特許 6971887 成膜方法及び成膜装置

(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】6971887

(24)【登録日】2021年11月5日

(45)【発行日】2021年11月24日

(54)【発明の名称】成膜方法及び成膜装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/316 20060101AFI20211111BHJP

   H01L 21/31 20060101ALI20211111BHJP

   C23C 16/455 20060101ALI20211111BHJP

   C23C 16/44 20060101ALI20211111BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/316 X

   H01L21/31 B

   C23C16/455

   C23C16/44 G

【請求項の数】11

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2018-38039(P2018-38039)

(22)【出願日】2018年3月2日

(65)【公開番号】特開2019-153700(P2019-153700A)

(43)【公開日】2019年9月12日

【審査請求日】2020年8月21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】三浦 紘樹

(72)【発明者】

【氏名】小堆 正人

【審査官】 長谷川 直也

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１６−０４２５６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−２２０３４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１８９４８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１４２０３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１１６８２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１３５４６４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３１６

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

Ｃ２３Ｃ １６／４５５

Ｃ２３Ｃ １６／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

原料ガス供給部と、クリーニングガス供給部とを有する成膜装置を用いた成膜方法であって、
前記成膜装置の処理室に基板を搬入する搬入工程と、
前記処理室内の圧力及び温度を含む成膜条件を調整する成膜前処理工程と、
前記クリーニングガス供給部にパージガスを供給することなく前記原料ガス供給部から原料ガスを基板に供給して前記原料ガスを前記基板に吸着させる工程と、
前記クリーニングガス供給部にパージガスを供給することなく、前記原料ガスが吸着した前記基板に前記原料ガスと反応して反応生成物を生成可能な反応ガスを供給し、前記基板上に前記反応生成物を堆積させる工程と、
前記原料ガスを前記基板に吸着させる工程及び前記基板上に前記反応生成物を堆積させる工程を、前記反応生成物が所定の厚さとなるまで周期的に繰り返す成膜工程と、
前記成膜工程の後に、前記原料ガスの供給を停止して前記処理室内の状態を調整する成膜後処理工程と、
前記基板を前記処理室から搬出する搬出工程と、を有し、
前記搬入工程、前記成膜前処理工程、前記成膜工程、前記成膜後処理工程及び前記搬出工程を周期的に繰り返し、前記成膜工程以外の前記搬入工程、前記成膜前処理工程、前記成膜後処理工程及び前記搬出工程の一部又は総ての期間において、前記クリーニングガス供給部にパージガスを供給して前記クリーニングガス供給部をパージするクリーニングラインパージ工程を更に有する成膜方法。

【請求項2】

前記クリーニングラインパージ工程は、前記搬出工程と前記搬入工程との間の前記処理室内に前記基板が存在しないときに行われる請求項１に記載の成膜方法。

【請求項3】

前記処理室は複数の基板を収容可能であり、
前記搬入工程及び前記搬出工程は、前記複数の基板の１枚を前記処理室から搬出してから搬出したスペースに新たな基板を搬入する差替え工程を含む請求項１又は２に記載の成膜方法。

【請求項4】

前記クリーニングガス供給部は、前記原料ガス供給部の近傍に配置されている請求項１乃至３のいずれか一項に記載の成膜方法。

【請求項5】

前記クリーニングガス供給部は、前記処理室内に設けられた排気口からの排気により形成される排気方向において、前記原料ガス供給部の上流側に設けられた請求項１乃至３のいずれか一項に記載の成膜方法。

【請求項6】

前記処理室内には、複数の基板を周方向に沿って載置可能な基板載置領域を有する回転テーブルが設けられ、
前記回転テーブルの上方において、前記回転テーブルの回転方向に沿って互いに離間して原料ガス吸着領域及び反応生成物堆積領域が設けられ、
前記回転テーブルを回転させることにより、前記複数の基板に前記原料ガス吸着領域及び前記反応生成物堆積領域を順次通過させ、
前記複数の基板が前記原料ガス吸着領域を通過したときに前記原料ガスを前記基板に吸着させる工程を実行し、
前記複数の基板が前記反応生成物堆積領域を通過したときに前記基板上に前記反応生成物を堆積させる工程を実行する請求項１乃至３又は５のいずれか一項に記載の成膜方法。

【請求項7】

前記原料ガス供給部及び前記クリーニングガス供給部は、前記回転テーブルの半径方向に沿って延びた直線的な平面形状を有するとともに、略平行に並んで、前記原料ガス吸着領域内に設けられている請求項６に記載の成膜方法。

【請求項8】

前記原料ガス供給部及び前記クリーニングガス供給部は、シャワーヘッドの底面に設けられている請求項７に記載の成膜方法。

【請求項9】

前記原料ガス供給部及び前記クリーニングガス供給部は、前記回転テーブルに平行に設けられた整流板に覆われた互いに独立したガスノズルである請求項７に記載の成膜方法。

【請求項10】

処理室と、
前記処理室内に設けられ、周方向に沿って基板を載置可能な基板載置領域を有する回転テーブルと、
前記回転テーブルの表面に原料ガスを供給可能であり、前記回転テーブルの半径方向に沿って延び、前記基板載置領域を前記半径方向において覆うように設けられた原料ガス供給部と、
前記原料ガス供給部の近傍で、前記原料ガス供給部と略平行に設けられたクリーニングガス供給部と、
前記原料ガス供給部及び前記クリーニングガス供給部の前記回転テーブルの回転方向下流側に、前記原料ガス供給部及び前記クリーニングガス供給部と離間して設けられ、前記原料ガスと反応して反応生成物を堆積可能な反応ガスを供給する反応ガス供給部と、
前記クリーニングガス供給部からパージガスを供給しない状態で前記原料ガス供給部から前記原料ガス、前記反応ガス供給部から前記反応ガスを供給させるとともに、前記回転テーブルを回転させて前記基板の表面への前記原料ガスの吸着、前記基板の表面に吸着した前記原料ガスと前記反応ガスとの反応により前記反応生成物を前記基板の表面上に堆積させる成膜工程を実施する制御を行う制御部と、を有する成膜装置。

【請求項11】

前記制御部は、前記成膜工程を実施していないいずれかのときに、前記クリーニングガス供給部から前記パージガスを供給させる制御を行う請求項１０に記載の成膜装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、成膜方法及び成膜装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、成膜装置の容器内に回転可能に設けられ、表面に基板が載置される基板載置領域を含むサセプタを回転するステップと、サセプタの上方に配置され、サセプタの表面に向かって開口する第１の凹部状部材により区画される逆凹状の空間に、サセプタの表面に沿って延びるガスノズルからクリーニングガスを供給するステップと、第１の凹部状部材と、第１の凹部状部材を覆う第２の凹部状部材との間に画成されるガス流路を通してクリーニングガスを排気するステップと、を備えるクリーニング方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

特許文献１においては、成膜装置を用いて成膜を行っている場合には、Ｎ_２ガス又は不活性ガスをガスノズルから流し、ガス流路と排気管とを通してＮ_２ガスを排気し、反応ガスとの混合を防いでいる。このように、成膜装置のクリーニングに用いられるクリーニングガスは、容器内に設けられたガスノズル等のガス供給手段から供給されるが、かかるガスノズルは、クリーニングガスを供給しない成膜中には、ガスの逆流を防止すべく、パージガスが供給されているのが一般的である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１０−１５３８０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、クリーニングガス供給用のガスノズルは、原料ガスノズル及びその周辺の部材を効率良くクリーニングする観点から、原料ガスノズル付近に配置される場合も多く、成膜中にクリーング供給用のガスノズルからＮ_２ガス等のパージガスを供給すると、成膜の均一性に影響を与え、薄膜の品質を低下させるおそれがある。また、クリーニングガス供給用のガスノズルも、サセプタ表面全体を均一にクリーニングする観点から、原料ガスノズルと同程度の長さを有する場合がある。このような場合には、クリーニングガスノズルが必ずしも原料ガスノズルに接近して配置されていなくても、成膜中のパージガスの供給が成膜の均一性に影響を及ぼす場合がある。

【0006】

そこで、本発明は、成膜の均一性を損なうことなく、パーティクルの発生を抑制することができる成膜方法及び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】

【0007】

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、原料ガス供給部と、クリーニングガス供給部とを有する成膜装置を用いた成膜方法であって、
前記成膜装置の処理室に基板を搬入する搬入工程と、
前記処理室内の圧力及び温度を含む成膜条件を調整する成膜前処理工程と、
前記クリーニングガス供給部にパージガスを供給することなく前記原料ガス供給部から原料ガスを基板に供給して前記原料ガスを前記基板に吸着させる工程と、
前記クリーニングガス供給部にパージガスを供給することなく、前記原料ガスが吸着した前記基板に前記原料ガスと反応して反応生成物を生成可能な反応ガスを供給し、前記基板上に前記反応生成物を堆積させる工程と、
前記原料ガスを前記基板に吸着させる工程及び前記基板上に前記反応生成物を堆積させる工程を、前記反応生成物が所定の厚さとなるまで周期的に繰り返す成膜工程と、
前記成膜工程の後に、前記原料ガスの供給を停止して前記処理室内の状態を調整する成膜後処理工程と、
前記基板を前記処理室から搬出する搬出工程と、を有し、
前記搬入工程、前記成膜前処理工程、前記成膜工程、前記成膜後処理工程及び前記搬出工程を周期的に繰り返し、前記成膜工程以外の前記搬入工程、前記成膜前処理工程、前記成膜後処理工程及び前記搬出工程の一部又は総ての期間において、前記クリーニングガス供給部にパージガスを供給して前記クリーニングガス供給部をパージするクリーニングラインパージ工程を更に有する。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、成膜の面内均一性を向上させるとともに、パーティクルの発生を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施形態に係る成膜装置を示す概略断面図である。

【図2】本発明の実施形態に係る成膜装置の真空容器内の構成を示す概略斜視図である。

【図3】本発明の実施形態に係る成膜装置の真空容器内の構成を示す概略平面図である。

【図4】本発明の実施形態に係る成膜装置の回転テーブルの同心円に沿った真空容器の概略断面図である。

【図5】本発明の実施形態に係る成膜装置の別の概略断面図である。

【図6】本発明の実施形態に係る成膜装置のシャワーヘッドの底面板の下面の構成の一例を示した図である。

【図7】本発明の実施形態に係る成膜装置のシャワーヘッドの底面板の上面の構成の一例を示した図である。

【図8】本発明の実施形態に係る成膜装置のシャワーヘッドの全体構成の一例を示した斜視図である。

【図9】原料ガス供給部及びクリーニングガス供給部をノズルで構成した場合の実施形態を示した平面図である。

【図10】原料ガス供給部及びクリーニングガス供給部をノズルで構成した場合の実施形態を示した断面図である。

【図11】本実施形態に係る成膜方法の第１のシーケンスを示した図である。

【図12】本実施形態に係る成膜方法の第２のシーケンスを示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

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。

【0011】

［成膜装置］
まず、本発明の実施形態に係る成膜装置について説明する。図１から図３までを参照すると、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、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、を備えている。真空容器１は、内部に収容したウェハの表面上に成膜処理を行うための処理室である。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。

【0012】

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は真空容器１の底部１４を貫通し、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。ケース体２０はその上面に設けられたフランジ部分が真空容器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の内部雰囲気と外部雰囲気との気密状態が維持されている。

【0013】

回転テーブル２の表面部には、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）の基板である半導体ウェハ（以下「ウェハ」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だけにウェハＷを示す。この凹部２４は、ウェハＷの直径よりも僅かに例えば４ｍｍ大きい内径と、ウェハＷの厚さにほぼ等しい深さとを有している。したがって、ウェハＷが凹部２４に収容されると、ウェハＷの表面と回転テーブル２の表面（ウェハＷが載置されない領域）とが同じ高さになる。凹部２４の底面には、ウェハＷの裏面を支えてウェハＷを昇降させるための例えば３本の昇降ピンが貫通する貫通孔（いずれも図示せず）が形成されている。

【0014】

図２及び図３は、真空容器１内の構造を説明するための図であり、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、原料ガス吸着領域Ｐ１を構成するシャワーヘッド３０の底面板３１、各々例えば石英からなるクリーニングガスノズル６０、反応ガスノズル５０、及び分離ガスノズル４１、４２が真空容器１の周方向（回転テーブル２の回転方向（図３の矢印Ａ））に互いに間隔をおいて配置されている。図示の例では、後述の搬送口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５０、分離ガスノズル４１、底面板３１、分離ガスノズル４２、クリーニングガスノズル６０がこの順番で配列されている。シャワーヘッド３０の底面板３１には、主原料ガス供給部３２、軸側原料ガス供給部３３、外周側原料ガス供給部３４、クリーニングガス供給部３５が形成されている。主原料ガス供給部３２、軸側原料ガス供給部３３、外周側原料ガス供給部３４は、各々、原料ガス（プリカーサ）を供給するための原料ガス供給手段であり、各々の底面には、図示しない複数のガス吐出孔が形成され、回転テーブル２の径方向に沿って原料ガスを供給する。主原料ガス供給部３２は、ウェハＷの中心を含む主要部分を覆うことができるように回転テーブル２の半径方向に沿って半径の大半を覆うように延在している。一方、軸側原料ガス供給部３３は、回転テーブル２の半径の軸側の１／４程度の所定領域にのみ延在しており、外周側原料ガス供給部３４は、回転テーブル２の半径の外周側の１／４程度の所定領域にのみ延在している。いずれの原料ガス供給部３２〜３４も、回転テーブル２の半径方向に沿って延在して配置されている。そして、原料ガス供給部３２〜３４全体で、凹部２４を含む回転テーブル２の半径の略全体を覆っている。なお、本実施形態においては、原料ガス供給部３２〜３４が軸側、中心、外周側の３つの領域に分割された構成を有するが、回転テーブル２の半径の略全体を覆うことができれば、原料ガス供給部３２〜３４は１つの直線状の形状を有して構成されてもよいし、２分割で構成されてもよい。なお、以後、主原料ガス供給部３２、軸側原料ガス供給部３３及び外周側原料ガス供給部３４をまとめて、原料ガス供給部３２〜３４と呼んでもよいこととする。

【0015】

本実施形態においては、軸側原料ガス供給部３３及び外周側原料ガス供給部３４が、主原料ガス供給部３２から供給される原料ガスの流れを妨げることなく面内均一性を高める膜厚調整用の原料ガスを供給することも可能な構成としているが、かかる構成は必須ではなく、用途に応じて原料ガス供給部３２〜３４を構成することができる。

【0016】

ガスノズル５０、６０、４１、４２は、各ノズル５０、６０、４１、４２の基端部であるガス導入ポート５０ａ、６０ａ、４１ａ、４２ａ（図３）を容器本体１２の外周壁に固定することにより、真空容器１の外周壁から真空容器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に対して水平に伸びるように取り付けられている。

【0017】

一方、原料ガス供給部３２、軸側原料ガス供給部３３及び外周側原料ガス供給部３４は、図示しないシャワーヘッド３０の底面板３１に設けられているので、シャワーヘッド３０に導入された原料ガス及び原料ガスが原料ガス供給部３２、軸側原料ガス供給部３３及び外周側原料ガス供給部３４を介して真空容器１内に導入されることになる。

【0018】

本実施形態においては、図３に示されるように、主原料ガス供給部３２は、配管１１２及び流量制御器１２２などを介して、原料ガスの供給源１３２に接続されている。軸側原料ガス供給部３３は、配管１１３及び流量制御器１２３などを介して、軸側原料ガスの供給源１３３に接続されている。更に、外周側原料ガス供給部３４は、配管１１４及び流量制御器１２４などを介して、外周側原料ガスの供給源１３４に接続されている。なお、原料ガスは、例えば、有機アミノシランガス等のシリコン含有ガスや、ＴｉＣｌ_４等のチタン含有ガス等である。また、軸側原料ガス及び外周側原料ガスは、基本的には原料ガスと同じガスであるが、キャリアガスとして用いられる窒素ガス等の不活性ガス、Ｈｅ、Ａｒ等の希ガスとの混合比を主原料ガス供給部３２と異ならせて供給してもよい。このように、軸側原料ガス供給部３３及び外周側原料ガス供給部から供給される原料ガスは、用途及びプロセスに応じて、膜厚の調整等、面内均一性を高めるのに好ましいガスの供給態様を適宜選択することができる。

【0019】

なお、各原料ガス供給源１３２〜１３４は、原料ガス供給部３２、軸側原料ガス供給部３３及び外周側原料ガス供給部３４に個別に１対１で接続された構成が示されているが、混合ガスを供給する場合には、更に配管を増加させて供給路同士を接続し、適切な混合比で原料ガス供給部３２、軸側原料ガス供給部３３及び外周側原料ガス供給部３４に最終的に個別にガスを供給する構成としてもよい。つまり、原料ガス供給部３２及び軸側原料ガス供給部３３の双方に同一のガスを含んだ混合ガスを供給する場合には、共通のガス供給源１３２〜１３４から、同一種類のガスを導入し、各々に最終的な混合ガスを個別に供給する構成としてもよい。即ち、最終的に原料ガス供給部３２、軸側原料ガス供給部３３及び外周側原料ガス供給部３４の各々に個別にガスを供給できる構成であれば、途中のガス供給路の接続構成は問わない。また、このような３分割ではなく、１つの原料ガス供給部を構成する場合には、原料ガス供給源１３２〜１３４、流量制御器１２２〜１２４も１つとすることができる。

【0020】

また、クリーニングガス供給部３５は、配管１１５及び流量制御器１２５などを介して、クリーニングガスの供給源１３５に接続されている。クリーニングガスは、回転テーブル２の表面上に堆積した薄膜をエッチングにより除去可能なガスが用いられ、例えば、ＣｌＦ_３、ＣＦ_４、Ｃ_２Ｆ_６、Ｃ_３Ｆ_８、ＣＨＦ_３、ＮＦ_３、Ｆ_２等、フッ素含有ガスを含む種々のクリーニングガスを用いることができる。

【0021】

反応ガスノズル５０は、配管１１１及び流量制御器１２１等を介して、反応ガスの供給源１３１に接続されている。反応ガスは、原料ガスと反応して反応生成物を生成するガスであり、例えば、シリコン含有ガスに対してはＯ_３等の酸化ガス、チタン含有ガスに対してはＮＨ_３等の窒化ガス等が該当する。即ち、酸化膜を成膜する場合には、Ｏ_２、Ｏ_３、Ｈ_２Ｏ、Ｈ_２Ｏ_２等の酸化ガスが用いられ、窒化膜を成膜する場合には、ＮＨ_３等の窒化ガスが用いられる。

【0022】

なお、必要に応じて、反応ガスノズル５０の上方に誘導結合型（ＩＣＰ、Inductively-Coupled Plasma）のプラズマ発生器を設け、活性化した酸素やアンモニアをウェハＷに供給してもよい。例えば、図３の破線８０で示した領域に、真空容器１の天板１１上にＩＣＰプラズマ発生器を設けてもよい。酸化及び窒化に改質効果を加えることができる。この場合、酸化ガスとしては酸素が用いられ、窒化ガスとしてはアンモニアの他、窒素も用いることができる。

【0023】

クリーニングガスノズル６０は、配管１１６及び流量制御器１２６等を介して、クリーニングガスの供給源１３６に接続されている。クリーニングガスノズル６０から供給されるクリーニングガスは、原則としてクリーニングガス供給部３５から供給されるクリーニングガスと同一のガスが用いられ、上述ように、例えばＣｌＦ_３、ＣＦ_４、Ｃ_２Ｆ_６、Ｃ_３Ｆ_８、ＣＨＦ_３、ＮＦ_３、Ｆ_２等、フッ素含有ガスを含む種々のクリーニングガスを用いることができる。

【0024】

また、反応ガスノズル５０及びクリーニングガスノズル６０は、必要に応じて、シャワーヘッドとして構成してもよい。例えば、図３の破線８０で示した領域にシャワーヘッドと設けてもよい。このように、ガス供給部の構成及び供給態様は、用途に応じて種々の形態を採用することができる。

【0025】

分離ガスノズル４１、４２は、いずれも不図示の配管及び流量制御バルブなどを介して、分離ガスの供給源（図示せず）に接続されている。分離ガスとしては、窒素（Ｎ_２）ガスなどの不活性ガスや、ヘリウム（Ｈｅ）やアルゴン（Ａｒ）などの希ガスを用いることができる。本実施形態では、Ｎ_２ガスを用いる例を挙げて説明する。

【0026】

反応ガスノズル５０及びクリーニングガスノズル６０には、回転テーブル２に向かって開口する複数のガス吐出孔が、処理ガスノズル６０、６１の長さ方向に沿って、例えば１０ｍｍの間隔で配列されている。シャワーヘッド３０の底面板３１の下方領域は、第１の反応ガスをウェハ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５０の下方領域は、第１の処理領域Ｐ１においてウェハＷに吸着した第１の反応ガスと反応する反応ガスを供給し、反応生成物の分子層を生成する第２の処理領域Ｐ２となる。なお、反応生成物の分子層が、成膜される薄膜を構成する。ここで、第１の処理領域Ｐ１は、原料ガスをウェハＷ上に吸着させる領域であるので、原料ガス吸着領域Ｐ１と呼んでもよいこととする。同様に、第２の処理領域Ｐ２は、原料ガスと反応して反応生成物を生成可能な反応ガスを供給する領域であるので、反応領域Ｐ２と呼んでもよいこととする。

【0027】

再び図２及び図３を参照すると、真空容器１内には２つの凸状部４が設けられている。立体形状の詳細は後述するが、凸状部４は、分離ガスノズル４１、４２とともに分離領域Ｄを構成するため、回転テーブル２に向かって突出するように天板１１の裏面に取り付けられている。また、凸状部４は、頂部が円弧状に切断された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、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。

【0028】

図４は、シャワーヘッド３０の底面板３１からクリーニングガスノズル６０まで回転テーブル２の同心円に沿った真空容器１の断面を示している。図示のとおり、天板１１の裏面に凸状部４が取り付けられているため、真空容器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）とが存在する。天井面４４は、頂部が円弧状に切断された扇型の平面形状を有している。また、図示のとおり、凸状部４には周方向中央において、半径方向に伸びるように形成された溝部４３が形成され、分離ガスノズル４２が溝部４３内に収容されている。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。また、高い天井面４５の下方の空間に、シャワーヘッド３０の底面板３１及び処理ガスノズル６０がそれぞれ設けられている。処理ガスノズル６０は、天井面４５から離間したウェハＷの近傍に設けられている。なお、図４に示すように、高い天井面４５の下方の右側の空間４８１に底面板３１が設けられ、高い天井面４５の下方の左側の空間４８２にクリーニングガスノズル６０が設けられる。

【0029】

また、凸状部４の溝部４３に収容される分離ガスノズル４１、４２には、回転テーブル２に向かって開口する複数のガス吐出孔４２ｈ（図４参照）が、分離ガスノズル４１、４２の長さ方向に沿って、例えば１０ｍｍの間隔で配列されている。

【0030】

また、クリーニングガスノズル６０も、回転テーブル２に対向して開口するガス吐出孔６３が、クリーニングガスノズル６０の長手方向に沿って、例えば、１０ｍｍの間隔で配列されている。

【0031】

シャワーヘッド３０の底面板３１に設けられた主原料ガス供給部３２、軸側原料ガス供給部３３及び外周側原料ガス供給部３４は、ガス吐出孔３２ａ、３３ａ（図４には図示せず）、３４ａを各々有する。図４に示されるように、例えば、主原料ガス供給部３２のガス吐出孔３２ａ及び外周側原料ガス供給部のガス吐出孔３４ａは、クリーニングガスノズル６０、分離ガスノズル４２のガス吐出孔６３、４２ｈとほぼ同じ高さに設けられてもよい。また、主原料ガス供給部３２のガス吐出孔３２ａと、外周側原料ガス供給部３４のガス吐出孔３４ａとの高さを異ならせてもよく、原料ガス供給部３２〜３４の形状は、用途に応じて種々の構成とすることができる。なお、主原料ガス供給部３２のガス吐出孔３２ａは、ガス導入路３２ｂを介して、天板１１の上面に設けられたガス導入部３２ｃに接続されている。同様に、外周側原料ガス供給部３４のガス吐出孔３４ａも、ガス導入路３４ｂを介して、天板１１の上面に設けられたガス導入部３４ｃに接続されている。

【0032】

天井面４４は、狭い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の吐出孔４２ｈ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を通して空間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の間に圧力の高い分離空間Ｈが形成される。また、分離空間Ｈから空間４８１及び４８２へ流れ出るＮ_２ガスが、第１の処理領域Ｐ１からの原料ガスと、第２の処理領域Ｐ２からの反応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からの原料ガスと、第２の処理領域Ｐ２からの反応ガスとが分離空間Ｈにより分離される。よって、真空容器１内において原料ガスと反応ガスとが混合し、反応することが抑制される。

【0033】

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、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。

【0034】

一方、天板１１の下面には、回転テーブル２を固定するコア部２１の外周を囲む突出部５（図２及び図３）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。

【0035】

図５は、天井面４４が設けられている領域を示す断面図である。図５に示すように、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。この屈曲部４６は、凸状部４と同様に、分離領域Ｄの両側から反応ガスが侵入することを抑制して、両反応ガスの混合を抑制する。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。

【0036】

容器本体１２の内周壁は、分離領域Ｄにおいては図５に示すように屈曲部４６の外周面と接近して垂直面に形成されているが、分離領域Ｄ以外の部位においては、図１に示すように例えば回転テーブル２の外端面と対向する部位から底部１４に亘って外方側に窪んでいる。以下、説明の便宜上、概ね矩形の断面形状を有する窪んだ部分を排気領域と記す。具体的には、第１の処理領域Ｐ１に連通する排気領域を第１の排気領域Ｅ１と記し、第２の処理領域Ｐ２に連通する領域を第２の排気領域Ｅ２と記す。これらの第１の排気領域Ｅ１及び第２の排気領域Ｅ２の底部には、図１から図３に示すように、それぞれ、第１の排気口６１０及び第２の排気口６２０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及び図３に示すように各々排気管６３０、６３１を介して真空排気手段である例えば真空ポンプ６４０、６４１に接続されている。また、第１の排気口６１０と真空ポンプ６４０との間の排気管６３０には圧力調整手段である自動圧力制御機器（ＡＰＣ、Auto Pressure Controller）６５０が設けられている。同様に、第２の排気口６２０と真空ポンプ６４１との間の排気管６３１には圧力調整手段である自動圧力制御器６５１が設けられ、第１の排気口６１０及び第２の排気口６２０の排気圧力が、各々独立して制御可能に構成されている。

【0037】

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、回転テーブル２を介して回転テーブル２上のウェハ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の上方空間から排気領域Ｅ１、Ｅ２に至るまでの雰囲気とヒータユニット７が置かれている雰囲気とを区画して回転テーブル２の下方領域へのガスの侵入を抑えるために、リング状のカバー部材７１が設けられている（図５）。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、分離領域Ｄにおいて凸状部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。

【0038】

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おり、また底部１４を貫通する回転軸２２の貫通穴の内周面と回転軸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Ａｒ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。また真空容器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）。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。

【0039】

また、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Ａｒ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との狭い空間５０を介して回転テーブル２のウェ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。したがって、空間５０により、第１の処理領域Ｐ１に供給されるＳｉ含有ガスと第２の処理領域Ｐ２に供給される酸化ガスとが、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】

真空容器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ェハ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におけるウェ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との間でウェハ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を貫通してウェハ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、本実施形態による基板処理装置には、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、後述する基板処理方法を基板処理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基板処理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記録媒体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】

制御部１００は、後述する本実施形態に係る成膜方法を実施するため、シャワーヘッド３０の原料ガス供給部３２〜３４及びクリーニングガス供給部３５に接続されるバルブ、流量制御器１２２〜１２５等も制御する。

【0043】

次に、本発明の実施形態に係る成膜装置の底面板３１を含むシャワーヘッド３０の構成についてより詳細に説明する。

【0044】

図６は、シャワーヘッド３０の底面板３１の底面（下面）の構成の一例を示した図である。図６に示されるように、底面板３１の下面には、主原料ガス供給部３２、軸側原料ガス供給部３３、外周側原料ガス供給部３４及びクリーニングガス供給部３５が形成されている。底面板３１は、全体として、軸側を中心として全体として略扇形の平面形状を有する。

【0045】

主原料ガス供給部３２、軸側原料ガス供給部３３及び外周側原料ガス供給部３４は総て、扇形の左右対称の中心よりも回転テーブル２の回転方向の上流側寄りに設けられている。これにより、原料ガスがウェハＷの表面に供給されてから、ウェハＷの表面に吸着するために十分な距離と時間を確保することができ、吸着効率が良好となる。よって、原料ガス供給部３２〜３４は、第１の処理領域Ｐ１の上流側に設けられることが好ましい。なお、軸側原料ガス供給部３３及び外周側原料ガス供給部３４は、原料ガス供給部３２の近傍に設けられ、原料ガス供給部３２から供給される原料ガスの濃度調整を行うことが可能な位置に設けられている。

【0046】

原料ガス供給部３２〜３４よりも更に上流側には、クリーニングガス供給部３５が設けられている。クリーニングガス供給部３５は、真空容器１内をクリーニングする際にクリーニング用のガスを供給するガス供給手段であり、メインテナンスの際に用いられる。クリーニングガス供給部３５は、ドライクリーニング時に真空容器１内にクリーニングガスを供給することにより、回転テーブル２をクリーニングするだけでなく、シャワーヘッド３０の底面板３１もクリーニングする。底面板３１には、原料ガス供給部３２〜３４も形成されており、クリーニング時にこれらもクリーニングした方が当然に好ましいため、クリーニングガス供給部３５は、原料ガス供給部３２〜３４よりも上流側に設けられることが好ましい。ここで、上流側とは、回転テーブル２の回転方向の上流側であるとともに、ドライクリーニング時に排気する排気口６１０の上流側でもある。即ち、ドライクリーニングは、排気孔６１０から真空ポンプ６４０で排気をしながら、かつ、回転テーブル２を回転させながら行う。排気口６１０の方にクリーニングガスは流れてゆくので、クリーニングガスの排気方向の上流側にクリーニングガス供給部３５を設ければ、広範囲に亘りクリーニングが可能となる。よって、クリーニングガス供給部３５は、ドライクリーニング時における排気方向の上流側に設けられることが好ましく、原料ガス供給部３２〜３４よりも更に上流側に設けられることがより好ましい。そして、排気方向の上流側は、回転テーブル２の回転方向の上流側と一致する。

【0047】

上述のように、原料ガス供給部３２〜３４も第１の処理領域Ｐ１内で回転テーブル２の回転方向の上流側に設けられることが好ましく、クリーニングガス供給部３５は、原料ガス供給部３２〜３４よりも排気方向上流側、即ち、回転テーブル２の回転方向の上流側に配置されることが好ましいので、クリーニングガス供給部３５は、第１の処理領域Ｐ１の上流側端部と、原料ガス供給部３２〜３４との間の狭い領域に設けられることになる。よって、クリーニングガス供給部３５は、原料ガス供給部３２〜３４の近傍に設けられる。図６においては、原料ガス供給部３２〜３４と隣り合うように、原料ガス供給部３２〜３４と略平行に並んで配置されている。このような配置の場合、成膜処理中において、クリーニングガス供給部３５から窒素等のパージガスを供給すると、原料ガス供給部３２〜３４からの原料ガス供給に影響を与えるおそれがある。即ち、原料ガス供給部３２〜３４から供給された原料ガスが、上流側の近傍から供給された窒素ガスの影響を受け、均一な原料ガスのウェハＷ上への吸着が行われず、面内均一性が低下するおそれがある。

【0048】

そこで、本実施形態に係る成膜装置及び成膜方法では、成膜処理時には、クリーニングガス供給部３５からのパージガスの供給は行わないようにする。これにより、成膜処理の面内均一性を向上させることができる。なお、クリーニングガス供給部３５内に、原料ガスが付着し、パーティクルとなるおそれもあるが、成膜時以外のタイミングでクリーニングガス供給部３５内にパージガスを供給し、そのようなパーティクル発生も防ぐ。このような成膜方法の詳細については後述する。

【0049】

図７は、シャワーヘッド３０の底面板３１の上面の構成の一例を示した図である。図７に示されるように、図６と対応する位置に原料ガス供給部３２、軸側原料ガス供給部３３、外周側原料ガス供給部３４及びクリーニングガス供給部３５が設けられる。また、図７において、主原料ガス供給部３２の底面には原料ガス吐出孔３２ａ、軸側原料ガス供給部３３の底面には軸側原料ガス吐出孔３３ａが設けられる。更に、外周側原料ガス供給部３４の底面には外周側原料ガス吐出孔３４ａが設けられ、クリーニングガス供給部３５の底面にも、クリーニングガス吐出孔３５ａが設けられている。

【0050】

なお、各ガス吐出孔３２ａ、３３ａ、３４ａ、３５ａは、直線状に形成されたガス供給部３２、３３、３４、３５の底面に、やはり直線状に配列されて設けられている。

【0051】

図８は、シャワーヘッド３０の全体構成の一例を示した斜視図である。図８に示されるように、シャワーヘッド３０は、底面板３１と、中段部３６と、上段部３７と、中央部３８と、ガス導入路３２ｂ〜３５ｂと、ガス導入部３２ｃ〜３５ｃとを有する。なお、シャワーヘッド３０は、底面板３１を含めて、例えば、アルミニウム等の金属材料で構成されてもよい。

【0052】

ガス導入部３２ｃ〜３４ｃ、３５ｃは、外部から原料ガス及びクリーニングガスをそれぞれ導入するための導入口であり、例えば、継手として構成される。ガス導入部３２ｃ〜３５ｃは、４つのガス導入路３２ｂ〜３５ｂに対応して４個設けられており、個別にガスの供給が可能な構成となっている。なお、ガス導入部３２ｃ〜３５ｃの下方には、ガス導入路３２ｂ〜３２ｃが形成され、図７で説明した原料ガス供給部３２〜３４及びクリーニングガス供給部３５に直接的に接続が可能な構成となっている。

【0053】

中央部３８は、ガス導入部３２ｃ〜３５ｃ及びガス導入路３２ｂ〜３５ｂを有するとともに、回転可能に構成されている。これにより、シャワーヘッド３０の角度を調整することができ、プロセスに応じて主原料ガス供給部３２、軸側原料ガス供給部３３及び外周側原料ガス供給部３４の位置を微調整することができる。

【0054】

上段部３７は、上部のフレームとして機能し、天板１１に設置可能な構造を有する。また、中段部３６は、上段部３７と底面板３１とを接続する役割を果たすとともに、クリーニングガス供給部３５のクリーニングガス供給路が内部に形成されており、クリーニングガスの供給路としても機能する。

【0055】

このように、シャワーヘッド３０においては、真空容器１の上面の天板１１から原料ガス及びクリーニングガスが導入される。

【0056】

図９は、原料ガス供給部及びクリーニングガス供給部をノズルで構成した場合の実施形態を示した平面図である。図１０は、原料ガス供給部及びクリーニングガス供給部をノズルで構成した場合の実施形態を示した断面図である。

【0057】

図９において、第１の処理領域Ｐ１内に、原料ガスノズル３２０と、クリーニングガスノズル３５０が設けられている。原料ガスノズル３２０及びクリーニングガスノズル３５０の上方側には、原料ガスをウェハＷに沿って通流させるために、且つ分離ガスがウェハＷの近傍を避けて真空容器１の天板１１側を通流するように、ノズルカバー２３０が設けられている。

【0058】

図１０に示すように、ノズルカバー２３０は、原料ガスノズル３２０及びクリーニングガスノズル３５０を収納するために下面側が開口する概略箱形のカバー体２３１と、このカバー体２３１の下面側開口端における回転テーブル２の回転方向上流側及び下流側に各々接続された板状体である整流板２３２とを備えている。なお、回転テーブル２の回転中心側におけるカバー体２３１の側壁面は、原料ガスノズル３２０及びクリーニングガスノズル３５０の先端部に対向するように回転テーブル２に向かって伸び出している。また、回転テーブル２の外縁側におけるカバー体２３１の側壁面は、原料ガスノズル３２０及びクリーニングガスノズル３５０に干渉しないように切り欠かれている。

【0059】

このように、シャワーヘッド３０ではなく、原料ガスノズル３２０及びクリーニングガスノズル３５０を用いた構成であってもよい。この場合にも、ノズルカバー２３０の下面（特に整流板２３２の下面）及び原料ガスノズル３２０を効果的にクリーニングする観点からは、クリーニングガスノズル３５０は、原料ガスノズル３２０の排気方向における上流側に、原料ガスノズル３２０に接近して隣り合うように平行に配置されることが好ましい。このような配置の場合にも、成膜処理時にクリーニングガスノズル３５０からパージガスを供給すると、成膜の面内均一性に影響を与えるおそれがあるので、本実施形態に係る成膜装置及び成膜方法を好適に適用できる。

【0060】

［成膜方法］
以下、本発明の実施形態に係る成膜方法について説明する。本実施形態に係る成膜方法では、上述の本実施形態に係る成膜装置を用いた例を挙げて説明する。本実施形態に係る成膜方法は、原料ガス及び反応ガスの種類は問わず、種々の薄膜を成膜するプロセスに適用可能であるが、説明の容易のため、原料ガスとしてＳｉ含有ガスを供給し、反応ガスとして酸化ガスを供給した例を挙げて説明する。

【0061】

まず、ウェハＷを真空容器１内に搬入する。ウェハＷ等の基板の搬入に際しては、先ず、ゲートバルブＧを開放する。そして、回転テーブル２を間欠的に回転させながら、搬送アーム１０により搬送口１５を介して回転テーブル２上に載置する。

【0062】

次いで、ゲートバルブＧを閉じて、真空ポンプ６４及び圧力調整部６５により真空容器１内を所定の圧力にした状態で、回転テーブル２を回転させながら、ヒータユニット７によりウェハＷを所定の温度に加熱する。この時、分離ガスノズル４１、４２からは、分離ガス、例えば、Ｎ_２ガスが供給される。このような真空容器１内の成膜条件の調整を、成膜前処理工程と呼ぶ。

【0063】

続いて、シャワーヘッド３０の原料ガス供給部３２〜３４からはシリコン含有ガスを供給し、反応ガスノズル５０からは酸化ガスを供給する。この時、シャワーヘッド３０のクリーニングガス供給部３５からは、パージガスを含む何れのガスも供給しない。これにより、原料ガス供給部３２〜３４からの原料ガスの流れに何ら影響を与えず、原料ガスの均一なウェハＷ表面への吸着が可能となる。

【0064】

ウェハＷの表面では、回転テーブル２の回転によって第１の処理領域Ｐ１においてＳｉ含有ガスが吸着し、次いで、第２の処理領域Ｐ２においてウェハＷ上に吸着したＳｉ含有ガスが、酸素ガスによって酸化される。これにより、薄膜成分であるシリコン酸化膜の分子層が１層又は複数層形成されて反応生成物が形成され、ウェハＷの表面上に堆積する。

【0065】

この時、第２の処理領域Ｐ２におけるクリーニングガスノズル６０からは、パージガスを含む何れのガスを供給しなくてもよいし、少量のパージガスを供給してもよい。第２の処理領域Ｐ２で反応ガスノズル５０から供給されるガスは酸化ガスであり、原料ガスよりも遥かに大流量で供給され、また、Ｓｉ含有ガスのような吸着をしないため、空間的なガス流の影響を受け難いためである。よって、第２の処理領域Ｐ２におけるクリーニングガスノズル６０からパージガスを供給するか否かは、プロセス、用途に応じて定めてよい。

【0066】

本実施形態においては、回転テーブル２の回転を続けることにより、ウェハＷ表面への原料ガスの吸着、ウェハＷ表面に吸着した原料ガス成分の酸化がこの順番で多数回に亘って行われる。即ち、ＡＬＤ法による成膜処理が、回転テーブル２の回転よって、多数回に亘って行われる。

【0067】

なお、本実施形態に係る成膜装置における第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２との間には、回転テーブル２の周方向に沿って分離領域Ｄを配置している。そのため、分離領域Ｄにおいて、Ｓｉ含有ガスと酸化ガスとの混合が阻止されながら、各ガスが排気口６１０、６２０に向かって排気されていく。この排気方向は、上述のように、回転テーブル２の回転方向と同一である。

【0068】

成膜処理により堆積した薄膜が所定膜厚に到達したら、原料ガス供給部３２〜３４からのＳｉ含有ガスの供給を停止する。その後、十分に酸化を行うため、反応ガスノズル５０
から酸化ガスを供給した状態で、回転テーブル２の回転を継続する成膜後処理工程を行う。これにより、未反応のＳｉ含有ガスが酸化ガスと反応し、シリコン酸化膜が緻密化され、品質が向上する。その後は、酸化ガスの供給も停止するとともに、パージガス（Ｎ_２）の供給も停止し、回転テーブル２の回転を停止させる。真空容器１内の温度、圧力等の条件も元に戻してよい。このような成膜後の処理を成膜後処理工程と呼ぶ。

【0069】

この後は、搬出工程が行われ、ウェハＷを真空容器１から搬出する。ウェハＷの搬出は、複数枚のウェハＷを順次搬出し、総てのウェハＷが真空容器１から搬出し、その後に新たなウェハＷを真空容器１内に搬入してもよい。一方、１枚のウェハＷを搬出したら、搬出して空いた凹部２４に新たなウェハＷを搬入するというように、１枚毎にウェハＷを差し替えるような搬出方法であってもよい。差替え搬出の場合には、次のウェハＷの搬入工程と処理済みのウェハＷの搬出工程が同時に行われることになる。

【0070】

このように、成膜処理では、基板搬入工程、成膜前処理工程、成膜工程、成膜後処理工程、及び基板搬出工程（基板差替え工程を含む）とからなる。このうち、成膜工程は、原料ガスがウェハＷに供給される工程であるが、他の工程は、原料ガスがウェハＷに供給されない工程である。よって、成膜工程以外の工程では、クリーニングガス供給部３５からパージガスを供給し、クリーニングガスラインをパージすることが可能である。即ち、本実施形態に係る成膜方法では、成膜工程において、クリーニングガス供給部３５からパージガスを供給することなく原料ガスをウェハＷに供給して吸着させる原料ガス吸着工程と、クリーニングガス供給部３５からパージガスを供給することなく反応ガスをウェハＷに供給して、ウェハＷの表面に吸着した原料ガスとの反応生成物を堆積させる反応工程とを含む。これにより、成膜処理の面内均一性を向上させることができる。

【0071】

そして、必要に応じて、成膜工程以外の基板搬入工程、成膜前処理工程、成膜後処理工程、及び基板搬出工程（基板差替え工程を含む）の一部又は総ての工程において、クリーニングガス供給部３５からパージガス（例えばＮ_２）を供給する工程を有する。これにより、成膜処理に影響を与えることなくクリーニングラインのパージを行い、原料ガスの付着に起因するパーティクルを低減させることができる。

【0072】

以下、本実施形態に係る成膜方法の具体的なシーケンスについて説明する。なお、供給するガスは一般化して説明する。

【0073】

図１１は、本実施形態に係る成膜方法の第１のシーケンスを示した図である。図１１において、シーケンス・ステップ番号と、具体的な工程との関係が示されている。

【0074】

まず、ステップＳ１において、基板搬入工程が行われる。具体的には、真空容器１内に複数枚のウェハＷが搬入され、凹部２４上に各々載置される。

【0075】

ステップＳ２では、成膜前処理工程が行われる。具体的には、真空容器１内の圧力、温度が成膜条件に合致するように調整され、分離ガス（パージガス）が真空容器１内に供給される。また、回転テーブル２の回転も開始する。

【0076】

この、ステップＳ１及びステップＳ２の基板搬入工程及び成膜前処理工程では、クリーニングガス供給部３５からパージガスを供給し、パージガスラインのパージが可能である。よって、必要に応じて、パージガスラインのパージを行ってもよい。

【0077】

ステップＳ３では、成膜工程が行われる。具体的には、クリーニングガス供給部３５からはパージガスを含む何れのガスも供給せずに、原料ガス供給部３２〜３４から原料ガスを供給するとともに、反応ガス供給部から反応ガス（酸化ガス又は窒化ガス）を供給し、回転テーブル２の回転を継続する。これにより、原料ガスのウェハＷへの吸着、吸着した原料ガスの酸化又は窒化が行われ、反応生成物の分子層が堆積する。原料ガスの供給の際、クリーニングガス供給部３５からはパージガスを含む何れのガスも供給されていないので、原料ガスの吸着は他のガスの影響を受けず、均一のウェハＷの表面に吸着する。これにより、成膜処理の均一性が向上する。なお、クリーニングガスノズル６０からのパージガスの供給は、必要に応じて行ってもよい。膜厚が所定の膜厚となるまで、ステップＳ３の成膜工程を繰り返す。所定の膜厚に到達したら、成膜工程を終了する。

【0078】

ステップＳ４では、成膜後処理工程が行われる。成膜後処理工程では、原料ガスの供給は停止し、反応ガス及び分離ガスの供給を継続する。又は、反応ガスの供給は行わずに、分離ガスのみを供給した状態で、回転テーブル２を継続的に回転させる。その後、回転テーブル２の回転を停止し、必要に応じて、圧力等の条件も変更し、真空容器１内の状態を調整する。即ち、ウェハＷを真空容器１から搬出するための準備を行う。この段階では、原料ガスの供給は停止しており、クリーニングガスラインのパージは可能な状態であるので、必要に応じてクリーニングガス供給部３５からパージガスを供給する。

【0079】

ステップＳ５では、基板差替え工程が行われる。具体的には、成膜処理がなされたウェハＷを真空容器１から搬出し、ウェハＷが搬出されて空になった凹部２４に新たなウェハＷを載置する。つまり、ウェハＷの搬出と搬入がウェハＷ毎（凹部２４毎）に順次行われる。基板差替え工程においても、クリーニングガスラインのパージは可能であるので、必要に応じて、クリーニングガス供給部３５からパージガスを供給する。

【0080】

ステップＳ６からは、ステップＳ２と同様に、成膜前処理工程を行う。内容は、ステップＳ２と同様であるので、その説明を省略する。成膜前処理工程においても、クリーニングガスラインのパージは可能であるので、必要に応じて、クリーニングガス供給部３５からパージガスを供給する。このように、ステップＳ４の成膜後処理工程から、ステップＳ６の成膜前処理工程までの期間において、連続的にクリーニングガスラインをパージすることも可能である。勿論、このうちの一部の工程で実施してもよい。更に、クリーニングガスラインのパージは、一部の工程の総ての期間でなくてもよく、一部の工程の一部の機関であってもよい。このように、クリーニングガスラインのパージは、成膜工程以外の任意の期間に行うことができる。

【0081】

ステップＳ７〜Ｓ９まで、ステップＳ３〜５と同様に、成膜工程、成膜後処理工程、基板差替え工程を繰り返す。以後、同様の繰り返しを行う。

【0082】

ステップＳｎにおいて、ウェハＷの搬出が行われる。この時は、ウェハＷを差し替えるのではなく、総てのウェハＷを順次搬出する。総てのウェハＷを搬出したら、ドライクリーニングを行う。具体的には、クリーニングガス供給部３５及びクリーニングガスノズル６０からＣｌＦ_３等のクリーニングガスを供給し、回転テーブル２、シャワーヘッド３０に付着した原料ガス及び反応生成物をエッチングにより除去する。

【0083】

ドライクリーニングが終了したら、再びステップＳ１からシーケンスを繰り返す。このように、本実施形態に係る成膜方法の第１のシーケンスによれば、成膜工程以外の種々の工程においてクリーニングガス供給部３５をパージすることができ、成膜処理の面内均一性を向上させることができるとともに、パーティクルの発生も確実に抑制することができる。

【0084】

図１２は、本実施形態に係る成膜方法の第２のシーケンスを示した図である。表示形式に関しては、図１１と同様である。

【0085】

ステップＳ１の搬入工程から、ステップＳ４の成膜後処理工程までは、図１１のステップＳ１〜Ｓ４と同様であるので、その説明を省略する。なお、成膜工程でクリーニングガス供給部３５から何れのガスも供給しない点も、第１のシーケンスと同じであることは言うまでもない。

【0086】

但し、これらのステップＳ１〜Ｓ４において、クリーニングガス供給部３５のパージは一切行っていない点で、第１のシーケンスとは異なっている。

【0087】

ステップＳ５では、基板搬出工程が行われる。基板搬出工程では、成膜処理済みの総てのウェハＷが真空容器１から搬出される。

【0088】

ステップＳ６では、クリーニングラインパージ工程が行われる。具体的には、クリーニングガス供給部３５からパージガスが供給され、クリーニングガスラインがパージされる。この時、クリーニングガスノズル６０も同時にパージを行ってもよい。

【0089】

このように、第２のシーケンスでは、真空容器１内にウェハＷが存在しない状態でクリーニングガスラインのパージが行われる。ウェハＷが真空容器１内に存在しない時にパージが行われるので、パーティクルがウェハＷ上に散布されることを完全に防止することができ、より確実なパージを行うことができる。

【0090】

ステップＳ７〜Ｓ１２では、ステップＳ１〜Ｓ６と同様のシーケンスを繰り返す。また、必要に応じて、ウェハＷが真空容器１内に存在しないときに、ドライクリーニングを行うようにしてもよい。

【0091】

このように、本実施形態に係る成膜方法の第２のシーケンスによれば、成膜処理の面内均一性を向上させることができるとともに、ウェハＷ上にパーティクルが散布されるおそれを完全になくしつつ、クリーニングガスラインをパージすることができる。

【0092】

なお、シャワーヘッド３０のクリーニングガス供給部３５を、図９、１０で示したクリーニングガスノズル３５０に置き換えてよいことは言うまでもない。

【0093】

また、本実施形態では、クリーニングガス供給部３５及びクリーニングガスノズル３５０がそれぞれ原料ガス供給部３２〜３４及び原料ガスノズル３２０の上流側の近傍に配置された例を挙げて説明したが、その点は必須ではなく、クリーニングガス供給部３５及びクリーニングガスノズル３５０からの成膜中のパージガスが面内均一性に影響を及ぼす場合には、種々の構成に適用可能である。即ち、クリーニングガス供給部３５及びクリーニングガスノズル３５０が、原料ガス供給部３２〜３４及び原料ガスノズル３２０と離間していたり、下流側に配置されていたりする場合でも適用可能である。いかなる構成であっても、クリーニングガス供給部からのパージガスの供給が成膜処理に影響を与えることは十分考えられるからである。

【0094】

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】

【0095】

１ 真空容器
２ 回転テーブル
２４ 凹部
３０ シャワーヘッド
３１ 底面板
３２ 原料ガス供給部
３３ 軸側原料ガス供給部
３４ 外周側原料ガス供給部
３５ クリーニングガス供給部
５０ 反応ガスノズル
６０ クリーニングガスノズル
３２ａ〜３５ａ ガス吐出孔
３２ｂ〜３５ｂ ガス導入路
３２ｃ〜３５ｃ ガス導入部
１２１〜１２５ 流量制御器
１３１〜１３５ ガス供給源
Ｐ１、Ｐ２ 処理領域
Ｗ ウェハ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】