(57)【要約】【課題】均一に活性化された処理ガスを供給することの可能な活性化ガスインジェクター及びこのインジェクターを備えた成膜装置を提供する。【解決手段】活性化ガスインジェクター３２は、ガス活性化室３２３とガス導入室３２２とに区画され、これらの空間３２３、３２２が互いに連通された流路形成部材３２１と、前記ガス導入室３２１に処理ガスを導入するためのガス導入ポート３９と、ガス活性化室３２３内に互いに並行に伸びるように設けられ、処理ガスを活性化させるための電力が印加される一対の電極３６ａ、３６ｂと、ガス活性化室３２３にて活性化されたガスを吐出するために電極３６ａ、３６ｂの長さ方向に沿って設けられたガス吐出口と、を備えている。【選択図】図８
2010239103.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
隔壁によりガス活性化用流路とガス導入用流路とに区画された流路形成部材と、
前記ガス導入用流路に処理ガスを導入するためのガス導入ポートと、
前記ガス活性化用流路内にて前記隔壁に沿って互いに並行に伸びるように設けられ、処理ガスを活性化させるための電力が印加される一対の電極と、
前記隔壁に電極の長さ方向に沿って設けられ、前記ガス導入用流路内の処理ガスを前記ガス活性化用流路に供給するための連通孔と、
前記ガス活性化用流路にて活性化されたガスを吐出するために前記ガス活性化用流路に前記電極の長さ方向に沿って設けられたガス吐出口と、を備えたことを特徴とする活性化ガスインジェクター。
【請求項２】
前記一対の電極の各々はセラミックスにより覆われていることを特徴とする請求項１に記載の活性化ガスインジェクター。
【請求項３】
前記ガス導入用流路内にて前記隔壁に沿って設けられ、長さ方向にガス孔が穿設されると共に前記ガス導入ポートが基端側に形成されたガス導入ノズルを備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の活性化ガスインジェクター。
【請求項４】
隔壁によりガス活性化用流路とガス導入用流路とに区画された流路形成部材と、
前記ガス導入用流路に処理ガスを導入するためのガス導入ポートと、
前記ガス活性化用流路内にて前記隔壁に沿って伸びるように設けられ、ガス活性化用流路内の処理ガスを加熱して活性化させるための加熱ヒータと、
前記隔壁に加熱ヒータの長さ方向に沿って設けられ、前記ガス導入用流路内の処理ガスを前記ガス活性化用流路に供給するための連通孔と、
前記ガス活性化用流路にて活性化されたガスを吐出するために前記ガス活性化用流路に前記加熱ヒータの長さ方向に沿って設けられたガス吐出口と、を備えたことを特徴とする活性化ガスインジェクター。
【請求項５】
真空容器内に設けられた回転テーブルと、
この回転テーブルに基板を載置するために設けられた基板載置領域と、
この基板載置領域に載置された基板に活性化されたガスを供給して成膜を行うために、前記回転テーブルにおける基板載置領域側に対向しかつ当該回転テーブルの移動路と交差するように設けられた請求項１ないし４のいずれか一つに記載された活性化ガスインジェクターと、を備えたことを特徴とする成膜装置。
【請求項６】
真空容器内に設けられた回転テーブルと、
この回転テーブルに基板を載置するために設けられた基板載置領域と、
この基板載置領域に載置された基板に活性化されたガスを供給して当該基板上の薄膜の改質を行うために、前記回転テーブルにおける基板載置領域側に対向しかつ当該回転テーブルの移動路と交差するように設けられた請求項１ないし４のいずれか一つに記載された活性化ガスインジェクターと、を備えたことを特徴とする成膜装置。
【請求項７】
真空容器内にて互いに反応する少なくとも２種類の反応ガスを順番に基板の表面に供給しかつこの供給サイクルを実行することにより反応生成物の層を多数積層して薄膜を形成する成膜装置において、
前記真空容器内に設けられた回転テーブルと、
この回転テーブルに基板を載置するために設けられた基板載置領域と、
前記回転テーブルの回転方向に互いに離れて設けられ、前記回転テーブルにおける基板の載置領域側の面に夫々第１の反応ガスを供給するための第１のガス供給手段及び、請求項１ないし４のいずれか一つに記載の活性化ガスインジェクターからなり、第２の反応ガスを供給するための第２の反応ガス供給手段と、
前記第１の反応ガスが供給される第１の処理領域と第２の反応ガスが供給される第２の処理領域との雰囲気を分離するために前記回転方向においてこれら処理領域の間に位置する分離領域と、
前記分離領域の両側に拡散する分離ガスと共に前記反応ガスを排気するための排気口と、を備え、
前記分離領域は、分離ガスを供給するための分離ガス供給手段と、この分離ガス供給手段の前記回転方向両側に位置し、当該分離領域から処理領域側に分離ガスが流れるための狭隘な空間を回転テーブルとの間に形成するための天井面と、を備えたことを特徴とする成膜装置。
【請求項８】
真空容器内にて互いに反応する少なくとも２種類の反応ガスを順番に基板の表面に供給しかつこの供給サイクルを実行することにより反応生成物の層を多数積層して薄膜を形成する成膜装置において、
前記真空容器内の回転テーブル上に基板を載置するために設けられた基板載置領域と、
前記基板に第１の反応ガスを供給するための第１の反応ガス供給手段と、
前記第１の反応ガス供給手段よりも前記回転テーブルの回転方向下流側に離間して設けられ、第２の反応ガスを前記基板に供給するための第２の反応ガス供給手段と、
前記回転テーブルの基板載置領域に対向するようにかつ前記回転テーブルの回転方向において前記第２の反応ガス供給手段と前記第１の反応ガス供給手段との間に設けられ、前記基板上の反応生成物の改質を行うために前記基板に活性化された処理ガスを供給する請求項１ないし４のいずれか一つに記載の活性化ガスインジェクターと、
前記第１の反応ガスが供給される第１の処理領域と第２の反応ガスが供給される第２の処理領域との雰囲気を分離するために前記回転方向においてこれら処理領域の間に位置する分離領域と、
前記分離領域の両側に拡散する分離ガスと共に前記反応ガスを排気するための排気口と、を備え、
前記分離領域は、分離ガスを供給するための分離ガス供給手段と、この分離ガス供給手段の前記回転方向両側に位置し、当該分離領域から処理領域側に分離ガスが流れるための狭隘な空間を回転テーブルとの間に形成するための天井面と、を備えたことを特徴とする成膜装置。
【請求項９】
前記活性化ガスインジェクターのガス吐出口は、前記基板載置領域に載置された基板の表面から１ｍｍ以上、１０ｍｍ以下の高さ位置に設けられていることを特徴とする請求項５ないし８のいずれか一つに記載の成膜装置。
【請求項１０】
前記活性化ガスインジェクターの外面部は、ガス活性化用流路とガス導入用流路とを覆うカバー体として構成され、このカバー体の下端部は、当該カバー体内への外部からのガスの侵入を抑えるために、回転テーブルと平行にかつ隙間を介して外方に伸び出した気流規制部材として構成されていることを特徴とする請求項６または８に記載の成膜装置。
【請求項１１】
前記活性化ガスインジェクターは、前記回転テーブル上の基板の表面との間の距離が調整できるように前記真空容器の側壁に上下自在に気密に取り付けられていることを特徴とする請求項６、８及び１０のいずれか一つに記載の成膜装置。
【請求項１２】
前記活性化ガスインジェクターは、前記回転テーブル上の基板の表面に対して前記回転テーブルの移動路と交差する方向に傾斜できるように前記真空容器の側壁に傾斜自在に気密に取り付けられていることを特徴とする請求項６、８、１０及び１１のいずれか一つに記載の成膜装置。
【請求項１３】
真空容器内にて互いに反応する少なくとも２種類の反応ガスを順番に基板の表面に供給し、かつこの供給サイクルを実行することにより反応生成物の層を積層して薄膜を形成する成膜装置において、
前記真空容器内に設けられ、基板を載置するためのテーブルと、
このテーブル上の基板に第１の反応ガスを供給するための第１の反応ガス供給手段と、
前記テーブル上の基板に第２の反応ガスを供給するための第２の反応ガス供給手段と、
前記基板上の反応生成物の改質を行うために前記基板に活性化された処理ガスを供給する活性化手段と、
前記第１の反応ガス供給手段、第２の反応ガス供給手段及び活性化手段と前記テーブルとを相対的に回転させるための回転機構と、を備え、
前記第１の反応ガス供給手段、第２の反応ガス供給手段及び活性化手段は、前記相対的な回転により基板が第１の反応ガス供給領域、第２の反応ガス供給領域及び活性化された処理ガスの供給領域の順番で位置するようにテーブルの周方向に沿って配置されていることを特徴とする成膜装置。
【請求項１４】
前記第１の反応ガス供給領域と第２の反応ガス供給領域との雰囲気を分離するために前記相対的な回転方向においてこれら領域の間に位置する分離領域と、
前記分離領域の両側に拡散する分離ガスと共に前記反応ガスを排気するための排気口と、を備え、
前記分離領域は、分離ガスを供給するための分離ガス供給手段と、この分離ガス供給手段の前記回転方向両側に位置し、当該分離領域から処理領域側に分離ガスが流れるための狭隘な空間をテーブルとの間に形成するための天井面と、を備えたことを特徴とする請求項１３記載の成膜装置。
【請求項１５】
前記活性化手段は、前記基板におけるテーブルの中心側の内縁部からテーブル外方側の外縁部に渡って伸び、その長さ方向にガス吐出口が形成された活性化ガスインジェクターを備えていることを特徴とする請求項１３または１４記載の成膜装置。
【請求項１６】
請求項１ないし４のいずれか一つに記載の活性化ガスインジェクターにより構成されていることを特徴とする請求項１３ないし１５のいずれか一項に記載の成膜装置。
【請求項１７】
真空容器内にて互いに反応する少なくとも２種類の反応ガスを順番に基板の表面に供給しかつこの供給サイクルを実行することにより反応生成物の層を多数積層して薄膜を形成する成膜方法において、
真空容器内に設けられた回転テーブルの基板載置領域に基板を載置して、この回転テーブルを鉛直軸回りに回転させる工程と、
前記真空容器内を真空排気する工程と、
次いで、第１の反応ガス供給手段から、前記基板の表面に第１の反応ガスを供給する工程と、
続いて、前記第１の反応ガス供給手段よりも前記回転テーブルの回転方向下流側に離間して設けられた第２の反応ガス供給手段から、前記基板の表面に第２の反応ガスを供給して、この第２の反応ガスと前記基板の表面上の第１の反応ガスの成分とを反応させて反応生成物を生成させる工程と、
しかる後、前記回転テーブルの基板載置領域に対向するようにかつ前記回転テーブルの回転方向において前記第２の反応ガス供給手段と前記第１の反応ガス供給手段との間に設けられた請求項１ないし４のいずれか一つに記載の活性化ガスインジェクターから、前記基板の表面に活性化された処理ガスを供給して、前記基板の表面の反応生成物の改質を行う工程と、
前記回転方向において前記第１の反応ガスが供給される第１の処理領域と第２の反応ガスが供給される第２の処理領域との間に、処理領域の雰囲気同士を分離するために各々設けられた分離領域に分離ガスを各々供給する工程と、を含むことを特徴とする成膜方法。
【請求項１８】
真空容器内にて互いに反応する少なくとも２種類の反応ガスを順番に基板の表面に供給しかつこの供給サイクルを実行することにより反応生成物の層を多数積層して薄膜を形成する成膜方法において、
真空容器内に設けられた回転テーブルの基板載置領域に基板を載置して、この回転テーブルを鉛直軸回りに回転させる工程と、
前記真空容器内を真空排気する工程と、
次いで、第１の反応ガス供給手段から、前記基板の表面に第１の反応ガスを供給する工程と、
続いて、前記第１の反応ガス供給手段よりも前記回転テーブルの回転方向下流側に離間して設けられた第２の反応ガス供給手段から、前記基板の表面に第２の反応ガスを供給して、この第２の反応ガスと前記基板の表面に吸着した第１の反応ガスの成分とを反応させて反応生成物を生成させる工程と、
しかる後、前記回転テーブルの基板載置領域に対向するようにかつ前記回転テーブルの回転方向において前記第２の反応ガス供給手段と前記第１の反応ガス供給手段との間に設けられた請求項１ないし３のいずれか一つに記載の活性化ガスインジェクターから、前記基板の表面にプラズマ化された処理ガスを供給して、前記基板の表面の反応生成物の改質を行う工程と、
前記回転方向において前記第１の反応ガスが供給される第１の処理領域と第２の反応ガスが供給される第２の処理領域との間に、処理領域の雰囲気同士を分離するために各々設けられた分離領域に分離ガスを各々供給する工程と、を含むことを特徴とする成膜方法。
【請求項１９】
前記改質を行う工程は、前記回転テーブルの毎回の回転の中で行う工程であることを特徴とする請求項１７または１８に記載の成膜方法。
【請求項２０】
真空容器内にて互いに反応する少なくとも２種類の反応ガスを順番に基板の表面に供給し、かつこの供給サイクルを実行することにより反応生成物の層を積層して薄膜を形成する成膜方法において、
真空容器内のテーブルに基板をほぼ水平に載置する工程と、
前記テーブル上の基板に第１の反応ガス供給手段から第１の反応ガスを供給する工程と、
次いで前記テーブルと、第１の反応ガス供給手段と、を相対的に回転させて基板を第２の反応ガス供給領域に位置させ、第２の反応ガス供給手段から第２の反応ガスを基板に供給することにより、基板上に反応生成物を生成する工程と、
その後、前記テーブルと、第１の反応ガス供給手段及び第２の反応ガス供給手段と、を相対的に回転させて基板を活性化領域に位置させ、活性化手段から前記基板に活性化された処理ガスを供給することにより、前記基板の表面の反応生成物の改質を行う工程と、
前記相対的回転方向において前記第１の反応ガスが供給される領域と第２の反応ガスが供給される領域との間に、これら領域の雰囲気同士を分離するために各々設けられた分離領域に分離ガスを各々供給する工程と、を含むことを特徴とする成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに反応する少なくとも２種類の反応ガスを順番に基板の表面に供給しかつこの供給サイクルを多数回実行することにより反応生成物の層を多数積層して薄膜を形成する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造プロセスにおける成膜手法として、基板である半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）等の表面に真空雰囲気下で第１の反応ガスを吸着させた後、供給するガスを第２の反応ガスに切り替えて、両ガスの反応により１層あるいは複数層の原子層や分子層を形成し、このサイクルを多数回行うことにより、これらの層を積層して、基板上への成膜を行うプロセスが知られている。このプロセスは、例えばＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）やＭＬＤ（Molecular Layer Deposition）などと呼ばれており（以下、ＡＬＤ方式と呼ぶ）、サイクル数に応じて膜厚を高精度にコントロールすることができると共に、膜質の面内均一性も良好であり、半導体デバイスの薄膜化に対応できる有効な手法である。
【０００３】
このような成膜方法を実施する装置としては、真空容器の上部中央にガスシャワーヘッドを備えた枚葉の成膜装置を用いて、基板の中央部上方側から反応ガスを供給し、未反応の反応ガス及び反応副生成物を処理容器の底部から排気する方法が検討されている。ところで上記の成膜方法は、パージガスによるガス置換に長い時間がかかり、またサイクル数も例えば数百回にもなることから、処理時間が長いという問題があり、高スループットで処理できる装置、手法が要望されている。
【０００４】
こうした背景から特許文献１〜特許文献８には、複数枚の基板を真空容器内の回転テーブルに回転方向に配置して成膜処理を行う装置が既に知られているが、これらの各文献に記載の成膜装置は、ウエハへのパーティクルや反応生成物の付着の問題、またパージに長時間を要したり、不必要な領域で反応が引き起こされるといった問題を有している。そこで本件出願人においては、これらの諸問題を解決可能な回転テーブル型の成膜装置を検討している。
【０００５】
ところで、ＡＬＤ方式の成膜方法が好適である例としては、例えばゲート酸化膜等に用いられる高誘電体膜、例えば窒化シリコン膜（ＳｉＮ膜）やシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）等の成膜が挙げられる。一例として、例えば窒化シリコン膜を成膜する場合には、第１の反応ガスとして、例えばジクロロシラン（以下「ＤＣＳ」という）ガス等が用いられ、第２の反応ガスとして例えばアンモニアガス等が用いられる。こうした反応ガスを利用した成膜は、従来ウエハを例えば７００℃〜８００℃の温度に昇温することにより成膜に必要なエネルギーを供給していたが、半導体装置の更なる高集積化、微細化に伴って成膜時にウエハに加わる熱履歴の低減が必要となっている。
【０００６】
そこで例えば特許文献９には、例えば数十枚〜百数十枚のウエハを保持具に棚状に保持して円筒型の反応管内に搬入し、この反応管内に反応ガスを供給してウエハへの成膜を行う縦型の成膜装置において、例えば一方側の反応ガスであるアンモニアガスをプラズマ化した後に反応容器内に供給して成膜を行う技術が記載されている。プラズマ化で生成された反応性の高い反応ガスの活性種（例えばＮＨ３ラジカル）を利用して成膜を行うことにより、ウエハに加える熱エネルギーを従来法に比べて低減することができる。
【０００７】
この特許文献９に記載の成膜装置に設けられたプラズマ発生部は、高周波電力が印加される平行平板型の電極を、反応管の壁部の高さ方向に沿って設けた構成となっており、平行平板間を通過してプラズマ化された後の活性化された反応ガスが反応管の壁部から当該反応管内に棚状に保持されたウエハへと供給されるようになっている。ところがプラズマ化により活性化した反応ガス（ＮＨ３ラジカル等の活性種を含む反応ガス）は非常に失活速度が大きいため、反応管の壁部から供給された直後に反応ガスが到達するウエハの周縁部と、この周縁部よりも遅れて反応ガスが到達するウエハの中央部とでは反応ガス中の活性種の濃度が大きく異なり、これらの部位の間で膜質の面内均一性が低下してしまうといった問題があった。
【０００８】
更に本件出願人が検討している回転テーブル型の成膜装置においては、処理容器の壁部から回転テーブルの中央部へ向けて径方向に伸びるように反応ガスノズルが設けられており、反応ガスはこのノズル内を通流して当該ノズルの側壁面に設けられた複数のガス供給孔を経てノズルの下方を通過するウエハに向けて吐出されるようになっている。このとき特許文献９に記載された技術のように、処理容器の壁部、即ちノズルの基端側にプラズマ発生部を設け、反応ガスをプラズマ化してからノズル内に供給する構成を採用すると、反応ガスの活性種は例えば固体表面と接触するだけで失活してしまうことから、狭いノズル内をノズルの壁面と接触しながら通流する際に反応ガスの活性は急激に失われてしまう。こうした理由から、特許文献９に記載の技術を本件出願人が開発中の回転テーブル型の成膜装置に適用すると、従来の縦型熱処理装置にも増して膜質の面内均一性が低下するといった問題があった。
またウエハにプラズマを照射する技術としては、図５７に示すように処理容器５００内の載置台５０１上に載置されたウエハＷに対して、反応ガスＡ及び反応ガスＢを反応させて成膜した後、プラズマ発生室５０２にて発生した酸素ラジカルを薄膜に供給して当該薄膜を改質する手法が知られている。５０３はラジカル搬送路、５０４はガス供給部、５０５は反応ガスＡの供給源、５０６は反応ガスＢの供給源、５０７はガス供給路、５０８はヒータ、５０９は真空ポンプである。薄膜としては例えばＳｉＯ2膜を挙げることができ、この場合酸素ラジカルはＳｉＯ2膜中のＮ、ＯＨ基、Ｈなどの不純物を除去する役割を果たす。しかしながらウエハＷに供給されるプラズマはいわゆるリモートプラズマであるため、ラジカルが搬送途中で失活し、ウエハＷに供給されるラジカルの濃度が低いために十分な改質を行うことができない。従ってＳｉＯ2膜からの前記不純物の排出が進まないので、ＳｉとＯとの比率が１：２に近づかないし、またＳｉ−Ｏ−Ｓｉの３次元構造が形成されにくく、この結果、良質なＳｉＯ2膜が得られない。なおプラズマ中のオゾンの分解を促進するためにウエハの温度を高温にすることも考えられるが、その場合には低温プロセスに対応できなくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許公報７，１５３，５４２号：図６（ａ）、図６（ｂ）
【特許文献２】特開２００１−２５４１８１号公報：図１、図２
【特許文献３】特許３１４４６６４号公報：図１、図２、請求項１
【特許文献４】特開平４−２８７９１２号公報：
【特許文献５】米国特許公報６，６３４，３１４号
【特許文献６】特開２００７−２４７０６６号公報：段落００２３〜００２５、００５８、図１２及び図２０
【特許文献７】米国特許公開公報２００７−２１８７０１号
【特許文献８】米国特許公開公報２００７−２１８７０２号
【特許文献９】特開２００４−３４３０１７号公報：第００２１段落〜第００２５段落、図１〜図４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は均一に活性化された処理ガスを供給することの可能な活性化ガスインジェクター、このインジェクターを備えた成膜装置及び成膜方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る活性化ガスインジェクターは、隔壁によりガス活性化用流路とガス導入用流路とに区画された流路形成部材と、
前記ガス導入用流路に処理ガスを導入するためのガス導入ポートと、
前記ガス活性化用流路内にて前記隔壁に沿って互いに並行に伸びるように設けられ、処理ガスを活性化させるための電力が印加される一対の電極と、
前記隔壁に電極の長さ方向に沿って設けられ、前記ガス導入用流路内の処理ガスを前記ガス活性化用流路に供給するための連通孔と、
前記ガス活性化用流路にて活性化されたガスを吐出するために前記ガス活性化用流路に前記電極の長さ方向に沿って設けられたガス吐出口と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
ここで前記一対の電極の各々はセラミックスにより覆われていることが好ましく、更に前記ガス導入用流路内にて前記隔壁に沿って設けられ、長さ方向にガス孔が穿設されると共に前記ガス導入ポートが基端側に形成されたガス導入ノズルを備えていてもよい。
【００１３】
次いで他の発明に係る活性化ガスインジェクターは、隔壁によりガス活性化用流路とガス導入用流路とに区画された流路形成部材と、
前記ガス導入用流路に処理ガスを導入するためのガス導入ポートと、
前記ガス活性化用流路内にて前記隔壁に沿って伸びるように設けられ、ガス活性化用流路内の処理ガスを加熱して活性化させるための加熱ヒータと、
前記隔壁に加熱ヒータの長さ方向に沿って設けられ、前記ガス導入用流路内の処理ガスを前記ガス活性化用流路に供給するための連通孔と、
前記ガス活性化用流路にて活性化されたガスを吐出するために前記ガス活性化用流路に前記加熱ヒータの長さ方向に沿って設けられたガス吐出口と、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
また他の発明にかかる成膜装置は、真空容器内に設けられた回転テーブルと、
この回転テーブルに基板を載置するために設けられた基板載置領域と、
この基板載置領域に載置された基板に活性化されたガスを供給して成膜を行うために、前記回転テーブルにおける基板載置領域側に対向しかつ当該回転テーブルの移動路と交差するように設けられた、既述のいずれかの活性化ガスインジェクターと、を備えたことを特徴とする。更に、他の本発明の成膜装置は、真空容器内に設けられた回転テーブルと、この回転テーブルに基板を載置するために設けられた基板載置領域と、この基板載置領域に載置された基板に活性化されたガスを供給して当該基板上の薄膜の改質を行うために、前記回転テーブルにおける基板載置領域側に対向しかつ当該回転テーブルの移動路と交差するように設けられた既述のいずれかの活性化ガスインジェクターと、を備えたことを特徴とする。
【００１５】
更に他の発明にかかる成膜装置は、真空容器内にて互いに反応する少なくとも２種類の反応ガスを順番に基板の表面に供給しかつこの供給サイクルを実行することにより反応生成物の層を多数積層して薄膜を形成する成膜装置において、
前記真空容器内に設けられた回転テーブルと、
この回転テーブルに基板を載置するために設けられた基板載置領域と、
前記回転テーブルの回転方向に互いに離れて設けられ、前記回転テーブルにおける基板の載置領域側の面に夫々第１の反応ガスを供給するための第１のガス供給手段及び、請求項１ないし４のいずれか一つに記載の活性化ガスインジェクターからなり、第２の反応ガスを供給するための第２の反応ガス供給手段と、
前記第１の反応ガスが供給される第１の処理領域と第２の反応ガスが供給される第２の処理領域との雰囲気を分離するために前記回転方向においてこれら処理領域の間に位置する分離領域と、
前記分離領域の両側に拡散する分離ガスと共に前記反応ガスを排気するための排気口と、を備え、
前記分離領域は、分離ガスを供給するための分離ガス供給手段と、この分離ガス供給手段の前記回転方向両側に位置し、当該分離領域から処理領域側に分離ガスが流れるための狭隘な空間を回転テーブルとの間に形成するための天井面と、を備えたことを特徴とする。
【００１６】
更にまた他の発明は、真空容器内にて互いに反応する少なくとも２種類の反応ガスを順番に基板の表面に供給しかつこの供給サイクルを実行することにより反応生成物の層を多数積層して薄膜を形成する成膜装置において、
前記真空容器内の回転テーブル上に基板を載置するために設けられた基板載置領域と、
前記基板に第１の反応ガスを供給するための第１の反応ガス供給手段と、
前記第１の反応ガス供給手段よりも前記回転テーブルの回転方向下流側に離間して設けられ、第２の反応ガスを前記基板に供給するための第２の反応ガス供給手段と、
前記回転テーブルの基板載置領域に対向するようにかつ前記回転テーブルの回転方向において前記第２の反応ガス供給手段と前記第１の反応ガス供給手段との間に設けられ、前記基板上の反応生成物の改質を行うために前記基板に活性化された処理ガスを供給する請求項１ないし４のいずれか一つに記載の活性化ガスインジェクターと、
前記第１の反応ガスが供給される第１の処理領域と第２の反応ガスが供給される第２の処理領域との雰囲気を分離するために前記回転方向においてこれら処理領域の間に位置する分離領域と、
前記分離領域の両側に拡散する分離ガスと共に前記反応ガスを排気するための排気口と、を備え、
前記分離領域は、分離ガスを供給するための分離ガス供給手段と、この分離ガス供給手段の前記回転方向両側に位置し、当該分離領域から処理領域側に分離ガスが流れるための狭隘な空間を回転テーブルとの間に形成するための天井面と、を備えたことを特徴とする。
他の発明は、真空容器内にて互いに反応する少なくとも２種類の反応ガスを順番に基板の表面に供給し、かつこの供給サイクルを実行することにより反応生成物の層を積層して薄膜を形成する成膜装置において、
前記真空容器内に設けられ、基板を載置するためのテーブルと、
このテーブル上の基板に第１の反応ガスを供給するための第１の反応ガス供給手段と、
前記テーブル上の基板に第２の反応ガスを供給するための第２の反応ガス供給手段と、
前記基板上の反応生成物の改質を行うために前記基板に活性化された処理ガスを供給する活性化手段と、
前記第１の反応ガス供給手段、第２の反応ガス供給手段及び活性化手段と前記テーブルとを相対的に回転させるための回転機構と、を備え、
前記第１の反応ガス供給手段、第２の反応ガス供給手段及び活性化手段は、前記相対的な回転により基板が第１の反応ガス供給領域、第２の反応ガス供給領域及び活性化された処理ガスの供給領域の順番で位置するようにテーブルの周方向に沿って配置されていることを特徴とする。
【００１７】
上述の各成膜装置は、前記活性化ガスインジェクターのガス吐出口は、前記基板載置領域に載置された基板の表面から１ｍｍ以上、１０ｍｍ以下の高さ位置に設けられる場合が好適である。また、前記活性化ガスインジェクターの外面部は、ガス活性化用流路とガス導入用流路とを覆うカバー体として構成され、このカバー体の下端部は、当該カバー体内への外部からのガスの侵入を抑えるために、回転テーブルと平行にかつ隙間を介して外方に伸び出した気流規制部材として構成されていることが好ましい。前記活性化ガスインジェクターは、前記回転テーブル上の基板の表面との間の距離が調整できるように前記真空容器の側壁に上下自在に気密に取り付けられていても良いし、更に前記回転テーブル上の基板の表面に対して前記回転テーブルの移動路と交差する方向に傾斜できるように前記真空容器の側壁に傾斜自在に気密に取り付けられていても良い。
【００１８】
また、本発明の成膜方法は、
真空容器内にて互いに反応する少なくとも２種類の反応ガスを順番に基板の表面に供給しかつこの供給サイクルを実行することにより反応生成物の層を多数積層して薄膜を形成する成膜方法において、
真空容器内に設けられた回転テーブルの基板載置領域に基板を載置して、この回転テーブルを鉛直軸回りに回転させる工程と、
前記真空容器内を真空排気する工程と、
次いで、第１の反応ガス供給手段から、前記基板の表面に第１の反応ガスを供給して、この第１の反応ガスを基板の表面に吸着させる工程と、
続いて、前記第１の反応ガス供給手段よりも前記回転テーブルの回転方向下流側に離間して設けられた第２の反応ガス供給手段から、前記基板の表面に第２の反応ガスを供給して、この第２の反応ガスと前記基板の表面に吸着した第１の反応ガスとを反応させて反応生成物を生成させる工程と、
しかる後、前記回転テーブルの基板載置領域に対向するようにかつ前記回転テーブルの回転方向において前記第２の反応ガス供給手段と前記第１の反応ガス供給手段との間に設けられた既述のいずれか一つの活性化ガスインジェクターから、前記基板の表面に活性化された処理ガスを供給して、前記基板の表面の反応生成物の改質を行う工程と、
前記回転方向において前記第１の反応ガスが供給される第１の処理領域と第２の反応ガスが供給される第２の処理領域との間に、処理領域の雰囲気同士を分離するために各々設けられた分離領域に分離ガスを各々供給する工程と、を含むことを特徴とする。
また、本発明の成膜方法は、
真空容器内にて互いに反応する少なくとも２種類の反応ガスを順番に基板の表面に供給しかつこの供給サイクルを実行することにより反応生成物の層を多数積層して薄膜を形成する成膜方法において、
真空容器内に設けられた回転テーブルの基板載置領域に基板を載置して、この回転テーブルを鉛直軸回りに回転させる工程と、
前記真空容器内を真空排気する工程と、
次いで、第１の反応ガス供給手段から、前記基板の表面に第１の反応ガスを供給して、この第１の反応ガスを基板の表面に吸着させる工程と、
続いて、前記第１の反応ガス供給手段よりも前記回転テーブルの回転方向下流側に離間して設けられた第２の反応ガス供給手段から、前記基板の表面に第２の反応ガスを供給して、この第２の反応ガスと前記基板の表面に吸着した第１の反応ガスとを反応させて反応生成物を生成させる工程と、
しかる後、前記回転テーブルの基板載置領域に対向するようにかつ前記回転テーブルの回転方向において前記第２の反応ガス供給手段と前記第１の反応ガス供給手段との間に設けられた上記に記載の活性化ガスインジェクターから、前記基板の表面にプラズマ化された処理ガスを供給して、前記基板の表面の反応生成物の改質を行う工程と、
前記回転方向において前記第１の反応ガスが供給される第１の処理領域と第２の反応ガスが供給される第２の処理領域との間に、処理領域の雰囲気同士を分離するために各々設けられた分離領域に分離ガスを各々供給する工程と、を含むことを特徴とする。
前記改質を行う工程は、前記回転テーブルの毎回の回転の中で行う工程であることが好ましい。
更にまた本発明は、真空容器内にて互いに反応する少なくとも２種類の反応ガスを順番に基板の表面に供給し、かつこの供給サイクルを実行することにより反応生成物の層を積層して薄膜を形成する成膜方法において、
真空容器内のテーブルに基板をほぼ水平に載置する工程と、
前記テーブル上の基板に第１の反応ガス供給手段から第１の反応ガスを供給する工程と、
次いで前記テーブルと、第１の反応ガス供給手段と、を相対的に回転させて基板を第２の反応ガス供給領域に位置させ、第２の反応ガス供給手段から第２の反応ガスを基板に供給することにより、基板上に反応生成物を生成する工程と、
その後、前記テーブルと、第１の反応ガス供給手段及び第２の反応ガス供給手段と、を相対的に回転させて基板を活性化領域に位置させ、活性化手段から前記基板に活性化された処理ガスを供給することにより、前記基板の表面の反応生成物の改質を行う工程と、
前記相対的回転方向において前記第１の反応ガスが供給される領域と第２の反応ガスが供給される領域との間に、これら領域の雰囲気同士を分離するために各々設けられた分離領域に分離ガスを各々供給する工程と、を含むことを特徴とする。
また本発明は、真空容器内にて互いに反応する少なくとも２種類の反応ガスを順番に基板の表面に供給しかつこの供給サイクルを実行することにより反応生成物の層を多数積層して薄膜を形成する成膜装置に用いられるコンピュータプログラムを格納した記憶媒体においても成立する。この場合、前記コンピュータプログラムは、本発明の成膜方法を実施するようにステップが組まれている。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、処理ガスを供給する活性化ガスインジェクター内に、処理ガスを活性化するための一対の電極を備えており、これらの電極は当該インジェクターの長さ方向に沿って、詳細にはインジェクターを構成する流路形成部材内を区画する隔壁の長さ方向に沿って互いに並行に伸びるように設けられている。このため、例えば活性化した処理ガスを供給する装置の側壁部に電極を設け、活性化された処理ガスを細長いノズルを介して装置内へと供給する場合と比較して、均一に活性化された処理ガスを供給することが可能となり、例えば基板表面に成膜を行う成膜装置に当該活性化ガスインジェクターを適用する場合には、基板面内にて膜質が均一な膜を成膜することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態に係る成膜装置の縦断面を示す図３のＩ−Ｉ’線縦断面図である。
【図２】上記の成膜装置の内部の概略構成を示す斜視図である。
【図３】上記の成膜装置の横断平面図である。
【図４】上記の成膜装置における処理領域及び分離領域を示す縦断面図である。
【図５】上記の成膜装置における分離領域の縦断面図である。
【図６】分離ガスあるいはパージガスの流れる様子を示す説明図である。
【図７】反応ガスをプラズマ化する機能を備えた活性化ガスインジェクターを示す斜視図である。
【図８】前記活性化ガスインジェクターの内部構造を示す斜視図である。
【図９】前記活性化ガスインジェクターの縦断面図である。
【図１０】前記活性化ガスインジェクターの基端部の内部構造を示す横断面図である。
【図１１】前記活性化ガスインジェクターの作用を示す説明図である。
【図１２】第１の反応ガス及び第２の反応ガスが分離ガスにより分離されて排気される様子を示す説明図である。
【図１３】第２の実施の形態に係わる活性化ガスインジェクターの内部構造を示す斜視図である。
【図１４】前記第２の実施の形態に係わる活性化ガスインジェクターの縦断面図である。
【図１５】前記第２の実施の形態に係わる活性化ガスインジェクターの作用を示す説明図である。
【図１６】前記活性化ガスインジェクターの変形例を示す斜視図である。
【図１７】前記変形例に係る活性化ガスインジェクターの縦断側面図である。
【図１８】第３の実施の形態に係る活性化ガスインジェクターの内部構造を示す斜視図である。
【図１９】前記第３の実施の形態に係わる活性化ガスインジェクターの縦断面図である。
【図２０】前記第３の実施の形態に係わる活性化ガスインジェクター内に設けられている加熱ヒータの構成を示す一部破断側面図である。
【図２１】第４の実施の形態に係る活性化ガスインジェクターの内部構造を示す斜視図である。
【図２２】前記第４の実施の形態に係わる活性化ガスインジェクターの縦断面図である。
【図２３】分離領域に用いられる凸状部の寸法例を説明するための説明図である。
【図２４】本発明の他の実施の形態に係る成膜装置を示す横断平面図である。
【図２５】本発明の上記以外の実施の形態に係る成膜装置を示す横断平面図である。
【図２６】本発明の上記以外の実施の形態に係る成膜装置を示す縦断面図である。
【図２７】本発明の成膜装置を用いた基板処理システムの一例を示す概略平面図である。
【図２８】本発明の他の実施の形態における成膜装置を示す斜視図である。
【図２９】上記の他の例の成膜装置を示す平面図である。
【図３０】上記の他の例の成膜装置を示す縦断面図である。
【図３１】上記の他の例の成膜装置における活性化ガスインジェクターを示す斜視図である。
【図３２】上記の活性化ガスインジェクターを示す縦断面図である。
【図３３】上記の活性化ガスインジェクターの取り付け方法を示す概略図である。
【図３４】上記の活性化ガスインジェクターを示す縦断面図である。
【図３５】上記の他の例の成膜装置において薄膜が改質される様子を示す模式図である。
【図３６】ＡＬＤ法において薄膜が成膜される様子を示す模式図である。
【図３７】ＢＴＢＡＳガス及びジイソプロピルアミノシランガスの構造を示す模式図である。
【図３８】実施例に係わる説明図である。
【図３９】上記の他の例における活性化ガスインジェクターについて行ったシミュレーション結果を示す特性図である。
【図４０】上記の他の例における活性化ガスインジェクターについて行ったシミュレーション結果を示す特性図である。
【図４１】上記の他の例における実験条件を説明する説明図である。
【図４２】上記の他の例における実験で得られた結果を示す特性図である。
【図４３】本発明の実施例で得られる特性図である。
【図４４】本発明の実施例で得られる特性図である。
【図４５】本発明の実施例で得られる特性図である。
【図４６】本発明の実施例で得られる特性図である。
【図４７】本発明の実施例で得られる特性図である。
【図４８】本発明の実施例で得られる特性図である。
【図４９】本発明の実施例で得られる特性図である。
【図５０】本発明の実施例で得られる特性図である。
【図５１】本発明の実施例で得られる特性図である。
【図５２】本発明の実施例で得られる特性図である。
【図５３】本発明の実施例で得られる特性図である。
【図５４】本発明の実施例で得られる特性図である。
【図５５】本発明の実施例で得られる特性図である。
【図５６】本発明の実施例で得られる特性図である。
【図５７】従来の成膜装置を示す概略図である
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の実施の形態である成膜装置は、図１（図３のＩ−Ｉ’線に沿った断面図）に示すように平面形状が概ね円形である扁平な真空容器１と、この真空容器１内に設けられ、当該真空容器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は天板１１が容器本体１２から分離できるように構成されている。天板１１は、内部の減圧状態により封止部材例えばＯリング１３を介して容器本体１２側に押し付けられていて気密状態を維持しているが、天板１１を容器本体１２から分離するときには図示しない駆動機構により上方に持ち上げられる。
【００２２】
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の底面部１４を貫通し、その下端が当該回転軸２２を鉛直軸回りにこの例では時計方向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、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。
【００２３】
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）に沿って複数枚例えば５枚の基板であるウエハ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を描いてある。ここで図４は、回転テーブル２を同心円に沿って切断しかつ横に展開して示す展開図であり、凹部２４は、図４（ａ）に示すようにその直径がウエハＷの直径よりも僅かに例えば４ｍｍ大きく、またその深さはウエハＷの厚みと同等の大きさに設定されている。従ってウエハＷを凹部２４に落とし込むと、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）とが揃うことになる。ウエハＷの表面と回転テーブル２の表面との間の高さの差が大きいとその段差部分で圧力変動が生じることから、ウエハＷの表面と回転テーブル２の表面との高さを揃えることが、膜厚の面内均一性を揃える観点から好ましい。ウエハＷの表面と回転テーブル２の表面との高さを揃えるとは、同じ高さであるかあるいは両面の差が５ｍｍ以内であることをいうが、加工精度などに応じてできるだけ両面の高さの差をゼロに近づけることが好ましい。凹部２４の底面には、ウエハＷの裏面を支えて当該ウエハＷを昇降させるための例えば後述する３本の昇降ピンが貫通する貫通孔（図示せず）が形成されている。
【００２４】
凹部２４はウエハＷを位置決めして回転テーブル２の回転に伴う遠心力により飛び出さないようにするためのものであり、本発明の基板載置領域に相当する部位であるが、基板載置領域（ウエハ載置領域）は、凹部に限らず例えば回転テーブル２の表面にウエハＷの周縁をガイドするガイド部材をウエハＷの周方向に沿って複数並べた構成であってもよく、あるいは回転テーブル２側に静電チャックなどのチャック機構を持たせてウエハＷを吸着する場合には、その吸着によりウエハＷが載置される領域が基板載置領域となる。
【００２５】
図２及び図３に示すように真空容器１には、回転テーブル２における凹部２４の通過領域と各々対向する位置に第１の反応ガスノズル３１及び活性化ガスインジェクター３２と２本の分離ガスノズル４１、４２とが真空容器１の周方向（回転テーブル２の回転方向）に互いに間隔をおいて中心部から放射状に伸びている。この結果、活性化ガスインジェクター３２は、回転テーブル２の回転方向、即ち移動路と交差する方向に伸びた状態で配置されていることになる。これら第１の反応ガスノズル３１、活性化ガスインジェクター３２及び分離ガスノズル４１、４２は、例えば真空容器１の側周壁に取り付けられており、その基端部であるガス供給ポート３１ａ、３２ａ、４１ａ、４２ａは当該側壁を貫通している。
【００２６】
反応ガスノズル３１、活性化インジェクター３２、分離ガスノズル４１、４２は図示の例では、真空容器１の周壁部から真空容器１内に導入されているが、後述する環状の突出部５から導入してもよい。この場合、突出部５の外周面と天板１１の外表面とに開口するＬ字型の導管を設け、真空容器１内でＬ字型の導管の一方の開口に反応ガスノズル３１、（活性化インジェクター３２、分離ガスノズル４１、４２）を接続し、真空容器１の外部でＬ字型の導管の他方の開口にガス導入ポート３１ａ（３２ａ、４１ａ、４２ａ）を接続する構成を採用することができる。
【００２７】
第１の反応ガスノズル３１及び活性化ガスインジェクター３２は、夫々第１の反応ガスであるＤＣＳ（ジクロロシラン）ガスのガス供給源及び第２の反応ガスであるＮＨ３（アンモニア）ガスのガス供給源（いずれも図示せず）に接続されており、分離ガスノズル４１、４２はいずれも分離ガスであるＮ２ガス（窒素ガス）のガス供給源（図示せず）に接続されている。この例では、活性化ガスインジェクター３２、分離ガスノズル４１、第１の反応ガスノズル３１及び分離ガスノズル４２がこの順に時計方向に配列されている。
【００２８】
第１の反応ガスノズル３１には、下方側に反応ガスを吐出するためのガス吐出孔３３がノズルの長さ方向に間隔をおいて配列されている。一方、活性化ガスインジェクター３２は、当該インジェクター３２内に導入されたＮＨ３ガスを活性化して真空容器１内に供給する活性化ガスインジェクターとしての機能を備えているが、その詳細な構成については後述する。また分離ガスノズル４１、４２には、下方側に分離ガスを吐出するための吐出孔４０が長さ方向に間隔をおいて穿設されている。第１の反応ガスノズル３１、活性化ガスインジェクター３２は夫々第１の反応ガス供給手段及び第２の反応ガス供給手段に相当し、その下方領域は夫々ＤＣＳガスをウエハＷに吸着させるための第１の処理領域Ｐ１及び活性化されたＮＨ３ガスをウエハＷに吸着させるための第２の処理領域Ｐ２となる。
【００２９】
分離ガスノズル４１、４２は、前記第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２とを分離するための分離領域Ｄを形成するためのものであり、この分離領域Ｄにおける真空容器１の天板１１には図２〜図４に示すように、回転テーブル２の回転中心を中心としかつ真空容器１の内周壁の近傍に沿って描かれる円を周方向に分割してなる、平面形状が扇型で下方に突出した凸状部４が設けられている。分離ガスノズル４１、４２は、この凸状部４における前記円の周方向中央にて当該円の半径方向に伸びるように形成された溝部４３内に収められている。即ち分離ガスノズル４１、４２の中心軸から凸状部４である扇型の両縁（回転方向上流側の縁及び下流側の縁）までの距離は同じ長さに設定されている。
【００３０】
なお、溝部４３は、本実施形態では凸状部４を二等分するように形成されているが、他の実施形態においては、例えば溝部４３から見て凸状部４における回転テーブル２の回転方向上流側が前記回転方向下流側よりも広くなるように溝部４３を形成してもよい。
【００３１】
従って分離ガスノズル４１、４２における前記周方向両側には、前記凸状部４の下面である例えば平坦な低い天井面４４（第１の天井面）が存在し、この天井面４４の前記周方向両側には、当該天井面４４よりも高い天井面４５（第２の天井面）が存在することになる。この凸状部４の役割は、回転テーブル２との間への第１の反応ガス及び第２の反応ガスの侵入を阻止してこれら反応ガスの混合を阻止するための狭隘な空間である分離空間を形成することにある。
【００３２】
即ち、分離ガスノズル４１を例にとると、回転テーブル２の回転方向上流側からＮＨ３ガスが侵入することを阻止し、また回転方向下流側からＤＣＳガスが侵入することを阻止する。「ガスの侵入を阻止する」とは、分離ガスノズル４１から吐出した分離ガスであるＮ２ガスが第１の天井面４４と回転テーブル２の表面との間に拡散して、この例では当該第１の天井面４４に隣接する第２の天井面４５の下方側空間に吹き出し、これにより当該隣接空間からのガスが侵入できなくなることを意味する。そして「ガスが侵入できなくなる」とは、隣接空間から凸状部４の下方側空間に全く入り込むことができない場合のみを意味するのではなく、多少侵入はするが、両側から夫々侵入したＮＨ３ガス及びＤＣＳガスが凸状部４内で交じり合わない状態が確保される場合も意味し、このような作用が得られる限り、分離領域Ｄの役割である第１の処理領域Ｐ１の雰囲気と第２の処理領域Ｐ２の雰囲気との分離作用が発揮できる。従って狭隘な空間における狭隘の程度は、狭隘な空間（凸状部４の下方空間）と当該空間に隣接した領域（この例では第２の天井面４５の下方空間）との圧力差が「ガスが侵入できなくなる」作用を確保できる程度の大きさになるように設定され、その具体的な寸法は凸状部４の面積などにより異なるといえる。またウエハＷに吸着したガスについては当然に分離領域Ｄ内を通過することができ、ガスの侵入阻止は、気相中のガスを意味している。
【００３３】
一方天板１１の下面には、図５、図６に示すように回転テーブル２におけるコア部２１よりも外周側の部位と対向するようにかつ当該コア部２１の外周に沿って突出部５が設けられている。この突出部５は図５に示すように凸状部４における前記回転中心側の部位と連続して形成されており、その下面が凸状部４の下面（天井面４４）と同じ高さに形成されている。図２及び図３は、前記天井面４５よりも低くかつ分離ガスノズル４１、４２よりも高い位置にて天板１１を水平に切断して示している。なお突出部５と凸状部４とは、必ずしも一体であることに限られるものではなく、別体であってもよい。
【００３４】
凸状部４及び分離ガスノズル４１（４２）の組み合わせ構造の作り方については、凸状部４をなす１枚の扇型プレートの中央に溝部４３を形成してこの溝部４３内に分離ガスノズル４１（４２）を配置する構造に限らず、２枚の扇型プレートを用い、分離ガスノズル４１（４２）の両側位置にて天板本体の下面にボルト締めなどにより固定する構成などであってもよい。
【００３５】
この例では分離ガスノズル４１（４２）は、真下に向いた例えば口径が０．５ｍｍの吐出孔がノズルの長さ方向に沿って例えば１０ｍｍの間隔をおいて配列されている。また第１の反応ガスノズル３１についても、真下に向いた例えば口径が０．５ｍｍの吐出孔がノズルの長さ方向に沿って例えば１０ｍｍの間隔をおいて配列されている。
【００３６】
この例では直径３００ｍｍのウエハＷを被処理基板としており、この場合凸状部４は、回転中心から例えば１４０ｍｍ離れた後述の突出部５との境界部位においては、周方向の長さ（回転テーブル２と同心円の円弧の長さ）が例えば１４６ｍｍであり、ウエハＷの載置領域（凹部２４）の最も外側部位においては、周方向の長さが例えば５０２ｍｍである。なお図４（ａ）に示すように、当該外側部位において分離ガスノズル４１（４２）の両脇から夫々左右に位置する凸状部４の周方向の長さＬでみれば、長さＬは２４６ｍｍである。
【００３７】
また図４（ｂ）に示すように凸状部４の下面即ち天井面４４における回転テーブル２の表面からの高さｈは、例えば０．５ｍｍから１０ｍｍであってもよく、約４ｍｍであると好適である。この場合、回転テーブル２の回転数は例えば１ｒｐｍ〜５００ｒｐｍに設定されている。分離領域Ｄの分離機能を確保するためには、回転テーブル２の回転数の使用範囲などに応じて、凸状部４の大きさや凸状部４の下面（第１の天井面４４）と回転テーブル２の表面との間の高さｈを例えば実験などに基づいて設定することになる。なお分離ガスとしては、Ｎ２ガスに限られずＡｒガスなどの不活性ガスを用いることができるが、不活性ガスに限らず水素ガスなどであってもよく、成膜処理に影響を与えないガスであれば、ガスの種類に関しては特に限定されるものではない。
【００３８】
真空容器１の天板１１の下面、つまり回転テーブル２のウエハ載置領域（凹部２４）から見た天井面は既述のように第１の天井面４４とこの天井面４４よりも高い第２の天井面４５とが周方向に存在するが、図１では、高い天井面４５が設けられている領域についての縦断面を示しており、図５では、低い天井面４４が設けられている領域についての縦断面を示している。扇型の凸状部４の周縁部（真空容器１の外縁側の部位）は図２及び図５に示されているように回転テーブル２の外端面に対向するようにＬ字型に屈曲して屈曲部４６を形成している。扇型の凸状部４は天板１１側に設けられていて、容器本体１２から取り外せるようになっていることから、前記屈曲部４６の外周面と容器本体１２との間には僅かに隙間がある。この屈曲部４６も凸状部４と同様に両側から反応ガスが侵入することを防止して、両反応ガスの混合を防止する目的で設けられており、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の表面に対する天井面４４の高さｈと同様の寸法に設定されている。この例においては、回転テーブル２の表面側領域からは、屈曲部４６の内周面が真空容器１の内周壁を構成していると見ることができる。
【００３９】
容器本体１２の内周壁は、分離領域Ｄにおいては図５に示すように前記屈曲部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面部１４に亘って縦断面形状が矩形に切り欠かれて外方側に窪んだ構造になっている。この窪んだ部分を排気領域６と呼ぶことにすると、この排気領域６の底部には図１及び図３に示すように例えば２つの排気口６１、６２が設けられている。図１に示すようにこれら排気口６１、６２は各々排気管６３を介して真空排気手段である例えば共通の真空ポンプ６４に接続されている。なお図１中、６５は圧力調整手段であり、排気口６１、６２ごとに設けてもよいし、共通化されていてもよい。
【００４０】
排気口６１、６２は、分離領域Ｄの分離作用が確実に働くように、図３に示すように平面で見たときに前記分離領域Ｄの前記回転方向両側に設けられ、各反応ガス（ＤＣＳガス及びＮＨ３ガス）の排気を専用に行うようにしている。この例では一方の排気口６１は第１の反応ガスノズル３１とこの反応ガスノズル３１に対して前記回転方向下流側に隣接する分離領域Ｄとの間に設けられ、また他方の排気口６１は、活性化ガスインジェクター３２とこのインジェクター３２に対して前記回転方向下流側に隣接する分離領域Ｄとの間に設けられている。
【００４１】
排気口の設置数は２個に限られるものではなく、例えば分離ガスノズル４２を含む分離領域Ｄと当該分離領域Ｄに対して前記回転方向下流側に隣接する活性化ガスインジェクター３２との間に更に排気口を設置して３個としてもよいし、４個以上であってもよい。この例では排気口６１、６２は回転テーブル２よりも低い位置に設けることで真空容器１の内周壁と回転テーブル２の周縁との間の隙間から排気するようにしているが、真空容器１の底面部に設けることに限られず、真空容器１の側壁に設けてもよい。また排気口６１、６２は、真空容器１の側壁に設ける場合には、回転テーブル２よりも高い位置に設けるようにしてもよい。このように排気口６１、６２を設けることにより回転テーブル２上のガスは、回転テーブル２の外側に向けて流れるため、回転テーブル２に対向する天井面から排気する場合に比べてパーティクルの巻上げが抑えられるという観点において有利である。
【００４２】
前記回転テーブル２と真空容器１の底面部１４との間の空間には、図１、図５及び図６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をプロセスレシピで決められた温度、例えば３００℃に加熱するようになっている。前記回転テーブル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６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するためにヒータユニット７を全周に亘って囲むようにカバー部材７１が設けられている。このカバー部材７１は上縁が外側に屈曲されてフランジ形状に形成され、その屈曲面と回転テーブル２の下面との間の隙間を小さくして、カバー部材７１内に外方からガスが侵入することを抑えている。
【００４３】
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面部１４は、回転テーブル２の下面の中心部付近、コア部２１に接近してその間は狭い空間になっており、また当該底面部１４を貫通する回転軸２２の貫通穴についてもその内周面と回転軸２２との隙間が狭くなっていて、これら狭い空間は前記ケース体２０内に連通している。そして前記ケース体２０にはパージガスであるＮ２ガスを前記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の底面部１４には、ヒータユニット７の下方側位置にて周方向の複数部位に、ヒータユニット７の配置空間をパージするためのパージガス供給管７３が設けられている。
【００４４】
このようにパージガス供給管７２、７３を設けることにより図６にパージガスの流れを矢印で示すように、ケース体２０内からヒータユニット７の配置空間に至るまでの空間がＮ２ガスでパージされ、このパージガスが回転テーブル２とカバー部材７１との間の隙間から排気領域６を介して排気口６１、６２に排気される。これによって既述の第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２との一方から回転テーブル２の下方を介して他方側にＤＣＳガスあるいはＮＨ３ガスが回り込むことが防止されるため、このパージガスは分離ガスの役割も果たしている。
【００４５】
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Ｎ２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、図６に示すように前記突出部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ことになる。この突出部５で囲まれる空間には分離ガスが満たされているので、第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２との間で回転テーブル２の中心部を介して反応ガス（ＤＣＳガスあるいはＮＨ３ガス）が混合することを防止している。即ち、この成膜装置は、第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２との雰囲気を分離するために回転テーブル２の回転中心部と天板１１とにより区画され、分離ガスがパージされると共に当該回転テーブル２の表面に分離ガスを吐出する吐出口が前記回転方向に沿って形成された中心部領域Ｃを備えているということができる。なおここでいう吐出口は前記突出部５と回転テーブル２との狭い隙間５０に相当する。
【００４６】
更に真空容器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エハＷの受け渡しを行うための搬送口１５が形成されており、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ようになっている。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の下方側において当該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。
【００４７】
以上に説明した成膜装置は、既述のように第２の反応ガスであるＮＨ３ガスをプラズマ化して活性化し、このガスが活性を失わないうちに回転テーブル２のウエハ載置領域（凹部２４）に載置されたウエハＷ表面に供給するための活性化ガスインジェクター３２を備えている。以下、活性化ガスインジェクター３２の詳細な構成について説明する。
【００４８】
活性化ガスインジェクター３２は、図７に示すように例えばプラズマエッチング耐性に優れた石英製の扁平で細長い直方体形状の流路形成部材である筐体状のインジェクター本体３２１を備えており、図８、図９に示すように当該インジェクター本体３２１の内部は空洞となっている。この空洞には、隔壁３２４によって長さ方向に区画された幅の異なる２つの空間が形成されていて、一方側はＮＨ３ガスをプラズマ化するためのガス活性化用流路であるガス活性化室３２３、他方側はこのガス活性化室へ均一にＮＨ３ガスを供給するためのガス導入用流路であるガス導入室３２２となっている。図９に示すように、ガス活性化室３２３の幅に対するガス導入室３２２の幅の比は例えばおよそ２：３となっていて、ガス導入室３２２の容積の方が大きくなっている。
【００４９】
図８、図９に示すように、ガス導入室３２２内には、インジェクター本体３２１の側壁に沿って、即ち後述の隔壁３２４に沿って基端側から先端側へ向けて伸びだすように管状のガス導入ノズル３４が配設されている。このガス導入ノズル３４の隔壁３２４に対向する側周壁には、ガス孔３４１がノズル３４の長さ方向に間隔をおいて穿設されており、ガス導入室３２２内へ向けてＮＨ３ガスを吐出することができる。一方、ガス導入ノズル３４の基端側は、インジェクター本体３２１の側壁部にてガス導入ポート３９と接続され、このガス導入ポート３９は更に図７に示すように例えば継手部３８を介して既述のガス供給ポート３１ａに繋がっており、不図示のガス供給源からＮＨ３ガスを受け入れるようになっている。
【００５０】
ガス導入ノズル３４のガス孔３４１に対向する隔壁３２４の上部には、インジェクター本体３２１の天井面との接続部に相当する高さ位置に、長さ方向に細長い矩形状の連通孔である切欠部３２５が、ガス導入室３２２の長さ方向に沿って（後述する電極３６ａ３６ｂの長さ方向に沿って）間隔をおいて設けられており、ガス導入室３２２内に供給されたＨＮ３ガスをガス活性化室３２３の上方部へと供給することができる。ここで例えばガス導入ノズル３４のガス孔３４１から隔壁３２４までの距離「Ｌ」は、例えば隣り合うガス孔３４１から吐出されたガスが、ガス導入室３２２内を長さ方向に拡散・混合して、当該長さ方向に均一な濃度となって各切欠部３２５へと流れ込むことができる距離に設定されている。
【００５１】
ガス活性化室３２３内には、２本の誘電体からなる例えばセラミックス製のシース管３５ａ、３５ｂが当該空間３２３の基端側から先端側へ向けて隔壁３２４に沿って伸びだしており、これらのシース管３５ａ、３５ｂは間隔をおいて水平方向に互いに並行に配置されている。各シース管３５ａ、３５ｂの管内には、基端部から先端部へかけて例えば耐熱性に優れたニッケル合金製の例えば直径５ｍｍ程度の電極３６ａ、３６ｂが貫挿されている。これにより一対の電極３６ａ、３６ｂはシース管３５ａ、３５ｂの材料であるセラミックスにより覆われた状態にて、例えば２ｍｍ〜１０ｍｍの間の例えば４ｍｍの間隔をおいて互いに並行に伸びるように配置された状態となっている。各電極３６ａ、３６ｂの基端側はインジェクター本体３２１の外部に引き出され、真空容器１の外部にて整合器を介して高周波電源（いずれも不図示）と接続されている。そしてこれらの電極３６ａ、３６ｂは、例えば１３．５６ＭＨｚ、例えば１０Ｗ〜２００Ｗの範囲の例えば１００Ｗの高周波電力を供給することにより、２本のシース管３５ａ、３５ｂの間のプラズマ発生部３５１を通流するＮＨ３ガスを容量結合型プラズマ方式によりプラズマ化して活性化する役割を果たす。なお、図１０の拡大平面図に示すように２本のシース管３５ａ、３５ｂはインジェクター本体３２１の基端部側の側壁を貫通して外部に伸びだしており、これらのシース管３５ａ、３５ｂはインジェクター本体３２１の側壁部に固定された、例えばセラミックス製の保護管３７によって覆われている。
【００５２】
そしてこのプラズマ発生部３５１の下方側のインジェクター本体３２１底面には、当該プラズマ発生部３５１にてプラズマ化して後の活性化されたＮＨ３ガスを下方側に吐出するためのガス吐出孔３３がインジェクター本体３２１の長さ方向に、即ち電極３６ａ、３６ｂの長さ方向に間隔をおいて配列されている。また図９に示すようにシース管３５ｂの頂部からガス活性化室３５１の天井面までの距離「ｈ」と、シース管３５ｂの側壁面から対向する隔壁３２４までの距離「ｗ」との関係は、例えば「ｈ≧ｗ」となっていることにより、ガス導入室３２２より流入してきたＮＨ３ガスがプラズマ発生部をバイパスして、シース管３５ｂと隔壁３２４との間からガス吐出孔３３へと流れる流れが形成されにくくなるようにしている。
【００５３】
以上に説明した構成を備えたインジェクター本体３２１は、図７に示すように例えば既述の継手部３８や保護管３７を容器本体１２の側周壁に固定することにより基端側を片持ち支持され、その先端側を回転テーブル２の中心部へ向けて伸びだした状態となるように配設されている。またインジェクター本体３２１の底面は、ガス活性化室３２３のガス吐出孔３３から回転テーブル２の凹部２４に載置されるウエハＷ表面までの距離が例えば１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲の例えば１０ｍｍとなる高さ位置に調節されている。ここでインジェクター本体３２１は容器本体１２から着脱自在に構成されており、保護管３７と容器本体１２との接続部には例えば不図示のＯリングを用いて真空容器１内の気密状態を維持している。
【００５４】
またこの実施の形態の成膜装置は、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、この制御部１００のメモリ内には装置を運転するためのプログラムが格納されている。このプログラムは後述の装置の動作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憶媒体から制御部１００内にインストールされる。
【００５５】
次に上述実施の形態の作用について説明する。先ず図示しないゲートバルブを開き、外部から搬送アーム１０により搬送口１５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に臨む位置に停止したときに凹部２４の底面の貫通孔を介して真空容器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。続いてゲートバルブを閉じ、真空ポンプ６４により真空容器１内を予め設定した圧力に真空引きすると共に、回転テーブル２を時計回りに回転させながらヒータユニット７によりウエハＷを加熱する。詳しくは、回転テーブル２はヒータユニット７により予め例えば３００℃に加熱されており、ウエハＷがこの回転テーブル２に載置されることで加熱される。ウエハＷの温度が図示しない温度センサにより設定温度になったことを確認した後、第１の反応ガスノズル３１及び活性化ガスインジェクター３２から夫々ＤＣＳガス及びＮＨ３ガスを吐出させると共に、分離ガスノズル４１、４２から分離ガスであるＮ２ガスを吐出する。
【００５６】
このとき、活性化ガスインジェクター３２においては、ガス供給ポート３２ａから導入されたＮＨ３ガスがガス導入ノズル３４に供給され、その側周壁に設けられた各ガス孔３４１からガス導入室内３２２に吐出される。ＮＨ３ガスはガス導入室３２２内で拡散してインジェクター本体３２１の長さ方向に均一な濃度となりながら、図１１に示すように前記ガス孔３４１に対向する隔壁３２４へ向かって流れていく。隔壁３２４に到達し、流れを遮られたＮＨ３ガスは、隔壁３２４に沿って上昇し、切欠部３２５を介してガス活性化室３２３の上方部へと流入する。
【００５７】
一方、真空容器１内は真空雰囲気となっているので、ガス活性化室３２３の上方部へ流入したＮＨ３ガスは２本のシース管３５ａ、３５ｂの間に形成されたプラズマ発生部３５１を通ってガス吐出孔３３へ向かって下方へと流れる。このとき各シース管３５ａ、３５ｂ内の電極３６ａ、３６ｂには高周波電力が供給されており、プラズマ発生部３５１を通過するＮＨ３ガスはプラズマ化して活性化された状態となってガス吐出孔３３へ向けて流れていく。
【００５８】
活性化したＮＨ３ガスは、プラズマ発生部３５１を通過した後、直ちに真空容器１内に供給されるので、活性をほとんど失うことなく、あるいは失ったとしても長いノズル内を通流してから供給される場合と比較して活性低下の少ない状態でウエハＷ表面へと到達する。また、プラズマ発生部３５１はインジェクター本体３２１の長さ方向に伸びる２本のシース管３５ａ、３５ｂの間に形成されており、当該プラズマ発生部３５１を下面側から見た領域の形状はガス吐出孔３３が配列された領域と対応した形状となっていることから、その直下にある各ガス吐出孔３３には活性の程度がほぼ均一なＮＨ３ガスが供給される。かかる作用により、第２の反応ガスノズルからは、長さ方向に活性の程度がほぼ等しい状態のＮＨ３ガスが供給される。
【００５９】
成膜装置全体の作用の説明に戻ると、ウエハＷは回転テーブル２の回転により、第１の反応ガスノズル３１が設けられる第１の処理領域Ｐ１と活性化ガスインジェクター３２が設けられる第２の処理領域Ｐ２とを交互に通過するため、ＤＣＳガスが吸着し、次いで活性化したＮＨ３ガスが吸着してこれらのガス分子が反応して窒化シリコンの分子層が１層あるいは複数層形成され、こうして窒化シリコンの分子層が順次積層されて所定の膜厚のシリコン酸化膜が成膜される。
【００６０】
このとき分離ガス供給管５１からも分離ガスであるＮ２ガスを供給し、これにより中心部領域Ｃから即ち突出部５と回転テーブル２の中心部との間から回転テーブル２の表面に沿ってＮ２ガスが吐出する。この例では反応ガスノズル３１及び活性化ガスインジェクター３２が配置されている第２の天井面４５の下方側の空間に沿った容器本体１２の内周壁においては、既述のように内周壁が切り欠かれて広くなっており、この広い空間の下方に排気口６１、６２が位置しているので、第１の天井面４４の下方側の狭隘な空間及び前記中心部領域Ｃの各圧力よりも第２の天井面４５の下方側の空間の圧力の方が低くなる。ガスを各部位から吐出したときのガスの流れの状態を模式的に図１２に示す。活性化ガスインジェクター３２から下方側に吐出され、回転テーブル２の表面（ウエハＷの表面及びウエハＷの非載置領域の表面の両方）に当たってその表面に沿って回転方向上流側に向かうＮＨ３ガスは、その上流側から流れてきたＮ２ガスに押し戻されながら回転テーブル２の周縁と真空容器１の内周壁との間の排気領域６に流れ込み、排気口６２により排気される。
【００６１】
また活性化ガスインジェクター３２から下方側に吐出され、回転テーブル２の表面に当たってその表面に沿って回転方向下流側に向かうＮＨ３ガスは、中心部領域Ｃから吐出されるＮ２ガスの流れと排気口６２の吸引作用により当該排気口６２に向かおうとするが、一部は下流側に隣接する分離領域Ｄに向かい、扇型の凸状部４の下方側に流入しようとする。ところがこの凸状部４の天井面４４の高さ及び周方向の長さは、各ガスの流量などを含む運転時のプロセスパラメータにおいて当該天井面４４の下方側へのガスの侵入を防止できる寸法に設定されているため、図４（ｂ）にも示してあるようにＮＨ３ガスは扇型の凸状部４の下方側にほとんど流入できないかあるいは少し流入したとしても分離ガスノズル４１付近までには到達できるものではなく、分離ガスノズル４１から吐出したＮ２ガスにより回転方向上流側、つまり処理領域Ｐ２側に押し戻されてしまい、中心部領域Ｃから吐出されているＮ２ガスと共に、回転テーブル２の周縁と真空容器１の内周壁との隙間から排気領域６を介して排気口６２に排気される。
【００６２】
また第１の反応ガスノズル３１から下方側に吐出され、回転テーブル２の表面に沿って回転方向上流側及び下流側に夫々向かうＤＣＳガスは、その回転方向上流側及び下流側に隣接する扇型の凸状部４の下方側に全く侵入できないかあるいは侵入したとしても第２の処理領域Ｐ１側に押し戻され、中心部領域Ｃから吐出されているＮ２ガスと共に、回転テーブル２の周縁と真空容器１の内周壁との隙間から排気領域６を介して排気口６１に排気される。即ち、各分離領域Ｄにおいては、雰囲気中を流れる反応ガスであるＤＣＳガスあるいはＮＨ３ガスの侵入を阻止するが、ウエハＷに吸着されているガス分子はそのまま分離領域つまり扇型の凸状部４による低い天井面４４の下方を通過し、成膜に寄与することになる。
【００６３】
更にまた第１の処理領域Ｐ１のＤＣＳガス（第２の処理領域Ｐ２のＮＨ３ガス）は、中心部領域Ｃ内に侵入しようとするが、図６及び図１２に示すように当該中心部領域Ｃからは分離ガスが回転テーブル２の周縁に向けて吐出されているので、この分離ガスにより侵入が阻止され、あるいは多少侵入したとしても押し戻され、この中心部領域Ｃを通って第２の処理領域Ｐ２（第１の処理領域Ｐ１）に流入することが阻止される。
【００６４】
そして分離領域Ｄにおいては、扇型の凸状部４の周縁部が下方に屈曲され、屈曲部４６と回転テーブル２の外端面との間の隙間が既述のように狭くなっていてガスの通過を実質阻止しているので、第１の処理領域Ｐ１のＤＣＳガス（第２の処理領域Ｐ２のＮＨ３ガス）は、回転テーブル２の外側を介して第２の処理領域Ｐ２（第１の処理領域Ｐ１）に流入することも阻止される。従って２つの分離領域Ｄによって第１の処理領域Ｐ１の雰囲気と第２の処理領域Ｐ２の雰囲気とが完全に分離され、ＤＣＳガスは排気口６１に、またＮＨ３ガスは排気口６２に夫々排気される。この結果、両反応ガスこの例ではＤＣＳガス及びＮＨ３ガスが雰囲気中においてもウエハＷ上においても交じり合うことがない。なおこの例では、回転テーブル２の下方側をＮ２ガスによりパージしているため、排気領域６に流入したガスが回転テーブル２の下方側を潜り抜けて、例えばガＤＣＳガスがＮＨ３ガスの供給領域に流れ込むといったおそれは全くない。こうして成膜処理が終了すると、各ウエハＷは搬入動作と逆の動作により順次搬送アーム１０により搬出される。
【００６５】
ここで処理パラメータの一例について記載しておくと、回転テーブル２の回転数は、３００ｍｍ径のウエハＷを被処理基板とする場合例えば１ｒｐｍ〜５００ｒｐｍ、プロセス圧力は例えば１０６７Ｐａ（８Ｔｏｒｒ）、ウエハＷの加熱温度は例えば３５０℃、ＤＣＳガス及びＮＨ３ガスの流量は例えば夫々１００ｓｃｃｍ及び１００００ｓｃｃｍ、分離ガスノズル４１、４２からのＮ２ガスの流量は例えば２００００ｓｃｃｍ、真空容器１の中心部の分離ガス供給管５１からのＮ２ガスの流量は例えば５０００ｓｃｃｍである。また１枚のウエハＷに対する反応ガス供給のサイクル数、即ちウエハＷが処理領域Ｐ１、Ｐ２の各々を通過する回数は目標膜厚に応じて変わるが、例えば６００回である。
【００６６】
本実施の形態に係わる成膜装置によれば、以下の効果がある。回転テーブル２の回転方向に複数のウエハＷを配置し、回転テーブル２を回転させて第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２とを順番に通過させていわゆるＡＬＤ（あるいはＭＬＤ）を行う成膜装置において、ＮＨ３ガスを供給する活性化ガスインジェクター３２内に、ＮＨ３ガスを活性化するための一対の電極３６ａ、３６ｂを備えており、これらの電極３６ａ、３６ｂはインジェクター３２の長さ方向に沿って互いに並行に伸びるように設けられている。このため、例えば成膜装置の真空容器１の側壁部に電極を設け、活性化されたＮＨ３ガスを細長いノズルを介して真空容器１内へと供給する場合と比較して、均一に活性化されたＮＨ３ガスを供給することが可能となり、例えば活性化ガスインジェクター３２の基端側と先端側とからＮＨ３ガスを供給されるウエハＷ面内にて、膜質が均一なＳｉＮ膜を成膜することができる。
【００６７】
また、既述のように例えば真空容器１の側壁部に電極を設けてＮＨ３ガスを供給する場合には、ＮＨ３ガスをできるだけ活性の高い状態でノズルの先端側まで供給する必要があるため、電極に強い高周波電力を印加して解離度の高いプラズマを形成する必要がある。これに対して本実施の形態に係わる活性化ガスインジェクター３２は、回転テーブル２上に載置されたウエハＷの直上の位置、例えば１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲の例えば１０ｍｍの高さ位置に配置されたインジェクター本体３２１内に電極３６ａ、３６ｂが設けられているので、前記の例と比較してプラズマの解離度をそれほどあげなくても、成膜時の反応に必要な活性を得ることができる。この結果、プラズマ発生に必要なエネルギー消費量をそれ程増加させずに成膜を行うことができる。
【００６８】
更に本実施の形態に係わる成膜装置は、回転テーブル２の回転方向に複数のウエハＷを配置し、回転テーブル２を回転させて第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２とを順番に通過させていわゆるＡＬＤ（あるいはＭＬＤ）を行うようにしているため、高いスループットで成膜処理を行うことができる。そして前記回転方向において第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２との間に低い天井面を備えた分離領域Ｄを設けると共に回転テーブル２の回転中心部と真空容器１とにより区画した中心部領域Ｃから回転テーブル２の周縁に向けて分離ガスを吐出し、前記分離領域Ｄの両側に拡散する分離ガス及び前記中心部領域Ｃから吐出する分離ガスと共に前記反応ガスが回転テーブル２の周縁と真空容器の内周壁との隙間を介して排気されるため、両反応ガスの混合を防止することができ、この結果良好な成膜処理を行うことができるし、回転テーブル２上において反応生成物が生じることが全くないか極力抑えられ、パーティクルの発生が抑えられる。なお本発明は、回転テーブル２に１個のウエハＷを載置する場合にも適用できる。
【００６９】
更に既述のように活性化ガスインジェクター３２は、真空容器１の容器本体１２から着脱自在に構成されているので、当該インジェクター３２のメンテナンスや改造、また新たな反応ガスノズルへの交換が容易である。但し、活性化ガスインジェクター３２は容器本体１２の側周壁に固定される場合に限らず、例えば真空容器１の天板１１の底面に固定する構成としてもよい。
【００７０】
次に図１３〜図１５を用いて第２の実施の形態に係わる活性化ガスインジェクター３２ａについて説明する。なお、これらの図において、既述の第１の実施の形態に係わる活性化ガスインジェクター３２と同様の機能を有するものについては図８〜図１１に示したものと同様の符号を付してある。
【００７１】
第２の実施の形態に係わる活性化ガスインジェクター３２ａは、プラズマエッチング耐性に優れ、且つ既述の第１の実施の形態に係わる活性化ガスインジェクター３２の材料である石英と比較して加工し易い高純度アルミナ製となっている。本実施の形態に係わる活性化ガスインジェクター３２ａのインジェクター本体３２１においては、図１３に示すようにガス導入室３２２の基端側の側壁部にガス導入ポート３９を接続し、このガス導入ポート３９の開口部からガス導入室３２２内にＮＨ３ガスが導入される点がガス導入ノズル３４を用いる第１の実施の形態と異なっている。また、隔壁３２４のほぼ中央の高さ位置には、ガス導入室３２２とガス活性化室３２３とを繋ぐ連通孔３２６が隔壁３２４の長さ方向に間隔をおいて配列されている点についても、隔壁３２４の上部に矩形状の切欠部３２５を設けた第１の実施の形態と異なる。
【００７２】
一方、ガス活性化室３２３については、図１３、図１４に示すように、誘電体製のシース部材３５２、３５４によって各電極３６ａ、３６ｂの配置空間３５３、３５５を形成し、これらの配置空間３５３、３５５内に各電極３６ａ、３６ｂを貫挿して配置した点が、シース管３５ａ、３５ｂを用いる第１の実施の形態と異なる。本例では２本の電極が上下方向に互いに平行に配置され、上方側のシース部材３５２の下面と、下方側のシース部材３５４の上面との間にプラズマ発生部３５１に相当する隙間が形成されるように２つのシース部材３５２、３５４が配置されている。これらのシース部材３５２、３５４は、例えばインジェクター本体と同じ高純度アルミナ製であって、例えば別々に加工したシース部材３５２、３５４をセラミックス接着剤などで接合することなどによりインジェクター本体内に取り付けられている。なお加工が可能である場合には、本実施の形態に係わる活性化ガスインジェクター３２ａについても石英製としてもよいことは勿論である。
【００７３】
この結果、第１の実施の形態にて説明した場合と同様に、電極３６ａ、３６ｂは例えば２ｍｍ〜１０ｍｍの間の例えば４ｍｍの間隔をおいて配置され、外部の高周波電源から高周波電力を印加することによりプラズマ発生部３５１を通流するＮＨ３ガスをプラズマ化できる。  
また図１４に示すように下方側のシース部材３５４は、インジェクター本体３２１の側壁部から離れた位置に配置されており、プラズマ発生部３５１を通過したＮＨ３ガスは当該側壁部とシース部材３５４との間に形成された空間を通った後、ガス吐出孔３３を経て真空容器１内に供給される構造となっている。
【００７４】
以下、第２の実施の形態に係わる活性化ガスインジェクター３２ａの作用について説明すると、ガス導入ポート３９から導入されたＮＨ３ガスは、図１５に示すように基端側から先端側へとガス導入室３２２内を流れながら、各連通孔３２６を介してガス活性化室３２３内へと流入する。ガス活性化室３２３に流入したＮＨ３ガスは、上下のシース部材３５２、３５４の間に形成されたプラズマ発生部３５１を通流してプラズマ化し、活性化された状態となってガス吐出孔３３へ向けて流れていく。本例においても活性化したＮＨ３ガスはプラズマ発生部３５１を通過した直後に真空容器１内に供給されるので、活性の高い状態でウエハＷ表面にＮＨ３ガスを供給できる。また、本実施の形態に係わる活性化ガスインジェクター３２ａでは、隔壁３２４の連通孔３２６からガス吐出孔３３へと向かう流路が１つしかないので、全てのＮＨ３ガスがプラズマ発生部３５１を通流し、効率的にＮＨ３ガスをプラズマ化することができる。
【００７５】
ここで流路形成部材をなすインジェクター本体３２１の形状は、第１、第２の実施の形態に示した筐体状のものに限定されない。例えば図１６及び図１７に示すように、円管状のインジェクター本体３２１を用いて活性化ガスインジェクター３２ｂを構成してもよい。当該例に係る活性化ガスインジェクター３２ｂは、例えば円管状のインジェクター本体３２１内にガス導入ノズル３４を挿入して二重円管構造を形成し、このガス導入ノズル３４の下方側に当該ガス導入ノズル３４の長さ方向に沿って伸びるように一対の電極３６ａ、３６ｂを配置した構造となっている。ガス導入ノズル３４は、ガス孔３４１を例えば上方側へ向けてインジェクター本体３２１内に配置され、当該ガス導入ノズル３４の下方側であって、ガス導入ノズル３４の外壁面とインジェクター本体３２１の内壁面との間の空間には各々シース管３５ａ、３５ｂ内に貫挿された電極３６ａ、３６ｂが横方向に並ぶように配置されている。この結果、インジェクター本体３２１に設けられたガス吐出孔３３の上方には、一対の電極３６ａ、３６ｂに挟まれたプラズマ発生部３５１が形成される。
【００７６】
そして、ガス導入ノズル３４からインジェクター本体３２１内に供給されたＮＨ３ガスは、図１７に当該ガスの流れを矢印で示すように、ガス導入ノズル３４の外壁面とインジェクター本体３２１の内壁面との間の空間を通ってプラズマ発生部３５１に到達し、当該部３５１にてプラズマ化し、活性化された後、ガス吐出孔３３を介してウエハＷ表面に供給される。本例において、ガス導入ノズル３４の内側の空間はガス導入用流路３２２に相当し、当該ガス導入ノズル３４とインジェクター本体３２１とに挟まれた空間はガス活性化用流路３２３に相当する。またガス導入ノズル３４の管壁は、これらガス導入用流路３２２とガス活性化用流路３２３とを区画する隔壁に相当し、当該管壁に設けられたガス孔３４１はこれら２つの流路３２２、３２３を繋ぐ連通孔に相当する。
【００７７】
次いで、反応ガスを活性化させる手段として加熱ヒータを利用する第３の実施の形態に係る活性化ガスインジェクター３２ｃについて説明する。図１８及び図１９は、それぞれ第３の実施の形態に係る活性化ガスインジェクター３２ｃの内部構造を示す斜視図及び縦断面図であり、既述の第１の実施の形態に係わる活性化ガスインジェクター３２と同様の機能を有するものについては図８〜図１１に示したものと同様の符号を付してある。
【００７８】
第３の実施の形態に係る活性化ガスインジェクター３２ｃは、例えば流路形成部材をなす筐体状の高純度アルミナ製のインジェクター本体３２１内部に、ガス導入用流路であるガス導入室３２２とガス活性化用流路であるガス活性化室３２３とが隔壁３２４で仕切られて形成されている。ガス導入室３２２の基端側の側壁部にはガス導入ポート３９が接続される一方、ガス活性化室３２３には後述の加熱ヒータ３０が設けられており、これら２つの空間３２２、３２３は、隔壁３２４の長さ方向に間隔をおいて配列された連通孔３２６を介して連通している。
【００７９】
ガス活性化室３２３内の加熱ヒータ３０は、図２０の斜視図に示すように例えば抵抗発熱線３０３を巻きつけた筒状体３０２と、この筒状体３０２を覆う円筒状のカバー体３０１とからなる二重管構造となっている。筒状体３０２は例えばアルミナなどのセラミック製の円筒であって、当該筒状体３０２の内側には基端側から先端側に向けて抵抗発熱線３０３が貫通している。筒状体３０２の先端から取り出された抵抗発熱線３０３は、筒状体３０２の外周面に沿って基端側へ向けて巻き付けられており、後述の電源部３０７から供給される電力により発熱して、ガス活性化室３２３内に供給されたＮＨ３ガスを加熱し、活性化する役割を果たす。
【００８０】
カバー体３０１は、既述の筒状体３０２を覆う細長い円筒状の部材であって、例えば石英などの透明な部材によって構成されており、抵抗発熱線３０３からの放射熱をガス活性化室３２３内へと透過させることができる。図１８に示すように、カバー体３０１の先端側は閉じられている一方、その基端側はインジェクター本体３２１の側壁部に固定されていて、カバー体３０１の内部はガス活性化室３２３とは隔絶された雰囲気となっている。また筒状体３０２は、インジェクター本体３２１の側壁部を貫通した状体で固定され、既述の抵抗発熱線３０３は当該筒状体３０２の基端側から引き出されて図１８に示す保護管３７内を貫通し、給電線３０４となって電源部３０７に接続されている。
【００８１】
また例えば図２０に示すようにカバー体３０１と筒状体３０２との間の空間には、例えば熱電対などからなる温度検出端３０５が挿入されており、当該温度検出端３０５から引き出された導線３０は、図１８に示すようにインジェクター本体３２１外部の保護管３７を通って温度検出部３０８に接続されている。温度検出部３０８は、例えば熱電対である温度検出端３０５の起電力に基づいて計測された温度データを既述の制御部１００へと出力する役割を果たし、制御部１００は計測された温度データに基づいて電源部３０７の出力を増減することにより抵抗発熱線３０３の出力を調節することができる。
【００８２】
以下、第３の実施の形態に係る活性化ガスインジェクター３２ｃの作用について説明すると、ガス導入ポート３９から導入されたＮＨ３ガスは、ガス導入室３２２内を基端側から先端側へと流れながら、各連通孔３２６を介してガス活性化室３２３内へと流入する。ガス活性化室３２３に流入したＮＨ３ガスは、加熱ヒータ３０から放射される放射熱を受けて加熱され、活性化された状態となってガス吐出孔３３へ向けて流れていく。本例においても活性化したＮＨ３ガスはガス活性化室３２３内で活性化された直後に真空容器１内に供給されるので、活性の高い状態でウエハＷ表面にＮＨ３ガスを供給できる。また、加熱ヒータ３０からの熱放射を利用していることから、ガス活性化室３２３内を流れるＮＨ３ガスを満遍なく加熱することが可能であり、例えば既述のプラズマを用いた活性化方式のように、ＮＨ３ガスがプラズマの形成されている領域を流れるようにするといった流路調節をする必要がなく、活性化インジェクター３２ｃの構造を簡略化できる。
【００８３】
また加熱ヒータ３０を用いる場合には、例えば図２１、図２２に示した第４の実施の形態に係る活性化ガスインジェクター３２ｄのように、隔壁３２４を設けずにインジェクター本体３２１の筐体内を全てガス活性化室３２３としてもよい。この例では、例えばガス導入ポート３９からガス活性化室３２３内に加熱ヒータ３０と平行にガス導入ノズル３４を挿入した構成となっており、ＮＨ３ガスは、このガス導入ノズル３４の側壁面に設けたガス孔３４１よりガス活性化室３２３内に導入されて加熱され、活性化した状態でガス吐出孔３３を介してウエハＷへと供給される。即ち図２１、図２２に示した活性化ガスインジェクター３２ｄにおいては、ガス導入ノズル３４内の空間はガス導入用流路に相当し、当該ガス導入ノズル３４の管壁はガス導入用流路とガス活性化室３２３との隔壁に相当している。この場合は、ノズル３４に設けられたガス孔３４１はこのガス導入用流路とガス活性化室（ガス活性化用流路）３２３との間の連通孔に相当することとなる。
【００８４】
また本例においてもインジェクター本体３２１は筐体状のものに限定されない。例えば図１６、１７に示した本体３２１の形状が円筒状の活性化ガスインジェクター３２ｂにおいて、ガス導入ノズル３４の下方に、電極３６ａ、３６ｂに替えて既述の第３、第４の実施の形態中に示した加熱ヒータ３０を配置した活性化ガスインジェクターも本発明の範囲に含まれる。
【００８５】
本発明で適用される処理ガスとしては、上述の例の他に、ＳｉＮ膜を構成するＳｉの原料となる反応ガスとして例えばモノシラン、ＨＣＤ[ヘキサジクロロシラン]等を用いてもよいし、Ｎの原料となる反応ガスとしてＮ２、Ｎ２Ｏ等を用いてもよい。これらの原料ガスのうち、上述の各実施の形態に記載したように、Ｎの原料となる反応ガスをプラズマ化して活性化させてもよいし、Ｓｉの原料となる反応ガスをプラズマ化してもよい。
【００８６】
本実施の形態に係わる成膜装置はＳｉＮ膜を成膜するプロセスに限定されず、例えばＳｉＯ２膜を成膜するプロセスに適用してもよい。この場合には、例えば原料ガスとなる第１の反応ガスとしてＢＴＢＡＳ［ビスターシャルブチルアミノシラン］、ＤＣＳ[ジクロロシラン]、ＨＣＤ[ヘキサクロロジシラン]、ＴＭＡ[トリメチルアルミニウム]、３ＤＭＡＳ[トリスジメチルアミノシラン]、ＴＥＭＡＺ[テトラキスエチルメチルアミノジルコニウム]、ＴＥＭＨＦ[テトラキスエチルメチルアミノハフニウム]、Ｓｒ(ＴＨＤ)２[ストロンチウムビステトラメチルヘプタンジオナト]、Ｔｉ(ＭＰＤ)(ＴＨＤ)[チタニウムメチルペンタンジオナトビステトラメチルヘプタンジオナト]、モノアミノシランなどを採用し、これらの原料ガスを酸化する酸化ガスである第２の反応ガスとしてＯ３ガス［オゾンガス］や水蒸気などを採用し、これらの反応ガスのうち、例えば酸化ガスを供給する反応ガスノズルに、既述の第１、第２の実施の形態に記載の活性化ガスインジェクター３２、３２ａ〜３２ｄを適用してもよい。なお、原料ガスの供給においても活性化ガスインジェクター３２、３２ａ〜３２ｄを適用してもよいことは勿論である。
【００８７】
また、第１、第２の実施の形態に示した各活性化ガスインジェクター３２、３２ａの構成についても、各実施の形態中に例示した構成例に限定されるものではなく、例えば真空容器１内にＮＨ３ガスを吐出するガス吐出孔３３をスリット状に構成してもよい。また第２の実施の形態においてシース部材３５２、３５４をインジェクター本体３２１の底面に間隔をおいて左右に並べて配置し、このシース部材３５２、３５４間に形成されるプラズマ発生部３５１の下方にガス吐出孔３３を配置する構成としてもよい。更にまた、第２の実施の形態においてインジェクター本体３２１内を隔壁３２４で２つの空間３２２、３２３に区画する替わりに、隔壁３２４を設けず一体化されたガス活性化室３２３内に第１の実施の形態に示したガス導入ノズル３４を挿入し、このガス導入ノズル３４からプラズマ発生部３５１へ向けてＮＨ３ガスを吐出する構成としてもよい。
【００８８】
そして前記分離ガス供給ノズル４１（４２）の両側に各々位置する狭隘な空間を形成する前記第１の天井面４４は、図２３（ａ）、図２３（ｂ）に前記分離ガス供給ノズル４１を代表して示すように例えば３００ｍｍ径のウエハＷを被処理基板とする場合、ウエハＷの中心ＷＯが通過する部位において回転テーブル２の回転方向に沿った幅寸法Ｌが５０ｍｍ以上であることが好ましい。凸状部４の両側から当該凸状部４の下方（狭隘な空間）に反応ガスが侵入することを有効に阻止するためには、前記幅寸法Ｌが短い場合にはそれに応じて第１の天井面４４と回転テーブル２との間の距離も小さくする必要がある。更に第１の天井面４４と回転テーブル２との間の距離をある寸法に設定したとすると、回転テーブル２の回転中心から離れる程、回転テーブル２の速度が速くなってくるので、反応ガスの侵入阻止効果を得るために要求される幅寸法Ｌは回転中心から離れる程長くなってくる。このような観点から考察すると、ウエハＷの中心ＷＯが通過する部位における前記幅寸法Ｌが５０ｍｍよりも小さいと、第１の天井面４４と回転テーブル２との距離をかなり小さくする必要があるため、回転テーブル２を回転したときに回転テーブル２あるいはウエハＷと天井面４４との衝突を防止するために、回転テーブル２の振れを極力抑える工夫が要求される。更にまた回転テーブル２の回転数が高い程、凸状部４の上流側から当該凸状部４の下方側に反応ガスが侵入しやすくなるので、前記幅寸法Ｌを５０ｍｍよりも小さくすると、回転テーブル２の回転数を低くしなければならず、スループットの点で得策ではない。従って幅寸法Ｌが５０ｍｍ以上であることが好ましいが、５０ｍｍ以下であっても本発明の効果が得られないというものではない。即ち、前記幅寸法ＬがウエハＷの直径の１／１０〜１／１であることが好ましく、約１／６以上であることがより好ましい。なお、図２３（ａ）においては図示の便宜上、凹部２４の記載を省略してある。
【００８９】
ここで処理領域Ｐ１、Ｐ２及び分離領域Ｄの各レイアウトについて上記の実施の形態以外の他の例を挙げておく。図２４は例えば活性化ガスインジェクター３２（以下の各図における説明において、既述の各活性化ガスインジェクター３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄに置き替えた場合も同様である）を搬送口１５よりも回転テーブル２の回転方向上流側に位置させた例であり、このようなレイアウトであっても同様の効果が得られる。
【００９０】
また本発明は、分離ガスノズル４１（４２）の両側に狭隘な空間を形成するために低い天井面（第１の天井面）４４を設けることが必要であるが、図２５に示すように反応ガスノズル３１（活性化ガスインジェクター３２）の両側にも同様の低い天井面を設け、これら天井面を連続させる構成、つまり分離ガスノズル４１（４２）及び反応ガスノズル３１（活性化ガスインジェクター３２）が設けられる箇所以外は、回転テーブル２に対向する領域全面に凸状部４を設ける構成としても同様の効果が得られる。この構成は別の見方をすれば、分離ガスノズル４１（４２）の両側の第１の天井面４４が反応ガスノズル３１（活性化ガスインジェクター３２）にまで広がった例である。この場合には、分離ガスノズル４１（４２）の両側に分離ガスが拡散し、反応ガスノズル３１（活性化ガスインジェクター３２）の両側に反応ガスが拡散し、両ガスが凸状部４の下方側（狭隘な空間）にて合流するが、これらのガスは反応ガスノズル３１（活性化ガスインジェクター３２）と分離ガスノズル４２（４１）との間に位置する排気口６１（６２）から排気されることになる。
【００９１】
以上の実施の形態では、回転テーブル２の回転軸２２が真空容器１の中心部に位置し、回転テーブル２の中心部と真空容器１の上面部との間の空間に分離ガスをパージしているが、本発明は図２６に示すように構成してもよい。図２６の成膜装置においては、真空容器１の中央領域の底面部１４が下方側に突出していて駆動部の収容空間８０を形成していると共に、真空容器１の中央領域の上面に凹部８０ａが形成され、真空容器１の中心部において収容空間８０の底部と真空容器１の前記凹部８０ａの上面との間に支柱８１を介在させて、第１の反応ガスノズル３１からのＤＣＳガスと活性化ガスインジェクター３２からのＮＨ３ガスとが前記中心部を介して混ざり合うことを防止している。
【００９２】
回転テーブル２を回転させる機構については、支柱８１を囲むように回転スリーブ８２を設けてこの回転スリーブ８１に沿ってリング状の回転テーブル２を設けている。そして前記収容空間８０にモーター８３により駆動される駆動ギヤ部８４を設け、この駆動ギヤ部８４により、回転スリーブ８２の下部の外周に形成されたギヤ部８５を介して当該回転スリーブ８２を回転させるようにしている。８６、８７及び８８は軸受け部である。また前記収容空間８０の底部にパージガス供給管７４を接続すると共に、前記凹部８０ａの側面と回転スリーブ８２の上端部との間の空間にパージガスを供給するためのパージガス供給管７５を真空容器１の上部に接続している。図２６では、前記凹部８０ａの側面と回転スリーブ８２の上端部との間の空間にパージガスを供給するための開口部は左右２箇所に記載してあるが、回転スリーブ８２の近傍領域を介してＤＣＳガスとＮＨ３ガスとが混じり合わないようにするために、開口部（パージガス供給口）の配列数を設計することが好ましい。
【００９３】
図２６の実施の形態では、回転テーブル２側から見ると、前記凹部８０ａの側面と回転スリーブ８２の上端部との間の空間は分離ガス吐出孔に相当し、そしてこの分離ガス吐出孔、回転スリーブ８２及び支柱８１により、真空容器１の中心部に位置する中心部領域が構成される。
【００９４】
更にまた、実施の形態に係わる各種の反応ガスノズルを適用可能な成膜装置は、図１、図２等に示した回転テーブル型の成膜装置に限定されるものではない。例えば回転テーブル２に替えてベルトコンベア上にウエハＷを載置し、互いに区画された処理室内にウエハＷを搬送して成膜処理を行うタイプの成膜装置に本発明の各反応ガスノズルを適用してもよいし、また固定された載置台上にウエハＷを１枚ずつ載置して成膜を行う枚葉式の成膜装置に適用してもよい。
【００９５】
以上述べた成膜装置を用いた基板処理装置について図２７に示しておく。図２７中、１０１は例えば２５枚のウエハを収納するフープと呼ばれる密閉型の搬送容器、１０２は搬送アーム１０３が配置された大気搬送室、１０４、１０５は大気雰囲気と真空雰囲気との間で雰囲気が切り替え可能なロードロック室（予備真空室）、１０６は、２基の搬送アーム１０７が配置された真空搬送室、１０８、１０９は本発明の成膜装置である。搬送容器１０１は図示しない載置台を備えた搬入搬出ポートに外部から搬送され、大気搬送室１０２に接続された後、図示しない開閉機構により蓋が開けられて搬送アーム１０３により当該搬送容器１０１内からウエハが取り出される。次いでロードロック室１０４（１０５）内に搬入され当該室内を大気雰囲気から真空雰囲気に切り替え、その後搬送アーム１０７によりウエハが取り出されて成膜装置１０８、１０９の一方に搬入され、既述の成膜処理がされる。このように例えば５枚処理用の本発明の成膜装置を複数個例えば２個備えることにより、いわゆるＡＬＤ（ＭＬＤ）を高いスループットで実施することができる。
【００９６】
本発明において、上記の第１の反応ガス及び第２の反応ガスとして夫々例えばＢＴＢＡＳガス及びＯ3ガスを用いると共に、既述の活性化ガスインジェクター３２（３２ａ〜３２ｄ）においてこれらの反応ガスを活性化してＳｉＯ2膜を成膜しても良いことは既に述べたが、このＳｉＯ2膜を成膜する場合には、当該ＳｉＯ2膜の改質を行うために活性化ガスインジェクターを用いても良い。このようにＳｉＯ2膜を改質するための活性化ガスインジェクターを備えた具体的な成膜装置について、図２８〜図３４を参照して説明する。尚、以下の例において、既述の例と同じ構成の部位については同じ符号を付して説明を省略する。
【００９７】
図２８及び図２９に示すように、この成膜装置には第２の反応ガスであるＯ3ガスを供給するための第２の反応ガスノズル２１０が第２の反応ガス供給手段として設けられており、このノズル２１０は、回転テーブル２の回転方向において、既述の搬送口１５の上流側に配置されている。このノズル２１０は、第１の反応ガスノズル３１とほぼ同様に構成され、回転テーブル２の回転方向と交差する方向に水平に伸びるように、基端部であるガス供給ポート２１１が真空容器１の側周壁を貫通して気密に取り付けられている。また、このノズル２１０には、ガス供給ポート２１１を介して真空容器１の外部において図示しないＯ3ガスの供給源が接続されている。ノズル２１０には、既述のノズル３１と同様に、下方側に反応ガスを吐出するための図示しない吐出口が真下を向くように形成されており、この吐出口は口径が例えば０．５ｍｍ、間隔が例えば１０ｍｍとなるようにノズル２１０の長さ方向に配列されている。このノズル２１０の下方領域は既述の第２の処理領域Ｐ２に相当する。
【００９８】
また、図３０に示すように、回転テーブル２の回転方向において、搬送口１５（第２の反応ガスノズル２１０）と第１の反応ガスノズル３１の上流側の分離領域Ｄとの間には、既述の活性化ガスインジェクター３２と同様に処理ガスを活性化（イオン化）するための活性化ガスインジェクター（プラズマガスインジェクター）２２０が設けられている。
この活性化ガスインジェクター２２０は、カバー体（気流形成部材）２２１を備えており、図３１（ａ）はカバー体２２１を取った状態の図、図３１（ｂ）はカバー体２２１を配置した外観を示している。即ちこの活性化ガスインジェクター２２０は、図３１及び図３２に示すように、下面側が開口すると共に回転テーブル２の半径方向に沿って、この例ではウエハＷにおける回転テーブル２の中心側の内縁部から回転テーブル２外方側の外縁部に渡って伸び、水平に伸びる概略箱型の偏平な筐体であるカバー体２２１と、このカバー体２２１内に長さ方向に沿って収納された既述のガス導入ノズル３４及び一対のシース管３５ａ、３５ｂと、を備えている。
このカバー体２２１は、例えば石英から構成されており、また既述の図３０に示すように、真空容器１の天板１１から支持部材２２３によって長さ方向に沿って複数箇所において吊り下げられている。また、このカバー体２２１は、図３１（ｂ）に示すように、回転テーブル２の回転方向（周方向）における両側面の下端部を夫々左右外側に略直角に屈曲させてフランジ状に水平に伸び出すように気流規制面２２２が形成され、また中心部領域Ｃに対向する側端面の下端部を中心部領域Ｃ側に向けて略直角に屈曲させてフランジ状に水平に伸び出すように気流規制面２２２（便宜上前記気流規制面２２２と同符号を付す）が形成され、全体の外観としてはいわばハット（帽子）型の形状となっている。尚、支持部材２２３については、図３０以外では図示を省略している。
【００９９】
この気流規制面２２２は、図３２に示すように、当該気流規制面２２２の下端面と回転テーブル２の上面との間の隙間ｔを水平にかつ例えば２ｍｍ以下に狭めることによって、真空容器１の内部の雰囲気が当該隙間ｔを介してカバー体２２１の内部領域へ入り込むのを抑えるためのものである。この時、回転テーブル２の半径方向内周側から外周側に向かう程、回転テーブル２の回転に引き連れられて流れるガスの流速が速くなり、カバー体２２１内へガスの侵入するおそれが大きくなることから、この気流規制面２２２は、回転テーブル２の半径方向内周側から外周側に向かうにつれて幅寸法ｕが広くなるように形成されている。この気流規制面２２２の幅寸法ｕについて一例を挙げると、カバー体２２１の下方位置にウェハＷが位置した時に、回転テーブル２の回転中心側のウェハＷの外縁に対向する部位の幅寸法ｕは例えば８０ｍｍ、真空容器１の内周壁側のウェハＷの外縁に対向する部位の幅寸法ｕは例えば１３０ｍｍとなっている。一方、ガス導入ノズル３４及びシース管３５ａ、３５ｂが収納された部位におけるカバー体２２１の上端面と、真空容器１の天板１１の下面と、の間の寸法は上記の隙間ｔよりも大きくなるように２０ｍｍ以上例えば３０ｍｍに設定されている。
【０１００】
上記のガス導入ノズル３４及びシース管３５ａ、３５ｂは、横並びに互いに間隔をおいて水平に配置されたシース管３５ａ、３５ｂに対して、ガス導入ノズル３４のガス孔３４１からプラズマ発生用の処理ガス例えばＡｒ（アルゴン）ガスが水平に吐出されるように構成されると共に、後述するように、真空容器１の側周壁から例えば水平に伸び出すように気密に取り付けられている。
シース管３５ａ、３５ｂは、この例では高純度石英から構成されると共に、プラズマエッチング耐性に優れた例えばイットリア（酸化イットリウム、Ｙ2Ｏ3）膜が例えば１００μｍ程度の膜厚となるようにその表面にコーティングされている。また、これらのシース管３５ａ、３５ｂは、夫々の内部に貫挿された電極３６ａ、３６ｂ間の離間距離が１０ｍｍ以下例えば４．０ｍｍとなるように配置されている。これらの電極３６ａ、３６ｂは、例えば１３．５６ＭＨｚ、例えば５００Ｗ以下の高周波電力が真空容器１の外部の高周波電源から整合器（いずれも図示せず）を介して供給されるように構成されている。この例では、ガス導入ノズル３４の内側の空間がガス導入用流路に相当し、カバー体２２１が流路形成部材に相当し、またシース管３５ａ、３５ｂが配置されていて処理ガスが活性化される領域がガス活性化用流路に相当する。またガス導入ノズル３４の管壁は、これらガス導入用流路とガス活性化用流路とを区画する隔壁に相当し、ガス導入ノズル３４のガス孔３４１はこれらガス導入用流路とガス活性化用流路とを繋ぐ連通孔に相当する。更に、シース管３５ａ、３５ｂの下方領域は、ウェハＷに対して活性化されたガスを吐出する吐出口に対応する。
【０１０１】
次に、上記のシース管３５ａ、３５ｂの真空容器１の側周壁への取り付け方法について説明する。図３３（ａ）に示すように、真空容器１の側周壁には、シース管３５ａ、３５ｂの端部に設けられた既述の保護管３７を取り付けるための貫通孔２３０が形成されており、この貫通孔２３０内には、真空容器１の外側から伸びるように、外径が貫通孔２３０の開口径よりも小さく形成されると共に、先端部（真空容器１の内部側）における内周面が真空容器１の内部側に向かってテーパー状に縮径するように形成された概略円筒状の外スリーブ２３１が挿入されている。この外スリーブ２３１と真空容器１の側壁とは、外スリーブ２３１の端面に形成されたフランジ部２３２において図示しないＯ−リングを介して気密に固定されている。この図３３中２３３は、ボルト２３４がフランジ部２３２を貫通して外スリーブ２３１と真空容器１の側壁とを気密に固定するための固定孔であり、同図（ｂ）に示すように、ボルト２３４のネジ部との間において上下に隙間が介在するように形成されている。そのため、外スリーブ２３１は、貫通孔２３０内において上方に持ち上げたり下方に下げたりした状態でボルト２３４により固定することによって、当該外スリーブ２３１と共に保護管３７を平行に上下させて、シース管３５ａ、３５ｂの下端面と回転テーブル２上のウェハＷの表面との間の距離を例えば３．０ｍｍ〜９．０ｍｍの間で調整可能となっている。
【０１０２】
外スリーブ２３１内には、真空容器１の内部側から順にＯ−リング２３６、内スリーブ２３７、Ｏ−リング２３６及び接続管２３５が保護管３７の外周側を覆うように設けられており、例えば図示しない固定部材により接続管２３５が真空容器１の外側から押しつけられることにより、Ｏ−リング２３６、２３６を介して外スリーブ２３１と保護管３７とが気密に密着することになる。この図３３中、２３８はシース管３５ａ、３５ｂから真空容器１の外側に伸びる給電線である。
【０１０３】
また、真空容器１の内部には、保護管３７を下方側から支持するように傾き調整機構２４０が設けられている。この傾き調整機構２４０は、例えば真空容器１の内周壁に沿うように形成された板状の部材であり、例えばボルトなどの調整ネジ２４１により上端面の高さ位置を調整して真空容器１の内周壁に固定できるように構成されている。従って、この傾き調整機構２４０の上端面の高さ位置を調整することにより、保護管３７は基端側（外スリーブ２３１内の端部）がＯ−リング２３６により気密に圧着されたまま真空容器１側の端部が上下することになるので、回転テーブル２の半径方向において保護管３７（シース管３５ａ、３５ｂ）が傾斜することになる。このようにシース管３５ａ、３５ｂを傾斜させる例について説明すると、例えば図３４に示すように、回転テーブル２の回転中心側が上方に持ち上げられるように、つまりシース管３５ａ、３５ｂの下方にウェハＷが位置した時に、例えばシース管３５ａ、３５ｂの下端位置と、回転テーブル２の回転中心に近接するウェハＷの周縁及び真空容器１の内周壁に近接するウェハＷの周縁と、の間の高さ寸法が夫々６．０ｍｍ、４．０ｍｍとなるように調整される。既述のガス導入ノズル３４についても、保護管３７（シース管３５ａ、３５ｂ）と共に上下及び傾斜できるように構成されている。尚、この図３４では、シース管３５ａ、３５ｂの傾き具合を誇張して描画してある。
【０１０４】
図２８及び図２９に示すように、既述の第１の反応ガスノズル３１は、図示しないガス供給源から第１の反応ガスであるＢＴＢＡＳガスが供給されるように構成されており、この例では、ＢＴＢＡＳガスが分離ガスにより希釈されるのを抑え、かつＢＴＢＡＳガスとウェハＷとの接触時間を稼ぐなどの理由から、上記のカバー体２２１とほぼ同じ構成の気流規制部材２５０がこのノズル３１を覆うように設けられている。
【０１０５】
次に、この実施の形態における作用について説明する。既述の例と同様に、回転テーブル２に例えば５枚のウェハＷを載置して、真空容器１内を所定の真空度例えば２８６．６Ｐａ（２Ｔｏｒｒ）〜１０６６．６Ｐａ（８Ｔｏｒｒ）に調整すると共に、回転テーブル２を例えば２４０ｒｐｍで回転させる。また、ウェハＷを例えば３５０℃に加熱して、各ノズル３１、２００から夫々ＢＴＢＡＳガス及びＯ3ガスを夫々所定の流量例えば１００ｓｃｃｍ、１００００ｓｃｃｍで供給すると共に、各分離領域ＤにＮ2ガスを各々所定の流量例えば２００００ｓｃｃｍで供給し、また中心部領域Ｃ及び回転テーブル２の下方領域にもパージガスを所定の流量で供給する。更に、ガス導入ノズル３４に対してプラズマ生成用の処理ガス例えばＡｒガスを所定の流量例えば５０００ｓｃｃｍで供給すると共に、図示しない高周波電源から電極３６ａ、３６ｂに対して所定の値の電力例えば５００Ｗの高周波を供給する。
【０１０６】
活性化ガスインジェクター２２０では、ガス導入ノズル３４からシース管３５ａ、３５ｂに向かって吐出されたＡｒガスは、これらのシース管３５ａ、３５ｂ間に供給される高周波によって活性化されてＡｒイオンやＡｒラジカルとなり、これら活性種（プラズマ）が下方に向かって吐出される。この時、シース管３５ａ、３５及びガス導入ノズル３４を覆うようにカバー体２２１が設けられているので、当該カバー体２２１と回転テーブル２との間の隙間ｔが狭くなっており、カバー体２２１内のガスやイオンは、外部へと排出されにくくなっている。そのため、カバー体２２１の内部の雰囲気は、カバー体２２１の外部よりも僅かに加圧状態となる。
【０１０７】
そして、回転テーブル２の回転によりウェハＷが第１の反応ガスノズル３１の下方領域に到達すると、このウェハＷの表面にはＢＴＢＡＳガスが吸着し、次いでウェハＷが第２の反応ガスノズル２１０の下方領域に到達すると、Ｏ3ガスとウェハＷの表面に吸着したＢＴＢＡＳガスとが反応して、反応生成物であるＳｉＯ2膜の分子層が１層あるいは複数層形成される。このウェハＷの表面に形成されたＳｉＯ2膜は、極めて短時間で成膜されるため、理想的な組成比（Ｓｉ：Ｏ＝１：２）よりも酸素リッチの状態となっている場合がある。
【０１０８】
次に、このウェハＷが活性化ガスインジェクター２２０の下方領域に到達すると、ウェハＷ上に形成されたＳｉＯ2膜の改質処理が行われる。具体的には、例えばＡｒイオンがウェハＷの表面に衝突し、ＳｉＯ2膜から酸素元素が放出されて、ＳｉＯ2膜が理想的な組成比に近づくことになる。また、このイオンの衝撃により当該ＳｉＯ2膜内の元素が再配列され、ＳｉＯ2膜の緻密化（高密度化）が図られることになる。従って、このＳｉＯ2膜は、後述の実施例に示すように、ウェットエッチングに対する耐性が向上することになる。更に、例えばＳｉＯ2膜中に有機物などの不純物が含まれている場合には、このＡｒイオンの衝撃によって不純物が例えば気化して当該ＳｉＯ2膜から排出されていく。この時、ウェハＷが回転テーブル２の回転により公転しているので、活性化ガスインジェクター２２０の下方を通過するウェハＷから見ると、回転中心側よりも外周側の周速が速いので、回転中心側が強く改質される場合がある。しかし、既述のように、シース管３５ａ、３５ｂを回転テーブル２の半径方向において傾斜させて外周側よりも回転中心側が高くなるように（離間するように）傾き調整機構２４０を固定していることから、ウェハＷは活性化ガスインジェクター２２０の長さ方向に亘って均一に改質処理が行われることになる。
【０１０９】
また、この真空容器１内には、活性化ガスインジェクター２２０と第２の反応ガスノズル２１０との間に分離領域Ｄを設けていないので、回転テーブル２の回転に引き連れられて、活性化ガスインジェクター２２０に向かって上流側からＯ3ガスやＮ2ガスが通流してくる。しかし、既述のように電極３６ａ、３６ｂとガス導入ノズル３４とを覆うようにカバー体２２１を設けているので、カバー体２２１の下方側（気流規制面２２２と回転テーブル２との間の隙間ｔ）よりもカバー体２２１の上方側の領域が広くなっており、上流側から通流してくるガスは、カバー体２２１の下方側に入り込みにくくなっている。また、既述のようにカバー体２２１の内部雰囲気が当該カバー体２２１の外側の雰囲気よりも僅かに加圧雰囲気となっていることからも、上流側から流れてくるガスはこのカバー体２２１の内部に入りにくくなっている。更に、活性化ガスインジェクター２２０に向かって通流するガスは、回転テーブル２の回転によって上流側から引き連れられて来るので、回転テーブル２の半径方向内周側から外周側に向かうほど流速が速くなるが、回転テーブル２の内周側よりも外周側の気流規制面２２２の幅寸法ｕを大きく取っていることから、活性化ガスインジェクター２２０の長さ方向に亘ってカバー体２２１の内部へのガスの侵入が抑えられる。従って、活性化ガスインジェクター２２０に向かって上流側から流れてくるガスは、既述の図３２に示すように、カバー体２２１の上方領域を介して下流側の排気口６２に通流していく。そのため、これらのＯ3ガスやＮ2ガスは、高周波によって活性化などの影響をほとんど受けず、またウェハＷもこれらのガスの影響をほとんど受けない。尚、Ａｒイオンの衝撃によりＳｉＯ2膜から排出された酸素元素は、ＡｒガスやＮ2ガスなどと共に排気口６２に向かって排気されていく。
【０１１０】
続いて、ウェハＷが活性化ガスインジェクター２２０の下流側の分離領域Ｄを通過して第１の反応ガスノズル３１及び第２の反応ガスノズル２１０の下方領域をウェハＷが通過すると、同様に酸素リッチなＳｉＯ2膜が成膜される。この時、上層（Ｎ＋１）側のＳｉＯ2膜は、図３５の左側に示すように、先に成膜された下層（Ｎ）側のＳｉＯ2膜との間ではＳｉ元素同士の結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）が強く形成されていない場合がある。そのため、このウェハＷが活性化ガスインジェクター２２０の下方領域に到達すると、同様にＡｒイオンによりＳｉＯ2膜内から酸素元素が排出され、また元素同士の再結合（再配列）が行われることになるが、図３５の右側に示すように、この再配列は上下のＳｉＯ2膜の層に亘って進行することになる。つまり、ＳｉＯ2膜内のＳｉ−Ｏ−Ｓｉの結合が３次元的に形成されていく。こうして回転テーブル２の回転を所定の回数例えば１０００回行うことにより、ＳｉＯ2膜の成膜（ＢＴＢＡＳガスの吸着及びこのＢＴＢＡＳガスとＯ3ガスとの反応）と、Ａｒイオンによる酸素元素の排出、Ｓｉ元素の再配列及び不純物の排出と、が繰り返して行われ、膜厚方向において緻密で結合が強く、また不純物濃度の少ない例えば膜厚が１００ｎｍ程度の薄膜が形成されることになる。
【０１１１】
上述の実施の形態によれば、基板の表面近傍（薄膜の近傍）にプラズマ源が置かれるので活性種を基板の表面近傍に発生させることができ、このため寿命の短いイオンやラジカルを高い濃度で薄膜に供給することができる。そして回転テーブル２を回転させてウェハＷ上にＢＴＢＡＳガスを吸着させ、次いでウェハＷの表面にＯ3ガスを供給してウェハＷの表面に吸着したＢＴＢＡＳガスを反応させてＳｉＯ2膜を成膜するにあたって、ＳｉＯ2膜を成膜した後、活性化ガスインジェクター２２０によりウェハＷ上のＳｉＯ2膜に対してＡｒイオンを供給している。そのため、ＳｉＯ2膜内の余分な酸素元素が排出され、また元素の再配列が３次元的に起こるので、ＳｉＯ2膜を緻密化することができる。また、Ａｒイオンを供給することにより、ＳｉＯ2膜中から不純物が排出されるため、緻密で不純物濃度の低い薄膜を得ることができる。この薄膜は、後述の実施例に示すように、改質処理を行う前のＳｉＯ2膜に比べて、例えば沸酸水溶液に浸漬した時のウェットエッチング耐性が向上するので、このＳｉＯ2膜の形成されたウェハＷにより製造されたデバイスでは、信頼性を向上させることができる。更にまた活性化ガスインジェクター２２０を用いることにより、リモートプラズマのようにオゾンを搬送して熱分解にてＯラジカルを発生させる手段に比べ、炉温によるオゾン搬送中の失活の懸念がないため、ウェハＷの設定温度の自由度が大きく、低い温度であっても改質処理を良好に行うことができ、こういった点においてリモートプラズマよりも優れている。
【０１１２】
また、活性化ガスインジェクター２２０によりＳｉＯ2膜の改質処理を行うにあたって、シース管３５ａ、３５ｂと回転テーブル２上のウェハＷとの間の距離を調整可能に構成しているので、ＳｉＯ2膜に対して改質を行う度合いを調整できる。更に、このシース管３５ａ、３５ｂを傾斜できるようにしているので、シース管３５ａ、３５ｂの長さ方向においてウェハＷとの間の距離を調整でき、従って、例えば回転テーブル２の半径方向において改質の度合いを揃えることができる。
更にまた、真空容器１の内部において成膜サイクルを行う度に改質処理を行っているので、いわば回転テーブル２の周方向においてウェハＷが各処理領域Ｐ１、Ｐ２を通過する経路の途中において成膜処理に干渉しないように改質処理を行っているので、例えば薄膜の成膜が完了した後で改質処理を行うよりも短時間で改質処理を行うことができる。更にまた、上記のＡｒイオンによる改質効果は、例えば膜厚方向において２ｎｍ程度までしか起こらないことが知られているが、上記のように成膜サイクルを行う度に改質処理を行うことにより、薄膜の膜厚方向に亘って緻密で不純物濃度の低い薄膜を得ることができる。また、活性化ガスインジェクター２２０にカバー体２２１を設けているので、上流側から通流してくるガスのカバー体２２１の内部への侵入を抑えることができ、このガスの影響を抑えて成膜サイクルの途中で改質処理を行うことができる。そのため、例えば第２の反応ガスノズル２１０と活性化ガスインジェクター２２０との間に専用の分離領域Ｄを設けなくても良いので、成膜装置のコストを抑えて改質処理を行うことができる。
【０１１３】
また、電極３６ａ、３６ｂの離間距離を上記のように狭く設定していることから、ガスのイオン化に最適ではない高い圧力範囲（成膜処理の圧力範囲）であっても、低出力で改質処理に必要な程度にＡｒガスを活性化（イオン化）することができる。尚、真空容器１内の真空度を高くする程、Ａｒガスのイオン化が速やかに進行する一方、例えばＢＴＢＡＳガスの吸着効率が低下するため、真空容器１内の真空度は、成膜効率と改質の効率とを勘案して設定される。また、電極３６ａ、３６ｂに供給する高周波の電力値についても、成膜処理に悪影響を及ぼさないように、また改質処理が速やかに進行するように上記のように適宜設定される。
【０１１４】
上記の例においては、成膜処理を行う度に改質処理を行ったが、複数回例えば２０回の成膜処理（サイクル）を行う度に改質処理を行っても良い。この場合において改質処理を行う時には、具体的にはＢＴＢＡＳガス、Ｏ3ガス及びＮ2ガスの供給を停止して、ガス導入ノズル３４から活性化ガスインジェクター２２０にＡｒガスを供給すると共に、電極３６ａ、３６ｂに高周波を供給する。そして、５枚のウェハＷが活性化ガスインジェクター２２０の下方領域を順番に通過するように回転テーブル２を例えば２００回回転させる。こうして改質処理を行った後、再度各ガスの供給を再開して成膜処理を行い、改質処理と成膜処理とを順番に繰り返す。この例においても、上記の例と同様に緻密で不純物濃度の低い薄膜が得られる。この場合には、改質処理を行うときにはＯ3ガスやＮ2ガスの供給を停止しているので、既述の図３１（ａ）に示すように、カバー体２２１を設けなくても良い。
活性化ガスインジェクター２２０は、処理ガスを活性化して反応生成物の改質を行うための活性化手段をなすものであるが、この活性化手段としては上述の活性化ガスインジェクターの構造のものに限られない。活性化手段は、例えばセラミックスからなり、その長さ方向に沿ってガス吐出口が形成されたインジェクター内に、マイクロ波を供給するアンテナ例えば棒状のアンテナを配置し、このアンテナからのマイクロ波によりインジェクター内のガスを活性化してウエハＷ上に供給しても良い。
【０１１５】
ここで、上記のように活性化されたＡｒガスによってＳｉＯ2膜に起こる現象（改質処理）は、詳細な説明を省略するが、ガス導入ノズル３４から供給するガスについて、ＡｒガスとＯ2ガスとの比率を変えて行った実験や、ＡｒガスからＮ2ガスに変更して行った実験の結果から、酸素ラジカルによってＳｉＯ2膜中の元素が置換されているのではなく、ＳｉＯ2膜中の酸素元素が脱離してＳｉ−Ｏの再結合が起こっている現象だということを確認済みである。
【０１１６】
上記の活性化ガスインジェクター２２０は、第１の反応ガスノズル３１の上流側の分離領域Ｄと搬送口１５との間の領域に設けたが、回転テーブル２の回転方向において第２の反応ガスノズル２１０と第１の反応ガスノズル３１との間に設ければ良く、例えば第１の反応ガスノズル３１の上流側の分離領域Ｄ内に設けても良い。また、この活性化ガスインジェクター２２０の構成としては、例えば電極３６ａ、３６ｂの上方側にガス導入ノズル３４を設ける等、既述の図１３〜図１７のように配置しても良い。また、この活性化ガスインジェクター２２０としては、電極３６ａ、３６ｂを設ける構成以外にも、既述の図１８に示すように加熱ヒータ３０を設けても良い。この場合には、加熱ヒータ３０の加熱温度は例えば１０００℃程度に調整される。
【０１１７】
更に、この活性化ガスインジェクター２２０を既述の図１の成膜装置に活性化ガスインジェクター３２（３２ａ〜３２ｄ）と共に設けても良い。この場合には、活性化ガスインジェクター２２０は活性化ガスインジェクター３２（３２ａ〜３２ｄ）の下流側に設けられて、ウェハＷ上に成膜されたシリコン窒化膜に対して例えば膜中に含まれる不純物が低減されるように改質処理が行われる。また、既述の図１の成膜装置を用いてＳｉＯ2膜を成膜する場合にもこの活性化ガスインジェクター２２０を設けても良い。更に、第１の反応ガス及び第２の反応ガスとして既述の各ガスを用いた場合においても、活性化ガスインジェクター２２０を用いて改質処理を行うことにより、同様に膜中の不純物濃度の低減が行われる。
ガス導入ノズル３４から供給する活性化用のガスとしては、Ａｒガス以外にも、例えばＨｅ（ヘリウム）ガス、ＮＨ3（アンモニア）ガス、Ｈ2（水素）ガスあるいはＮ（窒素）とＯ（酸素）とを含むガスのうち、少なくとも１種以上を用いても良い。
【０１１８】
上記の例において、成膜サイクルを行う度（回転テーブル２の回転毎）に改質処理を行うことによって、シリコン酸化膜の膜厚方向に亘って緻密で不純物濃度の低い良好な膜質の薄膜を得ることができることは既に述べたが、このシリコン酸化膜を成膜するにあたって、上記の例で第１の反応ガスとして用いたＢＴＢＡＳガスなどよりも好適な反応ガスについて以下に説明する。  
始めに、ＢＴＢＡＳガスを用いた上記のＡＬＤ（ＭＬＤ）プロセスについて再度述べておく。先ず、図３６（ａ）に示すように、例えば第１の処理領域Ｐ１においてウェハＷ上にＢＴＢＡＳガスが吸着し、次いで同図（ｂ）に示すように、第２の処理領域Ｐ２においてＯ３ガスによりウェハＷ上のＢＴＢＡＳガスが酸化され、同図（ｃ）に示すように酸素とＢＴＢＡＳガス中のシリコンとを含む反応生成物がウェハＷ上に生成すると共に、ＢＴＢＡＳガスから不純物例えば有機物が副生成ガスとして脱離していく。そして、同図（ｄ）に示すように、活性化ガスインジェクター２２０の下方領域において、既述のようにウェハＷ上に生成した反応生成物に対して例えば余分な酸素元素の放出や元素の再配列といった改質処理が行われ、こうして成膜サイクルの度にＢＴＢＡＳガスの吸着、酸化及び改質が繰り返されることによって、膜厚方向に亘って緻密で不純物の少ないシリコン酸化膜が積層されていくことになる。
【０１１９】
ところで、上記の改質処理を行うことにより緻密で不純物の少ないシリコン酸化膜が得られるが、ＢＴＢＡＳは蒸気圧が低く、また図３７（ａ）に示すように、シリコン原子を対称として窒素（Ｎ）原子とｔ−ブチル基（−Ｃ（ＣＨ３）３）とが両側に結合した大きな分子構造であることから、デバイスに使用する箇所やユーザ側の要求などによっては、成膜速度、埋め込み特性及びシリコン酸化膜の膜質の点で、特に有利なガスであるとは言えないかもしれない。そこで、上述の点においてＢＴＢＡＳよりも有利なシリコン酸化膜の成膜用の反応ガスとして、ジイソプロピルアミノシランガスを挙げることができる。
【０１２０】
ジイソプロピルアミノシランは、ＢＴＢＡＳよりも蒸気圧が高く、また図３７（ｂ）から分かるようにＢＴＢＡＳよりも分子が小さい。ＢＴＢＡＳは蒸気圧が低いことから、処理圧力を高くした状態でガス流量を多くできないので、速い成膜速度が得られにくい。これに対してジイソプロピルアミノシランは、例えば５０℃における蒸気圧がＢＴＢＡＳの約１０倍程度であるため、ガス流量を多くしたり処理圧力を高くしたりできるので、成膜速度が速い。
【０１２１】
更に図３７（ａ）と図３７（ｂ）とを比較して分かるように、ＢＴＢＡＳはＳｉ−Ｈの両側にｔ−ブチル基が結合しているので、ウェハＷ上にガスが吸着する時にこのｔ−ブチル基が立体障害になりやすい。これに対してジイソプロピルアミノシランの場合には、こうした立体障害の度合いが小さい。そのためＯ３ガスのアタックに対して、ジイソプロピルアミノシランの方がＢＴＢＡＳに比べてシリコンと窒素との間の結合が切れやすい。このような点からも、ジイソプロピルアミノシランを用いる方が速い成膜速度が得られる。また、反応ガス中から有機物や窒化物が速やかに脱離し、膜中の不純物が少なくなるので、良好な電気的特性が得られる。
【０１２２】
また、ジイソプロピルアミノシランは、ＢＴＢＡＳよりも分子が小さいためウェハＷ上に互いに近接して配列され、このため改質処理前であってもシリコン酸化膜が緻密になる。従って、シリコン酸化膜を積層した後（薄膜の成膜後）に行われるアニール処理において収縮（シュリンク）が小さくなるので、アニール処理によるパターン倒れを抑えることができる。そして、ジイソプロピルアミノシランは分子が小さいことから、またガス流量を増やしたり処理圧力を高めたりすることができることから、ウェハＷの凹部内への埋め込み特性が良好である。
【０１２３】
更に、ジイソプロピルアミノシランガスではウェハＷへの反応ガスの吸着が速やかに起こることから、反応ガスの使用量が抑えられる。更にまた、反応ガスの流量や処理圧力を調整することによりウェハＷの面内均一性を調整できることから、ジイソプロピルアミノシランガスを用いることで反応ガスの流量や処理圧力の調整幅が広がるので面内均一性の調整幅も広くなる。従って、既述のように、ＢＴＢＡＳガスを用いて成膜した薄膜に対してプラズマ処理（改質処理）を行うことにより緻密で不純物の少ない薄膜が形成されるが、このジイソプロピルアミノシランガスを用いて成膜処理を行い、その後プラズマ処理を行うことにより、上記のＢＴＢＡＳガスを用いて成膜処理及びプラズマ処理を行う場合よりも更に良好な膜質の薄膜を速やかに得ることができる。
【０１２４】
この反応ガスを用いて成膜処理を行う場合には、例えば回転テーブル２の回転数、処理圧力、ウェハＷの加熱温度、反応ガスの流量、Ｏ３ガスの流量、改質用のガス（Ａｒガス／Ｏ２ガス）の流量及び分離ガスノズル４１、４２からのＮ２ガスの流量は夫々例えば２４０ｒｐｍ、２．１３ｋＰａ（１６Ｔｏｒｒ）、３５０〜５００℃、２７５ｓｃｃｍ、４５００／５００ｓｃｃｍ、１００００ｓｃｃｍ、１００００ｓｃｃｍに設定される。  
ジイソプロピルアミノシランガスを用いる場合においても、改質用のガスとしてはＢＴＢＡＳガスの場合と同様に例えばＡｒガス、Ｈｅ（ヘリウム）ガス、ＮＨ3（アンモニア）ガス、Ｈ2（水素）ガスあるいはＮ（窒素）とＯ（酸素）とを含むガスのうち、少なくとも１種以上を用いても良い。また、成膜サイクル毎に改質処理を行うことが好ましいが、ＢＴＢＡＳガスを用いた場合と同様に複数回例えば２０回の成膜処理（サイクル）を行う度に改質処理を行っても良い。
既述の例では、ガス供給系、分離領域における天井部などの回転テーブル２の上方部分を鉛直軸回りに回転させる構成としたが、これら上方部分が回転テーブル２に対して鉛直軸回りに回転する構成としても良い。つまりガス供給系と回転テーブル２とが相対的に回転する構成であれば良い。このような具体的な装置構成とする場合には、例えば真空容器１の中心部分に鉛直軸周りに回転自在なスリーブを上方側から挿入し、この回転スリーブに天井部、ガス供給管、活性化インジェクターを取り付ける。そして回転スリーブ内に各ガス供給管を挿入して上方側に立ち上げ、各ガス供給管の基端側(上端側)の高さ位置をガス供給管の間で異なるように構成し、各基端側のガス取り入れ口を回転スリーブの側周面に開口する。更にこの回転スリーブの外側に同心となうように固定スリーブを配置し、固定スリーブと回転スリーブとの間に軸受けと磁気シールとの組を設ける。また各ガス取り入れ口の高さ位置に対応する高さ位置において固定スリーブの外側から各ガスの供給路を接続する。従って各ガスの供給路は、回転スリーブ側の対応するガス取り入れ口と連通する。そしてこの連通空間を全周に亘って形成すると共に上下に並ぶ各ガスごとの連通空間同士を例えば既述の軸受けと磁気シールとの組により分離することで、回転しているスリー部内のガス供給管に外側からガスを供給することができる。
【実施例】
【０１２５】
（シミュレーション）  
第１の実施の形態に係る活性化ガスインジェクター３２と、隔壁３２４が設けられておらず、ガス導入・活性化室３２７が共通となっている活性化ガスインジェクター３２ｃと、についてのシミュレーションモデルを作成し、各々のインジェクター本体３２１内のガスの流れ方についてシミュレーションした。ガスの種類はＮＨ３ガス、ガス流量は３，０００ｓｃｃｍ、真空容器１内の圧力は１．３３ｋＰａ（１０ｔｏｒｒ）、ガス温度は２７３Ｋとした。
Ａ．シミュレーション条件  
（実施例１）  
第１の実施の形態に係る活性化ガスインジェクター３２について、インジェクター本体３２１内のガスの流れをシミュレーションした。
（比較例１）  
隔壁３２４を設けていない点以外は、（実施例１）と同様の構成を備える活性化ガスインジェクター３２ｃについてインジェクター本体３２１内のガスの流れをシミュレーションした。
【０１２６】
Ｂ．シミュレーション結果  
（実施例１）の結果を図３８（ａ）に示し、（比較例１）の結果を図３８（ｂ）に示す。これらの図には、インジェクター本体３２１内におけるガスの流速の分布を等速線にて区画表示してある。各図に示した数値は当該区画内のガス流速［ｍ／ｓ］の流速範囲を示している。
【０１２７】
（実施例１）の結果によれば、シース管３５ａ、３５ｂの間のプラズマ発生部３５１に流速の速い領域が形成されており、隔壁３２４を設けてガス活性化室３２３の上部にＮＨ３ガスを供給することにより、ＮＨ３ガスを効率的にプラズマ発生部３５１に通流させることができることがわかる。
【０１２８】
これに対して（比較例１）の結果によれば、右側のシース管３５ｂとインジェクター本体３２１との間に形成される空間に流速の速い領域が形成されており、ＮＨ３ガスはプラズマ発生部３５１をバイパスし、当該空間を通ってガス吐出孔３３へと抜けてしまっており、殆どＮＨ３ガスをプラズマ化することができないおそれが高い。  
これらの結果から、２本のシース管３５ａ、３５ｂ内に電極３６ａ、３６ｂを配置してプラズマを発生させる第１の実施の形態に示したタイプの活性化ガスインジェクター３２においては、隔壁３２４を設けてバイパス流路が形成されにくくなるようにすることにより、ＮＨ３ガスを効率的にプラズマ化することができるといえる。
【０１２９】
（実験）
加熱ヒータ３０を利用した第４の実施の形態に係る活性化ガスインジェクター３２ｄを用いて回転テーブル型の成膜装置に処理ガスを供給し、ＡＬＤ法による成膜実験を行った。処理ガスにはＢＴＢＡＳガスとＯ３ガスとを用いてシリコン酸化膜を成膜し、Ｏ３ガスの供給にあたって加熱ヒータ３０を備えた活性化ガスインジェクター３２ｄを用いた。プロセス圧力は１０６７Ｐａ（８Ｔｏｒｒ）、ウエハＷの加熱温度は１００℃、回転テーブル２の回転数は１２０ｒｐｍ、ＢＴＢＡＳガスの供給量は１００ｓｃｃｍ、Ｏ３ガスの供給量は１００００ｓｃｃｍとした。また回転テーブル２には５枚のウエハＷを載置し、成膜時間は３１分間とした。
Ａ．実験条件  
（実施例２-１）  
温度検出端３０５の検出温度が３００℃となるように加熱ヒータ３０の出力を調節した。  
（実施例２-２）  
温度検出端３０５の検出温度が４００℃となるように加熱ヒータ３０の出力を調節した。  
（実施例２-３）  
温度検出端３０５の検出温度が５００℃となるように加熱ヒータ３０の出力を調節した。  
（実施例２-４）  
温度検出端３０５の検出温度が６００℃となるように加熱ヒータ３０の出力を調節した。  
（比較例２）  
加熱ヒータによる加熱を行わずに成膜を行った。
【０１３０】
Ｂ．実験結果  
各実施例、比較例の結果を（表１）に示す。ここで（表１）における面内均一性［％］（ウエハＷ面内の膜厚の均一性）は、各ウエハＷ面内の最大膜厚、最小膜厚［ｎｍ］計測して以下の（１）式を適用し、５枚のウエハＷの面内均一性の平均値を記載した。また面間均一性［％］（ウエハＷ間の平均膜厚の均一性）は、５枚のウエハＷの平均膜厚を求め、それら平均膜厚の最大膜厚、最小膜厚［ｎｍ］に（１）式を適用して算出した。  
±（（最大膜厚）−（最小膜厚））×１００  
／（（最大膜厚）＋（最小膜厚））      …（１）
（表１）
2010239103.tif 000003
【０１３１】
（表１）に示した（実施例２-１）〜（実施例２-３）と（比較例２）との実験結果を比べると、加熱ヒータ３０を用いた各実施例の方が比較例よりも単位時間当たりの成膜速度［ｎｍ／ｍｉｎ］、１サイクルあたりの成膜速度［ｎｍ／ｃｙｃｌｅ］が大きくなった。また、各実施例間で比較しても加熱ヒータ３０の温度を高くするほど（加熱ヒータ３０の出力を大きくするほど）、成膜速度は大きくなっている。これは、加熱ヒータ３０の温度を高くするにつれて活性化ガスインジェクター３２ｄ内にてＯ３ガスが吸収するエネルギー量も大きくなり、その結果、活性化ガスインジェクター３２ｄよりウエハＷ表面に供給されるガス中における酸素ラジカル等の活性種の濃度が高くなることにより成膜速度を向上させることができたものと考えられる。
【０１３２】
次に、成膜された膜の均一性について説明すると、（表１）に示した面内均一性、面間均一性は、同表中に示した数字が小さいほどウエハＷ面内、またはウエハＷ面間の膜厚の均一性が高いことを示している。この点、まず面内均一性の計測結果について考察すると、（実施例２-４）を除いた（実施例２-１〜２-３）の各実施例において（比較例２）よりも均一性の高い成膜を行うことができた。また、各実施例について加熱ヒータ３０温度に対する面内均一性の変化の様子を見てみると、加熱ヒータ３０の温度を高くするほど面内均一性は低下していることが分かる。
【０１３３】
このように、加熱ヒータ３０を用いると面内均一性が向上し、その温度を高くしていくと一旦向上した面内均一性が徐々に低下する傾向が見られる理由を以下に推察する。即ち、加熱ヒータ３０を用いていない（比較例２）では、ＢＴＢＡＳとＯ３ガスとの反応は、ウエハＷを加熱するエネルギーのみによって進行するため反応速度が比較的遅く、成膜速度はウエハＷの回転速度に支配され、回転の遅い回転テーブル２の中心側で膜が厚くなり、回転の速い回転テーブル２の外周側へ向けて徐々に膜が薄くなる傾向が見られる。これに対して加熱ヒータ３０を用いた（実施例２-１）においては、ウエハＷ表面に活性種が直接供給されるため反応速度が大きくなって、成膜速度に対するウエハＷの回転速度の影響が小さくなり、成膜された膜の面内均一性が向上する。しかしながら、この場合においても回転の速い回転テーブル２の最外周には、成膜速度に対するウエハＷの回転が支配的な領域が存在しており、この最外周の領域に更に高濃度の活性種を供給しても膜の成膜速度は殆ど上昇しない状態となっているものと考えられる。
【０１３４】
このため、（実施例２-２〜２-４）のように加熱ヒータ３０の温度を上げていくと、成膜速度に対して活性種の供給が支配的となっている領域、即ち回転テーブル２の内側の領域では、ウエハＷ表面に供給される活性種の量が多くなり、この結果、成膜速度が大きくなって膜が厚くなる。これに対して、成膜速度に対してウエハＷの回転が支配的な領域、即ち回転テーブル２の最外周の領域では、ウエハＷ表面に供給される活性種の量が多くなっても成膜速度は殆ど変化せず、膜の厚さは例えば（実施例２-１）と同程度のままとなる。この結果、膜が厚くなる回転テーブル２の内側の領域と、膜の厚さが殆ど変化しない最外周領域との間での膜厚の差が大きくなり、均一性の低下が観察されるものと考えられる。但し、成膜された膜の面内均一性が低下するといっても、（実施例２-４）にて得られた面内均一性の低下の程度は十分に実用的な範囲内にあり、加熱ヒータ３０を用いることにより成膜速度が向上する効果の方が大きいといえる。なお、（表１）に示した各実施例、比較例の面内均一性の絶対値が３０％台と比較的大きな値となっているのは、開発段階にある成膜装置を用いて実験を行ったためである。装置の調整を終えれば面内均一性の絶対値は実用的な値に収斂するが、加熱ヒータ３０を用いた場合と用いなかった場合との面内均一性の傾向は、（表１）に示した結果と同様の傾向が得られる。
【０１３５】
一方、面間均一性については（表１）に示すように、いずれの実施例においても（比較例２）よりも良好な値が得られた。そして、（実施例２-１〜２-４）の結果を比較すると、（実施例２-１）から（実施例２-２）にかけて、若干面間均一性が低下したのち、（実施例２-２〜２-４）にかけて加熱ヒータ３０の温度を高くするほど面間均一性は向上した。
【０１３６】
この点、加熱ヒータ３０の温度を３００℃から４００℃にした際に面間均一性が低下する理由については明らかでないが、当該温度を５００℃、６００℃と上げていくことによる面間均一性の向上については、以下の理由を推察できる。即ち、回転の遅い回転テーブル２の内側の領域では、十分な反応時間を得られるためウエハＷに吸着したＢＴＢＡＳの殆どがシリコン酸化膜となってこれ以上膜が厚くならない飽和した状態となり、その領域における膜厚はそれ以上変化しなくなるものと考えられる。
【０１３７】
一方、膜厚が飽和した状態となっていない領域では、成膜される膜の厚さは、ウエハＷ表面上へ供給される活性種を含むガスの流れの状態やウエハＷ表面に吸着したＢＴＢＡＳと活性種との接触状態などの微妙な違いによって当該領域に成膜される膜の厚さはウエハＷ面間でばらつきを生ずるものと考えられる。このため、加熱ヒータ３０の温度を高くして、ウエハＷ表面に供給される活性種の濃度を高くすると、膜厚が飽和した領域の面積の割合が大きくなる一方、膜厚がばらつきやすい飽和状態となっていない領域の面積の割合が低下して、全体としてウエハＷ面間の膜厚の均一性を向上させることができるのではないかと考えられる。  
以上のことから、処理ガスを活性化する手段として加熱ヒータ３０を備えた活性化ガスインジェクター３２ｄは、成膜された膜のウエハＷ面内及び、面間の均一性の向上に寄与すると共に、成膜速度を向上させる効果もあることを確認できた。
【０１３８】
（実施例３−１）
次に、活性化ガスインジェクター２２０を用いた場合の真空容器１内におけるガス流れを検証するために行ったシミュレーションについて説明する。このシミュレーションでは、既述のカバー体２２１の有無によって、ガス導入ノズル３４から吐出されたＡｒガスが真空容器１内をどのように通流するか確認した。シミュレーション条件としては、以下の条件を用いた。  
（シミュレーション条件）
圧力（Ｐａ（Ｔｏｒｒ））：４００（２）
回転テーブル２の回転数（ｒｐｍ）：２４０
第１の反応ガス：Ｏ2ガス（１０ｓｌｍ）
第２の反応ガス：Ｏ3ガス（１０ｓｌｍ）
活性化（改質）用ガス：Ａｒガス（２ｓｌｍ）
中心部領域Ｃに供給するガス：Ｎ2ガス（１５ｓｌｍ）
各分離領域Ｄに供給するガス：Ｎ2ガス（３ｓｌｍ）
回転テーブル２の下方に供給するガス：Ｎ2ガス（１０ｓｌｍ）
【０１３９】
（シミュレーション結果）
このシミュレーションにより得られた結果を図３９に示す。この図３９（ａ）、（ｂ）は回転テーブル２の上方側から活性化ガスインジェクター２２０付近におけるＡｒガス（活性化用ガス）の濃度分布を見た平面図を示しており、同図（ｃ）、（ｄ）はガス導入ノズル３４近傍におけるＮ2ガス（分離ガス）の濃度分布を示した斜視図である。また、同図（ａ）、（ｃ）はカバー体２２１を設けた場合、（ｂ）、（ｄ）はカバー体２２１を設けなかった場合を示している。この結果から、カバー体２２１を設けることによりＡｒガスの流れが規制され、Ａｒガスが活性化ガスインジェクター２２０内部において高い濃度を保っていることが分かる。一方、カバー体２２１を設けていない場合には、Ａｒガスは活性化ガスインジェクター２２０の下流側に向かって広く拡散してしまっていることが分かる。また、ガス導入ノズル３４の近傍においても、カバー体２２１を設けることによりＮ2ガスの濃度が極めて低くなっており、従って活性化ガスインジェクター２２０の外部からのＮ2ガスの流入が抑えられているが、カバー体２２１を設けない場合には、活性化ガスインジェクター２２０内にＮ2ガスが入り込んでしまっていることが分かる。
【０１４０】
（実施例３−２）
上記の実施例３−１のシミュレーション条件において活性化用ガスの流量を５ｓｌｍに変更して同様にシミュレーションを行った。
その結果、図４０に示すように、カバー体２２１を設けることによって、活性化ガスインジェクター２２０付近におけるＡｒガスの濃度が高くなり、またＮ2ガスの流入が抑えられることが分かった。以上の実施例３−１、３−２の結果から、活性化ガスインジェクター２２０内への外部からのガスの流入をおさえるためには、活性化用ガスの流量は２ｓｌｍ程度の少量で十分だということが分かった。
【０１４１】
（実施例４）
次に、改質処理によりＳｉＯ2膜の膜質がどのように変わるか、また図４１に示すシース管３５ａ、３５ｂとウェハＷとの間の距離ｙを調整することにより改質処理の度合いがどの程度変化するかを確かめるための実験を行った。
実験には、表面にＳｉＯ2膜を成膜した実験用ピースを用意して、シース管３５ａ、３５ｂの長さ方向中央における下方位置に実験用ピースを設置して、以下の条件で改質処理を行った。その後、これらのピースを沸酸水溶液に浸析し、ＳｉＯ2膜のウェットエッチングレートを測定した。
（実験条件）
温度：室温
圧力（Ｐａ（Ｔｏｒｒ））：２４０（１．８）
高周波の出力（Ｗ）：２００
活性化用のガス：Ａｒ（３００ｓｃｃｍ）
処理時間：５分
シース管３５ａ、３５ｂと実験用ピースの表面との間の距離ｙ（ｍｍ）：６、９、１２
【０１４２】
（実験結果）  
この結果を図４２に示す。その結果、改質処理を行わない場合に比べて、改質処理を行うことによりエッチングレートが低下しており、従ってＳｉＯ2膜が緻密化していることが分かった。また、実験用ピースとシース管３５ａ、３５ｂとの間の距離ｙが狭くなっていく程、エッチングレートが更に低下していき、改質処理がより一層進行してＳｉＯ2膜が緻密化していることが分かった。また、膜厚方向のエッチングレートの変化から、ピースの表層に近い程ＳｉＯ2膜の緻密化が進行していることが分かった。従って、この改質処理は、ＳｉＯ2膜の表層に近い領域にて起こるため、既述のように成膜処理毎に行うことによって、膜厚方向に亘って緻密な膜が得られることが分かった。尚、この図４２には、９５０℃にて熱処理を行って得られた熱酸化膜のエッチングレートについても併せて示しており、本発明では上記の距離ｙが狭くなっていく程、エッチングレートがこの熱酸化膜の特性に近づいて緻密な膜が得られることが分かった。
【０１４３】
（実施例５）
次に、既述のシリコン酸化膜を成膜するための反応ガスとして、ジイソプロピルアミノシランガスを用いて行った実験について説明する。この実験では、図２８〜図３４に示した成膜装置を用いて、以下の表２に示す成膜条件において、成膜サイクルを行う度（回転テーブル２の回転毎）に改質処理を行ってシリコン酸化膜を成膜し、その時の成膜速度（デポレート）を計算した。尚、比較例として、改質処理を行わずにジイソプロピルアミノシランガス及び既述のＢＴＢＡＳガスを用いて夫々成膜した例について示す。また、実験には、直径が３００ｍｍのウェハＷを用いた。以下の各実施例についても同様である。
【０１４４】
（表２）
2010239103.tif 000004
【０１４５】
この表２において、「高周波電力」として、電極３６ａ、３６ｂに供給される改質用の電力を示している。また、いずれの実験においても、ジイソプロピルアミノシランガスを用いる場合には、このジイソプロピルアミノシランガスの流量は２７５ｓｃｃｍ、Ｏ３ガスの濃度及び流量は夫々３００ｇ／Ｎｍ３及び１０ｓｌｍ、改質用ガス（Ａｒガス／Ｏ２ガス）の流量は５ｓｌｍ／０．１ｓｌｍとした。尚、上記の比較例５−１は、ＢＴＢＡＳガスを用いた場合に最も成膜速度が高くなる条件（ＢＴＢＡＳガスの流量：２００ｓｃｃｍ）で行った実験である。
【０１４６】
この実験の結果、図４３に示すように、ジイソプロピルアミノシランガスを用いることによって、同じ成膜条件ではＢＴＢＡＳガスを用いる場合よりも成膜速度が向上していることが分かった。また、ジイソプロピルアミノシランガスを用いると、ガス流量及び処理圧力のいずれについてもＢＴＢＡＳガスのほぼ上限値よりも増やすことができ、その増加分に応じて成膜速度が速くなることが分かった。更に、ジイソプロピルアミノシランガスを用いて、成膜温度及び処理圧力を夫々３５０℃及び１．０７ｋＰａ（８Ｔｏｒｒ）とした場合において、回転テーブル２の回転数が２４０ｒｐｍの時には、改質用の高周波電力の大きさの違いによって成膜速度に大きな変化が認められなかったが、回転テーブル２の回転数が３０ｒｐｍの時には、改質用の高周波電力を大きくする程成膜速度が遅くなっており、最大（０Ｗ→４００Ｗ）で約２５．６％もの減少が確認された。
【０１４７】
このことから、回転テーブル２の回転数を遅くすることによって、ウェハＷが改質処理を受ける時間（活性化ガスインジェクター２２０の下方領域における滞留時間）が長くなるので、シリコン酸化膜の改質の効果が顕在化することが分かった。また、改質処理により、成膜速度の低下つまりシリコン酸化膜の収縮（緻密化）が起こることが分かった。この時、成膜温度を高くする程、また処理圧力を低くする程、シリコン酸化膜の収縮量が多くなっていた。以上の結果から、活性化ガスインジェクター２２０の下方領域におけるウェハＷの滞留時間を長く、また活性化用ガスから生じるイオンの生成量や反応性を高めることによって、改質の度合いが強まることが分かった。
【０１４８】
（実施例６）
次に、実施例５と同様に、以下の表３の成膜条件において成膜したシリコン酸化膜について、１重量％の希沸酸水溶液に浸析してウェットエッチングレートを求めた。  
（表３）
2010239103.tif 000005
【０１４９】
この実験結果を図４４に示す。尚、参考例６−１、６−２として、夫々９５０℃の処理温度にて得られた熱酸化膜及び７８０℃にてジクロロシランガスとHigh Temp. Oxide（Ｎ２Ｏ）とを用いたＣＶＤ法により成膜したシリコン酸化膜についての結果を示す。また、この図４４では、参考例６−１の熱酸化膜について得られた値を１として各々の結果を規格化した値を示している。  
その結果、ジイソプロピルアミノシランガスを用いて成膜処理を行い、その後改質処理を行うことによってウェットエッチングレートの耐性が向上し、成膜条件によっては理想的な特性を持つ熱酸化膜に極めて近い結果が得られることが分かった。また、別途行った実験により、既述のＢＴＢＡＳガスを用いてシリコン酸化膜を成膜して改質処理を行わなかった場合には、熱酸化膜に対して５倍以内のウェットエッチングレートの耐性を持たせるためには８００℃程度以上の熱処理に相当するエネルギーが必要だということが分かっており、そのためジイソプロピルアミノシランガスを用いて成膜サイクル毎に改質処理を行う手法が極めて有効なものと言える。  
この時、既述の実施例５において成膜速度（収縮量）について得られた結果と同様に、活性化ガスインジェクター２２０の下方領域におけるウェハＷの滞留時間を長く、また活性化用ガスから生じるイオンの生成量や反応性を高めるように処理条件を調整することによって、ウェットエッチングレートの耐性が向上することが分かった。
【０１５０】
一方、改質処理を行わない場合において、ジイソプロピルアミノシランガスを用いることによって、ウェットエッチングレートがＢＴＢＡＳガスを用いた結果よりも僅かに大きくなっているが、これはＢＴＢＡＳガスを用いて成膜したシリコン酸化膜には不純物として窒素が含まれているため、理想的な組成のシリコン酸化膜よりもウェットエッチング耐性が増しているためだと考えられる。つまり、ジイソプロピルアミノシランガスを用いた場合には、ＢＴＢＡＳガスを用いる場合よりも、改質処理前であっても膜中の窒素濃度が減少すると言える。
【０１５１】
（実施例７）
続いて、実施例５と同様にジイソプロピルアミノシランガスを用いてシリコン酸化膜を形成した後、窒素雰囲気中において８５０℃のアニール処理を行ってシリコン酸化膜の膜厚がどの程度収縮（シュリンク）するか確認する実験を行った。各実施例７−１〜７−６及び比較例７−１〜７−７の成膜条件については、実施例６−１〜６−６及び比較例６−１〜６−７と夫々同じ条件で成膜を行った。また、参考例７−１として、既述のＣＶＤ法により成膜したシリコン酸化膜についても結果を併記する。
【０１５２】
その結果、図４５に示すように、ジイソプロピルアミノシランガスを用いて成膜処理及び改質処理を行ったシリコン酸化膜については、改質処理を行わないシリコン酸化膜と比較して、アニール処理による収縮率が小さくなっていた。この時、処理圧力、回転テーブル２の回転数及び成膜温度が夫々０．５ｋＰａ（４Ｔｏｒｒ）、２０ｒｐｍ及び３５０℃の条件で成膜したシリコン酸化膜については、アニール処理によっても収縮しなかった。そのため、改質処理を行うことによって緻密な薄膜を形成することができると共に、アニール処理を行う時におけるパターン倒れを抑制できることが分かった。この実施例７で得られた収縮率においても、成膜温度、回転テーブル２の回転数、処理圧力について、上記の実施例５、６の結果と同様の傾向が見られた。また、別途行った実験により、ＢＴＢＡＳガスを用いて成膜して改質処理を行わなかった場合には、収縮率を５％以内にするためには５００℃以上の成膜温度において成膜する必要があったため、ジイソプロピルアミノシランガスを用いると共に改質処理を行うことによって、緻密な薄膜が低温で得られることが分かった。
【０１５３】
（実施例８）
実施例５と同様に、ジイソプロピルアミノシランガスを用いて成膜や改質を行ったシリコン酸化膜について、成膜後の膜中に含まれる水分（Ｓｉ−ＯＨ及びＯＨ基（Ｈ２Ｏ））を確認する実験を行った。成膜条件は以下の表４の通りであり、処理圧力は１.０７ｋＰａ（８Ｔｏｒｒ）、成膜温度は３５０℃とした。尚、シリコン酸化膜中の水分の測定には、ＦＴ−ＩＲ（フーリエ変換赤外分光法）を用いた。
（表４）
2010239103.tif 000006
この結果、図４６に示すように、改質処理を行うことによってシリコン酸化膜中の水分が減少し、更に回転テーブル２の回転数を遅くすることによって一層低くなっていた。
【０１５４】
（実施例９）
次に、回転テーブル２の回転数を３０ｒｐｍに固定すると共に、以下の表５のように高周波電力及び処理圧力を調整して、３５０℃の成膜温度においてジイソプロピルアミノシランガスを用いてシリコン酸化膜を成膜し、上記の実施例８と同様の実験を行った。
（表５）
2010239103.tif 000007
その結果、図４７に示すように、改質処理によりシリコン酸化膜中の水分が減少しており、また処理圧力が低くなる程膜中の水分が減少していた。
【０１５５】
（実施例１０）
回転テーブル２の回転数を３０ｒｐｍに固定すると共に、以下の表６の成膜条件においてジイソプロピルアミノシランガスを用いて成膜したシリコン酸化膜について、成膜処理後にアニール処理（アニール温度：８５０℃、アニール時間：１０分）を行い、既述の実施例８、９と同様に膜中の水分の測定を行った。
（表６）
2010239103.tif 000008
【０１５６】
その結果、図４８に示すように、改質処理の後にアニール処理を行うことにより、膜中の水分は検出下限以下となっていた。一方、改質処理を行わない場合であってもアニール処理により膜中の水分が減少していたが、その減少量は改質処理を行ったシリコン酸化膜に対してアニール処理を行う場合よりも小さかった。従って、改質処理を行うことにより、その後のアニール処理により膜中の水分が抜け出て行きやすい状態となっていることが分かった。
【０１５７】
（実施例１１）
次に、ジイソプロピルアミノシランガスを用いて実施例９と同じ成膜条件において成膜処理及び改質処理を行ったシリコン酸化膜について、シリコン酸化膜の比重と膜中のシリコンの量に対する水素及び酸素の夫々の量の割合とをＲＢＳ／ＨＦＳ（ラザフォード後方散乱法／水素前方散乱法）により測定した。
図４９に示すように、上記の実施例８〜１０と同様に、改質処理により膜中の水素や酸素の量が減少し、比重が増加することが分かった。また、処理圧力が低くなると、改質処理の効果が大きくなっていた。尚、比較例１−１については、測定中にシリコン酸化膜からの水素の脱離が確認されたため、実際には測定結果よりも多く水素が含まれていたと考えられる。
【０１５８】
（実施例１２）
ジイソプロピルアミノシランガスを用いて以下の表７の条件において成膜したシリコン酸化膜について、ＳＩＭＳ（二次イオン質量分析法）を用いて膜厚方向において５０ｎｍの深さに亘って不純物の濃度を測定した。尚、成膜温度は３５０℃、回転テーブル２の回転数は３０ｒｐｍとした。
（表７）
2010239103.tif 000009
その結果、図５０に示すように、改質処理を行うことにより膜中の水素及び窒素の含有量が低下していた。
【０１５９】
（実施例１３）
上記の実施例１２と同様の実験を以下の表８に示す成膜条件で成膜したシリコン酸化膜について行った。成膜温度は３５０℃、処理圧力は０．５ｋＰａ（４Ｔｏｒｒ）、回転テーブル２の回転数は３０ｒｐｍ、アニール処理は８５０℃、１０分とした。
（表８）
2010239103.tif 000010
この実験の結果、図５１に示すように、改質処理とアニール処理とを行うことによって、シリコン酸化膜中の水素の量が減少することが分かった。
【０１６０】
（実施例１４）
次に、ウェハＷの表面にアスペクト比（＝３０）の極めて大きな凹部（開口部）を含むパターン（開口深さ：１０μｍ、開口幅：０．３μｍ）を形成し、このウェハＷに対してジイソプロピルアミノシランガスにより薄膜の埋め込み特性を確認する実験を行った。そして、ウェハＷ上に成膜された薄膜の膜厚について、ウェハＷの表面における凹部以外の部位の膜厚に対する凹部の側壁面における膜厚の割合（膜厚比：Ｒ＝側壁面の膜厚÷凹部以外の部位の膜厚）を計算して、凹部への埋め込み特性の評価の指標として用いた。この時の実験条件を以下の表９に示す。尚、成膜温度は３５０℃、処理圧力は０．５ｋＰａ（４Ｔｏｒｒ）、ジイソプロピルアミノシランガスの流量は２７５ｓｃｃｍ、Ｏ３ガスの濃度及び流量は夫々３００ｇ／Ｎｍ３、１００００ｓｃｃｍとした。
（表９）
2010239103.tif 000011
これらの結果について、得られたＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）画像を読み取って模式的に図５２に示すと、改質処理を行うことにより、更に回転テーブル２の回転数を遅くすることにより、凹部から薄膜が埋め込まれていき、自己選択的な埋め込み特性が得られることが分かった。
【０１６１】
（実施例１５）
続いて、以下の表１０に示す条件においてジイソプロピルアミノシランガスによりシリコン酸化膜を成膜し、リーク電流がどの程度となるか確認する実験を行った。実験には、水銀プローブ法を用いてネガティブバイアス電圧をシリコン酸化膜に印加して、当該シリコン酸化膜を通過した電流密度を測定した。そのため、電流密度が小さい程、リーク電流が小さいと言える。尚、処理圧力を１．０７ｋＰａ（８Ｔｏｒｒ）、ジイソプロピルアミノシランガスの流量を２７５ｓｃｃｍ、Ｏ３ガスの濃度及び流量を夫々３００ｇ／Ｎｍ３及び１００００ｓｃｃｍ、改質処理用のガス（Ａｒ／Ｏ２）の流量を５ｓｌｍ／０．１ｓｌｃｍ、回転テーブル２の回転数を２４０ｒｐｍとして成膜を行った。
（表１０）
2010239103.tif 000012
図５３に示すように、改質処理によりリーク電流が小さくなり、また成膜温度が高い程リーク電流が減少していた。
【０１６２】
（実施例１６）
表１１の条件で成膜したシリコン酸化膜について、上記の実施例１５と同様の実験を行った。成膜温度は３５０℃、回転テーブル２の回転数は３０ｒｐｍとして、それ以外の条件については実施例１５と同じ条件で成膜した。
（表１１）
2010239103.tif 000013
その結果、図５４に示すように、改質処理用の高周波電力を高くする程リーク電流が減少していた。
【０１６３】
（実施例１７）
上記の実施例１５、１６と同様に、以下の表１２の条件で成膜したシリコン酸化膜についてリーク電流を測定した。高周波電力を４００Ｗとした以外は実施例１６と同じ条件で成膜した。
（表１２）
2010239103.tif 000014
その結果、図５５に示すように、回転テーブル２の回転数が遅くなる程、リーク電流が減少していた。
【０１６４】
（実施例１８）
上記の各実施例１５〜１７と同様に、以下の表１３の条件で成膜したシリコン酸化膜についてリーク電流を測定した。回転テーブル２の回転数を３０ｒｐｍとした以外は実施例１７と同じ条件で成膜した。
（表１３）
2010239103.tif 000015
その結果、図５６に示すように、処理圧力が低いほどリーク電流が減少していた。尚、１．０７ｋＰａ（８Ｔｏｒｒ）で成膜したシリコン酸化膜について得られた特性は、既述のＢＴＢＡＳガスを用いて３５０℃の成膜温度で成膜し、その後８５０℃のアニール処理を行ったシリコン酸化膜と同程度の値を示していた。従って、ジイソプロピルアミノシランガスを用いると共に改質処理を行うことにより、ＢＴＢＡＳガスを用いた場合よりも良好なリーク電流が低い成膜温度で得られることが分かった。
図示や詳細の説明については省略するが、別途行った実験により、ジイソプロピルアミノシランガスを用いることによって、サイクルレート（回転テーブル２の回転毎に成膜されるシリコン酸化膜の膜厚）及びウェハＷ内のシリコン酸化膜の面内均一性のいずれについても、ＢＴＢＡＳガスを用いるよりも向上することが分かった。サイクルレートについては、バッチ式の反応炉を用いた実験の結果、ジイソプロピルアミノシランガスではＢＴＢＡＳガスの１．３４倍となっていた。また、ジイソプロピルアミノシランガスでは、成膜温度を３５０℃〜５００℃の間で変化させても成膜速度がほとんど変わらないことが確認されたため、ジイソプロピルアミノシランガスはこの温度範囲では安定で熱分解が抑えられて、ＡＬＤ法による良好な成膜が行われることが分かった。従って、例えばＯ３ガスにより酸化される前におけるジイソプロピルアミノシランガスの熱分解が抑えられることが分かった。
【符号の説明】
【０１６５】
Ｗ          ウエハ
１          真空容器
２          回転テーブル
４          凸状部
３０        加熱ヒータ
３１        第１の反応ガスノズル
３２、３２ａ〜３２ｄ
活性化ガスインジェクター
３２２      ガス導入室、ガス導入用流路
３２３      ガス活性化室、ガス活性化用流路
３３        ガス吐出孔
３４        ガス導入ノズル
３５ａ、３５ｂ
シース管
３６ａ、３６ｂ
電極
４１、４２  分離ガスノズル
【図１】
2010239103.tif 000016
【図２】
2010239103.tif 000017
【図３】
2010239103.tif 000018
【図４】
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【図５】
2010239103.tif 000020
【図６】
2010239103.tif 000021
【図７】
2010239103.tif 000022
【図８】
2010239103.tif 000023
【図９】
2010239103.tif 000024
【図１０】
2010239103.tif 000025
【図１１】
2010239103.tif 000026
【図１２】
2010239103.tif 000027
【図１３】
2010239103.tif 000028
【図１４】
2010239103.tif 000029
【図１５】
2010239103.tif 000030
【図１６】
2010239103.tif 000031
【図１７】
2010239103.tif 000032
【図１８】
2010239103.tif 000033
【図１９】
2010239103.tif 000034
【図２０】
2010239103.tif 000035
【図２１】
2010239103.tif 000036
【図２２】
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【図２３】
2010239103.tif 000038
【図２４】
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【図２５】
2010239103.tif 000040
【図２６】
2010239103.tif 000041
【図２７】
2010239103.tif 000042
【図２８】
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【図２９】
2010239103.tif 000044
【図３０】
2010239103.tif 000045
【図３１】
2010239103.tif 000046
【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
2010239103.tif 000049
【図３５】
2010239103.tif 000050
【図３６】
2010239103.tif 000051
【図３７】
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【図３８】
2010239103.tif 000053
【図３９】
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【図４０】
2010239103.tif 000055
【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
2010239103.tif 000067
【図５３】
2010239103.tif 000068
【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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