特許 6910311 成膜時間の設定方法

(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】6910311

(24)【登録日】2021年7月8日

(45)【発行日】2021年7月28日

(54)【発明の名称】成膜時間の設定方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/31 20060101AFI20210715BHJP

   H01L 21/316 20060101ALI20210715BHJP

   C23C 16/52 20060101ALI20210715BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/31 C

   H01L21/316 C

   C23C16/52

【請求項の数】7

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2018-204(P2018-204)

(22)【出願日】2018年1月4日

(65)【公開番号】特開2019-121674(P2019-121674A)

(43)【公開日】2019年7月22日

【審査請求日】2020年6月8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】加藤 寿

【審査官】 田中 崇大

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−１０７３４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−２１３２８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１９５９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１３０９１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２２５５７１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

Ｃ２３Ｃ １６／５２

Ｈ０１Ｌ ２１／３１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

処理室内にある回転テーブル上の周方向に複数の基板を載置し、該回転テーブルを回転させ、所定のサイクルタイムと所定のサイクル数によって設定される所定の成膜時間に亘って成膜処理を実行し、各基板上にシリコン含有膜を成膜する際の成膜時間の設定方法であって、
仮に設定されたサイクルタイムＴとサイクル数Ｎからなる仮の成膜時間Ｔ×Ｎに亘って仮成膜処理を実行し、Ｎ−１サイクル終了時間における各基板上に成膜されたシリコン含有膜の膜厚ｄ_Ｎ−１を測定し、Ｎ−１サイクルとＮサイクルの途中時間における各基板上に成膜されたシリコン含有膜の膜厚ｄ_{Ｎ−１〜Ｎ}を測定し、さらに、Ｎサイクル終了時間における各基板上に成膜されたシリコン含有膜の膜厚ｄ_Ｎを測定する、膜厚測定工程と、
各時間におけるそれぞれの基板上のシリコン含有膜間の均一性である面間均一性を比較し、該面間均一性が最も良好な時間を特定して成膜時間とする成膜時間特定工程と、を有することを特徴とする、成膜時間の設定方法。

【請求項2】

前記面間均一性の良否の要素として、それぞれのシリコン含有膜の膜厚の差が最も少ないことが少なくとも含まれていることを特徴とする、請求項１に記載の成膜時間の設定方法。

【請求項3】

前記膜厚測定工程では、前記Ｎ−１サイクルと前記Ｎサイクルの途中時間を複数設定し、複数の途中時間における各基板上に成膜されたシリコン含有膜の膜厚ｄ_{Ｎ−１〜Ｎ}を測定し、
前記成膜時間特定工程では、前記Ｎ−１サイクル終了時間と、前記Ｎサイクル終了時間と、２以上の前記途中時間の計４つ以上の時間における面間均一性を比較することを特徴とする、請求項１又は２に記載の成膜時間の設定方法。

【請求項4】

前記途中時間が１秒ずつに区切られていることを特徴とする、請求項３に記載の成膜時間の設定方法。

【請求項5】

前記膜厚測定工程では、測定する膜厚毎に固有の成膜処理を実行するものとし、
膜厚ｄ_Ｎ−１の測定の際には、成膜時間Ｔ×（Ｎ−１）に亘って成膜処理を実行し、
膜厚ｄ_{Ｎ−１〜Ｎ}の測定の際には、成膜時間Ｔ×（Ｎ−１〜Ｎ）に亘って別途成膜処理を実行し、
膜厚ｄ_Ｎの測定の際には、成膜時間Ｔ×Ｎに亘って別途成膜処理を実行することを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の成膜時間の設定方法。

【請求項6】

前記成膜時間特定工程では、前記回転テーブル上のそれぞれのシリコン含有膜毎に、膜厚ｄ_Ｎ−１と膜厚ｄ_{Ｎ−１〜Ｎ}と膜厚ｄ_Ｎとを繋ぐグラフを作成し、該グラフを用いて成膜時間を特定することを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の成膜時間の設定方法。

【請求項7】

前記成膜時間特定工程では、前記回転テーブル上にある複数の基板のうち、最後に成膜処理が実行される最後成膜基板以外の残りの基板におけるシリコン含有膜の膜厚ｄ_Ｎを一義的な膜厚ｄ_ＮＦＩＸとして設定し、前記最後成膜基板におけるシリコン含有膜の膜厚ｄ_Ｎと膜厚ｄ_{Ｎ−１〜Ｎ}を繋ぐグラフを求め、該グラフと前記一義的な膜厚ｄ_ＮＦＩＸの交点を求めて成膜時間を特定することを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の成膜時間の設定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、成膜時間の設定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、ほぼ円形の平面形状を有する扁平な真空容器と、真空容器内に設けられて真空容器の中心に回転中心を有する回転テーブルと、を備えている処理室と、装置全体の動作をコントロールする制御部とを備えた成膜装置が提案されている。処理室内の回転テーブル上に複数の基板を載置し、回転テーブルを回転させながら基板上にシリコン酸化膜やシリコン窒化膜といったシリコン含有膜を成膜する（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７−１５２４３０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記する回転テーブルを備えた処理室では、吸着エリア（原料ガス供給エリア）、ガス切りエリア（原料ガスと酸化ガス等の反応ガスを分離する分離エリア）、反応エリア（酸化ガス等の反応ガス供給エリア）、ガス切りエリア等が回転方向に順に設けられている。回転テーブルの回転により、回転テーブル上に載置された各基板は、各エリアを順に通過する過程でシリコン含有膜が形成され、サイクルの経過に伴いシリコン含有膜が所定厚（ターゲット膜厚）まで堆積していく。通常、１サイクル当たりのサイクルタイムが設定され、１サイクル当たりに成膜されるシリコン含有膜の膜厚が特定されることから、ターゲット膜厚となるまでのサイクル数が割出される。サイクルタイムと割出されたサイクル数を乗じることにより、ターゲット膜厚を有するシリコン含有膜の形成に要する成膜時間が設定される。

【0005】

回転テーブル上に載置された各基板は、いずれも同一回数の原料ガス供給を受けることから、本来的には、全ての基板上に形成されるシリコン含有膜の膜厚は等しくなり、各基板上に形成されるシリコン含有膜に関して、膜厚等に関する良好な均一性（面間均一性）が得られるはずである。しかしながら、回転テーブルの回転始動時における原料ガスノズルと各基板との位置関係や、原料ガスのガス出し開始時におけるガスの出具合、さらには、ガス出し終了時のガスの切具合等の様々な要因により、各基板に形成されるシリコン含有膜の膜厚等に関する面間均一性に影響が及び得る。

【0006】

上記する面間均一性への影響に関する課題を装置の性能や装置の制御方法の改善によって解消しようとしても、原料ガス供給領域内において、本来は原料ガスが供給されないはずの回転方向上流側の基板に原料ガスが拡散してしまうことや、原料ガス供給を終了してもノズル内に残存している原料ガスが基板に提供されてしまうことは避けられない。従って、各基板に形成されるシリコン含有膜の膜厚等に関する良好な面間均一性を図る上において、装置の性能向上や装置の制御方法の改善とは異なるアプローチが必要になる。

【0007】

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、処理室内の回転テーブル上にある複数の基板上にシリコン含有膜を成膜するに当たり、各基板に形成されるシリコン含有膜の膜厚等に関する良好な面間均一性を得ることのできる成膜時間の設定方法を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

前記目的を達成すべく、本発明による成膜時間の設定方法の一態様は、処理室内にある回転テーブル上の周方向に複数の基板を載置し、該回転テーブルを回転させ、所定のサイクルタイムと所定のサイクル数によって設定される所定の成膜時間に亘って成膜処理を実行し、各基板上にシリコン含有膜を成膜する際の成膜時間の設定方法であって、
仮に設定されたサイクルタイムＴとサイクル数Ｎからなる仮の成膜時間Ｔ×Ｎに亘って仮成膜処理を実行し、Ｎ−１サイクル終了時間における各基板上に成膜されたシリコン含有膜の膜厚ｄ_Ｎ−１を測定し、Ｎ−１サイクルとＮサイクルの途中時間における各基板上に成膜されたシリコン含有膜の膜厚ｄ_{Ｎ−１〜Ｎ}を測定し、さらに、Ｎサイクル終了時間における各基板上に成膜されたシリコン含有膜の膜厚ｄ_Ｎを測定する、膜厚測定工程と、
各時間におけるそれぞれの基板上のシリコン含有膜間の均一性である面間均一性を比較し、該面間均一性が最も良好な時間を特定して成膜時間とする成膜時間特定工程と、を有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明の成膜時間の設定方法によれば、回転テーブルを回転させて複数の基板上にシリコン含有膜を成膜する方法において、各基板に形成されるシリコン含有膜の膜厚等に関する良好な面間均一性を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施形態に係る成膜時間の設定方法が適用される成膜装置の縦断面図である。

【図2】図１の成膜装置の内部の概略構成を示す斜視図である。

【図3】図１の成膜装置の内部の概略構成を示す平面図であって、制御部の内部構成を共に示した図である。

【図4】図１の成膜装置における供給領域及び分離領域の一例を示す縦断面図である。

【図5】分離領域のサイズを説明するための図である。

【図6】図１の成膜装置の他の縦断面図である。

【図7】図１の成膜装置のさらに他の縦断面図である。

【図8】図１の成膜装置の一部破断斜視図である。

【図9】本発明の実施形態に係る成膜時間の設定方法のフローチャートである。

【図10】成膜開始時における原料ガス流れの影響を説明する模式図である。

【図11】本発明の実施形態に係る成膜時間の設定方法を行った結果を示す図であり、仮成膜処理のＮ−１サイクル（７４サイクル）乃至Ｎサイクル（７５サイクル）までの各スロットの膜厚の測定結果と、膜厚均一性の算定結果をともに示す図である。

【図12】図１１の測定結果のうち、途中時間（Ｎサイクルの１秒前）からＮサイクルまでの測定結果を抽出して成膜時間を設定する方法を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施形態に係る成膜時間の設定方法について、添付の図面を参照しながら説明する。以下の説明では、まず、本発明の成膜時間の設定方法が適用され得る成膜装置について説明し、次いで、この成膜装置を用いた本発明の実施形態に係る成膜時間の設定方法について説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。

【0012】

［本発明の実施形態に係る成膜時間の設定方法が適用され得る成膜装置］
まず、本発明の実施形態に係る成膜時間の設定方法が適用され得る成膜装置について説明する。本発明の実施形態に係る成膜時間の設定方法は、回転テーブルを備えた種々の成膜装置に適用され得るが、以下、本発明の実施形態に係る成膜時間の設定方法が好適に適用され得る一実施形態に係る成膜装置について説明する。ここで、図１は、本発明の実施形態に係る成膜時間の設定方法が適用される成膜装置の縦断面図であり、図２は、図１の成膜装置の内部の概略構成を示す斜視図である。また、図３は、図１の成膜装置の内部の概略構成を示す平面図であって、制御部の内部構成を共に示した図である。また、図４は、図１の成膜装置における供給領域及び分離領域の一例を示す縦断面図であり、図５は、分離領域のサイズを説明するための図である。さらに、図６及び図７は成膜装置の他の縦断面図であり、図８は、図１の成膜装置の一部破断斜視図である。

【0013】

図１（図３のＡ−Ａ線に沿った断面図）及び図２に示すように、成膜時間の設定方法が適用される成膜装置１０００は、概ね円形の平面形状で扁平な真空容器１と、真空容器１の中心に回転中心を有する回転テーブル２と、から構成される処理室１００と、装置全体の動作をコントロールする制御部２００とを備える。真空容器１は、基板であるウエハＷを内部に収容し、ウエハＷの表面上に成膜処理を施すための処理室である。真空容器１は、容器本体１２と、容器本体１２から分離可能な天板１１とから構成されている。天板１１は、例えばＯ−リングなどの封止部材１３を介して容器本体１２に取り付けられ、これにより真空容器１が気密に密閉される。天板１１及び容器本体１２は、例えばアルミニウム（Ａｌ）で作製することができる。また、回転テーブル２は、例えば、石英で作製することができる。

【0014】

図１に示すように、回転テーブル２は円盤状を呈し、中央に円形の開口部を有しており、開口部の周りにおいて、円筒形状のコア部２１によって上下から挟まれて保持されている。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は容器本体１２の底面部１４を貫通し、その下端が回転軸２２を鉛直軸回りに回転させる駆動部２３に取り付けられている。この構成により、回転テーブル２はその中心軸を回転中心として回転することができる。なお、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を介して真空容器１の底面部１４の下面に気密に取り付けられており、これにより、ケース体２０の内部雰囲気が外部雰囲気から隔離されている。

【0015】

図２及び図３に示すように、回転テーブル２の上面には、ウエハＷが載置される複数（図示例では５つ）の平面視円形の凹部２４が等角度間隔で形成されている。ただし、図３には、ウエハＷを１枚のみを示している。

【0016】

図４（ａ）に、回転テーブル２における凹部２４に載置されたウエハＷとの縦断面を示す。図示するように、凹部２４は、ウエハＷの直径よりも僅かに（例えば４ｍｍ）大きな直径を有している。さらに、凹部２４の深さはウエハＷの厚さにほぼ等しい深さとなっている。凹部２４の深さとウエハＷの厚さがほぼ等しいことから、ウエハＷが凹部２４内に載置された際に、ウエハＷの表面は、回転テーブル２の凹部２４以外の領域の表面とほぼ同じ高さになる。仮に、ウエハＷと、回転テーブル２の凹部２４以外の領域との間に比較的大きな段差があると、この段差によってガスの流れに乱流が生じ、ウエハＷ上での膜厚均一性が影響を受ける。この影響を低減するために、ウエハＷと、回転テーブル２の凹部２４以外の領域との表面をほぼ同じ高さにしている。ここで、「ほぼ同じ高さ」とは、高さの差が例えば５ｍｍ程度以下を意味しているが、加工精度が許容する範囲内において可及的にゼロに近いことが好ましい。

【0017】

図２乃至図４に示すように、回転テーブル２の回転方向（例えば図３の矢印ＲＤ）に沿って、互いに離間した２つの凸部４が設けられている。なお、図２及び図３では、真空容器１の内部の説明を容易にするべく、天板１１の図示を省略している。図４に示すように、凸部４は天板１１の下面に設けられている。また、図３から分かるように、凸部４は、略扇形の平面形状を有しており、略扇形の頂部は真空容器１の略中心に位置しており、略扇形の円弧は容器本体１２の内周壁に沿って位置している。さらに、図４（ａ）に示すように、凸部４は、その下面４４が回転テーブル２や凹部２４内に載置されたウエハＷから高さｈ１に位置するように配置されている。

【0018】

また、図３及び図４に示すように、凸部４は、自身が二分割されるように半径方向に延びる溝部４３を有しており、溝部４３には分離ガスノズル４１（４２）が収容されている。本実施形態において、溝部４３は凸部４を二等分するように形成されるが、例えば、凸部４における回転テーブル２の回転方向上流側が広くなるように溝部４３を形成してもよい。図３に示すように、分離ガスノズル４１（４２）は、容器本体１２の周壁部から真空容器１内へ導入され、その基端部であるガス導入ポート４１ａ（４２ａ）を容器本体１２の外周壁に取り付けることにより支持されている。

【0019】

分離ガスノズル４１（４２）は、分離ガスのガス供給源（図示せず）に接続されている。分離ガスとしては、例えばチッ素（Ｎ_２）ガスや希ガス等の不活性ガスが適用できるが、成膜に影響を与えないガスであればその種類は特に限定されない。本実施形態においては、分離ガスとしてＮ_２ガスが利用される。また、分離ガスノズル４１（４２）は、回転テーブル２の表面に向けてＮ_２ガスを吐出するための吐出孔４０（図４）を有している。吐出孔４０は、長さ方向に所定の間隔で配置されている。本実施形態において、吐出孔４０は、約０．５ｍｍの口径を有し、分離ガスノズル４１（４２）の長さ方向に沿って約１０ｍｍの間隔で配列されている。

【0020】

以上の構成により、分離ガスノズル４１とこれに対応する凸部４とにより、分離空間Ｈを画成する分離領域Ｄ１が提供される。同様に、分離ガスノズル４２とこれに対応する凸部４とにより、分離空間Ｈを画成する分離領域Ｄ２が提供される。また、分離領域Ｄ１に対して回転テーブル２の回転方向下流側には、分離領域Ｄ１，Ｄ２と、回転テーブル２と、天板１１の下面４５（以下、天井面４５）と、容器本体１２の内周壁とにより概ね囲まれる第１の領域４８Ａ（第１の供給領域）が形成されている。さらに、分離領域Ｄ１に対して回転テーブル２の回転方向上流側には、分離領域Ｄ１，Ｄ２と、回転テーブル２と、天井面４５と、容器本体１２の内周壁とにより概ね囲まれる第２の領域４８Ｂ（第２の供給領域）が形成されている。分離領域Ｄ１，Ｄ２において、分離ガスノズル４１，４２からＮ_２ガスが吐出されると、分離空間Ｈは比較的高い圧力となり、Ｎ_２ガスは分離空間Ｈから第１の領域４８Ａ及び第２の領域４８Ｂに向かって流れる。すなわち、分離領域Ｄ１，Ｄ２における凸部４により、分離ガスノズル４１，４２から提供されるＮ_２ガスが第１の領域４８Ａと第２の領域４８Ｂへ案内される。

【0021】

また、図２及び図３に示すように、第１の領域４８Ａにおいて、容器本体１２の周壁部から回転テーブル２の半径方向に原料ガスノズル３１が導入され、第２の領域４８Ｂにおいて、容器本体１２の周壁部から回転テーブルの半径方向にオゾンガス等の酸化ガスを供給する反応ガスノズル３２が導入されている。これら原料ガスノズル３１と反応ガスノズル３２は、分離ガスノズル４１，４２と同様に、基端部であるガス導入ポート３１ａ，３２ａを容器本体１２の外周壁に取り付けることにより支持されている。なお、適用される酸化ガスとしては、オゾンの他に、酸素であってもよい。また、本実施形態は、ウエハＷ上に、シリコン含有膜としてシリコン酸化膜（ＳｉＯ_２）を形成するものであるが、シリコン含有膜としてシリコン窒化膜（ＳｉＮ）を形成する実施形態においては、反応ガスノズル３２からＮＨ_３等の窒素含有ガスが供給される。

【0022】

原料ガスノズル３１と反応ガスノズル３２は、回転テーブル２の上面（ウエハを載置する凹部２４のある面）に向けて反応ガスを吐出するための複数の吐出孔３３，３４を有している（図４参照）。本実施形態において、吐出孔３３、３４は、約０．５ｍｍの口径を有するとともに、原料ガスノズル３１及び反応ガスノズル３２の長さ方向に沿って約１０ｍｍの間隔で配列されている。

【0023】

原料ガスノズル３１は原料ガス供給源（図示せず）に接続され、反応ガスノズル３２はオゾンガス供給源（図示せず）に接続されている。原料ガスとしては種々のガスを使用できるが、本実施形態においてはシリコン含有ガスが利用され、具体的には、ＤＩＰＡＳ（ジイソプロピルアミノシラン）ガス、３ＤＭＡＳ（トリスジメチルアミノシラン）ガス、ＢＴＢＡＳ（ビスターシャルブチルアミノシラン）ガス等のアミノシランガスが挙げられるが、以下、ＤＩＰＡＳガスを適用する形態を説明する。また、以下の説明において、原料ガスノズル３１の下方の領域に関し、ＤＩＰＡＳガスをウエハに吸着させる領域を処理領域Ｐ１といい、反応ガスノズル３２の下方の領域に関し、Ｏ_３ガスをウエハに吸着したＤＩＰＡＳガスと反応（酸化）させるための領域を処理領域Ｐ２という場合がある。

【0024】

また、反応ガスノズル３２と分離ガスノズル４１の間の回転テーブル２の上方において、プラズマ処理領域を有していてもよい。このプラズマ処理領域には、誘導結合プラズマ発生器（ＩＰＣ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）が装備されており、このプラズマ発生器は、例えば１３．５６ＭＨｚの周波数を有する高周波を発生可能な高周波電源に接続されている。容器本体１２の外周壁に不図示のガス導入ポートが取り付けられており、ガス導入ポートに支持された不図示の反応ガスノズルが、原料ガスノズル３１等と同様に回転テーブル２の半径方向に導入されている。この反応ガスノズルには、アルゴン（Ａｒ）ガスが充填される不図示のアルゴンガス供給源と、酸素（Ｏ_２）ガスが充填される不図示の酸素ガス供給源と、水素（Ｈ_２）ガスが充填される不図示の水素ガス供給源とが接続されている。アルゴンガス供給源、酸素ガス供給源、及び水素ガス供給源から、対応する流量制御器より流量制御されたＡｒガス、Ｏ_２ガス、及びＨ_２ガスが、所定の流量比（混合比）でプラズマ処理領域に供給される。この反応ガスノズルには、その長手方向に沿って所定の間隔で複数の吐出孔が形成されており、吐出孔から上述のＡｒ／Ｏ_２／Ｈ_２ガスが吐出される。プラズマ発生器に高周波電力が供給されると電磁界が発生し、この電磁界のうちの電界成分をプラズマ処理領域内へ伝播させる。この磁界成分により、反応ガスノズルを介してプラズマ処理領域に供給されるＡｒ／Ｏ_２／Ｈ_２ガスからプラズマが発生し、このＡｒ／Ｏ_２／Ｈ_２ガスのプラズマにより、シリコン含有膜の均一な改質処理が行われる。

【0025】

図４に示すように、分離領域Ｄ１には平坦な低い天井面４４があり（図示していないが分離領域Ｄ２においても同様）、第１の領域４８Ａ及び第２の領域４８Ｂには、天井面４４よりも高い天井面４５がある。このため、第１の領域４８Ａ及び第２の領域４８Ｂの容積は、分離領域Ｄ１，Ｄ２における分離空間Ｈの容積よりも大きい。また、後述するように、本実施形態による真空容器１には、第１の領域４８Ａ及び第２の領域４８Ｂをそれぞれ排気するための排気口６１，６２が設けられている。これらの排気口６１，６２により、第１の領域４８Ａ及び第２の領域４８Ｂを、分離領域Ｄ１，Ｄ２の分離空間Ｈに比べて低い圧力に維持することができる。この場合、分離領域Ｄ１，Ｄ２の分離空間Ｈの圧力が高いために、第１の領域４８Ａにおいて原料ガスノズル３１から吐出されるＤＩＰＡＳガスは、分離空間Ｈを通り抜けて第２の領域４８Ｂへ到達することができない。また、同様に、分離領域Ｄ１，Ｄ２の分離空間Ｈの圧力が高いために、第２の領域４８Ｂにおいて反応ガスノズル３２から吐出されるＯ_３ガスは、分離空間Ｈを通り抜けて第１の領域４８Ａへ到達することができない。従って、両反応ガスは、分離領域Ｄ１，Ｄ２によって分離され、真空容器１内の気相中で混合されることは殆ど無い。

【0026】

なお、低い天井面４４の回転テーブル２の上面から測った高さｈ１（図４（ａ））は、分離ガスノズル４１（４２）からのＮ_２ガスの供給量にもよるが、分離領域Ｄ１，Ｄ２の分離空間Ｈの圧力を第１の領域４８Ａ及び第２の領域４８Ｂの圧力よりも高くできるように設定される。高さｈ１は、例えば０．５ｍｍ乃至１０ｍｍに設定されていることが好ましく、中でも可及的に低く設定されていることが好ましい。ただし、回転テーブル２の回転ぶれによって回転テーブル２が天井面４４に衝突することを避けるべく、高さｈ１は、上記数値範囲の中でも３．５ｍｍ乃至６．５ｍｍ程度に設定されることがより好ましい。また、凸部４の溝部４３に収容される分離ガスノズル４２（４１）の下端から回転テーブル２の表面までの高さｈ２（図４（ａ））は、高さｈ１と同様の理由から、０．５ｍｍ乃至４ｍｍに設定されることがよい。

【0027】

また、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、凸部４において、ウエハ中心ＷＯが通る経路に対応する円弧の長さＬは、ウエハＷの直径の約１／１０乃至約１／１に設定され、約１／６以上に設定されることが好ましい。円弧の長さＬがこの数値範囲にあることにより、分離領域Ｄ１，Ｄ２の分離空間Ｈを確実に高い圧力に維持することが可能になる。

【0028】

以上の構成を有する分離領域Ｄ１，Ｄ２によれば、回転テーブル２が例えば約２０ｒｐｍの回転速度で回転した場合においても、ＤＩＰＡＳガスとＯ_３ガスとをより確実に分離することができる。

【0029】

図１乃至図３を再び参照すると、天板１１の天井面４５には、コア部２１を取り囲むように環状の突出部５が設けられている。突出部５は、コア部２１よりも外側の領域において回転テーブル２と対向している。本実施形態においては、図７に明瞭に示すように、空間５０の下面の回転テーブル２からの高さｈ１５は、空間Ｈの高さｈ１よりも僅かに低い。これは、回転テーブル２の中心部近傍での回転ぶれが小さいためである。具体的には、高さｈ１５は１．０ｍｍ乃至２．０ｍｍ程度に設定されてよい。なお、他の実施形態においては、高さｈ１５とｈ１は等しくてもよく、また、突出部５と凸部４は一体に形成されても、別体として形成されて結合されてもよい。なお、図２及び図３は、凸部４を真空容器１内に残したまま天板１１を取り外した真空容器１の内部を示している。

【0030】

図１の約半分の拡大図である図６を参照すると、真空容器１の天板１１の中心部には分離ガス供給管５１が接続されており、この構成により、天板１１とコア部２１との間の空間５２にＮ_２ガスが供給される。この空間５２に供給されたＮ_２ガスにより、突出部５と回転テーブル２との狭い隙間５０は、第１の領域４８Ａ及び第２の領域４８Ｂに比べて高い圧力に維持され得る。このため、第１の領域４８Ａにおいて原料ガスノズル３１から吐出されるＤＩＰＡＳガスは、圧力の高い隙間５０を通り抜けて第２の領域４８Ｂへ到達することができない。また、第２の領域４８Ｂにおいて反応ガスノズル３２から吐出されるＯ_３ガスは、圧力の高い隙間５０を通り抜けて第１の領域４８Ａへ到達することができない。したがって、双方のガスは、隙間５０により分離され、真空容器１内の気相中で混合されることは殆ど無い。すなわち、本実施形態の成膜装置においては、ＤＩＰＡＳガスとＯ_３ガスとを分離するために、回転テーブル２の回転中心部と真空容器１とにより画成されて、第１の領域４８Ａ及び第２の領域４８Ｂよりも高い圧力に維持される中心領域Ｃが設けられている。

【0031】

図７は、図３のＢ−Ｂ線に沿った断面図の約半分を示し、ここには、凸部４と、凸部４と一体に形成された突出部５とが図示されている。図示の通り、凸部４は、その外縁においてＬ字状に屈曲する屈曲部４６を有している。屈曲部４６は、回転テーブル２と容器本体１２との間の空間を概ね埋めており、原料ガスノズル３１からのＤＩＰＡＳガスと反応ガスノズル３２からのＯ_３ガスとがこの隙間を通して混合するのを阻止する。屈曲部４６と容器本体１２との間の隙間、及び屈曲部４６と回転テーブル２との間の隙間は、例えば、回転テーブル２から凸部４の天井面４４までの高さｈ１とほぼ同一に設定されてよい。また、屈曲部４６があるため、分離ガスノズル４１，４２（図３）からのＮ_２ガスは、回転テーブル２の外側に向かっては流れ難い。従って、分離領域Ｄ１，Ｄ２から第１の領域４８Ａ及び第２の領域４８ＢへのＮ_２ガスの流れが促進される。なお、屈曲部４６の下方にブロック部材７１ｂを設けることにより、分離ガスが回転テーブル２の下方まで流れるのを更に抑制することができる。

【0032】

なお、屈曲部４６と回転テーブル２との間の隙間は、回転テーブル２の熱膨張を考慮し、回転テーブル２が後述のヒータユニットにより加熱された場合に、上記の間隔（ｈ１程度）となるように設定することが好ましい。

【0033】

一方、図３に示すように、第１の領域４８Ａ及び第２の領域４８Ｂにおいて、容器本体１２の内周壁は外方側に窪み、ここに排気領域６が形成されている。この排気領域６の底部には、図３及び図６に示すように、例えば排気口６１，６２が設けられている。これら排気口６１，６２は、それぞれ排気管６３を介して真空排気装置である例えば共通の真空ポンプ６４（図１参照）に接続されている。この構成により、主に第１の領域４８Ａ及び第２の領域４８Ｂが排気され、上述の通り、第１の領域４８Ａ及び第２の領域４８Ｂの圧力を、分離領域Ｄ１，Ｄ２の分離空間Ｈの圧力よりも低くすることができる。なお、図３では、容器本体１２の内周壁が外方側に窪んだ箇所に排気領域６が設けられているが、この構成は必須ではなく、底部に排気口６１、６２が設けられていれる様々な構成が適用可能である。

【0034】

また、図３に示すように、第１の領域４８Ａに対応する排気口６１は、回転テーブル２の外側（排気領域６）において原料ガスノズル３１の下方に位置している。これにより、原料ガスノズル３１の吐出孔３３（図４）から吐出されるＤＩＰＡＳガスは、回転テーブル２の上面に沿って、原料ガスノズル３１の長手方向に排気口６１へ向かって流れることができる。

【0035】

再び図１を参照すると、排気管６３には圧力調整器６５が設けられ、これにより真空容器１内の圧力が調整される。複数の圧力調整器６５を、対応する排気口６１，６２に対して設けてもよい。また、排気口６１，６２は、排気領域６の底部（真空容器１の底部１４）に限らず、真空容器の容器本体１２の周壁部に設けてもよい。また、排気口６１，６２は、排気領域６における天板１１に設けてもよい。ただし、天板１１に排気口６１，６２を設ける場合、真空容器１内のガスが上方へ流れるため、真空容器１内のパーティクルが巻き上げられて、ウエハＷが汚染されるおそれがある。このため、排気口６１，６２は、図示のように底部に設けるか、容器本体１２の周壁部に設けることが好ましい。また、排気口６１，６２を底部に設けることにより、排気管６３、圧力調整器６５、及び真空ポンプ６４を真空容器１の下方に設置することができるため、成膜装置１０００のフットプリントを縮小する点で有利である。

【0036】

図１、及び図６乃至図８に示すように、回転テーブル２と容器本体１２の底部１４との間の空間には、加熱部としての環状のヒータユニット７が設けられ、これにより、回転テーブル２上に載置されるウエハＷが所定の温度に加熱される。また、回転テーブル２の下方及び外周の近くに、ヒータユニット７を取り囲むようにしてブロック部材７１ａが設けられていることにより、ヒータユニット７が置かれている空間がヒータユニット７の外側の領域から区画される。また、ブロック部材７１ａより内側にガスが流入することを防止するために、ブロック部材７１ａの上面と回転テーブル２の下面との間には僅かな隙間が形成されている。ヒータユニット７が収容される領域には、この領域をパージするべく、複数のパージガス供給管７３が、容器本体１２の底部を貫通するように所定の角度間隔をおいて接続されている。なお、ヒータユニット７の上方において、ヒータユニット７を保護する保護プレート７ａが、ブロック部材７１ａと、後述する隆起部Ｒとにより支持されており、これにより、ヒータユニット７が設けられる空間にＤＩＰＡＳガスやＯ_３ガスが仮に流入したとしても、ヒータユニット７をこれらのガスから保護することができる。保護プレート７ａは、例えば石英から作製することが好ましい。

【0037】

図６に示すように、底部１４は、環状のヒータユニット７の内側に隆起部Ｒを有している。隆起部Ｒの上面は、回転テーブル２及びコア部２１に接近しており、隆起部Ｒの上面と回転テーブル２の裏面との間、及び隆起部Ｒの上面とコア部２１の裏面との間に僅かな隙間を残している。また、底部１４は、回転軸２２が通り抜ける中心孔を有している。この中心孔の内径は、回転軸２２の直径よりも僅かに大きく、フランジ部２０ａを通してケース体２０と連通する隙間を残している。また、フランジ部２０ａの上部にはパージガス供給管７２が接続されている。

【0038】

このような構成により、図６に示すように、回転軸２２と底部１４の中心孔との間の隙間、コア部２１と底部１４の隆起部Ｒとの間の隙間、及び底部１４の隆起部Ｒと回転テーブル２の裏面との間の隙間を通して、パージガス供給管７２から回転テーブル２の下方空間へＮ_２ガスが流れる。また、パージガス供給管７３からヒータユニット７の下方空間へＮ_２ガスが流れる。そして、これらのＮ_２ガスは、ブロック部材７１ａと回転テーブル２の裏面との間の隙間を通して排気口６１へ流れ込む。このように流れるＮ_２ガスは、ＤＩＰＡＳガス（もしくはＯ_３ガス）が、回転テーブル２の下方空間を回流してＯ_３ガス（ＤＩＰＡＳガス）と混合することを防止する分離ガスとして働く。

【0039】

図２、図３及び図８に示すように、容器本体１２の周壁部には搬送口１５が形成されている。ウエハＷは、搬送口１５を通して搬送アーム１０により真空容器１の中へ、又は真空容器１から外へと搬送される。この搬送口１５にはゲートバルブ（図示せず）が設けられ、これにより搬送口１５が開閉される。また、凹部２４の底面には３つの貫通孔（図示せず）が形成されており、これらの貫通孔を通して、３本の昇降ピン１６（図８参照）が上下動することができる。昇降ピン１６は、ウエハＷの裏面を支えて当該ウエハＷを昇降させ、ウエハＷの搬送アーム１０との間で受け渡しを行う。

【0040】

また、図３に示すように、実施形態に係る成膜装置１０００は、装置全体の動作のコントロールを行うための制御部２００を備えている。この制御部２００は、例えばコンピュータで構成されるプロセスコントローラ２００ａと、ユーザインタフェース部２００ｂと、メモリ装置２００ｃとを有する。ユーザインタフェース部２００ｂは、成膜装置の動作状況を表示するディスプレイや、成膜装置の操作者がプロセスレシピを選択したり、プロセス管理者がプロセスレシピのパラメータを変更したりするためのキーボードやタッチパネル（図示せず）などを有する。

【0041】

なお、制御部２００は、後述する成膜時間の設定方法を実行するための制御も行う。

【0042】

メモリ装置２００ｃは、プロセスコントローラ２００ａに種々のプロセスを実施させる制御プログラム、プロセスレシピ、及び各種プロセスにおけるパラメータなどを記憶している。また、これらのプログラムには、例えば後述する成膜時間の設定方法を行わせるためのステップ群を有しているものがある。これらの制御プログラムやプロセスレシピは、ユーザインタフェース部２００ｂからの指示に従って、プロセスコントローラ２００ａにより読み出されて実行される。また、これらのプログラムは、コンピュータ可読記憶媒体２００ｄに格納され、これらに対応した入出力装置（図示せず）を通してメモリ装置２００ｃにインストールしてよい。コンピュータ可読記憶媒体２００ｄは、ハードディスク、ＣＤ、ＣＤ−Ｒ／ＲＷ、ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷ、フレキシブルディスク、半導体メモリなどであってよい。また、プログラムは通信回線を通してメモリ装置２００ｃへダウンロードしてもよい。

【0043】

［実施形態に係る成膜時間の設定方法］
次に、図９乃至図１２を用いて、実施形態に係る成膜時間の設定方法を説明する。ここで、図９は、本発明の実施形態に係る成膜時間の設定方法のフローチャートであり、図１０は、成膜開始時における原料ガス流れの影響を説明する模式図である。

【0044】

本実施形態に係る成膜時間の設定方法は、回転テーブル２の回転速度が１秒以上で、比較的サイクルタイムの長い成膜処理における成膜時間の設定の際に好適に適用される。例えば、本実施形態では回転テーブル２の回転速度が２０ｒｐｍの場合を取り上げて説明しており、この場合の回転テーブル２の１回転当たりの時間であるサイクルタイムＴは３秒となる。すなわち、実施形態に係る成膜時間の設定方法においては、比較的回転速度の遅い回転テーブル２を使用してシリコン含有膜を成膜する際の成膜時間の設定方法を説明する。

【0045】

図９に示すように、実施形態に係る成膜時間の設定方法では、まず、予め設定されているターゲット膜厚に基づいて、サイクルタイムＴとサイクル数Ｎを仮に設定する（ステップＳ３００）。通常の成膜処理においては、ターゲット膜厚が９ｎｍや１０ｎｍ等として設定される。また、回転テーブル２の回転速度、すなわちサイクルタイムＴも設定され、サイクルタイムＴ当たりにウエハＷ上に成膜されるシリコン含有膜の膜厚も予め測定され、管理者には既知の情報として取得されている。例えば、サイクルタイムＴ当たりのシリコン含有膜の膜厚が、１０オングストローム（Å）等として取得されている。従って、ターゲット膜厚をサイクルタイムＴ当たりの膜厚で除すことにより、サイクル数Ｎが算定される。そして、サイクルタイムＴに対して算定されたサイクル数Ｎを乗じることにより、仮の成膜時間が設定できる。

【0046】

従来は、上記の算定方法によって設定されるＴ×Ｎを成膜時間とし、この成膜時間にて成膜処理を実行していた。しかしながら、回転テーブル２を回転させて複数のウエハＷ上に成膜処理を実行する成膜方法では、上記方法で設定された成膜時間（Ｔ×Ｎ）に亘って成膜処理を実行した際に、様々な要因により、各ウエハＷのシリコン含有膜の例えば膜厚に関する面間均一性に関して改善の余地があることが判明している。この面間均一性を図る指標として、主には各ウエハＷのシリコン含有膜の膜厚の均一性があるが、その他、各ウエハＷのシリコン含有膜の膜質の均一性等もある。

【0047】

ここで、図１０を参照して、面間均一性に影響を及ぼす一つの要因を説明する。図１０には、図２，３等を用いて説明してきた処理室１００と同様に、５つの凹部２４を周方向に等間隔に備えた回転テーブル２を示しており、各凹部２４にウエハＷが載置されている。なお、図示を省略するが、本実施形態では、図２，３に示す処理室１００がプラズマ処理領域を有している装置を適用し、プラズマ処理領域にＡｒ／Ｏ_２／Ｈ_２ガスを供給するとともに、プラズマ処理領域においてプラズマ発生器に高周波電力を供給してＡｒ／Ｏ_２／Ｈ_２ガスからプラズマを発生させ、シリコン含有膜の改質処理も行っているが、この改質処理についての詳細な説明は省略する。以下、各凹部２４に番号を付して、第１スロット乃至第５スロットと呼ぶことにする。回転テーブル２の回転開始時において、原料ガスノズル３１は第１スロットと第５スロットの中間に位置しており、回転テーブル２は時計方向（Ｘ方向）に回転するものとする。

【0048】

回転テーブル２が時計方向に回転を開始すると、まず、第１スロットに原料ガスであるＤＩＰＡＳガスが供給され、以後、順に第２スロットから第５スロットまで原料ガスがこの順に供給される。すなわち、第５スロットに載置される基板Ｗは、最後に原料ガスが供給されて成膜処理される、最後成膜基板である。

【0049】

そして、３秒のサイクルタイムＴ経過時には、第１スロットと第５スロットの中間位置に原料ガスノズル３１が戻る。回転テーブル２の回転により、各スロットは原料ガスノズル３１の後に反応ガスノズル３２を通過し、図示例においてはウエハＷ上に吸着しているＤＩＰＡＳにＯ_３ガスが供給され、サイクルタイムＴ当たりの膜厚（例えばおよそ１０オングストロームの膜厚）のシリコン含有膜が形成される。

【0050】

本来的には、５つのスロットに対して均等量の原料ガスが供給されるはずである。しかしながら、実際には、図１０に示すように、原料ガスのガス出しの際に、原料ガス供給領域内において、本来は原料ガスが供給されない回転方向上流側の第５スロットのウエハＷに対して原料ガスが拡散してしまい（図中のＹ方向）、回転テーブル２の回転によって原料ガスノズル３１が第５スロットに到達する前段で既に第５スロットには多少の原料ガスが吸着している。なお、既述するように、中心領域Ｃには高圧の分離ガスが流れていることにより、原料ガスが第２スロット乃至第４スロットに流れ込むことは一般に抑制される。

【0051】

各スロットに対して均等に原料ガスを供給するべく、回転テーブル２の回転開始時における原料ガスノズル３１の位置は、隣接するスロットとスロットの間に位置決めされるのがよく、例えば、図示例のようにスロットとスロットの中間位置に位置決めされる。しかしながら、スロットとスロットの間の位置に原料ガスノズル３１が位置決めされ、回転テーブル２が回転を開始して各スロットに対して原料ガスが順次供給される成膜方法においては、図１０に示すガス出し時のＹ方向へのガス流れが生じることは避けられない。

【0052】

そのため、このガス流れに起因する余分な原料ガスが原料ガスノズル３１の回転方向上流側のスロットに供給され得る。本発明者等は、このことが各スロットのウエハＷ上に形成されるシリコン含有膜の膜厚に関する面間均一性を阻害する要因の一つであることを特定している。

【0053】

なお、面間均一性を阻害する他の要因としては、成膜処理の終了に際して原料ガスノズル３１からの原料ガスの供給を終了した際に、原料ガスノズル３１内に残っている原料ガスが流れ出し、いくつかのスロットに対して余分な原料ガスが供給されることなどが挙げられる。そして、このことは、原料ガスノズル３１が図示例のようにインジェクタ形式ではなくて、ガス供給面が広幅のシャワーヘッド形式の場合に顕著になり得る。

【0054】

本実施形態に係る成膜時間の設定方法は、各スロット間のシリコン含有膜の膜厚等に関する面間均一性の改善を図ることを可能としている。すなわち、各スロット間の面間均一性の改善を、成膜装置を改良することや、ガス供給制御もしくは回転テーブルの回転制御等の改良からアプローチするのではなくて、成膜時間の設定によって図ることとした。

【0055】

図９に戻り、サイクルタイムＴとサイクル数Ｎが仮に設定され、Ｔ×Ｎにて算定される仮の成膜時間を設定した後、まず、最終サイクルの１つ手前のＮ−１サイクルまでの仮成膜処理を実行する（第１の仮成膜処理、ステップＳ３０２）。仮成膜処理では、図１０に示すように隣接スロット間に原料ガスノズル３１を位置決めし、原料ガスノズル３１からのガス出しを開始すると同時に、図１０では図示を省略している分離ガスノズル４１，４２（図２，３参照）からＮ_２ガスを供給し、さらに反応ガスノズル３２からＯ_３ガスを供給して、回転テーブル２の回転も同時に開始する。なお、原料ガスノズル３１の初期の位置が面間均一性の良否に決定的な要因とは必ずしもならないことより、原料ガスノズル３１の初期の位置決めは必須ではない。そして、回転テーブルをＮ−１サイクルまで回転させて、第１スロット乃至第５スロットにシリコン含有膜を成膜する。なお、この成膜方法は、回転テーブル２の回転を継続しながら各ウエハＷの表面へのシリコン含有ガスの吸着と、ウエハＷの表面に吸着したシリコン含有ガスの酸化をこの順番で多数回に亘って行う原子層成膜法（ＡＬＤ法：Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）による。

【0056】

Ｎ−１サイクルの仮成膜処理が終了した後、各ガスの供給を停止するとともに回転テーブル２の回転を停止する。そして、第１スロット乃至第５スロットに成膜されているＮ−１サイクルまでの各シリコン含有膜の膜厚ｄ_Ｎ−１を、エリプソメータ等の膜厚測定機にて測定する（ステップＳ３０４）。

【0057】

次に、回転テーブル２からシリコン含有膜が成膜されているウエハＷを取り外し、処理室１００からアンロードした後、シリコン含有膜が成膜されていない新規のウエハＷを処理室１００内にロードして各スロットの凹部２４に載置し、原料ガスノズル３１を図１０と同様に隣接する２つのスロットの中間位置に位置決めする。ここでは、Ｎ−１サイクルとＮサイクルの間の時間を複数に分割し、分割された時間までの仮成膜処理を実行する。本実施形態では、サイクルタイムＴが３秒であることから、Ｎ−１サイクルからＮサイクルまでを１秒ずつに区切り、Ｎ−１サイクル＋１秒までの第２の仮成膜処理と、Ｎ−１サイクル＋２秒（Ｎサイクル−１秒とも言える）までの第２の仮成膜処理を実行する。すなわち、仮の成膜時間が１秒異なる２度の第２の仮成膜処理を実行する。

【0058】

まず、回転テーブル２からシリコン含有膜が成膜されているウエハＷを取り外し、処理室１００からアンロードした後、シリコン含有膜が成膜されていない新規のウエハＷを処理室１００内にロードして各スロットの凹部２４に載置し、原料ガスノズル３１を図１０と同様に隣接する２つのスロットの中間位置に位置決めする。そして、Ｎ−１サイクル＋１秒までの仮成膜時間に亘って第２の仮成膜処理を実行し（ステップＳ３０６）、第１スロット乃至第５スロットに成膜されているＮ−１サイクル＋１秒までの各シリコン含有膜の膜厚ｄ_{Ｎ−１サイクル＋１秒}を、エリプソメータにて測定する（ステップＳ３０８）。

【0059】

次に、回転テーブル２からシリコン含有膜が成膜されているウエハＷを取り外し、処理室１００からアンロードした後、シリコン含有膜が成膜されていない新規のウエハＷを処理室１００内にロードして各スロットの凹部２４に載置し、原料ガスノズル３１を図１０と同様に隣接する２つのスロットの中間位置に位置決めする。そして、Ｎ−１サイクル＋２秒までの仮成膜時間に亘って２度目の第２の仮成膜処理を実行し（ステップＳ３０６）、第１スロット乃至第５スロットに成膜されているＮ−１サイクル＋２秒までの各シリコン含有膜の膜厚ｄ_{Ｎ−１サイクル＋２秒}を、エリプソメータにて測定する（ステップＳ３０８）。

【0060】

次に、回転テーブル２からシリコン含有膜が成膜されているウエハＷを取り外し、処理室１００からアンロードした後、シリコン含有膜が成膜されていない新規のウエハＷを処理室１００内にロードして各スロットの凹部２４に載置し、原料ガスノズル３１を図１０と同様に隣接する２つのスロットの中間位置に位置決めする。最後は、当初仮に設定したＮサイクルまでの仮成膜処理を実行し（第３の仮成膜処理、ステップＳ３１０）、第１スロット乃至第５スロットに成膜されているＮサイクルまでの各シリコン含有膜の膜厚ｄ_Ｎを、エリプソメータにて測定する（ステップＳ３１２）。

【0061】

以上、ステップＳ３００乃至ステップＳ３１２は、本実施形態における成膜時間の設定方法における膜厚測定工程である。

【0062】

次に、ステップＳ３０４にて測定された、Ｎ−１サイクル時における第１スロット乃至第５スロットの各膜厚ｄ_Ｎ−１の群、ステップＳ３０８にて測定された、Ｎ−１サイクルとＮサイクルの途中時間における第１スロット乃至第５スロットの各膜厚ｄ_{Ｎ−１〜Ｎ}の群、及び、ステップＳ３１２にて測定された、Ｎサイクル時における第１スロット乃至第５スロットの各膜厚ｄ_Ｎの群において、面間均一性を比較する（ステップＳ３１４）。

【0063】

面間均一性を比較した結果、仮にＮサイクル時の第１スロット乃至第５スロットの各膜厚ｄ_Ｎの群の面間均一性が他の時間の群の面間均一性に比べて良好である、例えば、各膜厚ｄ_Ｎの厚みが最も近接している、と判断される場合は、当初、仮に設定しているＮサイクルまでの時間を正式に成膜時間として設定する（ステップＳ３１６）。

【0064】

一方、面間均一性を比較した結果、Ｎ−１サイクル時の第１スロット乃至第５スロットの各膜厚ｄ_Ｎ−１の群の面間均一性が他の時間の群の面間均一性に比べて良好であると判断される場合は、当初、仮に設定しているＮサイクルを修正し、Ｎ−１サイクルまでの時間を正式に成膜時間として設定する（ステップＳ３１６）。

【0065】

以上、ステップＳ３１４，Ｓ３１６は、本実施形態における成膜時間の設定方法における成膜時間特定工程である。

【0066】

しかしながら、実際には、既述する原料ガスの提供開始時の影響等に起因して、仮に設定されるＮサイクルとその１つ手前のＮ−１サイクルの間において（上記Ｎ−１サイクル＋１秒もしくはＮ−１サイクル＋２秒）、面間均一性が最も良好となる時間が特定され易い。そこで、以下、図１１及び図１２を用いて、ＮサイクルとＮ−１サイクルの間において成膜時間を特定し、設定する方法（成膜時間特定工程）を説明する。

【0067】

図１１は、実施形態に係る成膜時間の設定方法を行った結果を示す図であり、仮成膜処理のＮ−１サイクル（ここでは、７４サイクル）乃至Ｎサイクル（ここでは、７５サイクル）までの各スロットにおけるシリコン含有膜の膜厚の測定結果と膜厚均一性の算定結果をともに示す図である。ここでは、Ｎサイクル終了後においても原料ガスノズル３１からの原料ガスの出流れ分があることから、この出流れ分を酸化するべく、Ｎサイクル＋１秒（２２６秒）までの膜厚測定を行っているが、図１１においては、２２２秒から２２５秒までの膜厚の経時変化に注目すればよい。ここで、膜厚均一性は、各時間における第１スロット乃至第５スロットのシリコン含有膜の膜厚の平均値と対象スロットのシリコン含有膜の膜厚の差分を平均値で除し、１００を乗じてパーセンテージで示すものである。

【0068】

各時間における各スロットのシリコン含有膜の膜厚測定結果を、図１１に示すように、時間軸と膜厚軸を有するグラフ上にプロットし、スロット毎に各時間における膜厚のプロット同士を直線で繋いで折れ線グラフを作成する。なお、図示例のように、プロット同士を直線で繋ぐ変わりに、曲線で繋いだり、各プロット間を通る近似曲線を求めてグラフ化してもよい。

【0069】

図１０に示すように、本実施形態にかかる仮成膜処理では、第１スロットと第５スロットの中間位置に原料ガスノズル３１を位置決めし、回転テーブル２を回転させて第１スロットから原料ガスの供給を行っている。図１１における第１スロットの膜厚の経時変化を見ると、Ｎ−１サイクル（７４サイクル）開始時の２２２秒から次の２２３秒の間に原料ガスの供給が行われることに応じて、膜厚は９．３２ｎｍから９．４０ｎｍへ厚くなっている。さらに、１秒後の２２４秒、及びＮサイクル（７５サイクル）時の２２５秒においては、第１スロットへの原料ガスの供給がないことから膜厚の変動は殆ど無く、Ｎサイクル時（２２５秒時）に９．４１ｎｍの膜厚となっている。

【0070】

第２スロットも２２３秒までの間に原料ガスの供給があることにより、膜厚の経時変化の傾向は第１スロットとほぼ同様であり、２２２秒で９．３１ｎｍの膜厚は、２２５秒で９．４１ｎｍと第１スロットとほぼ同様の膜厚の変化量となる。

【0071】

第３スロットでは、２２３秒と２２４秒の間に原料ガスの供給が行われることから、２２２秒及び２２３秒でほぼ同様の膜厚であり（それぞれ、９．３０ｎｍ、９．３１ｎｍ）、２２４秒で９．４０ｎｍに膜厚が厚くなり、２２４秒から２２５秒にかけては膜厚の変化がない。

【0072】

第４スロットは、他のスロットとは傾向が若干異なるものの、２２３秒と２２４秒の間に原料ガスの供給が行われ、９．３４ｎｍから９．３８ｎｍに膜厚が厚くなり、２２４秒から２２５秒にかけても膜厚が厚くなる結果、最終的には他のスロットと同様に９．４１ｎｍの膜厚となっている。

【0073】

以上、第１スロット乃至第４スロットの４つのスロットに関しては、Ｎ−１サイクルである２２２秒時の各シリコン含有膜の膜厚は同程度であり（９．３０ｎｍ乃至９．３２ｎｍ）、Ｎサイクルである２２５秒時の各シリコン含有膜の膜厚も同程度である（９．４０ｎｍ乃至９．４１ｎｍ）。

【0074】

一方、第５スロットのシリコン含有膜の膜厚の経時変化を見ると、Ｎ−１サイクルである２２２秒時のシリコン含有膜の膜厚は９．３５ｎｍであり、他のスロットの２２２秒時におけるシリコン含有膜の膜厚に比べて０．０４ｎｍ程度厚くなっている。また、Ｎサイクルである２２５秒時のシリコン含有膜の膜厚は９．４３ｎｍであり、他のスロットの２２５秒時におけるシリコン含有膜の膜厚に比べて０．０３ｎｍ程度厚くなっている。

【0075】

このように第５スロットのシリコン含有膜の膜厚が他のスロットのシリコン含有膜の膜厚に比べて若干厚くなっている理由は、上記するように、原料ガスの供給開始時における第５スロットへの流れ込みが一つの要因である。いずれにしても、成膜時間を当初設定した７５サイクルで２２５秒とした場合、第５スロットのシリコン含有膜の膜厚と他のスロットのシリコン含有膜の膜厚との間に誤差があることから、各スロットにおけるシリコン含有膜の膜厚に関する面間均一性に関しては、改善の余地がある。

【0076】

図１１より、仮に設定されたＮサイクル（２２５秒）の仮の成膜時間と、その１秒手前の２２４秒の間において、５つのスロットのシリコン含有膜の膜厚の経時変化グラフの交点が含まれるエリアＡＲの存在が確認できる。そこで、図１２に示すように、２２４秒から２２５秒までの経時変化グラフを抽出する。

【0077】

第１スロット乃至第４スロットに関しては、２２５秒時のシリコン含有膜の膜厚に差は殆ど無く、２２４秒時のシリコン含有膜の膜厚の差も僅かである。そこで、第５スロット以外の第１スロット乃至第４スロットの２２４秒と２２５秒の間は、共通する膜厚とし、かつ膜厚の変化が無いものとし、一義的な膜厚ｄ_ＮＦＩＸとして設定する。図示例では、２２４秒から２２５秒までの間の第１スロット乃至第４スロットのシリコン含有膜の膜厚ｄ_Ｎを一義的に膜厚ｄ_ＮＦＩＸ＝９．４１ｎｍとし、ｙ＝９．４１なる時間軸に平行なグラフ（図１２における点線グラフ）を作成する。

【0078】

また、第５スロットに関しては、２２４秒の膜厚プロットと２２５秒の膜厚プロットを直線で繋ぎ、時間で変動する一次関数のグラフを作成する。図示例では、ｙ＝０．０８ｘ−８．５７なる一次関数グラフとなる。

【0079】

２つのグラフ、ｙ＝９．４１と、ｙ＝０．０８ｘ−８．５７との交点を求めると、成膜時間は２２４．７５秒となる。本実施形態による成膜時間の設定方法では、この２２４．７５秒を、正式な成膜時間と特定し、２２４．７５秒を成膜時間に設定する。すなわち、当初、仮に設定したサイクルタイムＴ（＝３秒）×７５サイクル＝２２５秒から０．２５秒マイナスした時間（あるいは、７４サイクルである２２２秒に２．７５秒プラスした時間）を成膜時間とする。

【0080】

ここで、以下の表１において、Ｎ−１サイクル時（２２２秒時）における各スロットのシリコン含有膜の膜厚に関する面間均一性に関する算定結果と、上記方法にて求めた２２４．７５秒時におけるにおける各スロットのシリコン含有膜の膜厚に関する面間均一性に関する算定結果を示す。

【0081】

【表1】

表１において、１Ｓ乃至５Ｓは、それぞれ第１スロット乃至第５スロットを示す。

【0082】

表１より、成膜時間が２２４．７５秒の場合は、第５スロットのシリコン含有膜の膜厚も他のスロットのシリコン含有膜の膜厚と同程度となり、優れた面間均一性が得られることが確認できる。

【0083】

このように、回転テーブル２を回転させながら複数のウエハＷ上にシリコン含有膜を順に成膜処理する成膜方法において、ターゲット膜厚と回転テーブルの回転速度（サイクルタイムＴ）に基づいて仮のサイクル数Ｎと仮の成膜時間を設定する。サイクルＮ−１時における各スロットのシリコン含有膜の膜厚を測定するとともに、サイクルＮ時における各スロットのシリコン含有膜の膜厚を測定する。さらに、サイクルＮ−１からサイクルＮの間の時間を分割し、各分割時間において、各スロットのシリコン含有膜の膜厚を測定する。これらの測定結果に基づき、面間均一性が最も良好な成膜時間を、サイクルＮ−１とサイクルＮの間に特定し、これを成膜時間とすることにより、各ウエハＷに形成されるシリコン含有膜の膜厚等に関し、優れた面間均一性を得ることができる。

【0084】

なお、上記実施形態に挙げた構成等に対し、その他の構成要素が組み合わされるなどした他の実施形態であってもよく、ここで示した構成に本発明が何等限定されるものではない。この点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。

【符号の説明】

【0085】

１ 真空容器
２ 回転テーブル（回転テーブル）
４ 凸部
２４ 凹部
３１ 原料ガスノズル
３２ 反応ガスノズル
４１，４２ 分離ガスノズル
５１ 分離ガス供給管
６１，６２，６３ 排気口
６３ 排気管
６５ 圧力調整器
７ ヒータユニット
７２，７３ パージガス供給管
８１ 分離ガス供給管
１００ 処理室
２００ 制御部
１０００ 成膜装置
Ｗ ウエハ（基板）
Ｐ１ 第１の処理領域
Ｐ２ 第２の処理領域
Ｄ 分離領域
Ｃ 中心領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】