(57)【要約】      （修正有）【課題】回転テーブルの半径方向におけるガスの分布を均一化できる基板処理装置を提供する。【解決手段】基板処理装置は、処理室と、処理室内に設けられ、基板を周方向に沿って載置可能な回転テーブルと、回転テーブルよりも外側に設けられ、処理室内を排気可能な排気口１９０Ａと、処理室の天井面と回転テーブルの表面との間の空間の排気口よりも回転テーブルの回転方向における上流側に、周方向及び半径方向に沿った領域を側壁８１にて囲む排気ボックス８０と、排気ボックス内にガスを供給するガス供給部と、を有す。排気口側の回転テーブルの半径方向に沿って延びる側壁８２に、排気口から離れるにつれて、流出するガスのコンダクタンスが大きくなり、排気ボックスから流出するガスのコンダクタンスが、処理室内の他の領域から排気口に向かって流れるガスのコンダクタンスよりも大きくなる流出口を有する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理室と、
前記処理室内に設けられ、表面上に基板を周方向に沿って載置可能な回転テーブルと、
前記回転テーブルよりも外側に設けられ、前記処理室内を排気可能な排気口と、
前記処理室の天井面と前記回転テーブルの表面との間の空間の前記排気口よりも前記回転テーブルの回転方向における上流側の領域を含むように、周方向及び半径方向に沿った一定領域を側壁にて取り囲む排気ボックスと、
前記排気ボックス内にガスを供給するガス供給部と、を有し、
前記排気ボックスは、前記排気口側の前記回転テーブルの半径方向に沿って延びる側壁に、前記排気口から離れるにつれて前記排気ボックスから流出する前記ガスのコンダクタンスが大きくなるとともに、前記排気ボックスから流出する前記ガスのコンダクタンスが、前記処理室内の他の領域から前記排気口に向かって流れるガスのコンダクタンスよりも大きくなるような流出口を有する基板処理装置。
【請求項２】
前記排気ボックスの上端は、前記処理室の前記天井面と結合している請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記流出口は、前記側壁の長手方向の沿って延びるスリット形状を有する請求項１又は２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記ガス供給部は、前記排気ボックスの前記回転テーブルの回転方向における上流側の側壁から前記ガスを前記排気ボックス内に供給する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記ガス供給部は、前記回転テーブルの回転方向において分散して複数箇所から前記ガスを前記排気ボックス内に供給する請求項４に記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記流出口は複数設けられている請求項１乃至５のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記流出口は、前記回転テーブルの回転方向において前記ガスの流出量が均一となるように個数及び形状が調整されて配置されている請求項６に記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記排気口に最も近い前記流出口は前記側壁の高さ方向において１個設けられ、前記排気口から最も離れた前記流出口は前記側壁の高さ方向において複数個並列に設けられている請求項７に記載の基板処理装置。
【請求項９】
前記排気ボックスの内壁面は、溶射処理が施されている請求項１乃至８もいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項１０】
前記排気口は、前記処理室の底面に設けられている請求項１乃至９のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項１１】
前記ガス供給部は、原料ガスを供給する原料ガス供給部である請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項１２】
前記ガス供給部は、酸化ガス又は窒化ガスを供給する酸窒化ガス供給部である請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項１３】
前記排気口、前記ガス供給部及び前記排気ボックスは、前記処理室内に複数設けられており、複数の前記ガス供給部は、原料ガスを供給する原料ガス供給部と、酸化ガス又は窒化ガスを供給する酸窒化ガス供給部とを含む請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項１４】
前記酸窒化ガス供給部を有する前記排気ボックスが設けられた前記処理室の天井面の上方には、マイクロプラズマを発生させるためのアンテナが設けられた請求項１２又は１３に記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、第１の処理ガス供給領域Ｐ１と、該第１の処理ガス供給領域に供給される第１の処理ガスを排気するために設けられた第１の排気口と、第２の処理ガス供給領域と、該第２の処理ガス供給領域に供給される第２の処理ガスを排気するために設けられた第２の排気口と、前記第１の排気口と前記第２の排気口とを連通する連通空間と、を有する処理室を用いた基板処理方法であって、第１の排気口の排気圧力を第２の排気口の排気圧力よりも所定圧力高くし、第１の排気口への第２の処理ガスの混入を防止して基板処理を行う基板処理方法が知られている（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２０１７−１７３０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、給排気によりガスの分布を均一化させる基板処理装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本開示の一態様に係る基板処理装置は、処理室と、
前記処理室内に設けられ、表面上に基板を周方向に沿って載置可能な回転テーブルと、
前記回転テーブルよりも外側に設けられ、前記処理室内を排気可能な排気口と、
前記処理室の天井面と前記回転テーブルの表面との間の空間の前記排気口よりも前記回転テーブルの回転方向における上流側において、周方向及び半径方向に沿った一定領域を側壁にて取り囲む排気ボックスと、
前記排気ボックス内にガスを供給するガス供給部と、を有し、
前記排気ボックスは、前記排気口側の前記回転テーブルの半径方向に沿って延びる側壁に、前記排気口から離れるにつれて前記排気ボックスから流出する前記ガスのコンダクタンスが大きくなるとともに、前記排気ボックスから流出する前記ガスのコンダクタンスが、前記処理室内の他の領域から前記排気口に向かって流れるガスのコンダクタンスよりも大きくなるような流出口を有する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、回転テーブルの半径方向におけるガスの分布を均一化することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本開示の実施の形態に係る成膜処理装置の縦断側面図である。
【図２】前記成膜処理装置の横断平面図である。
【図３】前記成膜処理装置を上面側から見た平面図である。
【図４】前記第１の領域に設けられている原料ガスユニットを下面側から見た平面図である。
【図５】反応領域Ｒ２の拡大図である。
【図６】従来のＡＬＤ基板処理装置の一例を示した図である。
【図７】排気ボックスの下流側の側壁の一例を示した図である。
【図８】前記成膜処理装置に設けられている第１の改質領域または第２の改質領域の拡大縦断側面図である。
【図９】成膜処理方法の一例を示した処理フロー図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
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。
【０００９】
［基板処理装置］
以下、本発明の実施の形態に係る基板処理装置の構成について、図１〜図５を参照しながら説明する。本例では、シリコン（Ｓｉ）を含む原料ガス例えばジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２：ＤＣＳ）ガスと、アンモニア（ＮＨ３）ガスと、を反応させ、基板をなす半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）Ｗにシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）の薄膜を形成する例について説明する。本明細書では、シリコン窒化膜についてＳｉ及びＮの化学量論比に関わらずＳｉＮと記載する。従ってＳｉＮという記載には、例えばＳｉ３Ｎ４が含まれる。
【００１０】
図１及び図２に示すように、本発明の基板処理装置は、成膜処理が行われる処理空間をなす真空容器１１を備え、この真空容器１１は、真空容器１１の側壁及び底部をなす容器本体１３と、この容器本体１３の上面側の開口を気密に塞ぐ天板１２とにより構成されている。真空容器１１内には、円板からなる回転テーブル２が設けられ、鉛直下方へ伸びる回転軸１４を介して例えばモーターなどの回転駆動機構１５により、鉛直軸周りに回転自在に構成されている。
【００１１】
回転テーブル２の上面には、図２に示すように、その回転中心の周りに、例えば６つの載置領域２１が周方向に並べて配設され、各載置領域２１は、ウエハＷよりもやや大きな直径を有する円形の凹部として構成されている。この載置領域２１は、基板を載置する載置部をなすものである。図１に示すように、容器本体１３の底面には、回転テーブル２の周方向に沿って、扁平な円環状の環状溝部４５が形成され、この環状溝部４５内には、ヒーター４６が配設されている。図２及び図３などに示すように、真空容器１１（容器本体１３）の側壁面には、不図示のゲートバルブにより開閉自在に構成された搬入出部１０１が設けられている。外部の図示しない搬送機構に保持されたウエハＷは、この搬入出部１０１を介して真空容器１１内に搬入され、不図示の昇降ピンを用いて回転テーブル２の各載置領域２１に受け渡される。
【００１２】
基板処理装置は、原料ガス供給部をなす原料ガスユニット３を備え、この原料ガスユニット３は、図１に示すように、回転テーブル２の上面と対向する天板１２の下面側に設けられる。また、図２及び図３に示すように原料ガスユニット３の平面形状は、載置領域２１の公転面ＲＡを、載置領域２１の公転の方向と交差する方向に区画して形成される扇形の形状となっている。前記公転面ＲＡとは、図２中に一点鎖線で囲んだ円環形状の領域、つまり回転テーブル２を回転させたときに載置領域２１が通過する領域である。
【００１３】
原料ガスユニット３の下面には、図４に示すように、吐出部をなすガス吐出口３３１、排気口３２１及びパージガス吐出口３１１が開口している。この図では、図中での識別を容易にするために、排気口３２１及びパージガス吐出口３１１に多数のドットを付して示している。ガス吐出口３３１は、原料ガスユニット３の下面の周縁よりも内側の扇状領域３３０に多数配列され、原料ガスであるＤＣＳガスを下方にシャワー状に吐出する。シリコンを含む原料ガスとしてはＤＣＳガスに限られず、例えばヘキサクロロジシラン（ＨＣＤ）、テトラクロロシラン（ＴＣＳ）などを用いてもよい。ガス吐出口３３１の夫々に独立して原料ガスを供給できるように、原料ガスユニット３には図示しないガス流路が設けられている。ガス流路の上流側は、バルブ及びマスフローコントローラにより構成されるガス供給機器を備えた配管を介してＤＣＳガスの供給源に接続されている。なお、ガス供給機器、配管及びＤＣＳガスの供給源は図示を省略する。
【００１４】
排気口３２１及びパージガス吐出口３１１は、扇状領域３３０を囲むと共に回転テーブル２の上面に向かうように、原料ガスユニット３の下面の周縁に環状に開口しており、パージガス吐出口３１１が排気口３２１の外側に位置している。回転テーブル２上における排気口３２１の内側の領域は、ウエハＷの表面への原料ガスの吸着が行われる吸着領域Ｒ１を構成する。排気口３２１には図示しない排気機構が接続され、パージガス吐出口３１１には図示しないパージガス例えばアルゴン（Ａｒ）ガスの供給源が接続されている。
【００１５】
成膜処理中において、ガス吐出口３３１からの原料ガスの吐出、排気口３２１からの排気及びパージガス吐出口３１１からのパージガスの吐出が共に行われる。それによって、回転テーブル２へ向けて吐出された原料ガス及びパージガスは、回転テーブル２の上面を排気口３２１へと向かい、当該排気口３２１から排気される。このようにパージガスの吐出及び排気が行われることにより、吸着領域Ｒ１の雰囲気は外部の雰囲気から分離され、当該吸着領域Ｒ１に限定的に原料ガスを供給することができる。また、このパージガスはそのように雰囲気を分離する役割の他にも、ウエハＷに過剰に吸着した原料ガスを当該ウエハＷから除去する役割も有する。
【００１６】
続いて、プラズマ化したＮＨ３ガスを供給する反応領域Ｒ２について説明する。反応領域Ｒ２は、図２に示すように、原料ガスユニット３に対して、回転テーブル２の回転方向（本例では上面側から見て時計回り）に離れて配置されている。この反応領域Ｒ２には、反応領域Ｒ２を取り囲む排気ボックス８０が設けられている。排気ボックス８０は、プラズマ化したＮＨ３ガスの流量及び濃度を半径方向において均一化するための部材である。
【００１７】
排気ボックス８０は、側壁を有し、反応領域Ｒ２を取り囲み、平面視において反応領域Ｒ２を包含するように設けられる。排気ボックス８０は、側壁を有し、反応領域Ｒ２の周囲を取り囲む限り、種々の構成を有してよいが、例えば、天板１２の下面に取り付けられ、天板１２と連続的に結合して設けられていてもよい。排気ボックス８０は、回転テーブル２の回転を妨げてはいけないので、当然に回転テーブル２よりも上方に設けられるが、天板１２と排気ボックス８０の上端との間に隙間が存在すると、排気ボックス８０内のガスの流れを制御し難くなるので、天板１２の下面から下方に延びるように設けられることが好ましい。
【００１８】
また、排気ボックス８０の形状は、反応領域Ｒ２の形状に沿い、略扇形の形状に構成してもよい。反応領域Ｒ２内のガスの流れを均一化するためには、反応領域Ｒ２の形状に沿った方がガスの流れを制御し易いからである。
【００１９】
排気ボックス８０は、例えば、アルミニウム等の金属材料で構成されてもよい。また、排気ボックス８０は、耐プラズマ特性を高めるため、内壁がセラミクス等で溶射され、コーティングされて構成されてもよい。
【００２０】
排気ボックス８０の回転テーブル２の回転方向における上流側には、排気ボックス８０内においてウエハＷにＮＨ３ガスを供給するためのガスインジェクター７０が設けられている。ガスインジェクター７０は、反応ガス供給部をなし、排気ボックス８０内にＮＨ３ガスを供給する。ガスインジェクター７０は、回転テーブル２の半径方向（載置領域２１の公転の方向と交差する方向）に沿って配置された局所的シャワーヘッド状に形成され、複数、例えば６個のガスインジェクター７０が、回転テーブル２半径周方向に沿って互いに間隔を開けて配置されている。例えば、ガスインジェクター７０は、排気ボックス８０の上流側の側壁８１に夫々設けられる。
【００２１】
ガスインジェクター７０へのガスの供給自体は、シャワーヘッドと同様に天井面側から行うが、排気ボックス８０の上流側の側壁８１にガス吐出孔７３を設け、反応領域Ｒ２内へのガスの供給は、排気ボックス８０の上流側の側壁８１から横向きに行うようにしてもよい。これにより、排気ボックス８０内の回転テーブル２の表面に並行なＮＨ３ガスの流れの制御を行い易くすることができる。
【００２２】
図５は、反応領域Ｒ２の拡大図である。反応領域Ｒ２を排気ボックス８０が取り囲み、排気ボックス８０の上流側の側壁８１にガスインジェクター７０が６系統で設けられている。各ガスインジェクター７０は、ガス導入口７１と、ガスバッファ７２とを有し、ガスバッファ７２と連通するガス吐出孔７３を、排気ボックス８０の上流側の側壁８１に有する。
【００２３】
これにより、反応領域Ｒ２内へのＮＨ３ガスの供給を、半径方向において６箇所から行うことができるとともに、回転テーブル２の回転方向に沿った流れでＮＨ３ガスを排気ボックス８０内に供給することができる。なお、本実施形態においては、ＮＨ３ガスの供給を６箇所から行う例を挙げて説明したが、用途に応じて供給箇所の数の増減や配置は適宜変更してよい。
【００２４】
次に、従来のＡＬＤ基板処理装置と本実施形態に係る基板処理装置との相違点について説明する。
【００２５】
図６は、従来のＡＬＤ基板処理装置の一例を示した図である。図６に示されるように、従来のＡＬＤ基板処理装置は、反応領域Ｒ２の両側にガスノズル１７１、１７２が設けられていた。そして、下流側のガスノズル７２の内側に排気口１９１が設けられていたため、上流側のガスノズル１７１から供給されたＮＨ３ガスは、直接的に排気口１９１に向かい、ウエハＷの半径方向において均一なガスの流れを形成し難い場合があった。
【００２６】
そこで、本実施形態に係る基板処理装置においては、ＮＨ３ガスの流れを半径方向において均一化し、プラズマ処理を半径方向において均一にする基板処理装置を提供する。
【００２７】
図７は、排気ボックス８０の下流側の側壁８２の一例を示した図である。図７において、左側が外周側、右側が軸側を示す。下流側の側壁８２は、流出口８３〜８６を有する。流出口８３〜８６は、各々形状が異なっている。流出口８３〜８６は、排気口１９０Ａと協働して、排気ボックス８０内のＮＨ３ガスの流れを均一にするために設けられる。
【００２８】
図５に示されるように、本実施形態に係る基板処理装置では、排気ボックス８０の下流側の側壁８２よりも更に下流側に排気口１９０Ａが存在するように構成している。よって、６箇所のガスインジェクター７０から排気ボックス８０内に供給されたＮＨ３ガスが、各々周方向に沿って流れるようなガス流を形成すれば、回転テーブル２の半径方向において均一なガス流を形成することができる。
【００２９】
図７に示されるように、排気ボックス８０の下流側の側壁８２に設けられた流出口８３〜８６は、排気口１９１Ａから遠くなるにつれて、ＮＨ３ガスのコンダクタンスが大きくなるように個数及び形状が調整されている。
【００３０】
つまり、最も外周側の流出口８３は、排気口１９１Ａに最も接近しているため、ガスの流出量は、軸側に比較して当然に大きくなる傾向がある。そこで、最も外周側においては、流出口８３を１個のみとすることにより、中心軸側と比較してＮＨ３ガスのコンダクタンスを小さくすることができる。
【００３１】
一方、排気口１９１Ａから最も離れた回転テーブル２の中心軸側の流出口８６は、流出口１９１Ａからの距離が最も大きいため、排気口１９１Ａからの吸引力は最も小さくなる。よって、中心軸側においては、流出口８６を高さ方向に並行に２個設け、コンダクタンスを大きくし、ＮＨ３ガスの流出量が多くなるようにしている。
【００３２】
同様に、流出口８６よりも少し外周側の流出口８５においては、流出口８６よりも短い流出口８５を４個設け、流出口８５よりも少しコンダクタンスが小さくなる形状としている。
【００３３】
ここで、コンダクタンスは、ガスの流れ易さを示す指標であり、全体が同じ長さであれば、途中で壁があればコンダクタンスは当然に小さくなる。即ち、連続した開口の方がコンダクタンスは大きくなる。また、長手方向（半径方向）の長さよりも、高さ方向に開口量を増加させた方が効き目が大きいため、最も外周側の流出口８３は、高さ方向において流出口８３が１個のみであるが、その隣のやや内側の流出口８４は、長手方向における長さは流出口８３よりも全体が短くなって３分割されているものの、高さ方向に２個となっているので、全体的には流出口８３よりもコンダクタンスが大きくなっている。
【００３４】
また、流出口８４とそれより内側の流出口８５とを比較すると、９個の流出口８４は壁の面積が大きく、４個の流出口８５はそれよりも壁面が小さくなっているので、コンダクタンスは流出口８５の方が大きくなる。
【００３５】
このように、流出口８３〜８６の開口形状及び数を調整することにより、排気口１９１Ａから離れるにつれてＮＨ３ガスが流出口８３〜８６から流出するコンダクタンスが大きくなるように調整することができる。このようなコンダクタンスの調整を行うことにより、排気口１９１Ａからの吸引力が半径方向において略均一になるように調整することができ、ガスインジェクター７０から供給されたＮＨ３ガスを、半径方向において均一な吸引力で吸引することができる。これにより、６個のガス吐出孔７２から供給されたＮＨ３ガスは、そのまま周方向に沿うように流出口８３〜８６から吸引され、平行なサイドフローを形成することができる。その結果、プラズマ処理が半径方向において均一に行われ、面内均一性に優れたプラズマ処理を行うことができる。
【００３６】
また、これら流出口８３〜８６のコンダクタンスは、排気口１９１Ａが排気可能な他の領域よりも高いコンダクタンスとなるように設定される。即ち、他の領域を流れているガスよりも、排気ボックス８０を流出したＮＨ３ガスの方が優先的に排気口１９１Ａから排気されるように構成される。ここで、真空容器１１内は、回転テーブル２の上方の空間及び回転テーブル２よりも外側の空間が総て連通しているので、排気口１９１Ａからの吸引力は大小を問わなければ真空容器１１内の総てに行き渡ることになるので、これらの他の領域におけるコンダクタンスよりも、流出口８３〜８６のコンダクタンスが大きくなるように設定すればよい。この領域は、排気口１９１Ａに最も近い領域であるので、流出口８３〜８６を流出するガスのコンダクタンスを相当に小さくしなければ、この条件は自然に満たされると考えてよい。
【００３７】
なお、図２に示されるように、各ガスインジェクター７０は、開閉バルブＶ３、Ｖ４や流量調節部５４１、５４２を介してＮＨ３ガス供給源５４に接続されている。また、各ガスインジェクター７０には、不活性ガス例えばＡｒガスの供給源（図示せず）が接続されており、流量が調節されたＡｒガスを所定のタイミングで供給できるように構成されている。
【００３８】
次いで、ＮＨ３ガスをプラズマ化するプラズマ化機構をなすプラズマ形成部６（６Ａ）の構成について説明する。なお、プラズマ形成部６Ａは、後述する第１及び第２の改質領域ｒ１、ｒ２に設けられたプラズマ形成部６（６Ｂ、６Ｃ）と同様に構成されているので、図１及び図５を参照して説明する。プラズマ形成部６は、真空容器１１内へ向けてマイクロ波を放射するアンテナ部６０と、アンテナ部６０に向けてマイクロ波を供給する同軸導波管６５、及びマイクロ波発生器６９を備える。アンテナ部６０は、反応領域Ｒ２の上方位置の天板１２に設けられ、前記領域に対応させた概略三角形の形状の開口を塞いでいる。
【００３９】
アンテナ部６０は、誘電体窓６１、スロット板６２、誘電体プレート６３、及び、冷却ジャケット６４を有するラジアルラインスロットアンテナ（ＲＬＳＡ（東京エレクトロン株式会社の登録商標））として構成されている。誘電体窓６１はマイクロ波の波長を短縮させるものであり、その周縁部は、天板１２に形成された開口の周囲の部材によって支持されている。スロット板６２には多数のスロット孔６２１が形成され、このスロット板６２の上には誘電体プレート６３が設けられている。
【００４０】
図１及び図８中６５１は同軸導波管６５の内側導体、６５２は同軸導波管６５の外側導体であり、同軸導波管６５はモード変換器６６、導波管６７、整合器であるチューナー６８を介してマイクロ波発生器６９に接続されている。マイクロ波発生器６９は、例えば２．４５ＧＨｚの周波数のマイクロ波を発生する。プラズマ形成部６においては、マイクロ波発生器６９にて発生させたマイクロ波が、同軸導波管６５を通って、誘電体プレート６３に供給され、スロット板６２のスロット孔６２１を介して誘電体窓６１からその下方側の空間に供給される。こうして、回転テーブル２を回転させると、各載置領域２１に載置されたウエハＷが反応領域Ｒ２を通過し、ウエハＷの全面に対してプラズマ化したＮＨ３ガスが供給される。
【００４１】
さらに、図２に示すように、反応領域Ｒ２が設けられている領域の外方側には、回転テーブル２と真空容器１１の内壁面との間の容器本体１３の底面側に、回転テーブル２の周方向に沿って、ＮＨ３ガスを排出するための排気溝１９１が設けられている。排気溝１９１の底部には、排気口１９０Ａが開口し、排気路１９を介して、真空容器１１内の真空排気を行うための排気機構５５が接続されている。上述のように、排気口１９０Ａは、少なくとも一部が排気ボックス８０の下流側の側壁８２よりも下流側に存在するように設けられる。つまり、排気口１９０Ａの全体が排気ボックス８０の下流側の側壁８２よりも下流側に設けられる必要は無いが、側壁８２に設けられた流出口８３〜８６から排気ボックス８０の内部のＮＨ３ガスを吸引するため、少なくとも一部は側壁８２よりも下流側に配置される。
【００４２】
また、この基板処理装置は、ＳｉＮ膜に対して改質処理を行う第１の改質領域ｒ１及び第２の改質領域ｒ２を備えている。図２に示すように、第１の改質領域ｒ１は、回転テーブル２の回転方向に沿って見たときに、吸着領域Ｒ１の下流側、且つ反応領域Ｒ２の上流側の位置に設けられている。一方、第２の改質領域ｒ２は、前記回転方向に沿って見て、反応領域Ｒ２の下流側、且つ吸着領域Ｒ１の上流側の位置に設けられている。第１の改質領域ｒ１及び第２の改質領域ｒ２の平面形状は、夫々載置領域２１が通過する既述の公転面ＲＡを、前記公転の方向と交差する方向に区画してなる概略三角形の領域として形成されている。
【００４３】
第１の改質領域ｒ１、第２の改質領域ｒ２に設けられた各機器は、共通の構成を備えるので、共通の拡大縦断側面図である図５を参照しながら、第１の改質領域ｒ１を例にして説明を行う。図５に示すように、第１の改質領域ｒ１には、当該領域に回転テーブル２の周縁側から中心側に向けて改質ガスを供給するための第１のガス吐出口７０３と、回転テーブル２の中心側から周縁側に向けて改質ガスを供給するための第２のガス吐出口７０４と、が設けられている。これら第１ガス吐出口７０３と第２のガス吐出口７０４は、ウエハＷに改質ガスであるＨ２ガス及びＮＨ３ガスを供給するための改質ガス供給部をなすものである。
【００４４】
第１のガス吐出口７０３は、後述するプラズマ形成部６（６Ｂ）のアンテナ部６０に設けられた誘電体窓６１の下方領域へ向けてガスを供給できるように、誘電体窓６１を支持している天板１２に設けられた開口部の内周面に設けられている。第１のガス吐出口７０３は、第１の改質領域ｒ１における、回転テーブル２の周縁側の１辺に沿って、互いに間隔を開けて複数箇所に配置されている。この第１のガス吐出口７０３は、第１の改質領域ｒ１の前記周縁側の１辺に沿って伸びるように設けられた第１のガス供給路１８４に連通している。
【００４５】
第２のガス吐出口７０４は、第１のガス吐出口７０３が設けられている前記周縁側の１辺と対向する概略三角形の頂点側の領域に沿って、互いに間隔を開けて複数箇所（例えば２箇所）に設置されている。第２のガス吐出口７０４は、第１の改質領域ｒ１の前記頂点側の領域に設けられた共通の第２のガス供給路１８５に連通している。
【００４６】
この例においては、改質処理として、後述する成膜処理のサイクル中の第１の改質処理と、成膜処理のサイクル後の第２の改質処理と、を実施している。第１の改質処理の改質ガスとしては水素（Ｈ２）ガスが用いられ、第２の改質処理の改質ガスとしてはＨ２ガス及びＮＨ３ガスが用いられる。このため、第１のガス供給路１８４は、開閉バルブＶ６１、流量調節部５５１を介してＨ２ガス供給源５５に接続されると共に、開閉バルブＶ６２、流量調節部５６１を介してＮＨ３ガス供給源５４に接続されている。同様に、第２のガス供給路１８５は、開閉バルブＶ７１、流量調節部５５２を介してＨ２ガス供給源５５に接続されると共に、開閉バルブＶ７２、流量調節部５６２を介してＮＨ３ガス供給源５４に接続されている。こうして、Ｈ２ガスとＮＨ３ガスは、バルブＶ６１、Ｖ７１の下流側において夫々配管の途中で混合されて、第１のガス吐出口７０３及び第２のガス吐出口７０４から真空容器１１内に吐出される。
【００４７】
さらに、図３及び図８に示すように、第１の改質領域ｒ１には、上述の改質ガスをプラズマ化するためのプラズマ化機構をなすプラズマ形成部６（６Ｂ）が設けられている。プラズマ形成部６Ｂの構成については、図６を用いて説明した、反応ガス用のプラズマ形成部６Ａと共通のものを用いることができるので、再度の説明を省略する。さらにまた、回転テーブル２の回転方向に沿って見たとき、第１の改質領域ｒ１の上流側に位置する回転テーブル２と真空容器１１の内壁面との間の容器本体１３の底面側には、真空容器１１の外部へ改質ガスを排出するための排気口１９０Ｂを備えた排気溝１９１が設けられている。
【００４８】
第２の改質領域ｒ２側は第１の改質領域ｒ１と同様に構成され、改質ガスをプラズマ化するプラズマ化機構をなすプラズマ形成部６（６Ｃ）の構成についても同様である。第２の改質領域ｒ２における改質ガス用の排気口１９０Ｃは、第２の改質領域ｒ２における前記回転方向の下流側に設けられている。
【００４９】
第１の改質領域ｒ１及び第２の改質領域ｒ２では、回転テーブル２の周縁側の第１のガス吐出口７０３、及び回転テーブル２の中心側の第２のガス吐出口７０４から、載置領域２１の公転の方向と交差する方向へ向けて改質ガスが吐出される。そして、第１の改質領域ｒ１では、改質ガスが、回転方向の上流側の排気口１９０Ｂに向けて反応領域Ｒ２から遠ざかる方向へと流れ、第２の改質領域ｒ２では、回転方向の下流側の排気口１９０Ｃに向けて反応領域Ｒ２から遠ざかる方向へと流れていく。
【００５０】
なお、本実施形態においては、反応領域Ｒ２にガスインジェクター７０、排気ボックス８０を設けた例を挙げて説明したが、このような構成は、原料ガスを供給する吸着領域Ｒ１、改質を行う第１の改質領域ｒ１及び第２の改質領域ｒ２の総てに適用することができる。いずれの領域でも、半径方向において均一なガス流を形成し、濃度及び流量を均一にする方が望ましいからである。
【００５１】
よって、吸着領域Ｒ１、反応領域Ｒ２、第１の改質領域ｒ１及び第２の改質領域ｒ２の任意の箇所にガスインジェクター７０及び排気ボックスを適用することができ、複数領域にかかる構成が適用されてもよい。
【００５２】
［成膜処理方法の一例］
以下、上述の基板処理装置を用いて実施される成膜処理方法の一例について、図９を参照して説明する。図９は、成膜処理方法の一例を示した処理フロー図である。
【００５３】
本実施形態に係る基板処理装置を用いた成膜処理方法では、先ず、ウエハＷに原料ガスを供給し、次いでＮＨ３ガスを供給して、ウエハＷにＳｉの窒化物を生成する処理を複数回繰り返して、ウエハＷにＳｉＮ膜を成膜する工程を実施する。この工程では、初めに、搬入出部１０１のゲートバルブを開き、外部の搬送機構によって真空容器１１内にウエハＷを搬入した後、不図示の昇降ピンを用いて回転テーブル２の載置領域２１に受け渡す（ステップＳ１）。ウエハＷの受け渡しは、回転テーブル２を間欠的に回転させて行い、全ての載置領域２１にウエハＷを載置する。続いて、搬送機構を退出させ、搬入出部１０１のゲートバルブを閉じる。このとき真空容器１１内は排気機構５５、原料ガスユニット３の排気機構によって予め所定の圧力に真空排気されている。またパージガス供給口３１１からはパージガスの供給が行われている。
【００５４】
しかる後、時計回りに回転テーブル２を回転させ、予め設定された回転速度を維持しながら、ヒーター４６によりウエハＷを加熱する（ステップＳ２）。図示しない温度センサによりウエハＷの温度が所定の設定温度例えば４７５℃になったことを確認したら、原料ガスユニット３のガス吐出口３３１から原料ガス（ＤＣＳガス）の供給、反応領域Ｒ２の排気ボックス８０の上流側の側壁８１に設けられたガスインジェクター７０からＮＨ３ガス及びＡｒガスの供給、第１の改質領域ｒ１、第２の改質領域ｒ２に設けられた第１のガス吐出口７０３、第２のガス吐出口７０４からＨ２ガスの供給を、各々開始する。また、これらのガスの供給開始と共に、プラズマ形成部６（６Ａ〜６Ｃ）のアンテナ部６０からのマイクロ波の供給を行う。
【００５５】
上述のように、ガスインジェクター７０及び排気ボックス８０を適用した構成は、反応領域Ｒ２のみならず、総ての処理領域で適用可能である。適用した領域では、半径方向において均一な濃度及び流量でガスをウエハＷに供給することができる。
【００５６】
このように各ガスの供給及びプラズマの形成が行われる一方で、真空容器１１内の圧力が所定の圧力例えば６６．５Ｐａ（０．５Ｔｏｒｒ）〜６６５Ｐａ（５Ｔｏｒｒ）、この例では２６６Ｐａ（２Ｔｏｒｒ）になる。原料ガスユニット３においてはガス吐出口３３１からＤＣＳガス、パージガス吐出口３１１からＡｒガスが夫々所定の流量で吐出されると共に、排気口３２１から排気が行われる。これによりＤＣＳガスは、ガス吐出口３３１の周囲を囲む排気口３２１までの限定された領域である吸着領域Ｒ１内を流れる。回転テーブル２の回転によって、ウエハＷが吸着領域Ｒ１に至ると、シリコンを含む原料ガスとしてＤＣＳガスがウエハＷ表面に供給されて吸着される（ステップＳ３）。引き続き回転テーブル２が回転して、ウエハＷが吸着領域Ｒ１の外側へ向けて移動し、ウエハＷの表面にパージガスが供給され、吸着された余剰のＤＣＳガスが除去される。
【００５７】
第１の改質領域ｒ１ではＨ２ガスがプラズマ化されると共に、Ｈ２ガスが排気口１９０Ｂに向かう流れが形成されている。回転テーブル２の回転によって、ウエハＷが第１の改質領域ｒ１に至ると、プラズマに含まれるＨ２ガスの活性種により、第１の改質処理が行われ、ＳｉＮ膜中の未結合手にＨが結合されて緻密な膜へ改質される（ステップＳ４）。
【００５８】
反応領域Ｒ２ではＮＨ３ガスがプラズマ化されると共に、ＮＨ３ガスが排気ボックス８０内でサイドフローを形成し、各流出口８３〜８６から排気口１９０Ａへ向かう流れが形成されている。回転テーブル２の回転によって各ウエハＷが反応領域Ｒ２に至ると、ＮＨ３ガスのプラズマを構成する、ＮＨ３ガスから生じたＮ（窒素）を含むラジカルなどの活性種が各ウエハＷの表面に供給される。こうして、ＮＨ３ガスの活性種がウエハＷに供給されてウエハＷ上の原料と反応し、窒化層（ＳｉＮ層）が形成される（ステップＳ５）。
【００５９】
第２の改質領域ｒ２ではＨ２ガスがプラズマ化されると共に、Ｈ２ガスが排気口１９０Ｃに向かう流れが形成されている。回転テーブル２の回転によって、ウエハＷが第２の改質領域ｒ２に至ると、プラズマに含まれるＨ２ガスの活性種により、第１の改質処理が行われ、ＳｉＮ膜が緻密な膜へ改質される（ステップＳ６）。
【００６０】
この吸着領域Ｒ１、第１の改質領域ｒ１、反応領域Ｒ２、及び第２の改質領域ｒ２にて夫々行われる処理のサイクルを成膜サイクルの１サイクルとする。そして、ステップＳ７において、この成膜サイクルが設定回数繰り繰り返されたと判定されるまで、ＤＣＳガスの供給、Ｈ２ガスの活性種の供給、ＮＨ３ガスの活性種及びＨ２ガスの活性種の供給を順に繰り返して、ウエハＷ表面にＳｉＮを堆積させ、ＳｉＮ層の成膜を行う。
【００６１】
ステップＳ７において、成膜サイクルが設定回数繰り返されたと判定されると、即ち、ＳｉＮ膜の膜厚が上昇し、所望の膜厚のＳｉＮ膜が形成されると、成膜処理を終了する。例えば原料ガスユニット３における各ガスの吐出及び排気を停止する。また、反応領域Ｒ２におけるＮＨ３ガスの供給及び電力の供給と、第１の改質領域ｒ１及び第２の改質領域ｒ２におけるＨ２ガスの供給と、を各々停止する。
【００６２】
続いて、必要に応じて、Ｈ２ガス及びＮＨ３ガスを活性化し、活性化されたガスをウエハＷに供給して、ＳｉＮ膜を改質する工程（第２の改質処理）を実施する。例えば真空容器１１内の圧力、回転テーブル２の温度を、夫々成膜処理時と同じにし、回転テーブル２を回転させた状態で、第２の改質処理を開始する（ステップＳ８）。そして、第１の改質領域Ｒ２及び第２の改質領域Ｒ３において、第２の改質ガスであるＨ２ガス及びＮＨ３ガスを供給すると共に、プラズマ形成部６Ｂ、６Ｃに電力を供給して、第２の改質処理を実施する（ステップＳ９）。原料ガスユニット３、反応領域Ｒ２におけるＮＨ３ガス及びＡｒガスの供給、及びプラズマ形成部６Ａへの電力供給は停止したままである。
【００６３】
第１の改質領域ｒ１及び第２の改質領域ｒ２では、第１の吐出口７０３及び第２の吐出口７０４から夫々、Ｈ２ガスとＮＨ３ガスの混合ガスが供給される。つまり、この例では、Ｈ２ガス及びＮＨ３ガスはウエハＷに同時に供給される。そしてこれらＨ２ガス及びＮＨ３ガスは、プラズマ形成部６Ｂ、６Ｃのマイクロ波によって活性化（プラズマ化）され、Ｈ２ガスの活性種とＮＨ３ガスの活性種が生成する。そして、これら活性種により、ＳｉＮ膜中の未結合手にＨが結合され、緻密な膜へ改質される。ＤＣＳガスには塩素（Ｃｌ）が含まれているため、ＤＣＳガスを原料ガスに用いると、成膜されるＳｉＮ膜に塩素成分が不純物として取り込まれてしまう可能性がある。このため、第１及び第２の改質領域ｒ１、ｒ２においてＨ２ガスとＮＨ３ガスとの混合ガスを活性化することにより、薄膜中に含まれる塩素成分をＨラジカルの働きによって脱離させ、より純粋な（緻密な）窒化膜に改質している。
【００６４】
このようにして、ウエハＷの表面上に成膜を行ったら、ステップＳ１０に示されるように、ウエハＷを真空容器１１から搬出する。これにより、一連の成膜処理が行われる。
【００６５】
上述の成膜プロセスにおいて、図５及び図７に示した構成を採用し、ガスインジェクター７０及び排気ボックス８０を適用することにより、半径方向において均一な濃度及び流量でガスの供給を行うことができる。
【００６６】
このように、本実施形態に係る基板処理装置によれば、排気ボックスの下流側の側壁が少なくとも排気口の一部よりも上流側にあるように排気ボックスを設け、排気ボックスの上流側から排気ボックス内にガスを供給し、下流側の側壁に排気口から離れるほどコンダクタンスが大きくなるような流出口を設けることにより、排気ボックス内のガスの濃度及び流量を回転テーブルの半径方向において均一にすることができ、基板処理の面内均一性を向上させることができる。
【００６７】
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、本開示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】
【００６８】
Ｒ１    吸着領域
Ｒ２    反応領域
ｒ１    第１の改質領域
ｒ２    第２の改質領域
Ｗ    ウエハ
２    回転テーブル
１１    真空容器
１２    天板
２１    載置領域
３３１    吐出口
６、６Ａ〜６Ｃ    プラズマ形成部
７０    ガスインジェクター
８０    排気ボックス
８１、８２    側壁
８３〜８６    流出口
１９１Ａ〜１９１Ｃ    排気口
７０３    第１のガス吐出口
７０４    第２のガス吐出口
８    制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020188045.tif 000009
【図８】
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【図９】
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