた、ヒータユニット７と回転テーブル２との間には、ヒータユニット７が設けられた領域へのガスの侵入を抑えるために、外側部材７１ｂの内周壁（内側部材７１ａの上面）から突出部１２ａの上端部との間を周方向に亘って覆う蓋部材７ａが設けられている。蓋部材７ａは例えば石英で作製することができる。

【0038】

パージガス供給管７２からＮ_２ガスを供給すると、このＮ_２ガスは、回転軸２２の貫通孔の内周面と回転軸２２との隙間と、突出部１２ａとコア部２１との間の隙間とを通じて、回転テーブル２と蓋部材７ａとの間の空間を流れ、第１の排気口６１０又は第２の排気口６２０（図３）から排気される。また、回転パージガス供給管７３からＮ_２ガスを供給すると、このＮ_２ガスは、ヒータユニット７が収容される空間から、蓋部材７ａと内側部材７１ａとの間の隙間（不図示）を通じて流出し、第１の排気口６１０又は第２の排気口６２０（図３）から排気される。これらＮ_２ガスの流れにより、チャンバ１の中央下方の空間と、回転テーブル２の下方の空間とを通じて、空間４８１及び空間４８２内のガスが混合するのを抑制することができる。

【0039】

また、チャンバ１の天板１１の中心部には分離ガス供給管５１が接続されていて、天板１１とコア部２１との間の空間５２に分離ガスであるＮ_２ガスを供給するように構成されている。この空間５２に供給された分離ガスは、突出部５と回転テーブル２との狭い隙間５０を介して回転テーブル２のウエハ載置領域側の表面に沿って周縁に向けて吐出される。空間５０は分離ガスにより空間４８１及び空間４８２よりも高い圧力に維持され得る。従って、空間５０により、第１の処理領域Ｐ１に供給される第１の反応ガスと、第２の処理領域Ｐ２に供給される第２の反応ガスとが、中心領域Ｃを通って混合することが抑制される。すなわち、空間５０（又は中心領域Ｃ）は分離空間Ｈ（又は分離領域Ｄ）と同様に機能することができる。

【0040】

さらに、チャンバ１の側壁には、図２、図３に示すように、外部の搬送アーム１０と回転テーブル２との間で基板であるウエハＷの受け渡しを行うための搬送口１５が形成されている。この搬送口１５は図示しないゲートバルブにより開閉される。また回転テーブル２におけるウエハ載置領域である凹部２４はこの搬送口１５に臨む位置にて搬送アーム１０との間でウエハＷの受け渡しが行われることから、回転テーブル２の下方側において受け渡し位置に対応する部位に、凹部２４を貫通してウエハＷを裏面から持ち上げるための受け渡し用の昇降ピン及びその昇降機構（いずれも図示せず）が設けられている。

【0041】

また、本実施形態による成膜装置には、図１に示すように、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が設けられており、この制御部１００のメモリ内には、制御部１００の制御の下に、後述する成膜方法を成膜装置に実施させるプログラムが格納されている。このプログラムは後述の成膜方法を実行するようにステップ群が組まれており、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の媒体１０２に記憶されており、所定の読み取り装置により記憶部１０１へ読み込まれ、制御部１００内にインストールされる。

【0042】

（成膜方法）
次に、図１乃至図５において説明した成膜装置を用いた本発明の実施形態１に係る成膜方法について説明する。

【0043】

図６は、本発明の実施形態１に係る成膜方法により成膜されたＨｆＯＮ膜の一例を示した図である。図６に示されるように、ＨｆＯ膜とＨｆＯＮ膜が交互に形成された状態となっているが、これは、ＨｆＯ層をベースとして、ＨｆＯ層の上層に窒素元素（Ｎ）がドープされたＨｆＯＮ層が多層に形成された状態を意味している。

【0044】

図７は、ＨｆＯＮ膜のベースとなるＨｆＯ膜の単膜の一例を示した図である。図７に示すように、ＨｆＯ膜は、単膜であるので、ＨｆＯ膜のみで構成される。

【0045】

一方、図６に戻ると、ベースとなるＨｆＯ膜の所定間隔毎に、ＨｆＯＮ膜が形成された状態が示されている。実際の成膜プロセスでは、所定の膜厚でＨｆＯ膜を成膜し、成膜した最上層にＮをドープしてＨｆＯＮ層を形成し、次いで次の層のＨｆＯ層を形成し、最上層にＮをドープしてＨｆＯＮ層を形成する、というサイクルを繰り返すことにより、図６に示すＨｆＯＮ膜が成膜される。実施形態１においては、図６に示したような、ＨｆＯ膜にＮをドープして多層のＨｆＯＮ膜を成膜するプロセスについて説明する。

【0046】

なお、図６においては、図示の関係上、ＨｆＯ膜とＨｆＯＮ膜の境界が明確となっているが、実際の膜では、ＨｆＯＮ膜のＮの濃度は下方に行くにつれて徐々に低下し、ＨｆＯ膜とＨｆＯＮ膜の境界はもっと曖昧なものとなる。また、ＨｆＯＮ膜は、高い誘電率を有するいわゆるＨｉｇｈ−ｋ膜として用いられている膜である。

【0047】

図８は、本発明の実施形態１に係る成膜方法の一例を示したシーケンス図である。図８において、回転テーブル２と、第１の処理領域Ｐ１及び反応ガスノズル３１と、第２の処理領域Ｐ２及び反応ガスノズル３２と、分離領域Ｄ及び分離ノズル４１、４２が簡略的に示されている。

【0048】

図８に示された成膜プロセスを実施する前に、ウエハＷがチャンバ１内に搬入され、回転テーブル２の上に載置される必要がある。そのためには、まず、図示しないゲートバルブを開き、搬送アーム１０により搬送口１５（図３）を介してウエハＷを回転テーブル２の凹部２４内に受け渡す。この受け渡しは、凹部２４が搬送口１５に対向する位置に停止したときに、凹部２４の底面の貫通孔を介してチャンバ１の底部側から不図示の昇降ピンが昇降することにより行われる。このようなウエハＷの受け渡しを、回転テーブル２を間欠的に回転させて行い、回転テーブル２の５つの凹部２４内に夫々ウエハＷを載置する。

【0049】

続いてゲートバルブを閉じ、真空ポンプ６４０によりチャンバ１を最低到達真空度まで排気する。この状態から、以下のように図８に示す成膜プロセスを実施する。

【0050】

図８のＳｔｅｐ１において、待機工程が行われる。待機工程においては、分離ガスノズル４１、４２から分離ガスであるＮ_２ガスを所定の流量で吐出し、分離ガス供給管５１及びパージガス供給管７２、７２（図１参照）からもＮ_２ガスを所定の流量で吐出する。また、反応ノズル３１からはＮ_２ガス、反応ノズル３２からはＡｒガスを所定の流量で吐出する。Ａｒガスは希ガスであり、不活性ガスの一種である。また、Ｎ_２ガスは希ガスではないが、不活性ガスの一種である。つまり、総てのノズル３１、３２、４１、４２から不活性ガスを吐出する。これにより、チャンバ１内の雰囲気は、不活性ガス雰囲気となる。これに伴い、圧力調整器６５０によりチャンバ１内を予め設定した処理圧力に調整する。次いで、回転テーブル２を時計回りに所定の回転速度で回転させながら、ヒータユニット７によりウエハＷを例えば５０℃から６５０℃までの範囲の温度に加熱する。これにより、成膜プロセス開始の準備が整った待機状態となる。なお、回転テーブル２の回転速度は、用途に応じて、例えば１ｒｐｍ〜２４０ｒｐｍの範囲で可変とすることができるが、本実施形態に係る成膜方法では、６ｒｐｍの回転速度で回転テーブル２を回転させる例を挙げて説明する。

【0051】

なお、本実施形態では、分離ノズル４１、４２及び反応ガスノズル３１からはＮ_２ガスをパージし、反応ガスノズル３２からはＡｒガスを吐出しているが、これら不活性ガスの種類の組み合わせは、用途に応じて適宜変更してもよい。例えば、反応ガスノズル３１、３２の双方から、ＡｒガスやＨｅガス等の希ガスを供給するようにしてもよいし、逆に、反応ガスノズル３２からもＮ_２ガスを供給してもよい。この点は、分離ノズル４１、４２についても同様であり、用途に応じて所望の不活性ガスを選択することができる。

【0052】

Ｓｔｅｐ２では、第１の酸化ガス・フロー工程が行われる。第１の酸化ガス・フロー工程においては、第１の処理領域Ｐ１の反応ガスノズル３１及び分離ガスノズル４１、４２からは継続的にＮ_２ガスが供給されるが、第２の処理領域Ｐ２の反応ガスノズル３２からは、酸化ガスとしてＯ_３ガスが供給される。そして、少なくとも１回回転テーブル２が回転する間は、この状態を継続する。なお、ウエハＷは、Ｓｔｅｐ１から連続的に所定の回転速度で回転しており、本実施形態においては、６ｒｐｍで回転している。酸化ガス・プリフロー工程は、ウエハＷの表面の全体を酸化ガスに曝すプロセスであり、下地準備として、ウエハＷの最表面を酸化する処理を行う。これにより、回転テーブル２の周方向に沿って配置された複数のウエハＷの各々にＯ_３ガスを供給して酸化処理し、複数のウエハＷをほぼ同じ状態にすることができる。なお、回転テーブル２を少なくとも１回回転させるのは、Ｏ_３ガスは反応ガスノズル３２のみから供給されており、供給開始時の位置に関わらず複数枚の総てのウエハＷの表面にＯ_３ガスを供給するためには、回転テーブル２を最低１回転させ、総てのウエハＷに必ず反応ガスノズル３２の下方を通過させる必要があるからである。

【0053】

なお、Ｏ_３ガスの供給は、酸化を最低限にするような制約のあるプロセスでなければ、ウエハＷを複数回回転させて行っても何ら問題は無いので、Ｏ_３ガスを供給した状態でウエハＷを１回転より多く回転させてもよい。例えば、第１の酸化ガス・フロー工程において、ウエハＷを２〜３回回転させてもよいし、１．５回転等、端数が出るような回転数であってもよい。

【0054】

なお、第１の酸化ガス・フロー工程は、ＨｆＯ成膜工程の前に行われる酸化工程であることから、プリ酸化工程と呼んでもよい。

【0055】

Ｓｔｅｐ３では、ＨｆＯ成膜工程が行われる。ＨｆＯ成膜工程においては、ウエハＷに対し、反応ガスノズル３１からＨｆ含有有機金属ガスの一種であるテトラキスエチルメチルアミノハフニウム（ＴＤＭＡＨ）ガスを供給し、反応ガスノズル３２からＯ_３ガスを供給する。すなわち、ＨｆＯ成膜工程においてはＴＤＭＡＨガスとＯ_３ガスとが同時に供給される。ただし、これらのガスは分離領域Ｄにより分離され、チャンバ１内で互いに混合することは殆ど無い。

【0056】

ＴＤＭＡＨガスとＯ_３ガスとが同時に供給されるときに、回転テーブル２の回転によりウエハＷが第１の処理領域Ｐ１を通過すると、Ｓｔｅｐ２の第１の酸化ガス・フロー工程において酸化処理されたウエハＷの表面にＴＥＭＡＺガスが吸着する。このとき、Ｓｔｅｐ２の第１の酸化ガス・フロー工程において、総てのウエハＷの表面が酸化処理されているので、ＴＥＭＡＺガスは、総てのウエハＷの表面上に問題無く吸着できる。次いで、第２の処理領域Ｐ２を通過すると、ウエハＷの表面に吸着したＴＤＭＡＨガスがＯ_３ガスにより酸化され、ウエハＷの表面にＨｆＯ膜（主にＨｆＯ_２の分子層）が成膜される。以下、所望の膜厚を有するＨｆＯ膜が成膜されるまで、所定の回数分回転テーブル２を回転させる。つまり、Ｓｔｅｐ３のＨｆＯ成膜工程では、ＨｆＯ膜が所望の膜厚となるまで回転テーブル２の回転が繰り返されてよい。回転テーブル２の１回転で、１層分のＨｆＯ膜が形成されるので、回転数の調節によりＨｆＯ膜の膜厚を制御することができる。

【0057】

そして、ＴＤＭＡＨガスとＯ_３ガスとの供給を停止することにより、Ｓｔｅｐ３のＨｆＯ成膜工程が終了する。ＴＤＭＡＨガスとＯ_３ガスの供給停止は、ほぼ同時に行われるので、Ｓｔｅｐ３のＨｆＯ成膜工程の終了段階では、表面にＴＤＭＡＨガスが吸着したままの状態のウエハＷと、ＴＤＭＡＨガス吸着後にＯ_３ガスが供給されてＨｆＯ膜が形成された状態のウエハＷが混在している。

【0058】

Ｓｔｅｐ４では、第２の酸化ガス・フロー工程が行われる。第２の酸化ガス・フロー工程では、第１の処理領域Ｐ１に設けられた反応ガスノズル３１及び分離領域Ｄに設けられた分離ガスノズル４１、４２からＮ_２ガスが供給され、第２の処理領域Ｐ２に設けられた反応ガスノズル３２からはＯ_３ガスが供給される。この状態で少なくとも１回回転テーブル２が回転し、回転テーブル２の上面に載置された複数のウエハＷの総てがＯ_３ガスに曝される。これにより、第２の処理領域Ｐ２を通過した地点でＳｔｅｐ３のＨｆＯ成膜工程が終了したウエハＷであっても、第２の酸化ガス・フロー工程において必ず第２の処理領域Ｐ２を通過し、酸化処理が行われてＨｆＯ膜が形成された状態でＨｆＯ成膜プロセスを終了することができる。

【0059】

なお、第２の酸化ガス・フロー工程は、ＨｆＯ成膜工程の直後に行われる成膜工程であるため、ポスト酸化工程と呼んでもよい。

【0060】

また、Ｓｔｅｐ２の第１の酸化ガス・フロー工程と、Ｓｔｅｐ４の第２の酸化ガス・フロー工程とは、同じ回転数で行われてもよいし、異なる回転数で行われてもよい。スループットを高める観点から、例えば、両工程とも１回転だけ回転テーブル２を回転させる処理内容としてもよい。第１の酸化ガス・フロー工程と第２の酸化ガス・フロー工程は、互いに独立しているので、両工程とも、用途に応じて自在に回転数を設定することができる。

【0061】

Ｓｔｅｐ５では、第１のパージ工程が行われる。第１のパージ工程では、Ｏ_３ガスを排気するとともに、反応ガスノズル３１からはＮ_２ガスを供給し、反応ガスノズル３２からはＡｒガスを供給し、分離ガスノズル４１、４２からは、分離ガスとしてＮ_２ガスを引き続き供給した状態で回転テーブル２を所定回数回転させ、チャンバ１内を不活性ガス雰囲気とする。これにより、Ｏ_３ガスはチャンバ１内から除去され、ＨｆＯ膜の酸化が一旦停止される。なお、図８においては、反応ガスノズル３１からＮ_２ガスが供給され、反応ガスノズル３２からＡｒガスが供給されているが、これらは、Ｎ_２ガス及び希ガスを含む不活性ガスであれば、種々のものを選択でき、組み合わせも任意の組み合わせとすることができる。また、回転テーブル２の回転数は、チャンバ１内を不活性ガス雰囲気にすることができれば、何回転であってもよい。

【0062】

Ｓｔｅｐ６では、窒素ドープ工程が行われる。窒素ドープ工程においては、反応ガスノズル３１からはＮ_２ガスが供給され、反応ガスノズル３２からはＮＨ_３ガスが供給され、分離ガスノズル４１、４２からはＮ_２ガスが供給された状態で回転テーブル２を所定回数回転させ、ＨｆＯ膜の表面に窒素をドープする。なお、ＮＨ_３は、窒化ガスとして供給されるが、その際、必要に応じてプラズマ処理を行うようにしてもよい。チャンバ１内は、３００℃程度の比較的低い温度でプロセスが実行されているが、３００℃程度の温度だと、窒素の活性化が十分でない場合が多いため、窒素をラジカル化すべく、反応ガスノズル３２から供給されたＮＨ_３ガスにプラズマ処理を行い、ラジカル化されたＮＨ_４^＋イオンをＨｆＯ膜の表面に供給することが好ましい。これにより、窒素の反応を促進し、窒素ドープを適切に行うことができる。

【0063】

プラズマ処理は、種々の方式により行ってよいが、例えば、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ、Inductively Coupled Plasma）方式を用いて、ＲＦ（高周波、Radio Frequency）コイルによる誘導磁界によりプラズマを発生させることにより行ってもよい。

【0064】

回転テーブル２の回転数は、必要なＮドープを行うのに必要な所定回数に設定されてよい。窒素のラジカルは、比較的短寿命であり、窒化を行うのは容易ではない場合が多い。よって、窒素ドープ工程においては、窒化反応が比較的困難である点を考慮し、所定量のＮドープを行うのに必要なだけ、窒素ドープ工程を行うようにしてよい。

【0065】

なお、ドープとは、微量の不純物を添加することを意味し、本実施形態においては、ＨｆＯ膜に微量のＮを添加することを意味する。

【0066】

Ｓｔｅｐ７では、第２のパージ工程が行われる。第２のパージ工程では、第１のパージ工程と同様に、反応ガスノズル３１からＡｒガスが供給され、反応ガスノズル３２からＮ_２ガスが供給され、分離ガスノズル４１、４２からＮ_２ガスが供給された状態で、所定回数回転テーブル２を回転させる。第２のパージ工程により、窒素ドープ工程でドープされた窒素をＨｆＯ膜上に定着させる。なお、第２のパージ工程においても、不活性ガスであれば、反応ガスノズル３１、３２から供給するガスは、種々のものとすることができる。

【0067】

Ｓｔｅｐ７の第２のパージ工程の後は、Ｓｔｅｐ２の第１の酸化ガス・フロー工程に戻る。第１の酸化ガス・フロー工程では、上述の通り、反応ガスノズル３１からＮ_２ガスが供給され、反応ガスノズル３２からＯ_３ガスが供給され、分離ガスノズル４１、４２からＮ_２ガスが供給された状態で回転テーブル２が少なくとも１回転する。これにより、ウエハＷの表面を酸化し、酸化した状態で再びＨｆＯ成膜工程を実施する。

【0068】

Ｓｔｅｐ２〜Ｓｔｅｐ７の工程を１サイクルとし、当該サイクルを必要な回数繰り返して図６に示したＨｆＯＮ層が多層で形成された構成の成膜を行う。これにより、ＨｆＯ層の表面にＮがドープされたＨｆＯＮ層を多層に亘って形成し、多層構造のＨｆＯＮ膜を成膜することができる。

【0069】

Ｓｔｅｐ２〜Ｓｔｅｐ７のサイクルを所定回数繰り返した後は、Ｓｔｅｐ２の第１の酸化ガス・フロー工程とＳｔｅｐ３のＨｆＯ成膜工程を１回ずつ行い、Ｓｔｅｐ８の第３の酸化ガス・フロー工程に移る。

【0070】

Ｓｔｅｐ８の第３の酸化ガス・フロー工程は、第２の酸化ガス・フロー工程と同様の工程であり、最後のＨｆＯ成膜工程でウエハＷの表面上に吸着したままのＴＤＭＡＨガスを総て酸化する工程である。よって、反応ガスノズル３２からＯ_３ガスが供給されるとともに、反応ガスノズル３１及び分離ガスノズル４１、４２からＮ_２ガスが供給され、ウエハＷの表面の酸化が行われる。

【0071】

なお、第３の酸化ガス・フロー工程は、ＨｆＯ膜の膜質改善のため、第１及び第２の酸化ガス・フロー工程よりも長時間行うようにしてもよい。これにより、形成されたＨｆＯ膜に十分に酸素を供給することができ、ＨｆＯ膜の膜質を向上させることができる。

【0072】

また、第１乃至第３の酸化ガス・フロー工程及びＨｆＯ成膜工程で用いる酸化ガスについては、図８においては、Ｏ_３ガスを用いた例を挙げて説明したが、種々の酸化ガスを用いることができ、例えば、水（Ｈ_２Ｏ）、酸素、ラジカル酸素等のガスを用いるようにしてもよい。

【0073】

Ｓｔｅｐ９の待機工程では、反応ガスノズル３１からはＮ_２ガス、反応ガスノズル３２からはＡｒガス、分離ガスノズル４１、４２からはＮ_２ガスと、総てのノズル３１，３２、４１、４２から不活性ガスが供給された状態で、ウエハＷを回転させる。これにて最終的な酸化ガス・フロー工程も終了し、再び待機状態となる。これにより、ＨｆＯＮ成膜プロセスを終了する。

【0074】

なお、Ｓｔｅｐ５で説明した第１のパージ工程及びＳｔｅｐ７で説明した第２のパージ工程は、必ずしも必須ではなく、必要に応じて設けるようにしてよい。但し、Ｓｔｅｐ６の窒素ドープ工程を適切に行うためには、窒素ドープ工程の前後に第１及び第２のパージ工程を設ける方が好ましい。

【0075】

同様に、Ｓｔｅｐ２の第１の酸化ガス・フロー工程、Ｓｔｅｐ４の第２の酸化ガス・フロー工程及びＳｔｅｐ８の第３の酸化ガス・フロー工程についても、適切なＨｆＯ成膜工程を行う観点から設けることが好ましいが、他の条件等の工夫により、ＨｆＯ成膜工程において適切にＨｆＯ成膜を行うことが可能である場合には、省略することも可能である。

【0076】

このように、実施形態１に係る成膜方法によれば、ＨｆＯ膜の酸化膜層を形成した後にＮをドープする工程を設けることにより、Ｎドープを膜内に分布させつつ確実に行うことができ、回転テーブル式による高い生産性を維持しつつＨｆＯＮ膜を成膜することができる。

【0077】

〔実施形態２〕
図９は、本発明の実施形態２に係る成膜方法の一例を示したシーケンス図である。実施形態２においては、図６に示したＨｆＯＮ膜を、実施形態１とは異なる成膜プロセスで形成する成膜方法について説明する。なお、実施形態２においても、成膜装置は実施形態１において説明した成膜装置を用いるので、その説明は省略する。なお、実施形態１と同様の成膜装置を用いる点は、以後の実施形態においても同様とする。

【0078】

図９において、Ｓｔｅｐ１では、待機工程が行われる。待機工程は、実施形態１のＳｔｅｐ１における待機工程と同様であるので、その説明を省略する。なお、待機工程に入る前のウエハＷの搬入の手順についても、実施形態１の説明と同様であるので、その説明を省略する。

【0079】

Ｓｔｅｐ２の第１の酸化ガス・フロー工程（プリ酸化工程）、Ｓｔｅｐ３のＨｆＯ成膜工程、Ｓｔｅｐ４の第２の酸化ガス・フロー工程（ポスト酸化工程）、Ｓｔｅｐ５の第１のパージ工程、Ｓｔｅｐ６の窒素ドープ工程及びＳｔｅｐ７の第２のパージ工程は、実施形態１に係る成膜方法のＳｔｅｐ２〜Ｓｔｅｐ７と同様であるので、その説明を省略する。

【0080】

Ｓｔｅｐ８では、Ｈｆ原料ガス供給工程が行われる。Ｈｆ原料ガス供給工程においては、反応ガスノズル３１からＨｆの原料ガスであるＴＤＭＡＨガスが供給され、反応ガスノズル３２からＡｒガスが供給され、分離ガスノズル４１，４２からＮ_２ガスが供給された状態で、回転テーブル２を所定回数回転させる。

【0081】

実施形態１において説明したように、Ｓｔｅｐ６の窒素ドープ工程においては、３００℃程度の低温プロセスのため、窒素が活性化し難い傾向にある。一方、Ｏ_３ガスの方は、３００℃程度で十分活性化し、容易に反応する状態にある。このような状態で、Ｓｔｅｐ７の第２のパージ工程からＳｔｅｐ３のＨｆＯ成膜工程に直接移行し、Ｏ_３ガスが連続的に供給されると、Ｏ_３ガスの反応の方が激しいため、ＮがウエハＷの表面に残らずに消滅してしまい、Ｎドープが適切に行われないおそれがある。

【0082】

よって、そのような状態を回避すべく、Ｈｆ原料ガス供給工程を設け、Ｏ_３ガスによる反応を緩和させている。ＴＤＭＡＨガスを先に供給してウエハＷの表面に吸着させることにより、Ｓｔｅｐ３のＨｆＯ成膜工程に入ったときに、酸化すべきＴＤＭＡＨガスが多く存在するので、表面に添加した窒素を消散させてしまう現象を防ぐことができる。

【0083】

このような目的でＨｆ原料ガス供給工程を設けているので、Ｈｆ原料ガス供給工程においては、Ｓｔｅｐ３のＨｆＯ成膜工程で、ドープした窒素が適切に残留するように、回転テーブル２は、必要な所定回数回転させるようにする。

【0084】

このように、窒素ドープ工程の後にＨｆ原料ガス供給工程を設けることにより、窒素のドープをより確実なものとすることができる。

【0085】

実施形態２に係る成膜方法においては、Ｓｔｅｐ３のＨｆＯ成膜工程からＳｔｅｐ８のＨｆ原料ガス供給工程までを１サイクルとし、当該サイクルを、図６に示した多層構造のＨｆＯＮ膜を成膜するのに必要な所定回数だけ繰り返す。これにより、実施形態１に係る成膜方法と同様に、多層構造のＨｆＯＮ膜を成膜することができる。

【0086】

Ｓｔｅｐ３〜Ｓｔｅｐ８のサイクルを所定回数繰り返した後は、Ｓｔｅｐ３のＨｆＯ成膜工程を１回実施した後、Ｓｔｅｐ９の第３の酸化ガス・フロー工程に移行する。

【0087】

Ｓｔｅｐ９の第３の酸化ガス・フロー工程は、実施形態１のＳｔｅｐ８で説明した第３の酸化ガス・フロー工程と同様の工程であるので、その説明を省略する。

【0088】

Ｓｔｅｐ１０では、待機工程が行われるが、待機工程も、実施形態１のＳｔｅｐ９で説明した待機工程と同様であるので、その説明を省略する。

【0089】

なお、上述の各工程において、第１及び第２のパージ工程と、第１乃至第３の酸化ガス・フロー工程は、用途、条件等に応じて適宜省略が可能である点も、実施形態１に係る成膜方法と同様である。

【0090】

実施形態２に係る成膜方法によれば、窒素ドープ工程後のＮの消散を防止し、確実に多層構造のＨｆＯＮ膜を成膜することができる。

【0091】

〔実施形態３〕
図１０は、本発明の実施形態３に係る成膜方法により成膜されたＨｆＯＮ膜の一例を示した図である。実施形態３に係る成膜方法においては、実施形態１、２で示した多層構造のＨｆＯＮ膜ではなく、図７で示した単膜のＨｆＯ膜の上面にＮをドープ（添加）した構造のＨｆＯＮ膜を成膜する成膜方法について説明する。

【0092】

なお、実施形態３に係る成膜方法においても、用いる成膜装置は実施形態１において説明した成膜装置と同様の成膜装置であるので、その説明を省略する。

【0093】

図１１は、本発明の実施形態３に係る成膜方法の一例を示したシーケンス図である。図１１において、Ｓｔｅｐ１の待機工程、Ｓｔｅｐ２の第１の酸素ガス・フロー工程（プリ酸化工程）、Ｓｔｅｐ３のＨｆＯ成膜工程、Ｓｔｅｐ４の第２の酸化ガス・フロー工程（ポスト酸化工程）、Ｓｔｅｐ５の第１のパージ工程、Ｓｔｅｐ６の窒素ドープ工程及びＳｔｅｐ７のパージ工程が示されている。このうち、Ｓｔｅｐ１〜Ｓｔｅｐ６までは、図８に示した実施形態１に係る成膜方法のシーケンス図の、Ｓｔｅｐ１〜Ｓｔｅｐ６と同様の工程である。

【0094】

また、図１１におけるＳｔｅｐ７の待機工程は、名称は異なるが、図８におけるＳｔｅｐ７の第２のパージ工程と同様である。よって、実施形態３に係る成膜方向は、シーケンス的には、図８に示した実施形態１に係る成膜方法のＳｔｅｐ１〜Ｓｔｅｐ７を１回だけ実施したプロセスと考えてよい。よって、各工程の具体的な処理内容については、その説明を省略する。

【0095】

しかしながら、実施形態３に係る成膜方法では、ＨｆＯ膜の単膜を厚く形成するため、Ｓｔｅｐ３のＨｆＯ成膜工程の時間は、実施形態１に係る成膜方法のＳｔｅｐ３のＨｆＯ成膜工程１回の時間よりも相当に長くなる。つまり、実施形態３に係る成膜方法では、Ｓｔｅｐ３のＨｆＯ成膜工程において、図７に示したような厚いＨｆＯ膜の単膜を成膜するために必要な所定回数分、回転テーブル２を回転させてＨｆＯ膜の成膜を繰り返す。この点で、実施形態３に係る成膜方法は、実施形態１において説明した成膜方法の工程と異なっている。

【0096】

また、図６と図１０を比較すると分かるように、ＨｆＯＮ層の膜厚も、実施形態３に係る成膜方法により成膜されたＨｆＯＮ膜の方が厚い。よって、Ｓｔｅｐ６の窒素ドープ工程についても、実施形態３に係る成膜方法の方が、実施形態１に係る成膜方法よりも長時間実施するようにする。これにより、ＨｆＯ膜の単膜の上面に窒素がドープ（添加）され、ＨｆＯＮ層が形成された構造のＨｆＯＮ膜を成膜することができる。

【0097】

その他の工程については、工程実施時間も含めて、実施形態１に係る成膜方法と同様と考えてよいので、その説明を省略する。

【0098】

なお、最後のＳｔｅｐ７の待機工程については、図８の実施形態１に係る成膜方法のシーケンスにおいて、Ｓｔｅｐ１〜Ｓｔｅｐ６を実行した後、Ｓｔｅｐ９の待機工程にジャンプし、Ｓｔｅｐ９の待機工程を本実施形態に係る成膜方法の待機工程に対応させてもよい。双方ともパージ工程であり、反応ガスノズル３２からＡｒガスを供給し、反応ガスノズル３１及び分離ガスノズル４１、４２からはＮ_２ガスを供給しつつ回転テーブル２を回転させている点において何ら相違は無いので、いずれの工程を対応させてもよい。

【0099】

また、上述の各工程において、第１のパージ工程及び終了時の待機工程と、第１及び第２の酸化ガス・フロー工程は、用途、条件等に応じて適宜省略が可能である点も、実施形態１に係る成膜方法と同様である。

【0100】

実施形態３に係る成膜方法によれば、簡素なシーケンスにより、簡素な構造のＨｆＯＮ膜を成膜することができる。

【0101】

〔実施形態４〕
図１２は、本発明の実施形態４に係る成膜方法により窒素をドープする対象となるＨｆＳｉＯ膜の一例を示した図である。ＨｆＳｉＯ膜は、酸素以外にＨｆとＳｉという２種類の元素を含む複合酸化膜であり、図１２に示すように、複数のＨｆＯ膜とＳｉＯ膜とが交互に積層されたラミネート構造を有する。なお、ＨｆＯ膜とＳｉＯ膜のラミネート構造の場合、ＨｆＯ膜の方が主体となり、ＳｉＯ膜はＨｆＯ膜よりも薄い膜厚で成膜される場合が多いので、図１２においても、ＨｆＯ膜の方がＳｉＯ膜よりも厚い膜厚を有する構造を示している。実施形態４に係る成膜方法においては、このような複数種類の元素の酸化膜が積層されたラミネート構造を有する多元素酸化膜に窒素をドープする成膜方法について説明する。

【0102】

図１３は、本発明の実施形態４に係る成膜方法により成膜されたＨｆＳｉＯＮ膜の一例を示した図である。実施形態４に係る成膜方法においては、各ＳｉＯ膜の上面に、窒素をドープすることにより、ＨｆＳｉＯＮ膜を成膜する。つまり、実施形態２に係る成膜方法においては、ＨｆＳｉＯＮ層を複数積層することにより、全体として１つのＨｆＳｉＯＮ膜を構成する成膜方法について説明する。

【0103】

図１４は、本発明の実施形態４に係る成膜方法の一例を示したシーケンス図である。図１４において、Ｓｔｅｐ１の待機工程、Ｓｔｅｐ２の第１の酸化ガス・フロー工程、Ｓｔｅｐ３のＨｆＯ成膜工程、Ｓｔｅｐ４の第２の酸化ガス・フロー工程は、実施形態１に係る成膜方法の図８のＳｔｅｐ１〜Ｓｔｅｐ４と同様であるので、その説明を省略する。

【0104】

Ｓｔｅｐ５では、ＳｉＯ成膜工程が行われる。ＳｉＯ成膜工程では、第１の処理領域Ｐ１の反応ガスノズル３１からトリスジメチルアミノシラン（３ＤＭＡＳ）ガスを供給し、第２の処理領域Ｐ２の反応ガスノズル３２からはＯ_３ガスを供給する。また、分離ガスノズル４１、４２からは、Ｎ_２ガスを供給する。そして、その状態で回転テーブル２を所定回数回転させ、ＨｆＯ膜上に所定の膜厚のＳｉＯ膜を成膜する。

【0105】

ＳｉＯ成膜工程では、第１の処理領域Ｐ１において、反応ガスノズル３１から、Ｓｉを含有する原料ガスである３ＤＭＡＳが供給され、ＨｆＯ膜上に３ＤＭＡＳガスが吸着する。そして、回転テーブル２の回転により分離領域Ｄで分離ガスノズル４２からＮ_２ガスが供給されてパージされた後、第２の処理領域Ｐ２において反応ガスノズル３２からＯ_３ガスが供給される。第２の処理領域Ｐ２内において、ＨｆＯ膜上に吸着した３ＤＭＡＳガスが酸化され、ＳｉＯ膜（主にＳｉＯ_２膜）が成膜される。そして、ＳｉＯ成膜後は分離領域Ｄで分離ガスノズル４１からＮ_２ガスがパージされ、また第１の処理領域Ｐ１で３ＤＭＡＳガスが供給されるというサイクルを繰り返す。ＳｉＯの分子層が１回転に１層ずつ形成されてゆき、所定の膜厚のＳｉＯ膜を得るまで、上述のサイクルを繰り返す。このようにして、ＳｉＯ成膜工程においては、所望の膜厚のＳｉＯ膜を得る。

【0106】

Ｓｔｅｐ６では、第３の酸化ガス・フロー工程が行われる。第３の酸化ガス・フロー工程は、回転テーブル２上に載置された複数枚のウエハＷのうち、最後に３ＤＭＡＳガスが吸着したままの状態のウエハＷも酸化ガスに曝し、総ての３ＤＭＡＳガスを酸化してＳｉＯ膜を酸化するために行う工程であり、Ｓｔｅｐ４の第２の酸化ガス・フロー工程と同様の工程である。つまり、ＳｉＯ成膜工程に対応するポスト酸化工程である。よって、処理内容自体は、実施形態１における図８のＳｔｅｐ４の第２の酸化ガス・フロー工程と同様であるので、その説明を省略する。

【0107】

Ｓｔｅｐ７の第１のパージ工程、Ｓｔｅｐ８の窒素ドープ工程、Ｓｔｅｐ９の第２のパージ工程及びＳｔｅｐ１０のＨｆ原料ガス供給工程は、図９に示した実施形態２に係る成膜方法のＳｔｅｐ５〜Ｓｔｅｐ８と同様であるため、その説明を省略する。なお、より詳細には、Ｓｔｅｐ７の第１のパージ工程、Ｓｔｅｐ８の窒素ドープ工程及びＳｔｅｐ９の第２のパージ工程は、図８に示した実施形態１に係る成膜方法のＳｔｅｐ５〜Ｓｔｅｐ７と同様である。

【0108】

Ｓｔｅｐ３のＨｆＯ成膜工から、Ｓｔｅｐ１０のＨｆ原料ガス供給工程を１サイクルとし、当該サイクルを繰り返すことにより、図１３に示した多層のＨｆＳｉＯＮ膜が成膜されてゆく。つまり、１サイクルでＨｆＳｉＯＮ層が１層形成され、所望の数のＨｆＳｉＯＮ層を形成することにより、多層のＨｆＳｉＯＮ膜を成膜する。

【0109】

サイクル内において、Ｓｔｅｐ１０のＨｆ原料ガス供給工程からＳｔｅｐ６の第２の酸化ガス・フロー工程が、図１２に示したＨｆＳｉＯ膜を成膜するプロセスであり、Ｓｔｅｐ７の第１のパージ工程からＳｔｅｐ９の第２のパージ工程が、窒素をＳｉＯ膜上にドープするための工程である。成膜工程については、より詳細には、Ｓｔｅｐ１０のＨｆ原料ガス供給工程からＳｔｅｐ４の第２の酸化ガス・フローがＨｆＯ膜を成膜する工程であり、Ｓｔｅｐ４の第２の酸化ガス・フローからＳｔｅｐ６の第３の酸化ガス・フローまでがＳｉＯ膜を成膜する工程であり、Ｓｔｅｐ４の第２の酸化ガス・フロー工程は、Ｓｔｅｐ３のＨｆＯ成膜工程のポスト酸化工程として機能するとともに、Ｓｔｅｐ５のＳｉＯ成膜工程のプリ酸化工程として機能している。

【0110】

このように、２種類の異なる元素の酸化膜を積層する場合には、最初の酸化膜の成膜工程後のポスト酸化工程と、２番目の酸化膜の成膜工程のプリ酸化工程を兼用することができ、全体として酸化工程を減らすことができる。また、２番目の酸化膜の成膜後に窒素ドープ工程を設け、これを１つのサイクルとすることにより、回転テーブル２の回転に伴い、Ｎドープされた複合酸化膜であるＨｆＳｉＯＮ層を多層に亘り形成し、多層構造のＨｆＳｉＯＮ膜を形成することができる。更に、窒素ドープの後にＨｆ原料ガス供給工程を設けることにより、窒素ドープの確実性を高めることができる。

【0111】

このように、回転テーブル２を連続的に回転させ、供給ガスを順次切り替えてＨｆＳｉＯＮ層を形成するサイクルを確立することにより、所望の膜厚のＨｆＳｉＯＮ膜を高い生産効率で成膜することができる。

【0112】

Ｓｔｅｐ３のＨｆＯ成膜工程からＳｔｅｐ１０のＨｆ原料ガス供給工程を所定回数繰り返し、所望の層数のＨｆＳｉＯＮ膜を成膜した後は、Ｓｔｅｐ３のＨｆＯ成膜工程を１回行った後、Ｓｔｅｐ１１の第４の酸化ガス・フロー工程に移行する。

【0113】

Ｓｔｅｐ１１の第４の酸化ガス・フロー工程は、図９に示した実施形態２に係る成膜方法のＳｔｅｐ９の第３の酸化ガス・フロー工程、又は図８に示した実施形態１に係る成膜方法のＳｔｅｐ８の第３の酸化ガス・フロー工程と同様の工程であるので、その説明を省略する。

【0114】

また、Ｓｔｅｐ１２の待機工程も、図９に示した実施形態２に係る成膜方法のＳｔｅｐ１０の待機工程、又は図８に示した実施形態１に係る成膜方法のＳｔｅｐ９の待機工程と同様の工程であるので、その説明を省略する。

【0115】

なお、第１及び第２のパージ工程、第１乃至第４の酸化ガス・フロー工程が、用途や条件により省略可能である点は、実施形態１乃至３と同様である。

【0116】

実施形態４に係る成膜方法によれば、ラミネート構造の酸化膜に窒素をドープした酸化膜を、高い生産性で確実に成膜することができる。

【0117】

〔実施形態５〕
図１５は、本発明の実施形態５に係る成膜方法により成膜されたＨｆＳｉＯＮ膜の一例を示した図である。図１５に示すように、実施形態５に係る成膜方法により成膜されたＨｆＳｉＯＮ膜は、ＨｆＯ膜とＳｉＯ膜のラミネート構造を有する点では、実施形態４に係る成膜方法により成膜された図１３に示したＨｆＳｉＯＮ膜と同様であるが、ドープされた窒素がＨｆＳｉＯＮ膜の上面付近のみであり、ＨｆＳｉＯＮ膜の上面付近にＨｆＯＮ膜とＳｉＯＮ膜が形成されている点で、図１３に示したＨｆＳｉＯＮ膜と異なっている。このように、窒素のドープを、膜全体の上面付近でのみ行うように成膜を行ってもよい。

【0118】

図１６は、本発明の実施形態５に係る成膜方法の一例を示したシーケンス図である。図１６において、Ｓｔｅｐ１の待機工程、Ｓｔｅｐ２の第１の酸化ガス・フロー工程、Ｓｔｅｐ３のＨｆＯ成膜工程、Ｓｔｅｐ４の第２の酸化ガス・フロー工程及びＳｔｅｐ５のＳｉＯ成膜工程は、図１４に示した実施形態４に係る成膜方法のＳｔｅｐ１〜Ｓｔｅｐ５と同様であるので、その説明を省略する。

【0119】

実施形態５に係る成膜方法においては、Ｓｔｅｐ２の第１の酸化ガス・フロー工程、Ｓｔｅｐ３のＨｆＯ成膜工程、Ｓｔｅｐ４の第２の酸化ガス・フロー工程及びＳｔｅｐ５のＳｉＯ成膜工程を１つのサイクルとし、ＨｆＯ膜とＳｉＯ膜の積層構造の１層分を成膜する。そして、所望の厚さのＨｆＯ膜とＳｉＯ膜からなるラミネート構造のＨｆＳｉＯ膜を成膜するまでの所定回数、上述のサイクルを繰り返す。これにより、図１２で示したベースとなる多層構造のＨｆＳｉＯ膜が成膜される。

【0120】

なお、上述のサイクル中、Ｓｔｅｐ２の第１の酸化ガス・フローは、Ｓｔｅｐ５のＳｉＯ成膜工程の後であり、かつＳｔｅｐ３のＨｆＯ成膜工程の前に挿入されているので、ＳｉＯ成膜工程のポスト酸化工程として機能するとともに、ＨｆＯ成膜工程のプリ酸化工程として機能する。つまり、本実施形態に係る成膜方法においては、第１の酸化ガス・フロー工程が、繰り返しサイクルの中に組み込まれており、第２の酸化ガス・フロー工程と同様な役割を果たしている。２種類の異なる元素の酸化膜のラミネート構造を形成する場合には、このようなプロセスを採用し、酸化工程を省略しつつも、成膜工程の前後で確実に酸化工程を行うサイクルを組んでもよい。これにより、効率的に２種類の酸化膜のラミネート構造を成膜することができる。

【0121】

上述のＨｆＳｉＯ膜の成膜サイクルを所定回数繰り返したら、Ｓｔｅｐ２の第１の酸化ガス・フロー工程及びＳｔｅｐ３のＨｆＯ成膜工程を１回ずつ実施し、その後、Ｓｔｅｐ６の第３の酸化ガス・フロー工程に移行する。

【0122】

Ｓｔｅｐ６の第３の酸化ガス・フロー工程は、図１４に示した実施形態４に係る成膜方法のＳｔｅｐ１１の第４の酸化ガス・フロー工程、図８に示した実施形態１に係る成膜方法のＳｔｅｐ８の第３の酸化ガス・フロー工程と同様であるので、その説明を省略する。

【0123】

また、Ｓｔｅｐ７のパージ工程、Ｓｔｅｐ８の窒素ドープ工程及びＳｔｅｐ９の待機工程は、図１１に示したＳｔｅｐ５〜Ｓｔｅｐ７と同様であるので、その説明を省略する。

【0124】

実施形態５に係る成膜方法においては、まず、ＨｆＯ膜とＳｉＯ膜のラミネート構造体を成膜し、最後の段階で、Ｓｔｅｐ７〜Ｓｔｅｐ９に示すように、窒素ドープを行う。この場合、Ｓｔｅｐ８の窒素ドープ工程では、全体のＨｆＳｉＯＮ膜のＮを１回の工程で添加するため、繰り返しサイクル中に組み込まれた窒素ドープ工程よりも、長時間に亘り工程を継続する。よって、実施形態１、２、４に係る成膜方法における窒素ドープ工程よりは回転テーブル２の回転数は多くない、実施形態３に係る成膜方法の窒素ドープ工程に類似した工程となる。

【0125】

実施形態５に係る成膜方法によれば、ＨｆＳｉＯ膜を最初に成膜し、最後にＮドープを行うので、比較的簡素なシーケンスを用いて、ＨｆＳｉＯＮ膜を成膜することができる。

【0126】

〔実施形態６〕
図１７は、本発明の実施形態６に係る成膜方法の一例を示したシーケンス図である。実施形態６に係る成膜方法においては、ＨｆＯ膜にＳｉをドープしてＨｆＳｉＯ膜を成膜する成膜方法について説明する。

【0127】

実施形態６に係る成膜方法により成膜されたＨｆＳｉＯ膜は、図６に示したＨｆＯＮ膜において、Ｎの部分をＳｉに置き換えたものと考えればよい。このように、添加する元素は、窒素に限らず、シリコン等も可能であるので、実施形態６に係る成膜方法では、そのような例について説明する。

【0128】

図１７において、Ｓｔｅｐ１の待機工程、Ｓｔｅｐ２の第１の酸化ガス・フロー工程、Ｓｔｅｐ３のＨｆＯ成膜工程、Ｓｔｅｐ４の第２の酸化ガス・フロー工程、Ｓｔｅｐ５の第１のパージ工程、Ｓｔｅｐ６のシリコンドープ工程、Ｓｔｅｐ７の第２のパージ工程、Ｓｔｅｐ８の第３の酸化ガス・フロー工程及びＳｔｅｐ９の待機工程が示されているが、これらの工程は、Ｓｔｅｐ６のシリコンドープ工程以外は、図８の実施形態１に係る成膜方法と同様の工程である。

【0129】

実施形態６に係る成膜方法においては、ドープする元素が窒素からシリコンに変更された点のみが、実施形態１に係る成膜方法と異なっている。よって、その他の工程については、その説明を省略する。

【0130】

Ｓｔｅｐ６のシリコンドープ工程では、反応ガスノズル３１からＳｉを含む原料ガスである３ＤＭＡＳガスが供給され、反応ガスノズル３２からＡｒが供給され、分離ガスノズル４１、４２からＮ_２ガスが供給された状態で、回転テーブル２が所定回数回転する。窒素のドープの際には、必要に応じてプラズマ処理等を行うのが一般的であったが、Ｓｉのドープの際には、基本的にプラズマ処理は不要であり、反応ガスノズル３１から原料ガスである３ＤＭＡＳガスを供給すればよい。

【0131】

シリコンドープ工程においては、ＳｉＯ成膜工程と異なり、反応ガスノズル３２からはＯ_３ガスは供給されずに、代わりに不活性ガスであるＡｒガスが供給される。これにより、ＨｆＯ層の上面にＳｉがドープされた状態のＨｆＳｉＯ層が形成される。そして、Ｓｔｅｐ２の第１の酸化ガス・フロー工程からＳｔｅｐ７の第２のパージ工程を１サイクルとし、当該サイクルを繰り返すことにより、複数層に亘りＨｆＳｉＯ層を形成し、所望の厚さのＨｆＳｉＯ膜を成膜することができる。

【0132】

なお、Ｓｔｅｐ６のシリコンドープ工程において、実施形態１に係る成膜方法のＳｔｅｐ６の窒素ドープ工程と異なり、第２の処理領域Ｐ２の反応ガスノズル３２からではなく、第１の処理領域Ｐ１の反応ガスノズル３１から３ＤＭＡＳガスが供給されている。これは、酸素系ガス、窒素系ガスは反応ガスノズル３２から供給し、その他の成膜等の原料となる原料ガスは反応ガスノズル３１から供給するという、成膜装置の一般的な反応ガスの供給方法に従ったためである。よって、供給する反応ガスノズル３１、３２は、供給するガスの性質に応じて適切な反応ガスノズル３１、３２を選択してよく、また、いずれの反応ガスノズル３１，３２からドープする元素を含むガスを供給するかは、用途、条件に応じて適宜変更可能である。

【0133】

このように、実施形態６に係る成膜方法によれば、ＨｆＯ膜にＳｉをドープしてＨｆＳｉＯ膜を成膜することができる。

【0134】

〔実施形態７〕
図１８は、本発明の実施形態７に係る成膜方法の一例を示したシーケンス図である。実施形態７に係る成膜方法においては、実施形態６に係る成膜方法と同様に、ＨｆＯ膜にＳｉをドープしてＨｆＳｉＯ膜を成膜する成膜方法について説明する。実施形態７に係る成膜方法のシーケンスは、図９に示した実施形態２に係る成膜方法におけるシーケンスと類似したものであり、ドープする元素を窒素からシリコンに置き換えたものである。

【0135】

具体的には、実施形態７に係る成膜方法において、Ｓｔｅｐ１の待機工程、Ｓｔｅｐ２の第１の酸化ガス・フロー工程、Ｓｔｅｐ３のＨｆＯ成膜工程、Ｓｔｅｐ４の第２の酸化ガス・フロー工程、Ｓｔｅｐ５の第１のパージ工程、Ｓｔｅｐ６のシリコンドープ工程、Ｓｔｅｐ７の第２のパージ工程、Ｓｔｅｐ８のＨｆ原料ガス供給工程、Ｓｔｅｐ９の第３の酸化ガス・フロー工程及びＳｔｅｐ１０の待機工程が示されているが、かかる工程中、Ｓｔｅｐ６のシリコンドープ工程以外は、図９の実施形態２に係る成膜方法の各工程と同様であるので、その説明を省略する。

【0136】

Ｓｔｅｐ６のシリコンドープ工程は、この工程の内容自体は、図１７で説明した実施形態６に係る成膜方法のＳｔｅｐ６と同様であるので、その説明を省略する。

【0137】

実施形態７に係る成膜方法によれば、ドープする元素をシリコンにした場合であっても、シリコンドープ後にＳｔｅｐ８のＨｆ原料ガス供給工程を設けることにより、ドープしたシリコンが抜けて消散してしまうことを防止し、確実にシリコンをドープすることができる。

【0138】

なお、上述の実施形態１乃至７においては、ＨｆＯ膜を成膜する例について説明したが、その他、用途に応じて種々の金属元素又は半導体元素から選択することができ、例えば、Ｚｒ、Ｈｆ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｓｒ、Ｓｉ等の酸化膜を用いることができる。

【0139】

以上、本発明の好ましい実施形態について詳説したが、本発明は、上述した実施形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施形態に種々の変形及び置換を加えることができる。

【符号の説明】

【0140】

１ チャンバ
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（ウエハ載置部）
３１、３２ 反応ガスノズル
４１、４２ 分離ガスノズル
Ｄ 分離領域
Ｐ１ 第１の処理領域
Ｐ２ 第２の処理領域
Ｈ 分離空間
Ｗ ウエハ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】