(57)【要約】【課題】絶縁膜全体の誘電率を損なうことなく、不純物濃度の低い高誘電率絶縁膜を形成することができる半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】基板の温度を第１の温度とした状態で、基板に対して原料ガスを供給して基板上に高誘電率絶縁膜を形成する成膜ステップと、基板の温度を前記第１の温度よりも低い第２の温度とした状態で、基板上に形成された前記高誘電率絶縁膜を、酸素ラジカルを含む雰囲気に晒すことにより前記高誘電率絶縁膜を改質する改質ステップと、を１サイクルとしてこのサイクルを複数回繰り返す。このサイクルの繰り返しにより、基板上に所定膜厚の高誘電率絶縁膜を形成する。【選択図】図５
2010212416.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の温度を第１の温度とした状態で、基板に対して原料ガスを供給して基板上に高誘電率絶縁膜を形成するステップと
基板の温度を前記第１の温度よりも低い第２の温度とした状態で、基板上に形成された前記高誘電率絶縁膜を、酸素ラジカルを含む雰囲気に晒すことにより前記高誘電率絶縁膜を改質するステップと、
を１サイクルとしてこのサイクルを複数回繰り返すことにより、基板上に所定膜厚の高誘電率絶縁膜を形成する、ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
基板を処理する処理室と、
前記処理室内に原料ガスを供給する原料ガス供給系と、
前記処理室内に酸素ラジカルを含むガスを供給する酸素ラジカル供給系と、
前記処理室内で基板を支持する第１支持部と、
前記処理室内で基板を支持する第２支持部と、
前記第１支持部に設けられ基板を加熱するヒータと、
前記第１支持部を昇降させる第１昇降機構と、
前記第２支持部を昇降させる第２昇降機構と、
基板を前記第１支持部および前記第２支持部の両方で支持し、基板の温度を第１の温度とした状態で、前記処理室内に原料ガスを供給して基板上に高誘電率絶縁膜を形成し、前記第１支持部を下降させるか、または、前記第２支持部を上昇させて基板を前記第１支持部から離間させることで基板の温度を前記第１の温度よりも低い第２の温度とし、その状態で、基板上に形成された前記高誘電率絶縁膜を、酸素ラジカルを含む雰囲気に晒すことにより前記高誘電率絶縁膜を改質し、これを１サイクルとしてこのサイクルを複数回繰り返すことにより、所定膜厚の高誘電率絶縁膜を形成するように、前記ヒータ、前記原料ガス供給系、前記酸素ラジカル供給系、前記第１昇降機構または前記第２昇降機構を制御するコントローラと、
を有することを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法および基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの微細化と共に、ゲート絶縁膜のトンネル電流によるゲートリークが許容できないレベルに達しつつあり、従来用いてきた酸窒化膜に替えて高誘電率膜を用いて物理膜厚を厚くし、トンネル電流を抑えてゲートリーク電流を低減する検討が、国内外の研究機関において進められている。
高誘電率絶縁膜の形成には、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition)法が一般的に使用されている。これは、反応室内の加熱した基板表面に成膜ガスを導入しながら化学反応を起こし、基板表面に薄膜を均一に形成するものである。
このようなＣＶＤ法としては、成膜原料に有機化学材料を使ってアモルファス酸化ハフニウム（ＨｆＯ2 ）膜やハフニウムシリケート（ＨｆＳｉＯ）膜を形成するＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法がある。例えば、特許文献１参照。
しかし、原料として有機化学材料を用いた場合は、炭素元素（Ｃ）や水素元素（Ｈ）を含む不純物が膜中に大量に含まれるために、絶縁性やゲート絶縁膜として用いた場合の電気的特性が劣化するという問題が生じる。
このような薄膜の電気的特性を確保するためには、ＭＯＣＶＤ法による成膜ステップと、酸素の活性種を含む雰囲気に晒すことによってＣやＨを脱離させて膜を改質するステップと、を複数回繰り返すことにより、膜中に含まれるＣやＨを含む不純物を低減させる手法が有効である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ＷＯ２００５／０７１７２３公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＭＯＣＶＤ法を実施するＭＯＣＶＤ装置においては、処理効率確保のために、成膜ステップと改質ステップとは同一の処理室内にて実施される。基板支持部に温度制御機構を有するＭＯＣＶＤ装置においては、基板表面温度を変更するには長時間の制御時間が必要となるので、処理効率確保の必要上、成膜ステップと改質ステップとは同じ基板表面温度にて行う必要がある。
成膜ステップにおいては、基板表面温度を上げた方が成膜レートが高く、残留する不純物濃度も低くなるために、通常は２５０〜５００℃程度の温度で実施される。
しかし、同様の基板表面温度にて改質ステップを実施すると、シリコン（Ｓｉ）基板の場合には、酸素の活性種が高誘電率絶縁膜中を拡散しシリコンと反応して、高誘電率絶縁膜とシリコンとの間に誘電率の低い酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）が形成されてしまうことがある。この場合、膜全体の誘電率が低くなってしまい、ゲートリーク電流を充分に低減することができないという問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、絶縁膜全体の誘電率を損なうことなく、不純物濃度の低い高誘電率絶縁膜を形成することができる半導体装置の製造方法および基板処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、
基板の温度を第１の温度とした状態で、基板に対して原料ガスを供給して基板上に高誘電率絶縁膜を形成するステップと
基板の温度を前記第１の温度よりも低い第２の温度とした状態で、基板上に形成された前記高誘電率絶縁膜を、酸素ラジカルを含む雰囲気に晒すことにより前記高誘電率絶縁膜を改質するステップと、
を１サイクルとしてこのサイクルを複数回繰り返すことにより、基板上に所定膜厚の高誘電率絶縁膜を形成する、ことを特徴とする半導体装置の製造方法、
が提供される。
【０００７】
本発明の他の態様によれば、
基板を処理する処理室と、
前記処理室内に原料ガスを供給する原料ガス供給系と、
前記処理室内に酸素ラジカルを含むガスを供給する酸素ラジカル供給系と、
前記処理室内で基板を支持する第１支持部と、
前記処理室内で基板を支持する第２支持部と、
前記第１支持部に設けられ基板を加熱するヒータと、
前記第１支持部を昇降させる第１昇降機構と、
前記第２支持部を昇降させる第２昇降機構と、
基板を前記第１支持部および前記第２支持部の両方で支持し、基板の温度を第１の温度とした状態で、前記処理室内に原料ガスを供給して基板上に高誘電率絶縁膜を形成し、前記第１支持部を下降させるか、または、前記第２支持部を上昇させて基板を前記第１支持部から離間させることで基板の温度を前記第１の温度よりも低い第２の温度とし、その状態で、基板上に形成された前記高誘電率絶縁膜を、酸素ラジカルを含む雰囲気に晒すことにより前記高誘電率絶縁膜を改質し、これを１サイクルとしてこのサイクルを複数回繰り返すことにより、所定膜厚の高誘電率絶縁膜を形成するように、前記ヒータ、前記原料ガス供給系、前記酸素ラジカル供給系、前記第１昇降機構または前記第２昇降機構を制御するコントローラと、
を有することを特徴とする基板処理装置、
が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の態様によれば、絶縁膜全体の誘電率を損なうことなく、不純物濃度の低い高誘電率絶縁膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる基板処理装置のガス供給系を示すレイアウト図である。
【図２】その基板処理装置の縦断面図であり、ウェハ搬送時を示している。
【図３】その主要部の縦断面図であり、高誘電率絶縁膜形成ステップ時を示している。
【図４】同じくその主要部の縦断面図であり、高誘電率絶縁膜改質ステップ時を示している。
【図５】本発明の第１実施形態にかかる半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第２実施形態にかかる基板処理装置を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。
【００１１】
図１〜図５は本発明の第１実施形態を示している。
まず、本実施形態にかかる基板処理装置の各構成を順に説明する。
【００１２】
＜処理室＞
本実施形態にかかる基板処理装置は、処理容器２０２を備えている。処理容器２０２は、例えば横断面が円形であり扁平な密閉容器として構成されている。処理容器２０２は、例えばアルミニウム（Ａｌ）やステンレス（ＳＵＳ）など金属材料により構成されている。処理容器２０２内には、基板としてのウェハ２００を処理する処理室２０１が形成されている。
【００１３】
＜第１支持部＞
処理室２０１内には、ウェハ２００を支持する支持台２０３が設けられている。ウェハ２００が直接触れる支持台２０３の上面には、支持板としてのサセプタ２１７が設けられている。サセプタ２１７は例えば、石英（ＳｉＯ2 ）、カーボン、セラミックス、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）、又は窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などから構成されている。支持台２０３およびサセプタ２１７によって第１支持部が構成されている。なお、支持台２０３の下端部は、処理容器２０２の底部を貫通している。
支持台２０３には、ウェハ２００を加熱する加熱手段としてのヒータ２０６が内蔵されている。
【００１４】
処理室２０１の外部には、支持台２０３およびサセプタ２１７からなる第１支持部を昇降させる第１昇降機構２０７ｂが設けられている。第１昇降機構２０７ｂを作動させて支持台２０３を昇降させることにより、サセプタ２１７上に支持されたウェハ２００を昇降させることが可能となっている。支持台２０３は、ウェハ２００の搬送時には図２で示される位置（ウェハ搬送位置）まで下降し、ウェハ２００の処理時にはウェハ処理位置まで上昇する。支持台２０３の下端部の周囲は、ベローズ２０３ａにより覆われており、処理室２０１内は気密に保持されている。
【００１５】
処理室２０１の底面（床面）には、例えば３本のリフトピン２０８ｂが鉛直方向に立ち上がるように設けられている。支持台２０３（サセプタ２１７も含む）には、リフトピン２０８ｂを貫通させるための貫通孔２０８ａが、リフトピン２０８ｂに対応する位置にそれぞれ設けられている。そして、支持台２０３をウェハ搬送位置まで下降させた時には、図２に示すように、リフトピン２０８ｂの上端部がサセプタ２１７の上面から突出して、リフトピン２０８ｂがウェハ２００を下方から支持するようになっている。また、支持台２０３をウェハ処理位置まで上昇させたときには、リフトピン２０８ｂはサセプタ２１７の上面から埋没して、サセプタ２１７がウェハ２００を下方から支持するようになっている。なお、リフトピン２０８ｂは、ウェハ２００と直接触れるため、例えば、石英やアルミナなどの材質で形成することが望ましい。
【００１６】
＜ウェハ搬送口＞
処理室２０１（処理容器２０２）の内壁側面には、処理室２０１の内外にウェハ２００を搬送するためのウェハ搬送口２５０が設けられている。ウェハ搬送口２５０にはゲートバルブ２５１が設けられており、ゲートバルブ２５１を開くことにより、処理室２０１内と搬送室（予備室）２７１内とが連通するようになっている。搬送室２７１は搬送容器（密閉容器）２７２内に形成されており、搬送室２７１内にはウェハ２００を搬送する搬送ロボット２７３が設けられている。搬送ロボット２７３には、ウェハ２００を搬送する際にウェハ２００を支持する搬送アーム２７３ａが備えられている。支持台２０３をウェハ搬送位置まで下降させた状態で、ゲートバルブ２５１を開くことによって、搬送ロボット２７３により処理室２０１内と搬送室２７１内との間でウェハ２００を搬送することが可能となっている。処理室２０１内に搬送されたウェハ２００は、上述したようにリフトピン２０８ｂ上に一時的に載置される。
なお、搬送室２７１のウェハ搬送口２５０が設けられた側と反対側には、図示しないロードロック室（ロードロックモジュール）が設けられており、搬送ロボット２７３によりロードロック室内と搬送室２７１内との間でウェハ２００を搬送することが可能となっている。ちなみに、ロードロック室は、未処理もしくは処理済ウェハ２００を一時的に収容する予備室として機能する。
【００１７】
＜排気系＞
処理室２０１（処理容器２０２）の内壁側面であって、ウェハ搬送口２５０の反対側には、処理室２０１内の雰囲気を排気する排気口２６０が設けられている。排気口２６０には排気チャンバ２６０ａを介して排気管２６１が接続されており、排気管２６１には、処理室２０１内を所定の圧力に制御するＡＰＣ（Ａｕｔｏ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）等の圧力調整器２６２、原料回収トラップ２６３、及び真空ポンプ２６４が順に直列に接続されている。主に、排気口２６０、排気チャンバ２６０ａ、排気管２６１、圧力調整器２６２、原料回収トラップ２６３、真空ポンプ２６４により排気系（排気ライン) が構成される。
【００１８】
＜ガス導入口＞
処理室２０１の上部に設けられる後述のシャワーヘッド２４０の上面（天井壁）には、処理室２０１内に各種ガスを供給するためのガス導入口２１０が設けられている。なお、ガス導入口２１０に接続されるガス供給系の構成については後述する。
【００１９】
＜シャワーヘッド＞
ガス導入口２１０と、ウェハ処理位置におけるウェハ２００との間には、ガス分散機構としてのシャワーヘッド２４０が設けられている。シャワーヘッド２４０は、ガス導入口２１０から導入されるガスを分散させるための分散板２４０ａと、分散板２４０ａを通過したガスをさらに均一に分散させて支持台２０３上のウェハ２００の表面に供給するためのシャワー板２４０ｂと、を備えている。分散板２４０ａおよびシャワー板２４０ｂには、複数の通気孔が設けられている。分散板２４０ａは、シャワーヘッド２４０の上面およびシャワー板２４０ｂと対向するように配置されており、シャワー板２４０ｂは、支持台２０３上のウェハ２００と対向するように配置されている。なお、シャワーヘッド２４０の上面と分散板２４０ａとの間、および分散板２４０ａとシャワー板２４０ｂとの間には、それぞれ空間が設けられており、かかる空間は、ガス導入口２１０から供給されるガスを分散させるための第１バッファ空間（分散室）２４０ｃ、および分散板２４０ａを通過したガスを拡散させるための第２バッファ空間２４０ｄとしてそれぞれ機能する。
【００２０】
＜第２支持部＞
処理室２０１内には、ウェハ２００を支持する第２支持部を兼用するコンダクタンスプレート２０４が設けられている。コンダクタンスプレート２０４はドーナツ形（リング形）の円板形状に形成されており、内径はウェハ２００を収容可能な大きさに設計されている。コンダクタンスプレート２０４の内周には支持リング２０４ａが同心円に突設されており、支持リング２０４ａはコンダクタンスプレート２０４内に配置されたウェハ２００を下側から係合して支持するように設計されている。すなわち、支持リング２０４ａは内径がウェハ２００の外径よりも小さく、かつ、サセプタ２１７の外径よりも若干大きめの円形リング形状に形成されている。
【００２１】
処理室２０１の外部には、第２支持部を兼用するコンダクタンスプレート２０４を昇降させる第２昇降機構２０４ｂが設けられている。第２昇降機構２０４ｂはコンダクタンスプレート２０４を昇降させることにより、支持リング２０４ａが支持したウェハ２００を昇降させることが可能となっている。すなわち、支持台２０３内のヒータ２０６とウェハ２００との距離を調節することにより、ウェハ２００の表面温度を変更することができるように、構成されている。
【００２２】
支持台２０３がウェハ処理位置まで上昇したとき、コンダクタンスプレート２０４もウェハ処理位置まで上昇する。その結果、コンダクタンスプレート２０４及び支持台２０３によって、処理室２０１内が、コンダクタンスプレート２０４よりも上方の処理室２０１上部と、コンダクタンスプレート２０４よりも下方の処理室２０１下部と、に仕切られることとなる。なお、コンダクタンスプレート２０４は、コンダクタンスプレート２０４表面に堆積する反応生成物をエッチングする場合（セルフクリーニングする場合）を考慮して、高温保持が可能な材料、例えば、耐高温高負荷用石英で構成することが好ましい。
【００２３】
ここで、ウェハ処理時における処理室２０１内のガスの流れについて説明する。
まず、ガス導入口２１０からシャワーヘッド２４０の上部へと供給されたガスは、第１バッファ空間（分散室）２４０ｃを経て分散板２４０ａの多数の孔から第２バッファ空間２４０ｄへと入り、さらにシャワー板２４０ｂの多数の孔を通過して処理室２０１内に供給され、ウェハ２００上に均一に供給される。
ウェハ２００上に供給されたガスは、ウェハ２００の径方向外側に向かって放射状に流れる。ウェハ２００に接触した後の余剰なガスは、ウェハ２００の外周部に位置するコンダクタンスプレート２０４上を、ウェハ２００の径方向外側に向かって放射状に流れ、コンダクタンスプレート２０４外周と処理室２０１内周とのクリアランスから処理室２０１下部へと流れ、排気口２６０へと排気される。
このようにガスを流すことで、処理室２０１下部すなわち支持台２０３の裏面や処理室２０１の底面側へのガスの回り込みが抑制される。
【００２４】
続いて、上述したガス導入口２１０に接続されるガス供給系の構成について、図１を参照しながら説明する。
【００２５】
＜液体原料供給系＞
処理室２０１の外部には、第１液体原料としてのＨｆ（ハフニウム）を含む有機金属液体原料（以下、Ｈｆ原料ともいう）を供給する第１液体原料供給源２２０ｈと、第２液体原料としてのＳｉ（シリコン）を含む有機金属液体原料（以下、Ｓｉ原料ともいう）を供給する第２液体原料供給源２２０ｓが設けられている。第１液体原料供給源２２０ｈ、第２液体原料供給源２２０ｓは、内部に液体原料を収容（充填）可能なタンク（密閉容器）としてそれぞれ構成されている。
【００２６】
ここで、第１液体原料供給源２２０ｈ、第２液体原料供給源２２０ｓには、圧送ガス供給管２３７ｈ，２３７ｓがそれぞれ接続されている。圧送ガス供給管２３７ｈ，２３７ｓの上流側端部には、図示しない圧送ガス供給源が接続されている。また、圧送ガス供給管２３７ｈ，２３７ｓの下流側端部は、それぞれ第１液体原料供給源２２０ｈ、第２液体原料供給源２２０ｓ内の上部に存在する空間に連通しており、この空間内に圧送ガスを供給するようになっている。なお、圧送ガスとしては、液体原料とは反応しないガスを用いることが好ましく、例えばＮ2 ガス等の不活性ガスが好適に用いられる。
【００２７】
また、第１液体原料供給源２２０ｈ、第２液体原料供給源２２０ｓには、第１液体原料供給管２１１ｈ、第２液体原料供給管２１１ｓがそれぞれ接続されている。ここで、第１液体原料供給管２１１ｈ、第２液体原料供給管２１１ｓの上流側端部は、それぞれ第１液体原料供給源２２０ｈ、第２液体原料供給源２２０ｓ内に収容した液体原料内に浸されている。また、第１液体原料供給管２１１ｈ、第２液体原料供給管２１１ｓの下流側端部は、液体原料を気化させる気化部としての気化器２２９ｈ，２２９ｓにそれぞれ接続されている。なお、第１液体原料供給管２１１ｈ、第２液体原料供給管２１１ｓには、液体原料の供給流量を制御する流量制御手段としての液体流量コントローラ（ＬＭＦＣ）２２１ｈ，２２１ｓと、液体原料の供給を制御する開閉バルブｖｈ１，ｖｓ１と、がそれぞれ設けられている。なお、開閉バルブｖｈ１，ｖｓ１は、それぞれ気化器２２９ｈ，２２９ｓの内部に設けられている。
【００２８】
上記構成において、開閉バルブｖｈ１，ｖｓ１を開くとともに、圧送ガス供給管２３７ｈ，２３７ｓから圧送ガスを供給することにより、第１液体原料供給源２２０ｈ、第２液体原料供給源２２０ｓから気化器２２９ｈ，２２９ｓへと液体原料を圧送（供給）することが可能となる。主に、第１液体原料供給源２２０ｈ、圧送ガス供給管２３７ｈ、第１液体原料供給管２１１ｈ、液体流量コントローラ２２１ｈ、バルブｖｈ１により第１液体原料供給系（第１液体原料供給ライン）が構成され、主に、第２液体原料供給源２２０ｓ、圧送ガス供給管２３７ｓ、第２液体原料供給管２１１ｓ、液体流量コントローラ２２１ｓ、バルブｖｓ１により第２液体原料供給系（第２液体原料供給ライン）が構成される。
【００２９】
＜気化部＞
液体原料を気化する気化部としての気化器２２９ｈ，２２９ｓは、液体原料をヒータ２３ｈ，２３ｓで加熱して気化させて原料ガスを発生させる気化室２０ｈ，２０ｓと、この気化室２０ｈ，２０ｓへ液体原料を吐出するまでの流路である液体原料流路２１ｈ，２１ｓと、液体原料の気化室２０ｈ，２０ｓ内への供給を制御する上述の開閉バルブｖｈ１，ｖｓ１と、気化室２０ｈ，２０ｓにて発生させた原料ガスを後述する第１原料ガス供給管２１３ｈ、第２原料ガス供給管２１３ｓへ供給するアウトレットとしての原料ガス供給口２２ｈ，２２ｓと、それぞれを有している。上述の第１液体原料供給管２１１ｈ、第２液体原料供給管２１１ｓの下流側端部は、それぞれ開閉バルブｖｈ１，ｖｓ１を介して液体原料流路２１ｈ，２１ｓの上流側端部に接続されている。液体原料流路２１ｈ，２１ｓには、それぞれキャリアガス供給管２４ｈ，２４ｓの下流側端部が接続されており、液体原料流路２１ｈ，２１ｓを介して気化室２０ｈ，２０ｓ内にキャリアガスを供給するように構成されている。キャリアガス供給管２４ｈ，２４ｓの上流側端部には、キャリアガスとしてのＮ2 ガスを供給するためのＮ2 ガス供給源２３０ｃが接続されている。キャリアガス供給管２４ｈ，２４ｓには、Ｎ2 ガスの供給流量を制御する流量制御器としての流量コントローラ（ＭＦＣ）２２５ｈ，２２５ｓと、Ｎ2 ガスの供給を制御するバルブｖｈ２，ｖｓ２とが、それぞれ設けられている。主に、Ｎ2 ガス供給源２３０ｃ、キャリアガス供給管２４ｈ，２４ｓ、流量コントローラ２２５ｈ，２２５ｓ、バルブｖｈ２，ｖｓ２によりキャリアガス供給系（キャリアガス供給ライン）が構成される。なお、気化器２２９ｈ，２２９ｓはそれぞれ第１気化部、第２気化部として構成されている。
【００３０】
＜原料ガス供給系＞
上記の気化器２２９ｈ，２２９ｓの原料ガス供給口２２ｈ，２２ｓには、処理室２０１内に原料ガスを供給する第１原料ガス供給管２１３ｈ、第２原料ガス供給管２１３ｓの上流側端部がそれぞれ接続されている。第１原料ガス供給管２１３ｈ、第２原料ガス供給管２１３ｓの下流側端部は、合流するように一本化して原料ガス供給管２１３となり、一本化した原料ガス供給管２１３は、ガス導入口２１０に接続されている。なお、第１原料ガス供給管２１３ｈ、第２原料ガス供給管２１３ｓには、処理室２０１内への原料ガスの供給を制御する開閉バルブｖｈ３，ｖｓ３がそれぞれ設けられている。
【００３１】
上記構成において、気化器２２９ｈ，２２９ｓにて液体原料を気化させて原料ガスを発生させるとともに、開閉バルブｖｈ３，ｖｓ３を開くことにより、第１原料ガス供給管２１３ｈ、第２原料ガス供給管２１３ｓから原料ガス供給管２１３を介して処理室２０１内へ原料ガスを供給することが可能となる。主に、第１原料ガス供給管２１３ｈ、バルブｖｈ３により、第１原料ガス供給系（第１原料ガス供給ライン）が構成され、主に、第２原料ガス供給管２１３ｓ、バルブｖｓ３により、第２原料ガス供給系（第２原料ガス供給ライン）が構成される。また、第１液体原料供給系、第１気化部、第１原料ガス供給系により第１原料供給系（Ｈｆ原料供給系）が構成され、第２液体原料供給系、第２気化部、第２原料ガス供給系により第２原料供給系（Ｓｉ原料供給系）が構成される。
【００３２】
＜反応ガス供給系＞
また、処理室２０１の外部には、酸素（Ｏ2 ）ガスを供給する酸素ガス供給源２３０ｏが設けられている。酸素ガス供給源２３０ｏには、第１酸素ガス供給管２１１ｏの上流側端部が接続されている。第１酸素ガス供給管２１１ｏの下流側端部には、プラズマにより酸素ガスから反応ガス（反応物）すなわち酸化剤としてのオゾンガスを生成させるオゾナイザ２２９ｏが接続されている。なお、第１酸素ガス供給管２１１ｏには、酸素ガスの供給流量を制御する流量制御手段としての流量コントローラ２２１ｏが設けられている。
【００３３】
オゾナイザ２２９ｏのアウトレットとしてのオゾンガス供給口２２ｏには、反応ガス供給管としてのオゾンガス供給管２１３ｏの上流側端部が接続されている。また、オゾンガス供給管２１３ｏの下流側端部は、原料ガス供給管２１３に合流するように接続されている。すなわち、オゾンガス供給管２１３ｏは、反応ガスとしてのオゾンガスを処理室２０１内に供給するように構成されている。なお、オゾンガス供給管２１３ｏには、処理室２０１内へのオゾンガスの供給を制御する開閉バルブｖｏ３が設けられている。
【００３４】
なお、第１酸素ガス供給管２１１ｏの流量コントローラ２２１ｏよりも上流側には、第２酸素ガス供給管２１２ｏの上流側端部が接続されている。また、第２酸素ガス供給管２１２ｏの下流側端部は、オゾンガス供給管２１３ｏの開閉バルブｖｏ３よりも上流側に接続されている。なお、第２酸素ガス供給管２１２ｏには、酸素ガスの供給流量を制御する流量制御手段としての流量コントローラ２２２ｏが設けられている。
【００３５】
上記構成において、オゾナイザ２２９ｏに酸素ガスを供給してオゾンガスを発生させるとともに、開閉バルブｖｏ３を開くことにより、処理室２０１内へオゾンガスを供給することが可能となる。なお、処理室２０１内へのオゾンガスの供給中に、第２酸素ガス供給管２１２ｏから酸素ガスを供給するようにすれば、処理室２０１内へ供給するオゾンガスを酸素ガスにより希釈して、オゾンガス濃度を調整することが可能となる。
主に、酸素ガス供給源２３０ｏ、第１酸素ガス供給管２１１ｏ、オゾナイザ２２９ｏ、流量コントローラ２２１ｏ、オゾンガス供給管２１３ｏ、開閉バルブｖｏ３、第２酸素ガス供給管２１２ｏ、流量コントローラ２２２ｏにより反応ガス供給系（反応ガス供給ライン）が構成される。
【００３６】
＜パージガス供給系＞
また、処理室２０１の外部には、パージガスとしてのＮ2 ガスを供給するためのＮ2 ガス供給源２３０ｐが設けられている。Ｎ2 ガス供給源２３０ｐには、パージガス供給管２１４の上流側端部が接続されている。パージガス供給管２１４の下流側端部は、３本のライン、すなわち、第１パージガス供給管２１４ｈ、第２パージガス供給管２１４ｓ、及び第３パージガス供給管２１４ｏに分岐している。第１パージガス供給管２１４ｈ、第２パージガス供給管２１４ｓ、第３パージガス供給管２１４ｏの下流側端部は、第１原料ガス供給管２１３ｈ、第２原料ガス供給管２１３ｓ、オゾンガス供給管２１３ｏの開閉バルブｖｈ３，ｖｓ３，ｖｏ３の下流側にそれぞれ接続されている。なお、第１パージガス供給管２１４ｈ、第２パージガス供給管２１４ｓ、第３パージガス供給管２１４ｏには、Ｎ2 ガスの供給流量を制御する流量制御手段としての流量コントローラ２２４ｈ，２２４ｓ，２２４ｏと、Ｎ2 ガスの供給を制御する開閉バルブｖｈ４，ｖｓ４，ｖｏ４とが、それぞれ設けられている。
主に、Ｎ2 ガス供給源２３０ｐ、パージガス供給管２１４、第１パージガス供給管２１４ｈ、第２パージガス供給管２１４ｓ、第３パージガス供給管２１４ｏ、流量コントローラ２２４ｈ，２２４ｓ，２２４ｏ、開閉バルブｖｈ４，ｖｓ４，ｖｏ４によりパージガス供給系（パージガス供給ライン）が構成される。
【００３７】
＜ベント（バイパス）系＞
また、第１原料ガス供給管２１３ｈ、第２原料ガス供給管２１３ｓ、オゾンガス供給管２１３ｏの開閉バルブｖｈ３，ｖｓ３，ｖｏ３の上流側には、第１ベント管２１５ｈ、第２ベント管２１５ｓ、第３ベント管２１５ｏの上流側端部がそれぞれ接続されている。また、第１ベント管２１５ｈ、第２ベント管２１５ｓ、第３ベント管２１５ｏの下流側端部は合流するように一本化してベント管２１５となり、ベント管２１５は排気管２６１の原料回収トラップ２６３よりも上流側に接続されている。第１ベント管２１５ｈ、第２ベント管２１５ｓ、第３ベント管２１５ｏには、ガスの供給を制御するための開閉バルブｖｈ５，ｖｓ５，ｖｏ５がそれぞれ設けられている。
【００３８】
上記構成において、開閉バルブｖｈ３，ｖｓ３，ｖｏ３を閉じ、開閉バルブｖｈ５，ｖｓ５，ｖｏ５を開くことで、第１原料ガス供給管２１３ｈ、第２原料ガス供給管２１３ｓ、オゾンガス供給管２１３ｏ内を流れるガスを、処理室２０１内に供給することなく処理室２０１をバイパスさせ、処理室２０１外へとそれぞれ排気することが可能となる。
【００３９】
また、第１パージガス供給管２１４ｈ、第２パージガス供給管２１４ｓ、第３パージガス供給管２１４ｏの開閉バルブｖｈ４，ｖｓ４，ｖｏ４よりも上流側であって流量コントローラ２２４ｈ，２２４ｓ，２２４ｏよりも下流側には、第４ベント管２１６ｈ、第５ベント管２１６ｓ、第６ベント管２１６ｏがそれぞれ接続されている。また、第４ベント管２１６ｈ、第５ベント管２１６ｓ、第６ベント管２１６ｏの下流側端部は合流するように一本化してベント管２１６となり、ベント管２１６は排気管２６１の原料回収トラップ２６３よりも下流側であって真空ポンプ２６４よりも上流側に接続されている。第４ベント管２１６ｈ、第５ベント管２１６ｓ、第６ベント管２１６ｏには、ガスの供給を制御するための開閉バルブｖｈ６，ｖｓ６，ｖｏ６がそれぞれ設けられている。
【００４０】
上記構成において、開閉バルブｖｈ４，ｖｓ４，ｖｏ４を閉じ、開閉バルブｖｈ６，ｖｓ６，ｖｏ６を開くことで、第１パージガス供給管２１４ｈ、第２パージガス供給管２１４ｓ、第３パージガス供給管２１４ｏ内を流れるＮ2 ガスを、処理室２０１内に供給することなく処理室２０１をバイパスさせ、処理室２０１外へとそれぞれ排気することが可能となる。
なお、開閉バルブｖｈ３，ｖｓ３，ｖｏ３を閉じ、開閉バルブｖｈ５，ｖｓ５，ｖｏ５を開くことで、第１原料ガス供給管２１３ｈ、第２原料ガス供給管２１３ｓ、オゾンガス供給管２１３ｏ内を流れるガスを、処理室２０１内に供給することなく処理室２０１をバイパスさせ、処理室２０１外へとそれぞれ排気する場合には、開閉バルブｖｈ４，ｖｓ４，ｖｏ４を開くことにより、第１原料ガス供給管２１３ｈ、第２原料ガス供給管２１３ｓ、オゾンガス供給管２１３ｏ内にＮ2 ガスを導入して、各原料ガス供給管内をパージするように設定されている。また、開閉バルブｖｈ６，ｖｓ６，ｖｏ６は、開閉バルブｖｈ４，ｖｓ４，ｖｏ４と逆動作を行うように設定されており、Ｎ2 ガスを各原料ガス供給管内に供給しない場合には、処理室２０１をバイパスしてＮ2 ガスを排気するようになっている。
主に、第１ベント管２１５ｈ、第２ベント管２１５ｓ、第３ベント管２１５ｏ、ベント管２１５、第４ベント管２１６ｈ、第５ベント管２１６ｓ、第６ベント管２１６ｏ、ベント管２１６、開閉バルブｖｈ５，ｖｓ５，ｖｏ５、開閉バルブｖｈ６，ｖｓ６，ｖｏ６によりベント系（ベントライン）が構成される。
【００４１】
＜コントローラ＞
なお、本実施形態にかかる基板処理装置は、基板処理装置の各部の動作を制御するコントローラ２８０を有している。コントローラ２８０は、ゲートバルブ２５１、第１昇降機構２０７ｂ、第２昇降機構２０４ｂ、搬送ロボット２７３、ヒータ２０６、圧力調整器（ＡＰＣ）２６２、気化器２２９ｈ，２２９ｓ、オゾナイザ２２９ｏ、真空ポンプ２６４、開閉バルブｖｈ１〜ｖｈ６，ｖｓ１〜ｖｓ６，ｖｏ３〜ｖｏ６、液体流量コントローラ２２１ｈ，２２１ｓ、流量コントローラ２２５ｈ，２２５ｓ，２２４ｈ，２２４ｓ，２２１ｏ，２２２ｏ，２２４ｏ等の動作を制御する。
【００４２】
次に、本発明の第１実施形態にかかる半導体装置の製造方法の一工程として、上述の基板処理装置を用いてウェハ上に薄膜を形成する成膜工程について、図５を参照しながら説明する。
図５は、本発明の第１実施形態にかかる成膜工程を示している。
以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作は、コントローラ２８０によって制御される。
【００４３】
＜基板搬入ステップ（Ｓ１）、基板載置ステップ（Ｓ２）＞
コントローラ２８０は第１昇降機構２０７ｂおよび第２昇降機構２０４ｂを作動させ、支持台２０３およびコンダクタンスプレート２０４を図２に示すウェハ搬送位置まで下降させ、ゲートバルブ２５１を開き、処理室２０１と搬送室２７１とを連通させる。続いて、搬送ロボット２７３により搬送室２７１内から処理室２０１内へ処理対象のウェハ２００を搬送アーム２７３ａで支持した状態で搬入する（Ｓ１）。
搬送ロボット２７３は処理室２０１内に搬入したウェハ２００を、支持台２０３の上面から突出しているリフトピン２０８ｂ上に一時的に載置する。搬送ロボット２７３の搬送アーム２７３ａが処理室２０１内から搬送室２７１内へ戻ると、ゲートバルブ２５１が閉じられる。
【００４４】
コントローラ２８０は第１昇降機構２０７ｂおよび第２昇降機構２０４ｂを作動させ、支持台２０３およびコンダクタンスプレート２０４をウェハ受け取り位置まで上昇させる。支持台２０３の上昇によりリフトピン２０８ｂが支持台２０３上面から埋没することで、サセプタ２１７上にウェハ２００が載置される（Ｓ２）。
コントローラ２８０は第１昇降機構２０７ｂおよび第２昇降機構２０４ｂを作動させて、支持台２０３、コンダクタンスプレート２０４およびウェハ２００を図３に示された位置まで上昇させる。
【００４５】
＜圧力調整ステップ（Ｓ３）、昇温ステップ（Ｓ４）＞
コントローラ２８０は処理室２０１内の圧力が所定の処理圧力となるように圧力調整器（ＡＰＣ）２６２を制御する（Ｓ３）。
コントローラ２８０はヒータ２０６に供給する電力を調整し、ウェハ２００温度を昇温させウェハ２００の表面温度が所定の第１温度となるように制御する（Ｓ４）。第１温度は２５０〜５００℃程度の範囲内の所定の温度である。
【００４６】
なお、基板搬入ステップ（Ｓ１）、基板載置ステップ（Ｓ２）、圧力調整ステップ（Ｓ３）、昇温ステップ（Ｓ４）および後述する基板搬出ステップ（Ｓ１１）においては、真空ポンプ２６４を作動させつつ、開閉バルブｖｈ３，ｖｓ３，ｖｏ３を閉じ、開閉バルブｖｈ４，ｖｓ４，ｖｏ４を開くことで、処理室２０１内にＮ2 ガスを常に流しておく。これにより、ウェハ２００上へのパーティクルの付着を抑制することが可能となる。なお、真空ポンプ２６４は、少なくとも基板搬入ステップ（Ｓ１）から後述の基板搬出ステップ（Ｓ１１）までの間は、常に作動させた状態とする。
【００４７】
ステップＳ１〜Ｓ４と並行して、第１液体原料（Ｈｆ原料）を気化させた第１原料ガス（Ｈｆ原料ガス）を生成（予備気化）させておく。すなわち、開閉バルブｖｈ３を閉じたまま、開閉バルブｖｈ２を開き、気化器２２９ｈへキャリアガスを供給しつつ、開閉バルブｖｈ１を開くとともに、圧送ガス供給管２３７ｈから圧送ガスを供給して、第１液体原料供給源２２０ｈから気化器２２９ｈへ第１液体原料を圧送（供給）し、気化器２２９ｈにて第１液体原料を気化させて第１原料ガスを生成させておく。この予備気化ステップでは、真空ポンプ２６４を作動させつつ、開閉バルブｖｈ３を閉じたまま、開閉バルブｖｈ５を開くことにより、第１原料ガスを処理室２０１内に供給することなく処理室２０１をバイパスして排気しておく。
なお、本実施形態では、第１液体原料（Ｈｆ原料）として、Ｈｆ［ＯＣ（ＣＨ3 ）2 ＣＨ2 ＯＣＨ3 ］4 （以下、Ｈｆ（ＭＭＰ）4 と略す。）を用いる。
【００４８】
また、このとき、第２液体原料（Ｓｉ原料）を気化させた第２原料ガス（Ｓｉ原料ガス）も生成（予備気化）させておく。すなわち、開閉バルブｖｓ３を閉じたまま、開閉バルブｖｓ２を開き、気化器２２９ｓへキャリアガスを供給しつつ、開閉バルブｖｓ１を開くとともに、圧送ガス供給管２３７ｓから圧送ガスを供給して、第２液体原料供給源２２０ｓから気化器２２９ｓへ第２液体原料を圧送（供給）し、気化器２２９ｓにて第２液体原料を気化させて第２原料ガスを生成させておく。この予備気化ステップでは、真空ポンプ２６４を作動させつつ、開閉バルブｖｓ３を閉じたまま、開閉バルブｖｓ５を開くことにより、第２原料ガスを処理室２０１内に供給することなく処理室２０１をバイパスして排気しておく。なお、本実施形態では、第２液体原料（Ｓｉ原料）として、Ｓｉ［ＯＣ（ＣＨ3 ）2 ＣＨ2 ＯＣＨ3 ］4 （以下、Ｓｉ（ＭＭＰ）4 と略す。）を用いる。
【００４９】
さらに、このとき、反応物としてのオゾンガスも生成させておくことが好ましい。すなわち、酸素ガス供給源２３０ｏからオゾナイザ２２９ｏへ酸素ガスを供給して、オゾナイザ２２９ｏにてオゾンガスを生成させておく。この際、真空ポンプ２６４を作動させつつ、開閉バルブｖｏ３を閉じたまま、開閉バルブｖｏ５を開くことにより、オゾンガスを処理室２０１内に供給することなく処理室２０１をバイパスして排気しておく。
【００５０】
気化器２２９ｈ，２２９ｓにて第１原料ガス、第２原料ガスを安定した状態で生成させたり、あるいはオゾナイザ２２９ｏにてオゾンガスを安定した状態で生成させたりするには所定の時間を要する。すなわち、原料ガスやオゾンガスの生成初期は原料ガスやオゾンガスが不安定な状態で供給される。このため、本実施形態では、第１原料ガス、第２原料ガス、オゾンガスを予め生成させておくことで安定供給可能な状態としておき、開閉バルブｖｈ３，ｖｈ５，ｖｓ３，ｖｓ５，ｖｏ３，ｖｏ５の開閉を切り替えることにより、第１原料ガス、第２原料ガス、オゾンガスの流路を切り替える。その結果、開閉バルブの切り替えにより、処理室２０１内への第１原料ガス、第２原料ガス、オゾンガスの安定した供給を迅速に開始あるいは停止できるようになり、好ましい。
【００５１】
＜高誘電率絶縁膜形成ステップ（以下、成膜ステップという）としての原料ガス供給ステップ（Ｓ６）＞
続いて、開閉バルブｖｈ４，ｖｈ５，ｖｓ４，ｖｓ５を閉じ、開閉バルブｖｈ３，ｖｓ３を開いて、処理室２０１内への第１原料ガスおよび第２原料ガスの供給を開始する。第１原料ガスおよび第２原料ガスは、シャワーヘッド２４０により分散されて処理室２０１内のウェハ２００上に均一に供給される。余剰な第１原料ガスおよび第２原料ガスは、コンダクタンスプレート２０４上を流れ、排気口２６０へと排気される。このとき、図３に示されているように、ウェハ２００はサセプタ２１７上に載置されて、ヒータ２０６の熱伝導によって加熱されているので、第１温度（例えば、２５０〜５００℃程度）に維持される。したがって、成膜レートが高く、しかも、残留する不純物濃度も低い高誘電率絶縁膜の成膜を実施することができる。
なお、処理室２０１内への第１原料ガスおよび第２原料ガスの供給時には、オゾンガス供給管２１３ｏ内への第１原料ガスおよび第２原料ガスの侵入を防止するように、また、処理室２０１内における第１原料ガスおよび第２原料ガスの拡散を促すように、開閉バルブｖｏ４は開いたままとし処理室２０１内にＮ2 ガスを常に流しておくことが好ましい。
【００５２】
開閉バルブｖｈ３，ｖｓ３を開き、第１原料ガスおよび第２原料ガスの供給を開始した後、所定時間が経過したら、開閉バルブｖｈ３，ｖｓ３を閉じ、開閉バルブｖｈ４，ｖｈ５，ｖｓ４，ｖｓ５を開いて、処理室２０１内への第１原料ガスおよび第２原料ガスの供給を停止する。また、同時に、開閉バルブｖｈ１，ｖｓ１を閉じて、気化器２２９ｈ，２２９ｓへの第１液体原料および第２液体原料の供給も停止する。
【００５３】
＜パージステップ（Ｓ７）＞
開閉バルブｖｈ３，ｖｓ３を閉じ、処理室２０１内への第１原料ガスおよび第２原料ガスの供給を停止した後は、開閉バルブｖｈ４，ｖｓ４，ｖｏ４は開いたままとし、処理室２０１内へのＮ2 ガスの供給を継続して行う。Ｎ2 ガスは、シャワーヘッド２４０を介して処理室２０１内に供給され、排気ダクト２５９内を流れ、排気口２６０へと排気される。このようにして、処理室２０１内をＮ2 ガスによりパージし、処理室２０１内に残留している第１原料ガスおよび第２原料ガスを除去する。
【００５４】
パージステップ（Ｓ７）中または後に、コントローラ２８０は第２昇降機構２０４ｂを作動させることより、コンダクタンスプレート２０４の支持リング２０４ａが支持したウェハ２００を、図３に示す位置から図４に示す位置まで徐々に上昇させる。
【００５５】
＜高誘電率絶縁膜改質ステップ（以下、改質ステップという）としての酸化剤供給ステップ（Ｓ８）＞
処理室２０１内のパージが完了したら、開閉バルブｖｏ４，ｖｏ５を閉じ、開閉バルブｖｏ３を開いて、処理室２０１内への酸素ラジカルを含む酸化剤としてのオゾンガスの供給を開始する。オゾンガスは、シャワーヘッド２４０により分散されて処理室２０１内のウェハ２００上に均一に供給される。余剰なオゾンガスや反応副生成物は、コンダクタンスプレート２０４上を流れ、排気口２６０へと排気される。このとき、コンダクタンスプレート２０４の支持リング２０４ａがウェハ２００を支持することにより、ウェハ２００を支持台２０３から離間させてヒータ２０６から遠ざけているので、ウェハ２００はヒータ２０６の輻射熱によって加熱されることになり、ウェハ２００の温度は第１温度よりも低い第２温度（例えば、２００℃以下）になる。したがって、酸素の活性種が高誘電率絶縁膜中を拡散して高誘電率絶縁膜とウェハ２００との界面にまで到達するのを防止しつつ、高誘電率絶縁膜中の不純物を除去することができる。すなわち、この高誘電率絶縁膜とウェハ２００との界面におけるシリコン酸化膜からなる界面層の形成、および、この界面層の膜厚増加を防止しつつ、高誘電率絶縁膜中の不純物を除去することができる。
なお、以上のような低温での改質では、酸素ラジカルの拡散が表面に近い浅い領域に限られるため、表面から深い領域の不純物は除去することができない。したがって、成膜ステップにおいて一度に成膜する膜厚を、改質ステップにおいて酸素ラジカルが到達する程度の薄い膜厚に留めて、成膜ステップと改質ステップを複数回繰り返すことにより所望の膜厚を成膜した方が不純物の濃度を低減することができるため、望ましい。
なお、処理室２０１内へのオゾンガスの供給時には、第１原料ガス供給管２１３ｈ、第２原料ガス供給管２１３ｓ内へのオゾンガスの侵入を防止するように、また、処理室２０１内におけるオゾンガスの拡散を促すように、開閉バルブｖｈ４，ｖｓ４は開いたままとし、処理室２０１内にＮ2 ガスを常に流しておくことが好ましい。
【００５６】
なお、このとき、ウェハ２００はコンダクタンスプレート２０４の支持リング２０４ａの中央孔を閉塞した状態になっている。
【００５７】
開閉バルブｖｏ３を開き、オゾンガスの供給を開始した後、所定時間が経過したら、開閉バルブｖｏ３を閉じ、開閉バルブｖｏ４，ｖｏ５を開いて、処理室２０１内へのオゾンガスの供給を停止する。
【００５８】
＜パージステップ（Ｓ９）＞
開閉バルブｖｏ３を閉じ、処理室２０１内へのオゾンガスの供給を停止した後は、開閉バルブｖｈ４，ｖｓ４，ｖｏ４は開いたままとし、処理室２０１内へのＮ2 ガスの供給を継続して行う。Ｎ2 ガスは、シャワーヘッド２４０を介して処理室２０１内に供給され、コンダクタンスプレート２０４上を流れ、排気口２６０へと排気される。このようにして、処理室２０１内をＮ2 ガスによりパージし、処理室２０１内に残留しているオゾンガスや反応副生成物を除去する。
【００５９】
なお、パージステップ（Ｓ９）中または後に、第２昇降機構２０４ｂを作動させ、コンダクタンスプレート２０４を図４に示す位置から図３に示す位置まで徐々に下降させる。
【００６０】
なお、酸化剤供給ステップ（Ｓ８）もしくはパージステップ（Ｓ９）と並行して、第１原料ガスおよび第２原料ガスを生成（予備気化）させておく。
【００６１】
＜繰り返しステップ（Ｓ１０）＞
そして、ステップＳ６〜Ｓ９までを１サイクルとしてこのサイクルを所定回数繰り返すことにより、ウェハ２００上に所望膜厚のハフニウムシリケート（ＨｆＳｉＯｘ）薄膜が形成される（薄膜形成ステップ）。
【００６２】
以上の薄膜形成ステップにおいて、原料供給ステップ（Ｓ６）に続くパージステップ（Ｓ７）においては未反応（余剰）の原料を効率的に排出することができ、酸化剤供給ステップ（Ｓ８）においてはウェハ上に形成された膜を改質しながら改質反応で生じた反応生成物を効率的に排出することができ、酸化剤供給ステップ（Ｓ８）に続くパージステップ（Ｓ９）においては、未反応（余剰）の反応種（オゾン）を効率的に排出することができる。
なお、改質反応とは、膜中のＭＯ原料に由来するＣやＨ等の不純物をオゾンとの反応によって排出する処理や、酸化剤であるオゾンによるＨｆＳｉＯ膜の酸化反応（理想的な膜構造に比べて欠損している酸素の補充や膜最表面に付着した未反応のＨｆ−ＭＭＰ4 、Ｓｉ−ＭＭＰ4 の酸化反応等）を指す。
【００６３】
また、ウェハ２００をヒータ２０６に対して接近および離間させることにより、ウェハ２００の第１温度と第２温度との切り換え制御を、きわめて容易かつ迅速に実行することができるので、スループット（生産性）を向上させることができる。
【００６４】
さらに、コンダクタンスプレート２０４を昇降させることにより、排気コンダクタンスを加減してガス置換効率を向上させることができるので、ウェハ２００の第１温度と第２温度との切り換え速度をより一層向上させることができる。
【００６５】
なお、原料ガス供給ステップ（Ｓ６）では、第１原料ガスと第２原料ガスとを同時に供給する例について説明したが、第１原料ガスと第２原料ガスとは別々に供給してもよい。すなわち、第１原料ガスを供給する第１原料ガス供給ステップ（Ｓ６ｈ）、パージステップ（Ｓ７ｈ）、第２原料ガスを供給する第２原料ガス供給ステップ（Ｓ６ｓ）、パージステップ（Ｓ７ｓ）、酸化剤供給ステップ（Ｓ８）、パージステップ（Ｓ９）を、１サイクルとして、このサイクルを複数回繰り返すことにより、ウェハ２００上に所望の膜厚のハフニウムシリケート（ＨｆＳｉＯｘ）薄膜を形成するようにしてもよい。この場合、支持台２０３をウェハ処理位置に保持した状態で、第１原料ガス供給ステップ（Ｓ６ｈ）、パージステップ（Ｓ７ｈ）、第２原料ガス供給ステップ（Ｓ６ｓ）を行い、パージステップ（Ｓ７ｓ）中または後にコンダクタンスプレート２０４を上昇させ、その状態で酸化剤供給ステップ（Ｓ８）を行い、パージステップ（Ｓ９）中または後にコンダクタンスプレート２０４を下降させることとなる。
【００６６】
＜基板搬出ステップ（Ｓ１１）＞
その後、上述した基板搬入ステップ（Ｓ１）および基板載置ステップ（Ｓ２）の手順とは逆の手順により、所望膜厚のＨｆＳｉＯｘ膜を形成した後のウェハ２００を処理室２０１内から搬送室２７１内へ搬出して、本実施形態にかかる成膜工程を完了する。
【００６７】
なお、薄膜形成ステップをＣＶＤ法により行う場合には、処理温度を原料ガスが自己分解する程度の温度帯となるように制御する。この場合、原料ガス供給ステップ（Ｓ６）においては、原料ガスが自己分解し、ウェハ２００上に１〜数十原子層程度の薄膜が形成される。酸化剤供給ステップにおいては、オゾンガスによりウェハ２００上に形成された１〜数十原子層程度の薄膜よりＣ、Ｈ等の不純物が除去される。
【００６８】
また、薄膜形成ステップをＡＬＤ法により行う場合には、処理温度を原料ガスが自己分解しない程度の温度帯となるように制御する。この場合、原料ガス供給ステップにおいては、原料ガスはウェハ２００上に吸着する。酸化剤供給ステップにおいては、ウェハ２００上に吸着した原料とオゾンガスとが反応することによりウェハ２００上に１原子層未満の薄膜が形成される。なお、このとき、オゾンガスにより薄膜中に混入しようとするＣ、Ｈ等の不純物を脱離させることができる。
【００６９】
なお、本実施形態の基板処理装置にて、ＣＶＤ法により、基板を処理する際の処理条件としては、例えばＨｆＳｉＯｘ膜を成膜する場合、処理温度：３９０〜４５０℃、処理圧力：５０〜４００Ｐａ、第１原料（Ｈｆ（ＭＭＰ）4 ）供給流量：０．０１〜０．２ｇ／ｍｉｎ、第２原料（Ｓｉ（ＭＭＰ）4 ）供給流量：０．０１〜０．２ｇ／ｍｉｎ、酸化剤（オゾンガス）供給流量：１００〜３０００ｓｃｃｍが例示される。
【００７０】
また、本実施形態の基板処理装置にて、ＡＬＤ法により、基板を処理する際の処理条件としては、例えばＨｆＳｉＯｘ膜を成膜する場合、処理温度：２００〜３５０℃、処理圧力：５０〜４００Ｐａ、第１原料（Ｈｆ（ＭＭＰ）4 ）供給流量：０．０１〜０．２ｇ／ｍｉｎ、第２原料（Ｓｉ（ＭＭＰ）4 ）供給流量：０．０１〜０．２ｇ／ｍｉｎ、酸化剤（オゾンガス）供給流量：１００〜３０００ｓｃｃｍが例示される。
【００７１】
図６は本発明の第２実施形態を示している。
本実施形態にかかる基板処理装置が前記実施形態にかかる基板処理装置と異なる点は、ヒータがランプヒータ２０６Ａによって構成されている点、ウェハ２００が支持台としてのサセプタ２１７によって支持される点、サセプタ２１７が昇降機構２０７ｂによって昇降される点、コンダクタンスプレート２０４が昇降機構２０７ｂによって昇降される点、コンダクタンスプレート２０４と共に排気ダクト２５９を構成するロアプレート２０５が設けられている点、である。なお、本実施形態におけるサセプタ２１７は石英で構成されている。
本実施形態にかかる半導体装置の製造方法が第１実施形態にかかる半導体装置の製造方法と異なる点は、ウェハ２００が成膜ステップ（Ｓ６）および改質ステップ（Ｓ８）の両方において、支持台としてのサセプタ２１７に支持された状態で、ランプヒータ２０６Ａに対して近い位置と遠い位置でそれぞれ加熱される点と、シャワーヘット２４０から供給されたガスが排気ダクト２５９を経由して排気口２６０から排気される点、である。
本実施形態においても、ウェハ２００は高温の第１温度と、低温の第２温度とによってそれぞれランプ加熱されるため、前記実施形態と同様の作用および効果が奏される。
【００７２】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更が可能であることはいうまでもない。
【００７３】
例えば、上記第１実施形態では、第１支持部を固定し第２支持部を上方に移動させる例について説明したが、ウェハとヒータとの距離を調整すればよく、第２支持部を固定し、第１支持部を下方に移動させるように構成してもよいし、第２支持部を上方に移し、第１支持部を下方に移動させるように構成してもよい。
【００７４】
成膜ステップに先立って、シリコンウェハと高誘電率ゲート絶縁膜との界面の特性を良好にするために、酸窒化シリコン系の界面層を形成してもよい。
【００７５】
酸素活性種としては、オゾンの代わりに、酸素を含むガスをプラズマにより活性化させることによって発生させた酸素ラジカルを含むガス、を用いてもよい。
【００７６】
改質ステップはリモートプラズマやオゾンにより発生させた酸素ラジカルを含んだ混合ガスをチャンバ内に導入することによって実施してもよい。
【００７７】
第２実施形態では、ランプのパワーを制御することで、第１温度および第２温度としてもよい。
前述した実施形態のように、成膜ステップと改質ステップとを同一の処理室で実施するに限らず、別々の処理室を用いて実施してもよい。例えば、成膜ステップは通常のヒータを備えた処理室において実施し、改質ステップはプラズマにより酸素ラジカルを発生させることができる処理室、または、リモートプラズマやオゾン発生装置が接続され基板表面に酸素ラジカルを供給可能な構成の処理室において実施してもよい。
【００７８】
また、これらの成膜ステップおよび改質ステップを実施する処理室を搬送室で接続した処理装置を用いれば、基板を大気に曝すことなく、成膜ステップと改質ステップを連続して実施することができ、大気雰囲気中の水分や不純物の吸着の影響を受けずに成膜ができるため、望ましい。
【００７９】
本発明の好ましい態様を付記する。
（１）基板の温度を第１の温度とした状態で、基板に対して原料ガスを供給して基板上に高誘電率絶縁膜を形成するステップと
基板の温度を前記第１の温度よりも低い第２の温度とした状態で、基板上に形成された前記高誘電率絶縁膜を、酸素ラジカルを含む雰囲気に晒すことにより前記高誘電率絶縁膜を改質するステップと、
を１サイクルとしてこのサイクルを複数回繰り返すことにより、基板上に所定膜厚の高誘電率絶縁膜を形成する、ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
（２）基板を処理する処理室と、
前記処理室内に原料ガスを供給する原料ガス供給系と、
前記処理室内に酸素ラジカルを含むガスを供給する酸素ラジカル供給系と、
前記処理室内で基板を支持する第１支持部と、
前記処理室内で基板を支持する第２支持部と、
前記第１支持部に設けられ基板を加熱するヒータと、
前記第１支持部を昇降させる第１昇降機構と、
前記第２支持部を昇降させる第２昇降機構と、
基板を前記第１支持部および前記第２支持部の両方で支持し、基板の温度を第１の温度とした状態で、前記処理室内に原料ガスを供給して基板上に高誘電率絶縁膜を形成し、前記第１支持部を下降させるか、または、前記第２支持部を上昇させて基板を前記第１支持部から離間させることで基板の温度を前記第１の温度よりも低い第２の温度とし、その状態で、基板上に形成された前記高誘電率絶縁膜を、酸素ラジカルを含む雰囲気に晒すことにより前記高誘電率絶縁膜を改質し、これを１サイクルとしてこのサイクルを複数回繰り返すことにより、所定膜厚の高誘電率絶縁膜を形成するように、前記ヒータ、前記原料ガス供給系、前記酸素ラジカル供給系、前記第１昇降機構または前記第２昇降機構を制御するコントローラと、
を有することを特徴とする基板処理装置。
（３）基板上にＣＶＤ法により高誘電率絶縁膜を成膜する成膜ステップと、前記成膜ステップよりも低い温度にて、前記高誘電率絶縁膜を、酸素ラジカルを含む雰囲気に晒すことによって前記高誘電率絶縁膜を改質する改質ステップと、を複数回繰り返すことにより、所定膜厚の高誘電率絶縁膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
（４）前記改質ステップを、２００℃以下の基板温度において実施することを特徴とする（３）の半導体装置の製造方法。
（５）基板支持部とヒータとが分離した構造を有し、基板温度を短時間で変化させることができる基板処理装置を用いて、前記成膜ステップと前記改質ステップとを実施することを特徴とする（３）（４）の半導体装置の製造方法。
（６）基板を裏面または表面から加熱するランプヒータを備えた基板処理装置を用いて、前記成膜ステップと前記改質ステップとを実施することを特徴とする（３）（４）の半導体装置の製造方法。
（７）前記成膜ステップと前記改質ステップとを、別々の処理室にて行い、前記成膜ステップよりも低い温度にて前記改質ステップを実施することを特徴とする（３）の半導体装置の製造方法。
（８）前記成膜ステップと前記改質ステップとを、別々の処理室にて処理する際に、それぞれの処理室を搬送室で接続することにより、前記基板を大気に晒すことなく前記成膜ステップと前記改質ステップとを、連続して実施することを特徴とする（７）の半導体装置の製造方法。
（９）前記改質ステップにおいて、処理室内にオゾンを導入することにより発生する酸素ラジカルを用いることを特徴とする（３）〜（８）の半導体装置の製造方法。
（１０）前記改質ステップにおいて、プラズマにより発生させた酸素ラジカルを用いることを特徴とする（３）〜（８）の半導体装置の製造方法。
【符号の説明】
【００８０】
２００    ウェハ（基板）
２０１    処理室
２０３    支持台（第１支持部）
２０４    コンダクタンスプレート（第２支持部）
２０４ａ  支持リング
２０４ｂ  第２昇降機構
２０６    ヒータ
２０６Ａ  ランプヒータ
２０７ｂ  第１昇降機構
２０８ｂ  リフトピン
２１３ｈ  第１原料ガス供給管
２１３ｓ  第２原料ガス供給管
２１７    サセプタ（支持部）
２６１    排気管
【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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