(57)【要約】【課題】回転テーブルにより公転している基板に対して互いに反応する複数の処理ガスを順番に供給して薄膜を成膜するにあたって、パーティクルの発生を抑制すること。【解決手段】アンモニアガスを供給するための第２の処理ガスノズル３２の上方側を覆うようにノズルカバー８１を設ける。そして、このノズルカバー８１における回転テーブル２の回転方向上流側に位置する側壁部８３の側面のうち当該ノズル３２に対向する側面である対向面部８５について、ノズル３２側に倒れるように傾斜させて、傾斜角度θを６０°以下に設定する。また、平面で見た時に、ラインＬ１上におけるノズル３２と対向面部８５の下端位置との間の離間寸法ｈ１を８ｍｍ以上に設定する。【選択図】図４
2014145111.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器内にて基板に薄膜を成膜するための成膜装置において、
基板を載置する基板載置領域を公転させるための回転テーブルと、
前記基板載置領域に第１の処理ガスを供給するための処理ガス供給部と、
この処理ガス供給部に対して前記真空容器の周方向に離間して設けられ、前記第１の処理ガスと反応する第２の処理ガスを前記基板載置領域に供給するために、前記基板載置領域の移動方向と交差して直線状に伸びるように配置されると共に、その長さ方向に沿ってガス吐出口が形成されたガスノズルと、
このガスノズルを覆うように設けられたノズルカバーと、
各処理ガスが供給される処理領域同士の間に設けられた分離領域に対して分離ガスを供給するための分離ガス供給部と、を備え、
前記ノズルカバーは、前記ガスノズルと前記真空容器の天井面との間の領域に設けられた天壁部と、この天壁部における前記回転テーブルの回転方向上流側及び下流側の各々の縁部から下方側に向かって伸びる上流側の側壁部及び下流側の壁面部と、を備え、
前記上流側の側壁部における前記ガスノズル側の内面は、前記回転テーブルの表面とのなす角度θが６０°以下になるように傾斜した傾斜面として形成され、
前記回転テーブルの回転中心を中心とし、前記基板載置領域の中心位置を通る円において、前記ガスノズルと前記傾斜面の下端縁との間の水平方向の離間寸法は、８ｍｍ以上であることを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記処理ガス供給部から供給される第１の処理ガスは、チタンを含み、
前記ガスノズルから供給される第２の処理ガスは、窒素を含むことを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記回転テーブル上の基板を加熱するための加熱部を備え、
この加熱部による基板の加熱温度は３００℃以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記ノズルカバーは、前記天壁部における前記回転テーブルの回転中心側及び外縁側の各々の縁部から下方側に向かって伸びる回転中心側の側壁部及び外縁側の側壁部を備え、前記ガスノズルから吐出する第２の処理ガスが滞留する領域を基板の表面に形成するものであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば窒化チタン膜などの薄膜を基板に成膜する成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハなどの基板（以下「ウエハ」と言う）にシリコン酸化膜（ＳｉＯ2）などの薄膜を成膜する手法として、例えば特許文献１に記載の装置を用いたＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法が知られている。この装置では、回転テーブル上に５枚のウエハを周方向に並べると共に、この回転テーブルに対向するように複数のガスノズルを配置している。そして、ガスノズルの上方側に、当該ガスノズルの長さ方向に沿って伸びるノズルカバーを設けている。
【０００３】
ところで、例えばウエハの表面の層間絶縁膜に形成されたコンタクトホールなどの凹部に金属配線を埋め込むにあたって、これら層間絶縁膜と金属配線との間に例えば窒化チタン（Ｔｉ−Ｎ）膜などをバリア膜として形成する技術が知られている。従って、前記金属配線が上下方向に積層される配線層同士を電気的に互いに接続するためのものであることから、このようなバリア膜は、膜厚がウエハの面内に亘って均一で且つ電気的抵抗についてはなるべく低いことが好ましい。そこで、均一な膜厚の窒化チタン膜を得るために、既述の特許文献１に記載の装置を適用しようとしている。しかしながら、この特許文献１には、低抵抗の窒化チタン膜を成膜する技術や、当該窒化チタン膜を成膜する時に生じるパーティクルについては検討されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１００９５６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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、回転テーブルにより公転している基板に対して互いに反応する複数の処理ガスを順番に供給して薄膜を成膜するにあたって、パーティクルの発生を抑制できる成膜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】
本発明の成膜装置は、
真空容器内にて基板に薄膜を成膜するための成膜装置において、
基板を載置する基板載置領域を公転させるための回転テーブルと、
前記基板載置領域に第１の処理ガスを供給するための処理ガス供給部と、
この処理ガス供給部に対して前記真空容器の周方向に離間して設けられ、前記第１の処理ガスと反応する第２の処理ガスを前記基板載置領域に供給するために、前記基板載置領域の移動方向と交差して直線状に伸びるように配置されると共に、その長さ方向に沿ってガス吐出口が形成されたガスノズルと、
このガスノズルを覆うように設けられたノズルカバーと、
各処理ガスが供給される処理領域同士の間に設けられた分離領域に対して分離ガスを供給するための分離ガス供給部と、を備え、
前記ノズルカバーは、前記ガスノズルと前記真空容器の天井面との間の領域に設けられた天壁部と、この天壁部における前記回転テーブルの回転方向上流側及び下流側の各々の縁部から下方側に向かって伸びる上流側の側壁部及び下流側の壁面部と、を備え、
前記上流側の側壁部における前記ガスノズル側の内面は、前記回転テーブルの表面とのなす角度θが６０°以下になるように傾斜した傾斜面として形成され、
前記回転テーブルの回転中心を中心とし、前記基板載置領域の中心位置を通る円において、前記ガスノズルと前記傾斜面の下端縁との間の水平方向の離間寸法は、８ｍｍ以上であることを特徴とする。
【０００７】
前記成膜装置としては、以下のように構成しても良い。
前記処理ガス供給部から供給される第１の処理ガスは、チタンを含み、
前記ガスノズルから供給される第２の処理ガスは、窒素を含む構成。
前記回転テーブル上の基板を加熱するための加熱部を備え、
この加熱部による基板の加熱温度は３００℃以上である構成。
前記ノズルカバーは、前記天壁部における前記回転テーブルの回転中心側及び外縁側の各々の縁部から下方側に向かって伸びる回転中心側の側壁部及び外縁側の側壁部を備え、前記ガスノズルから吐出する第２の処理ガスが滞留する領域を基板の表面に形成するものである構成。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、処理ガスを供給するためのガスノズルを覆うようにノズルカバーを設けると共に、このノズルカバーにおける回転テーブルの回転方向上流側の壁面部のガスノズル側の内面について、回転テーブルの表面とのなす角度θが６０°以下となるように傾斜した傾斜面として形成している。また、回転テーブルの回転中心を中心とし、基板載置領域の中心位置を通る円において、ガスノズルと前記傾斜面の下端縁との間の水平方向の離間寸法を８ｍｍ以上に設定している。そのため、処理ガスが滞留する滞留空間をノズルカバーの内部に形成しながら、傾斜面への付着物の付着を抑制できるので、パーティクルの発生を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の成膜装置の一例を示す縦断面図である。
【図２】前記成膜装置を示す斜視図である。
【図３】前記成膜装置を示す横断平面図である。
【図４】前記成膜装置に設置されるノズルカバーを示す斜視図である。
【図５】前記ノズルカバーを示す斜視図である。
【図６】前記ノズルカバーを示す縦断面図である。
【図７】前記ノズルカバーと第２の処理ガスノズルとの間の位置関係を模式的に示す平面図である。
【図８】前記ノズルカバーの内部にてガスが通流する様子を模式的に示す縦断面図である。
【図９】前記ノズルカバーの内部におけるガス流れを拡大して模式的に示す縦断面図である。
【図１０】従来のノズルカバーの内部におけるガス流れを模式的に示す縦断面図である。
【図１１】従来のノズルカバーの内部におけるガス流れを模式的に示す横断平面図である。
【図１２】従来のノズルカバーの内部におけるガス流れを示す特性図である。
【図１３】本発明のノズルカバーの内部におけるガス流れを示す特性図である。
【図１４】本発明のノズルカバーの内部におけるガス流れを示す特性図である。
【図１５】本発明の成膜装置の他の例を示す縦断面図である。
【図１６】前記成膜装置の他の例を示す縦断面図である。
【図１７】前記成膜装置の他の例を示す縦断面図である。
【図１８】前記成膜装置の他の例を示す縦断面図である。
【図１９】前記成膜装置の他の例を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施の形態に係る成膜装置の一例について、図１〜図７を参照して説明する。この装置は、図１〜図３に示すように、平面形状が概ね円形である真空容器１と、当該真空容器１内にて鉛直軸周りに回転自在に構成された回転テーブル２と、を備えており、互いに反応する２種類の処理ガスを交互にウエハＷに供給して例えば窒化チタン膜を形成するように構成されている。そして、この成膜装置は、後で詳述するように、電気的特性の良好な（電気的抵抗の低い）窒化チタン膜を成膜しつつも、パーティクルの発生を抑制できるように構成されている。続いて、この成膜装置の具体的な構成について以下に説明する。
【００１１】
真空容器１の天板１１の中心部には、後述の処理領域Ｐ１、Ｐ２を仕切るために、当該真空容器１内に分離ガス（Ｎ2ガス）を通流させる分離ガス供給管５１が接続されている。回転テーブル２の下側には、図１に示すように、加熱部であるヒータユニット７が設けられており、当該回転テーブル２を介してウエハＷを成膜温度例えば３００℃〜６００℃（あるいは３００℃〜６１０℃）の加熱温度に加熱するように構成されている。図１中７ａはカバー部材である。ヒータユニット７が設けられた領域には、真空容器１の底面側から図示しないパージガス供給管を介して窒素ガスが供給されるように構成されている。
【００１２】
回転テーブル２は、例えば石英などにより構成されており、中心部にて概略円筒形状のコア部２１に固定されている。この回転テーブル２は、コア部２１の下面に接続された回転軸２２によって、鉛直軸周りこの例では時計周りに回転自在に構成されている。図１中２３は回転軸２２を鉛直軸周りに回転させる駆動部（回転機構）であり、２０は回転軸２２及び駆動部２３を収納するケース体である。このケース体２０には、図示しないパージガス供給管が接続されており、回転軸２２が配置された領域に対して窒素ガスなどの不活性ガスがパージされるように構成されている。
【００１３】
回転テーブル２の表面部には、図２〜図３に示すように、直径寸法が例えば３００ｍｍのウエハＷを載置するための基板載置領域をなす凹部２４が当該回転テーブル２の回転方向（周方向）に沿って複数箇所例えば５箇所に形成されている。凹部２４の通過領域と各々対向する位置には、各々例えば石英からなる４本のノズル３１、３２、４１、４２が真空容器１の周方向に互いに間隔をおいて放射状に配置されている。これらノズル３１、３２、４１、４２は、例えば真空容器１の外周壁から中心部に向かってウエハＷに対向して水平且つ直線的に伸びるように各々取り付けられている。この例では、後述の搬送口１５から見て時計周り（回転テーブル２の回転方向）に第２の処理ガスノズル３２、分離ガスノズル４１、第１の処理ガスノズル３１及び分離ガスノズル４２がこの順番で配列されている。処理ガスノズル３１、３２は、夫々第１の処理ガス供給部及び第２の処理ガス供給部をなし、分離ガスノズル４１、４２は、各々分離ガス供給部をなしている。
【００１４】
各ノズル３１、３２、４１、４２は、流量調整バルブを介して夫々以下の各ガス供給源（図示せず）に夫々接続されている。即ち、第１の処理ガスノズル３１は、Ｔｉ（チタン）を含む第１の処理ガス例えば塩化チタン（ＴｉＣｌ4）ガスの供給源に接続されている。第２の処理ガスノズル３２は、第２の処理ガス例えばアンモニア（ＮＨ3）ガスの供給源に接続されている。分離ガスノズル４１、４２は、分離ガスである窒素ガスの供給源に各々接続されている。これらガスノズル３１、３２、４１、４２の例えば下面側には、ガス吐出孔３３が各々形成されており、このガス吐出孔３３は、回転テーブル２の半径方向に沿って複数箇所に例えば等間隔に配置されている。第２の処理ガスノズル３２の上方側には、当該ノズル３２を覆うように形成されたノズルカバー８１が設けられているが、このノズルカバー８１については後で詳述する。
【００１５】
処理ガスノズル３１、３２の下方領域は、夫々第１の処理ガスをウエハＷに吸着させるための第１の処理領域Ｐ１及びウエハＷに吸着した第１の処理ガスの成分と第２の処理ガスとを反応させるための第２の処理領域Ｐ２となる。分離ガスノズル４１、４２は、各々第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２とを分離する分離領域Ｄを形成するためのものである。分離領域Ｄにおける真空容器１の天板１１には、各処理ガス同士の混合を阻止するために、凸状部４の下面である低い天井面が配置されている。即ち、天板１１の下面側には、平面で見た時に概略扇形状となるように形成された凸状部４が配置されており、分離ガスノズル４１、４２はこの凸状部４の内部に夫々収納されている。
【００１６】
回転テーブル２の外周側における真空容器１の底面部には、既述の図１に示すように、第１の処理領域Ｐ１及び第２の処理領域Ｐ２に夫々対応するように排気口６１、６２が形成されている。第１の排気口６１は、第１の処理領域Ｐ１と、この第１の処理領域Ｐ１の回転テーブル２の回転方向下流側に位置する分離領域Ｄとの間に設けられている。第２の排気口６２は、第２の処理領域Ｐ２と、この第２の処理領域Ｐ２の回転テーブル２の回転方向下流側に位置する分離領域Ｄとの間に設けられている。これら第１の排気口６１及び第２の排気口６２から夫々伸びる排気管６３には、図１に示すように、各々バタフライバルブなどの圧力調整部６５を介して、排気機構である例えば真空ポンプ６４に接続されている。
【００１７】
ここで、既述のノズルカバー８１について詳述する。ノズルカバー８１は、第２の処理ガスノズル３２から吐出されるアンモニアガスをウエハＷの近傍に滞留させるためのものであり、図１〜図６に示すように、第２の処理ガスノズル３２を覆うように配置されている。具体的には、ノズルカバー８１は、下面側が開口する箱型形状をなしており、平面で見た時に回転テーブル２の回転中心側から外縁側に向かって拡径するように概略扇形に形成されている。
【００１８】
即ち、ノズルカバー８１は、真空容器１の天板１１と第２の処理ガスノズル３２との間の領域に配置された板状の天壁部８２を備えている。この天壁部８２における回転テーブル２の回転方向上流側及び下流側の各々の縁部と、回転テーブル２の中心側及び外縁側の各々の縁部とには、下方側に向かって伸び出す板状の側壁部８３が各々設けられている。そして、これら４つの側壁部８３のうち互いに隣接する側壁部８３、８３の端部同士が互いに接続されることにより、ノズルカバー８１は、既述のように下面側が開口する箱型となっている。各々の側壁部８３の下端面と、回転テーブル２の表面との離間寸法ｄは、図６に示すように、１ｍｍ〜５ｍｍとなっている。ノズルカバー８１は、例えば石英により構成されている。
【００１９】
回転テーブル２の外縁側（真空容器１の内壁に対向する部位）における側壁部８３には、図４及び図５に示すように、第２の処理ガスノズル３２が配置される領域に対応するように開口部８４が形成されており、この第２の処理ガスノズル３２は、当該開口部８４を介してノズルカバー８１内に挿入されている。尚、図４は、ノズルカバー８１を上方側から見た斜視図を示しており、回転テーブル２の外縁側における一部を切り欠いて描画している。また、図５は、ノズルカバー８１を下方側から見た斜視図を示している。
【００２０】
そして、第２の処理ガスノズル３２に対して回転テーブル２の回転方向上流側（搬送口１５側）に位置する側壁部８３の側面のうち当該第２の処理ガスノズル３２に対向する側面（内面）を対向面部８５と呼ぶと、この対向面部８５は、図６に示すように、第２の処理ガスノズル３２側に倒れるように傾斜して傾斜面として形成されている。即ち、後述するように、対向面部８５を回転テーブル２の表面に対して垂直に形成すると、当該対向面部８５の近傍位置にてガス淀みが発生してしまう。そこで、対向面部８５について、第２の処理ガスノズル３２から見た時に、上方側から下方側に向かう程、当該第２の処理ガスノズル３２に対して回転テーブル２の回転方向上流側に離間するように斜めに形成している。対向面部８５の傾斜角度である、当該対向面部８５と水平面（回転テーブルの表面）とのなす角度θは、当該対向面部８５の長さ方向に亘って６０°以下この例では３０°となっている。
【００２１】
ここで、図７に一点鎖線で示すように、回転テーブル２の回転中心Ｏ１を中心とし、且つ平面で見た時における回転テーブル２上の凹部２４の中心位置Ｏ２を通る円状のラインＬ１を仮想的に引くものとする。このラインＬ１上において、平面で見た時に、第２の処理ガスノズル３２と対向面部８５の下端縁との離間寸法ｈ１は、図６にも示すように、８ｍｍ以上この例では３４０ｍｍとなっている。また、ラインＬ１上において、平面で見た時に、第２の処理ガスノズル３２と対向面部８５の上端縁との離間寸法についても、８ｍｍ〜３４０ｍｍとなっている。尚、前記ラインＬ１上において、第２の処理ガスノズル３２と、４枚の側壁部８３のうち回転テーブル２の回転方向下流側の側壁部８３との間の離間寸法は、８ｍｍ〜４０ｍｍとなっている。従って、第２の処理ガスノズル３２は、平面で見た時に、ノズルカバー８１における回転テーブル２の回転方向上流側及び下流側の側壁部８３、８３のうち下流側の側壁部８３寄りに配置されている。
【００２２】
また、回転テーブル２の回転方向に沿うように円状のラインを仮想的に形成すると共に、このようなラインについて、平面で見た時における凹部２４の縁部のうち回転テーブル２の中心部側の縁部及び外縁側の縁部を夫々通るラインに「Ｌ２」及び「Ｌ３」を付すものとする。これらラインＬ２、Ｌ３上において、平面で見た時に、第２の処理ガスノズル３２と対向面部８５の下端位置との離間寸法ｈ２、ｈ３は、図７にも示すように、夫々１７０ｍｍ及び５００ｍｍとなっている。
【００２３】
ここで、離間寸法ｈ２は、例えば８ｍｍ以上となっている。従って、平面で見た時における第２の処理ガスノズル３２と、対向面部８５の下端位置とは、当該第２の処理ガスノズル３２の長さ方向に亘って８ｍｍ以上になっている。尚、図７では、ノズルカバー８１について、各々の側壁部８３における第２の処理ガスノズル３２側の側面の下端位置を示している。また、図７では、真空容器１の構成について、ノズルカバー８１に係る部位を抜き出して模式的に描画している。
【００２４】
ノズルカバー８１の側壁部８３のうち回転テーブル２の回転方向上流側の側壁部８３は、図４及び図６に示すように、対向面部８５とは反対側の部位における上端部が当該ノズルカバー８１の長さ方向に亘って斜めに切りかかれて傾斜部８６をなしている。従って、ノズルカバー８１に対して回転テーブル２の回転方向上流側から通流するガスは、当該ノズルカバー８１を乗り越えて流れることとなる。尚、ノズルカバー８１は、回転テーブル２に接触しないように、当該回転テーブル２の回転中心側及び外縁側にて、図示しない支持部を介して真空容器１に支持されている。
【００２５】
続いて、真空容器１の各部の説明に戻ると、真空容器１の側壁には、図２及び図３に示すように、外部の搬送アーム１００と回転テーブル２との間においてウエハ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はゲートバルブＧにより気密に開閉自在に構成されている。また、この搬送口１５を臨む位置における回転テーブル２の下方側には、回転テーブル２の貫通口を介してウエハＷを裏面側から持ち上げるための昇降ピン（いずれも図示せず）が設けられている。
【００２６】
また、この成膜装置には、図１に示すように、装置全体の動作のコントロールを行うためのコンピュータからなる制御部２００が設けられており、この制御部２００のメモリ内には後述の成膜処理を行うためのプログラムが格納されている。このプログラムは、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である記憶部２０１から制御部２００内にインストールされる。
【００２７】
次に、上述実施の形態の作用について説明する。先ず、ゲートバルブＧを開放して、回転テーブル２を間欠的に回転させながら、搬送アーム１００により搬送口１５を介して回転テーブル２上に例えば５枚のウエハＷを順番に載置する。次いで、ゲートバルブＧを閉じ、真空ポンプ６４により真空容器１内を引き切りの状態にすると共に、回転テーブル２を例えば２ｒｐｍ〜２４０ｒｐｍで時計周りに回転させる。そして、ヒータユニット７によりウエハＷを３００℃〜６００℃（あるいは３００℃〜６１０℃）に加熱する。
【００２８】
続いて、処理ガスノズル３１、３２から夫々塩化チタンガス及びアンモニアガスを吐出すると共に、分離ガスノズル４１、４２から分離ガス（窒素ガス）を所定の流量で吐出する。そして、圧力調整部６５により真空容器１内を予め設定した処理圧力（例えば５４０Ｐａ）に調整する。第１の処理領域Ｐ１では、ウエハＷの表面に塩化チタンガスの成分が吸着して吸着層が生成する。
【００２９】
一方、第２の処理領域Ｐ２では、図８に示すように、第２の処理ガスノズル３２から供給されるアンモニアガスが真空容器１内に拡散しようとするが、当該第２の処理ガスノズル３２を覆うようにノズルカバー８１が配置されている。従って、アンモニアガスは、回転テーブル２の表面及びノズルカバー８１の天壁部８２に衝突しながら回転テーブル２の回転方向上流側及び下流側に拡散していき、いわばノズルカバー８１内で滞留する。そのため、ノズルカバー８１内のガス圧力は、真空容器１内におけるノズルカバー８１の外側の領域のガス圧力よりも高くなる。
【００３０】
そして、既述の吸着層が形成されたウエハＷがノズルカバー８１の下方側に到達すると、当該吸着層にアンモニアガスが接触することによって吸着層とアンモニアガスとの反応が起こり、窒化チタン膜が形成される。既述のようにノズルカバー８１によりアンモニアガスを高濃度に滞留させていることから、吸着層とアンモニアガスとの反応はウエハＷの面内に亘って均一に起こる。また、ウエハＷの加熱温度を既述のように高温に設定していることから、窒化チタン膜が生成すると、当該窒化チタン膜に含まれる不純物（塩素や水素）が速やかに脱離していく。こうして良好な（電気的抵抗の小さい）膜質の窒化チタン膜が形成される。未反応のアンモニアガスや窒化チタン膜の生成時に生じる不純物などは、ノズルカバー８１と回転テーブル２との間の隙間を介して排出されて、排気口６２に向かって通流していく。
【００３１】
ここで、ノズルカバー８１の下方位置にてウエハＷにアンモニアガスが接触する時、図９に示すように、当該アンモニアガスのガス流れにより、ウエハＷ上の吸着層のうち一部が当該ウエハＷの表面から脱離する場合がある。即ち、ウエハＷの表面にあまり強く吸着していない塩化チタンガスの成分は、アンモニアガスが吹き付けられると、このガスの力によってウエハＷの表面から脱離する。具体的には、ウエハＷの表面に一層の吸着層が形成され、次いでこの吸着層の上層側に更に別の塩化チタンガスが吸着した場合には、上層側の塩化チタンガスについてはウエハＷの表面から離脱しやすくなる場合がある。また、既述のようにウエハＷの加熱温度を高温に設定していることからも、塩化チタンガスの成分は、ウエハＷから脱離しやすくなっていると言える。更に、ウエハＷが乗っていない回転テーブル２の表面についても、第１の処理領域Ｐ１を通過した後には、ウエハＷの表面と同様に塩化チタンガスの成分が吸着しており、当該成分についても回転テーブル２の表面から脱離する場合がある。
【００３２】
そして、ノズルカバー８１の下方側に進入しようとしているウエハＷから見ると、アンモニアガスは、回転テーブル２の回転方向下流側から吹き付けられていると言える。そのため、ウエハＷの表面から脱離した塩化チタンガスの成分は、図９に示すように、ノズルカバー８１の内部において回転テーブル２の回転方向上流側、即ち対向面部８５に向かって通流していく。
【００３３】
このような状況において、既に詳述したように、ノズルカバー８１の内部にてアンモニアガスを滞留させていることから、ウエハＷの表面あるいは回転テーブル２の表面から脱離した塩化チタンガスの成分についても、ノズルカバー８１の内部で滞留しようとする。具体的には、ノズルカバー８１の内部における前記対向面部８５の近傍位置にて前記成分が滞留しようとするので、あるいは前記成分が当該近傍位置にて乱流を形成しようとするので、対向面部８５の近傍位置にて前記成分がアンモニアガスと接触しやすくなる。そのため、前記近傍位置では窒化チタンが生成しやすくなっており、この位置にて生成した窒化チタンは、対向面部８５に付着物として付着しようとする。また、ウエハＷの表面から塩化チタンガスの成分が脱離する時、アンモニアガスとの反応によって窒化チタンが既に生成している場合（ウエハＷの表面から窒化チタンが脱離する場合）であっても、前記近傍位置にて滞留していると、対向面部８５に付着しやすくなる。
【００３４】
従って、図１０に示すように、対向面部８５を垂直に形成すると、当該対向面部８５と天壁部８２とが接続される部位付近にてガスが滞留してガス淀みあるいは乱流が形成されるので、当該対向面部８５に付着物９０が付着してしまう。図１１は、図１０の対向面部８５を実際に形成したノズルカバー８１を用いて成膜処理を行った時に、当該ノズルカバー８１に付着物９０が付着した部位について模式的に写し取って示した平面図である。付着物９０について、実際にＳＥＭ（透過型電子顕微鏡）及びＥＰＭＡ（電子線マイクロアナライザ）を用いて測定したところ、チタンと窒素とを含んでおり、窒化チタンであることが分かった。尚、図１１において、付着物９０が付着した部位に斜線を付している。
【００３５】
このような付着物９０が生成すると、後続の成膜処理を続ける間にサイズが大きくなって脱落し、パーティクルになってしまう。また、塩化チタンガスの成分とアンモニアガスとの反応によって塩化アンモニウムが副生成物として生成して、この副生成物についてもパーティクルの原因となってしまう場合もある。
【００３６】
そこで、本発明では、既述の図９に示すように、対向面部８５を傾斜させて、ガス淀みの形成を抑えている。従って、ウエハＷの表面あるいは回転テーブル２の表面から塩化チタンガスの成分が脱離しても、当該成分は他のアンモニアガスと共に速やかにノズルカバー８１の外部に排出されるので、付着物９０の生成が抑制される。言い換えると、対向面部８５を傾斜させることにより、当該対向面部８５の近傍に、ガスが乱流ではなく層流の状態で速やかに流れる整流状態を形成している。
【００３７】
図１２〜図１４は、対向面部８５の傾斜角度θを種々（９０°、３０°、４５°）変更して、ノズルカバー８１の内部におけるガス流れを検証したシミュレーションの結果を示しており、ガスの流速を直線の長さで表している。傾斜角度θが９０°（図１２）では、対向面部８５と天壁部８２との接触部位近傍では前記直線がほぼ形成されておらず、従ってガス淀みが形成されていることが分かる。
【００３８】
一方、傾斜角度θが３０°（図１３）及び４５°（図１４）では、前記部位においてもガス流が形成されており、従ってガス淀みの形成が抑制されている。そして、これら図１３及び図１４を比較すると、傾斜角度θが３０°の場合には、傾斜角度θが４５°の場合と比べて、前記部位におけるガス流速が速くなっていることが分かる。更に、図示については省略するが、傾斜角度θが６０°の場合であっても、傾斜角度θが９０°の場合よりも良好なガス流が形成されていることが分かった。
【００３９】
これらの結果から、対向面部８５への付着物９０の付着を抑えるためには、傾斜角度θが小さい（対向面部８５が寝ている）方が好ましく、具体的には４５°以下に設定することが好ましい。一方、傾斜角度θが小さすぎると、ノズルカバー８１の内部に第２の処理ガスノズル３２を収納するスペースを確保しづらくなり、言い換えるとノズルカバー８１の回転テーブル２の回転方向における幅寸法が大きくなってしまうことから、傾斜角度θは、７°以上であることが好ましい。
こうして回転テーブル２の回転を続けることにより、吸着層の吸着及び当該吸着層の窒化がこの順番で多数回に亘って行われて、反応生成物が多層に亘って積層されて薄膜が形成される。
【００４０】
以上の一連のプロセスを行っている間、第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２との間に窒素ガスを分離ガスとして供給しているので、第１の処理ガスと第２の処理ガスとが互いに混合しないように各ガスが排気される。また、回転テーブル２の下方側にパージガスを供給しているため、回転テーブル２の下方側に拡散しようとするガスは、前記パージガスにより排気口６１、６２側へと押し戻される。
【００４１】
上述の実施の形態によれば、第２の処理ガスノズル３２を覆うようにノズルカバー８１を設けると共に、このノズルカバー８１における側壁部８３の側面のうち当該ノズル３２に対向する対向面部８５について、ノズル３２側に倒れるように傾斜させて、傾斜角度θが６０°以下となるように設定している。また、既述のラインＬ１上における対向面部８５の下端位置と、第２の処理ガスノズル３２との間における水平方向の離間寸法ｈ１について、８ｍｍ以上に設定している。そのため、アンモニアガスが滞留する滞留空間をノズルカバー８１の内部に形成しながら、対向面部８５への付着物９０の付着を抑制できる。従って、既述のように吸着層の窒化を行う領域を広く確保すると共に、高温にて成膜処理を行うことができることから、良好な電気的特性を持つ薄膜を形成しつつ、パーティクルの発生を抑制できる。
【００４２】
従って、既述の図１０に示すノズルカバー８１を使用した場合と比べて、ノズルカバー８１のドライクリーニングに要する時間を短縮できると共に、当該ドライクリーニングの頻度を下げることができる。そのため、成膜処理に充てることのできる装置の実際の稼働時間（装置の稼働率）を稼ぐことができる。また、ドライクリーニングを挟まずに成膜処理を連続的に行うことができるので、本発明の装置を厚膜の成膜にも適用できる。
【００４３】
以上説明したノズルカバー８１の他の例について、以下に列挙する。図１５は、ノズルカバー８１の内部において第２の処理ガスノズル３２を回転テーブル２の回転方向上流側に配置することに代えて、平面で見た時に回転テーブル２の回転方向中央寄りの位置に配置した例を示している。具体的には、第２の処理ガスノズル３２と、側壁部８３のうち回転テーブル２の回転方向下流側の側壁部８３との間の離間寸法ｋは、平面で見た時にラインＬ１上において８ｍｍ〜１６０ｍｍとなっている。この例であっても、第２の処理ガスノズル３２と対向面部８５の下端位置との間の離間寸法ｈ１は、既述の例と同様の範囲内に設定されている。
【００４４】
また、図１６は、対向面部８５の上端位置について、既述の例よりも第２の処理ガスノズル３２側に配置した例を示している。即ち、前記上端位置は、平面で見た時に第２の処理ガスノズル３２における回転テーブル２の回転方向上流側の端部と重なり合う位置に配置されている。図１６では、第２の処理ガスノズル３２について、図１５と同様にノズルカバー８１の内部において回転テーブル２の回転方向中央寄りの位置に配置した例を示している。
【００４５】
更に、図１７は、対向面部８５の上端位置について、第２の処理ガスノズル３２よりも回転テーブル２の回転方向下流側に配置した例を示している。従って、第２の処理ガスノズル３２は、対向面部８５の途中位置に配置されており、当該対向面部８５において第２の処理ガスノズル３２を避けるように形成された凹部９１内に収納されている。図１７においても、第２の処理ガスノズル３２は、ノズルカバー８１の内部において回転テーブル２の回転方向中央寄りに配置されている。これら図１６及び図１７の各例においても、傾斜角度θ及び離間寸法ｈ１は、各々既述の範囲内に設定されている。
【００４６】
また、図１８は、対向面部８５を第２の処理ガスノズル３２側に倒れるように傾斜させるにあたって、回転テーブル２の外縁側から中央側を見た時に、当該対向面部８５を直線的に形成することに代えて、円弧状に形成した例を示している。即ち、対向面部８５は、回転テーブル２の外縁側から中央側を見た時に、回転テーブル２の下方側におけるある任意の位置を中心として円を描いた時、当該円の周縁に沿うように形成されている。この例では、傾斜角度θは、図１８の下側に拡大して示すように、対向面部８５の下端位置において当該対向面部８５と水平面とのなす角度であり、既述の各例と同様の範囲内に設定されている。
【００４７】
更に、図１９は、図１８と同様に回転テーブル２の外縁側から中央側を見た時に、対向面部８５を階段状に形成した例を示している。従って、図１９における対向面部８５は、概略的には第２の処理ガスノズル３２側に倒れるように傾斜しており、微視的に見ると図１９の下側に拡大して示すように、水平方向に伸びる段部９２が上下方向に亘って複数箇所に形成されている。
【００４８】
以上述べた各例において、第２の処理ガスノズル３２と対向面部８５の下端位置との間におけるラインＬ１上の離間寸法ｈ１は、大きすぎるとノズルカバー８１が大型化してしまい、一方小さすぎるとアンモニアによる窒化効果により成膜性能が悪化することになる。従って、前記離間寸法ｈ１は、８ｍｍ≦ｈ１≦３４０ｍｍの範囲内に設定することが好ましい。
【００４９】
更に、以上の各例において、窒化チタン膜を形成するにあたって、塩化チタンガスとアンモニアガスとを用いたが、チタンを含む処理ガス（例えばＴＤＭＡＴ（テトラキスジメチルアミノチタンガス））と窒素（Ｎ）を含む処理ガス（例えばモノメチルヒドラジン）とを用いても良い。また、窒化チタン膜に代えて、例えばシリコン（Ｓｉ）を含む処理ガス（例えばシラン系のガスやＢＴＢＡＳ（ビスターシャリブチルアミノシラン）ガスなどの有機系材料）と酸素（Ｏ）を含む処理ガス（例えばオゾン（Ｏ3）ガス）とを用いてシリコン酸化膜（ＳｉＯ2）膜などを成膜しても良い。更に、オゾン（Ｏ3）などの酸化種とテトラキスエチルメチルアミノハフニウム（ＴＤＭＡＨ）ガスなどの有機系材料とを用いて高誘電率膜（Ｈｆ−Ｏ膜）を成膜しても良い。このように塩化チタンガスやアンモニアガス以外の処理ガスを用いて窒化チタン膜を形成する場合であっても、あるいは窒化チタン膜以外の薄膜を成膜する場合であっても、同様に良好な電気的特性を持つ薄膜を形成しながらパーティクルの発生を抑制できる。
【００５０】
ここで、ノズルカバー８１に対して回転テーブル２の中央寄りに離間した位置では、既述の図１に示すように、真空容器１の天板１１が下方側にせり出していて、当該ノズルカバー８１に近接（対向）している。また、ノズルカバー８１に対して回転テーブル２の外縁寄りに離間した位置では、真空容器１の内壁面がノズルカバー８１に対向している。従って、ノズルカバー８１の側壁部８３のうち、回転テーブル２の中央寄りの側壁部８３及び外縁寄りの側壁部８３については設けなくても良い。
【符号の説明】
【００５１】
Ｗ  ウエハ
１  真空容器
２  回転テーブル
Ｐ１、Ｐ２  処理領域
３１、３２、４１、４２  ガスノズル
８１  ノズルカバー
８２  天壁部
８３  側壁部
８４  開口部
８５  対向面部
【図１】
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【図２】
2014145111.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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