(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理体に所望の膜を形成する成膜装置において、
前記被処理体を収容する処理容器と、
前記処理容器内に対してガスを噴射するガス噴射口を有するガス供給手段と、
前記処理容器内で前記被処理体を保持する保持手段と、
前記保持手段を前記ガス噴射口に対して相対的に回転又は周期的に移動させる駆動機構と、
少なくとも１種類以上のガスの供給を行う供給期間と供給の停止を行う供給停止期間とを１回行うサイクルを複数回繰り返す時に、外部より入力された前記被処理体の１周分の周囲の分割数Ｋと１サイクルの期間とに基づいて予め内蔵されたプログラムにより前記被処理体の回転数を求めて、前記サイクルの繰り返し数をＰ（Ｐは２以上の自然数）として前記被処理体の中心から見て、前記Ｐ回の各サイクル毎におけるガス供給開始位置を、前記分割数Ｋ（ただしＫ≦Ｐとし、Ｋは自然数とする）個に分割した１つ分ずつだけ前記被処理体の周方向へ順次移動する様に制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
被処理体に所望の膜を形成する成膜装置において、
前記被処理体を収容する処理容器と、
前記処理容器内に対してガスを噴射するガス噴射口を有するガス供給手段と、
前記処理容器内で前記被処理体を保持する保持手段と、
前記保持手段を前記ガス噴射口に対して相対的に回転又は周期的に移動させる駆動機構と、
少なくとも１種類以上のガスの供給を行う供給期間と供給の停止を行う供給停止期間とを１回行うサイクルを複数回繰り返す時に、外部より入力された前記被処理体の１周分の周囲の分割数Ｋと前記被処理体の相対回転数Ｎとに基づいて予め内蔵されたプログラムにより下記の２つの式を満たすように前記サイクルの周期Ｔを求めて、前記サイクルの繰り返し数をＰ（Ｐは２以上の自然数）として前記被処理体の中心から見て、前記Ｐ回の各サイクル毎におけるガス供給開始位置を、前記被処理体の１周分の周囲を分割数Ｋ（Ｋは自然数）個に分割した１／Ｋずつだけ前記被処理体の周方向へ順次移動させるように制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする成膜装置。
ｎ±１／Ｋ＝Ｔ・Ｎ／６０（但し、ｎは自然数）
Ｐ≧Ｋ
【請求項３】
前記１サイクルでは、少なくとも２種類のＡガス及びＢガスを交互に供給することを特徴とする請求項１又は２記載の成膜装置。
【請求項４】
前記回転数Ｎ（ｒｐｍ）は、成膜に寄与するガスの内で、最も供給時間が長いガスの供給時間（秒）の逆数の２４０倍以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の成膜装置。
【請求項５】
前記被処理体の１周分の周囲の分割数Ｋ個は均等分割であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の成膜装置。
【請求項６】
前記被処理体の１周分の周囲の分割数Ｋ個は予め定められた不均等分割であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の成膜装置。
【請求項７】
前記処理容器は縦型の筒体状に成形されており、前記保持手段は複数枚の前記被処理体を複数段に亘って保持すると共に、前記処理容器内へ挿脱されるようになされており、前記ガス供給手段は複数の前記ガス噴射口がその長手方向に沿って形成された分散ノズルを有していることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の成膜装置。
【請求項８】
被処理体を収容する処理容器と、
前記処理容器内に対してガスを噴射するガス噴射口を有するガス供給手段と、
前記処理容器内で前記被処理体を保持する保持手段と、
前記保持手段を前記ガス噴射口に対して相対的に回転又は周期的に移動させる駆動機構と、
装置全体の動作を制御する制御手段とを有する成膜装置を用いて前記被処理体に所定の膜を形成する成膜方法において、
少なくとも１種類以上のガスの供給を行う供給期間と供給の停止を行う供給停止期間とを１回行うサイクルを複数回繰り返す時に、外部より入力された前記被処理体の１周分の周囲の分割数Ｋと１サイクルの期間とに基づいて予め内蔵されたプログラムにより前記被処理体の回転数を求めて、前記サイクルの繰り返し数をＰ（Ｐは２以上の自然数）として前記被処理体の中心から見て、前記Ｐ回の各サイクル毎におけるガス供給開始位置を、前記分割数Ｋ（Ｋ＝Ｐ）個に分割した１つ分ずつだけ前記被処理体の周方向へ順次移動する様にしたことを特徴とする成膜方法。
【請求項９】
被処理体を収容する処理容器と、
前記処理容器内に対してガスを噴射するガス噴射口を有するガス供給手段と、
前記処理容器内で前記被処理体を保持する保持手段と、
前記保持手段を前記ガス噴射口に対して相対的に回転又は周期的に移動させる駆動機構と、
装置全体の動作を制御する制御手段とを有する成膜装置を用いて前記被処理体に所定の膜を形成する成膜方法において、
少なくとも１種類以上のガスの供給を行う供給期間と供給の停止を行う供給停止期間とを１回行うサイクルを複数回繰り返す時に、外部より入力された前記被処理体の１周分の周囲の分割数Ｋと１サイクルの期間とに基づいて予め内蔵されたプログラムにより前記被処理体の回転数を求めて、前記サイクルの繰り返し数をＰ（Ｐは２以上の自然数）として前記被処理体の中心から見て、前記Ｐ回の各サイクル毎におけるガス供給開始位置を、前記分割数Ｋ（Ｋは２以上の自然数）個に分割した１／Ｋずつだけ前記被処理体の周方向へ順次移動させるために前記複数のサイクル中の任意のサイクルにおける各ガス供給開始位置を、前記任意のサイクルの１サイクル前後のサイクルの各ガス供給開始位置が基板中心から見て、前記任意のサイクルに対して１／Ｋ回転ずれた位置になる様に制御することを特徴とする成膜方法。
【請求項１０】
被処理体を収容する処理容器と、
前記処理容器内に対してガスを噴射するガス噴射口を有するガス供給手段と、
前記処理容器内で前記被処理体を保持する保持手段と、
前記保持手段を前記ガス噴射口に対して相対的に回転又は周期的に移動させる駆動機構と、
装置全体の動作を制御する制御手段とを有する成膜装置を用いて前記被処理体に所定の膜を形成する成膜方法において、
少なくとも１種類以上のガスの供給を行う供給期間と供給の停止を行う供給停止期間とを１回行うサイクルを複数回繰り返す時に、外部より入力された前記被処理体の１周分の周囲の分割数Ｋと前記被処理体の相対回転数Ｎとに基づいて予め内蔵されたプログラムにより下記の２つの式を満たすように前記サイクルの周期Ｔを求めて、前記サイクルの繰り返し数をＰ（Ｐは２以上の自然数）として前記被処理体の中心から見て、前記Ｐ回の各サイクル毎におけるガス供給開始位置を、前記被処理体の１周分の周囲を分割数Ｋ（Ｋは自然数）個に分割した１／Ｋずつだけ前記被処理体の周方向へ順次移動させるように制御するようにしたことを特徴とする成膜方法。
ｎ±１／Ｋ＝Ｔ・Ｎ／６０（但し、ｎは自然数）
Ｐ≧Ｋ
【請求項１１】
前記被処理体の１周分の周囲の分割数Ｋ個は均等分割であることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか一項に記載の成膜方法。
【請求項１２】
前記被処理体の１周分の周囲の分割数Ｋ個は予め定められた不均等分割であることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか一項に記載の成膜方法。
【請求項１３】
請求項８乃至１２のいずれか一項に記載されている成膜方法を実行させるためのプログラムが記録されていることを特徴とするコンピュータにより読み取り可能な記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１種以上の反応ガスを半導体ウエハ等の基板の表面に供給するサイクルを繰返し行うことにより、反応生成物が積層された薄膜を形成する成膜装置、成膜方法、回転数の最適化方法及び記憶媒体に関する。
【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（以下単に「ウエハ」とも称す）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、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が好適である例としては、例えばゲート絶縁膜に用いられる高誘電体膜の成膜が挙げられる。一例を挙げると、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）を成膜する場合には、第１の反応ガス（原料ガス）として、例えばＳｉＨ４ ガス等が用いられ、第２の反応ガスとしてＮＨ３ 又は活性化されたＮ２ 等が用いられる。
【０００４】
このような成膜方法を実施する枚葉式のＡＬＤ装置としては、反応容器の一端にガス供給口を備えた枚葉の成膜装置を用いて、基板の一方向側方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他方向から排気する方法が検討されている。
この様なＡＬＤを用いた成膜装置の先行文献として特許文献１には、キヤリアガスにより、基板表面に反応種のパルス状の供給を繰り返し行って成膜する技術が開示されている。
【０００５】
又、このような成膜方法を実施するバッチ式のＡＬＤ装置としては、成膜に寄与する複数種類の反応ガスを交互に流して成膜を行なう縦型ＣＶＤ装置が検討されている。この様なＡＬＤを用いた成膜装置の先行文献として特許文献２には、成膜に寄与する２種のプロセスガスを反応室内に交互に供給しつつ排気して、縦型の反応室内に配置された多数の基板上に吸着、反応させることにより成膜する縦型ＣＶＤ装置が開示されている。この場合、反応ガス供給量はガス供給配管に設けたマスフローコントローラ（ＭＦＣ）による流量制御によって行なっている。また、反応室内の圧力は排気配管に設けた排気バルブの開度調整により排気量を制御することで行なっている。
【０００６】
一般的にＣＶＤ装置では、装置固有の基板に対する非対称性に起因する影響を少なくする為に反応容器内で基板を回転させることがある。例えば基板に対する真空排気口の位置の非対称性やガス供給方向依存性などの影響をなくし、基板面内の膜厚均一性を向上させるために、基板を回転させることがある。この場合は、回転周期に比べ反応ガス供給時間が十分長ければ、成膜時に基板に対するガス供給方向依存性による膜厚の不均一性については特に問題とはなっていなかった。
【０００７】
しかし、先に述べたようにＡＬＤ装置においては、シーケンシャルなサイクルを繰り返す方式で実行される。ＡＬＤプロセスでは、第１反応物がガス注入口またはマニフォールドを介して、反応チャンバ内に導入されて、基板上に堆積層を形成する。余分な反応物ガスは次いで、排気工程（例えば、特許文献３を参照）で反応チャンバから排気される。必要に応じて、不活性パージガスが、ガス注入口を介して流れ、残留反応物を排気する。排気の後、第２の反応物が、チャンバ内に導入され、堆積反応物と反応し、所望の基板層が形成される。余分な反応物は次いで、別の排気工程で排気される。チャンバの排気を間に入れながら、種々の反応物ガスを順次、追加することによって、層が基板表面に追加される。この時の各反応ガスの供給時間は、長いもので数十秒、短い場合は十数秒である。この様に、ＡＬＤ装置における、反応ガスの供給は、従来のＣＶＤに比べて短いものとなる。
【０００８】
又、先に述べたバッチ式のＡＬＤ装置の特許文献２の段落００２０に、第２の供給ガスであるＮＨ３ を５〜１２０秒間供給することの開示がある。又、段落００２１には、第１の供給ガスであるＤＳＣ（ＳｉＨ２ Ｃｌ２ ：ジクロルシラン）ガスを配管途中にあるガス溜りを用いて瞬間的に供給することの開示がある。
【０００９】
従来のＣＶＤは常圧ＣＶＤであれ、減圧ＣＶＤであれ、原料を反応器に供給すると同時に他方で反応器から排ガスや未反応原料を排気しながら、圧力を常に一定に保って成膜を行う。このような状況下では基板表面に飛来する原料のフラックス（＝単位時間に所定の面積を通過する原料総量）は近似的に位置に関係なく一定と考えられるが、ここで原料の付着確率に関して考察すると、（ここで付着確率とは、ある面積において、実際に膜になったフラックス部分を総フラックスで割った値である）Ｓｉ系薄膜材料の主原料であるＳｉＨ４ やＳｉＨ２ Ｃｌ２ （ジクロルシラン）原料は付着確率が低く、非Si系材料の原料の付着確率は高い。付着確率が高くなるにつれて、原料がガス供給開口付近で消費する（＝膜になる）率が増大し、基板上でガス供給開口から離れたエリアに到達する原料フラックスが低下する傾向が急速に強くなる。原料フラックスの低下は膜厚の減少となってただちに現れて来る。この結果基板上の成膜はガス供給方向に近いエリアの成膜が進み、遠いエリアの成膜が遅れることとなる。
ＡＬＤ反応においても付着確率は、原料蒸気の吸着速度と、吸着した原料間の化学反応速度に影響を与えて、反応ガスの供給時間が短いと基板内での成膜にガス供給方向依存性による膜厚の不均一の問題が発生する。また近年における基板サイズの大口径化もガス供給ノズルが対応する基板の処理面積が増大する事からより顕著な問題となっている。
【００１０】
そこでＡＬＤ装置においても、装置固有の基板に対する非対称性に起因する影響を少なくする為に反応容器内で基板を回転させることがある。
基板を回転させる場合、ＡＬＤ装置の場合にはガス供給時間が短い為、基板の回転周期とガス供給タイミングの組み合わせに依っては、基板から見てガス供給方向が、偏った方向からのみの供給となり、あるいは基板の回転周期とガス供給タイミングの組み合わせが完全に同期して、同一方向からのみの供給となり、基板の成膜が不均一となる事があった。
【００１１】
この問題に着目した、先行技術文献としては、特許文献４に基板の回転周期とガス供給タイミングを所定の回数実行される間、非同期とする技術が開示されている。
又、特許文献５には、基板の回転周期とガス供給タイミングを所定の回数実行される間、非同期とする数式に基づき制御する装置が開示されている。
特許文献６には、ＡＬＤのプロセスのサイクル数に応じて、１サイクルの時間と、基板の回転周期を異ならせる装置が開示されている。
特許文献７には、ＡＬＤのプロセスのあるサイクルでのガス供給される基板周縁位置と、次のサイクルでのガス供給される基板周縁位置を、異ならせる装置が開示されている。
しかしこれらの特許文献には、基板の回転周期とガス供給タイミングを制御して、基板に対するガス供給位置を所定のＡＬＤサイクル間、非同期とするだけであり、条件の組み合わせでは、同一方向からの偏ったガス供給が行われ可能性も排除できないものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特表２００３−５０８９３２号
【特許文献２】特開２００４−００６８０１号公報
【特許文献３】米国特許５９１６３６５号
【特許文献４】ＷＯ２００５／０８８６９２
【特許文献５】特開２００９−２３９３０４号公報
【特許文献６】特開２００４−１３４４６６号公報
【特許文献７】特開２００８−２６３２２４号公報
【００１３】
一般に、回転式ＡＬＤにおいては、次の関係式が成り立つ。図１５に示す様に、ＡＬＤにおいては、Ａガス及びＢガスの反応ガスの供給を交互に複数回数繰り返して所望の膜を基板上に形成する。この場合１回のＡガス及びＢガスの反応ガスの供給は間にパージ工程、真空引き工程等が入るが、Ａガスが供給されてから次のＡガスが供給されるまでをＡＬＤの１サイクルと呼ぶ。このＡＬＤの１サイクルはＢガスが供給されてから、次のＢガスが供給されるまでの時間でもある。
今、基板の回転数が、毎分Ｎ回転とすれば、基板は毎秒（１／６０）・Ｎ回転する事になる。この関係から、ＡＬＤの１サイクルの時間Ｔ（秒）の間、すなわちＡガスが供給されてから、次のＡガスが供給されるまでの１サイクルの時間Ｔ（秒）の間に、基板は（１／６０）・Ｎ×Ｔ回転する事になる。
この関係式から、Ａガスが供給されてから、次のＡガスが供給されるまでの時間Ｔ（秒）に基板が回転する角度θ（ラジアン）は、以下のようになる。
θ＝（１／６０）・Ｎ×Ｔ×２π（ラジアン）
【００１４】
上記式の関係を基に、先行技術文献を考察すると、以下のようになる。すなわち、特許文献４の段落００１４では、以下の数式を満たすように回転周期Ｐとガス供給周期Ｔを微調整することにより、例えばガス供給サイクル中のＡガスの供給開始タイミングが、基板の回転位置と同期することを防ぐことができ、均一性を改善することができる点が開示されている。
｜ｍＰ−ｎＴ｜＞≠０（ｎ、ｍは自然数）
（＞≠０は真に０より大きいということを表し、｜｜は絶対値を表す。）
しかし、上記数式は数学的に当然の事が記載されただけであり、技術的には意味不明であって、当業者が実施する事が不可能である。
【００１５】
又、同文献の段落００１９には、「他方、ウエハの回転周期：Ｐ＝６．６６６６ｓｅｃ、ガス供給周期：Ｔ＝２１ｓｅｃとした場合、１２６０ｓｅｃまで経過してはじめてＤＣＳの吹出しタイミングが第１回目の吹出しと同期する。ここまでには６０サイクルも経過しており、ＤＣＳの吹出しは十分分散されており、図３Ｃのように偏りのない同心円状の膜厚分布になっている。このように、ウエハの回転周期とガス供給周期とがかなりのサイクルまで同期しない場合には、膜の面内均一性は３，７％と改善されている（図３Ｃ参照）。」旨の開示がある。
【００１６】
しかし、上記条件を先の数式に適用すると、ウエハの回転周期：Ｐ＝６．６６６６ｓｅｃは回転数に換算するとＮ＝１／（６．６６６６）×６０＝９（ｒｐｍ）となり、ガス供給周期：Ｔ＝２１ｓｅｃとし、ＡＬＤの１サイクルの間に、ウエハの回転する角度をθ１とすれば、先の数式である  ”θ＝（１／６０）・Ｎ×Ｔ×２π（ラジアン）”よりθ１＝（１／６０）×９×２１＝３＋３／２０＝３．１５回転と計算される。
つまり２０サイクルで、６３回転して元の場所にもどる事になる。つまり同期することとなる。この事からすると、特許文献４に開示された唯一の具体的な最適条件は、６０サイクルまで非同期であれば、ＤＣＳの吹出しは十分分散されているのか、２０サイクルまで非同期であれば、ＤＣＳの吹出しは十分分散されているのか、判断できないため、当業者が実施する場合に判断を迷う事となる。
【００１７】
また特許文献５は、特許文献４の分割出願であり、まったく同様の事が記載されている。また特許文献６の段落００５０には、「基板の回転に対して、ガス供給口が毎回同じ位置近くにくることがないように、回転速度やガスの供給タイミングを微調整する事が好ましく、１サイクル毎に４５度ずらすように、回転速度や、ガスの供給タイミングを調整する」ことが開示されているが、回転速度や、ガスの供給タイミング調整をどの様な関係式において、調整するかの開示も示唆もない為、多種多様なこれらのパラメータの組み合わせが存在する半導体デバイスの生産現場では、どの様な組み合わせが非同期なのか不明であり、当業者が実施する事が不可能である。
特許文献７は、特許文献６の分割出願であり、まったく同様の事が記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明は、この様な事情に基づいて行われたものである。本発明は、被処理体とガス供給方向との相対的回転数とガス供給のタイミングとから関係式を導き、様々なパラメータに対応して、所定のサイクルの間、被処理体に対する成膜のガス供給方向依存性を排除して、成膜した膜の膜厚の面内均一性の低下を抑制することができる成膜装置、成膜方法、回転数決定方法及び記憶媒体である。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の関連技術は、被処理体に所望の膜を形成する成膜装置において、前記被処理体を収容する処理容器と、前記処理容器内に対してガスを噴射するガス噴射口を有するガス供給手段と、前記処理容器内で前記被処理体を保持する保持手段と、前記保持手段を前記ガス噴射口に対して相対的に回転又は周期的に移動させる駆動機構と、少なくとも１種類以上のガスの供給を行う供給期間と供給の停止を行う供給停止期間とを１回行うサイクルを複数回繰り返す時に、前記サイクルの繰り返し数をＰ（Ｐは２以上の自然数）として前記被処理体の中心から見て、前記Ｐ回の各サイクル毎におけるガス供給開始位置を、前記被処理体の１周分の周囲を分割数Ｋ（Ｋ＝Ｐ）個に分割した１つ分ずつだけ前記被処理体の周方向へ順次移動する様に制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする成膜装置である。
【００２０】
請求項１の発明は、被処理体に所望の膜を形成する成膜装置において、前記被処理体を収容する処理容器と、前記処理容器内に対してガスを噴射するガス噴射口を有するガス供給手段と、前記処理容器内で前記被処理体を保持する保持手段と、前記保持手段を前記ガス噴射口に対して相対的に回転又は周期的に移動させる駆動機構と、少なくとも１種類以上のガスの供給を行う供給期間と供給の停止を行う供給停止期間とを１回行うサイクルを複数回繰り返す時に、外部より入力された前記被処理体の１周分の周囲の分割数Ｋと１サイクルの期間とに基づいて予め内蔵されたプログラムにより前記被処理体の回転数を求めて、前記サイクルの繰り返し数をＰ（Ｐは２以上の自然数）として前記被処理体の中心から見て、前記Ｐ回の各サイクル毎におけるガス供給開始位置を、前記分割数Ｋ（ただしＫ≦Ｐとし、Ｋは自然数とする）個に分割した１つ分ずつだけ前記被処理体の周方向へ順次移動する様に制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする成膜装置である。
【００２１】
請求項２の発明は、被処理体に所望の膜を形成する成膜装置において、前記被処理体を収容する処理容器と、前記処理容器内に対してガスを噴射するガス噴射口を有するガス供給手段と、前記処理容器内で前記被処理体を保持する保持手段と、前記保持手段を前記ガス噴射口に対して相対的に回転又は周期的に移動させる駆動機構と、少なくとも１種類以上のガスの供給を行う供給期間と供給の停止を行う供給停止期間とを１回行うサイクルを複数回繰り返す時に、外部より入力された前記被処理体の１周分の周囲の分割数Ｋと前記被処理体の相対回転数Ｎとに基づいて予め内蔵されたプログラムにより下記の２つの式を満たすように前記サイクルの周期Ｔを求めて、前記サイクルの繰り返し数をＰ（Ｐは２以上の自然数）として前記被処理体の中心から見て、前記Ｐ回の各サイクル毎におけるガス供給開始位置を、前記被処理体の１周分の周囲を分割数Ｋ（Ｋは自然数）個に分割した１／Ｋずつだけ前記被処理体の周方向へ順次移動させるように制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする成膜装置である。
ｎ±１／Ｋ＝Ｔ・Ｎ／６０（但し、ｎは自然数）
Ｐ≧Ｋ
【００２２】
本発明の他の関連技術は、被処理体に所望の膜を形成する成膜装置において、前記被処理体を収容する処理容器と、前記処理容器内に対してガスを噴射するガス噴射口を有するガス供給手段と、前記処理容器内で前記被処理体を保持する保持手段と、前記保持手段を前記ガス噴射口に対して相対的に回転又は周期的に移動させる駆動機構と、少なくとも１種類以上のガスの供給を行う供給期間と供給の停止を行う供給停止期間とを１回行うサイクルを複数回繰り返す時に、前記サイクルの繰り返し数をＰ（Ｐは２以上の自然数）として前記被処理体の中心から見て、前記Ｐ回のサイクルの間の各サイクルにおける各ガス供給開始位置を、前記被処理体の１周分の周囲を分割数Ｋ（Ｋは自然数）個に分割した１／Ｋずつだけ前記被処理体の周方向へ順次移動させるために予め装置の運転条件として前記分割数Ｋを設定して、ガスＡを流してから次にガスＡを流すまでの時間で規定される各サイクルにおけるガス供給周期Ｔｘと、各サイクルにおける基板の毎分当りの相対的回転数Ｎｘが、（Ｋ回目のサイクルでの相対的回転数）×（Ｋ回目までのガス供給周期の合計値）÷６０の値が２πの整数倍である時、前記Ｋ回のサイクルでの各サイクルでのＴｘ×Ｎｘの平均値を、請求項３の関係式におけるＴ×Ｎの値である様に制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする成膜装置である。
【００２３】
本発明の他の関連技術は、被処理体に所望の膜を形成する成膜装置において、前記被処理体を収容する処理容器と、前記処理容器内に対してガスを噴射するガス噴射口を有するガス供給手段と、前記処理容器内で前記被処理体を保持する保持手段と、前記保持手段を前記ガス噴射口に対して相対的に回転又は周期的に移動させる駆動機構と、少なくとも１種類以上のガスの供給を行う供給期間と供給の停止を行う供給停止期間とを１回行うサイクルを複数回繰り返す時に、前記サイクルの繰り返し数をＰ（Ｐは２以上の自然数）として前記被処理体の中心から見て、前記Ｐ回の各サイクル毎におけるガス供給開始位置を、前記被処理体の１周分の周囲を分割数Ｋ（Ｋは２以上の自然数）個に分割した１／Ｋずつだけ前記被処理体の周方向へ順次移動させるために予め装置の運転条件として前記分割数Ｋを設定し、前記複数のサイクル中の任意のサイクルにおける各ガス供給開始位置を、前記任意のサイクルの１サイクル前後のサイクルの各ガス供給開始位置が基板中心から見て、前記任意のサイクルに対して１／Ｋ回転ずれた位置になる様に制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする成膜装置である。
【００２４】
本発明の関連技術は、被処理体に所望の膜を形成する成膜装置において、前記被処理体を収容する処理容器と、前記処理容器内に対してガスを噴射するガス噴射口を有するガス供給手段と、前記処理容器内で前記被処理体を保持する保持手段と、前記保持手段を前記ガス噴射口に対して相対的に回転又は周期的に移動させる駆動機構と、少なくとも１種類以上のガスの供給を行う供給期間と供給の停止を行う供給停止期間とを１回行うサイクルを複数回繰り返す時に、前記サイクルの繰り返し数をＰ（Ｐは２以上の自然数）として前記被処理体の中心から見て、前記Ｐ回のサイクルの各サイクルにおける各ガス供給開始位置を等分配角度で分割数Ｋ個に分割してＫ点数に移動する様に予め装置の運転条件として求められた前記分割数Ｋと前記モータのステップ角と前記ガス供給開始位置の移動角とに基づいて予め内蔵されたプログラムにより前記等分配角度を前記モータのステップ角の正数倍に設定する様にして制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする成膜装置である。
【００２５】
本発明の他の関連技術は、被処理体に所望の膜を形成する成膜装置において、前記被処理体を収容する処理容器と、前記処理容器内に対してガスを噴射するガス噴射口を有するガス供給手段と、前記処理容器内で前記被処理体を保持する保持手段と、前記保持手段を前記ガス噴射口に対して相対的に回転又は周期的に移動させる駆動機構と、少なくとも１種類以上のガスの供給を行う供給期間と供給の停止を行う供給停止期間とを１回行うサイクルを複数回繰り返す時に、前記サイクルの繰り返し数をＰ（Ｐは２以上の自然数）として前記被処理体の中心から見て、前記Ｐ回のサイクルの間の各サイクルにおける各ガス供給開始位置を、予め装置の運転条件として前記被処理体の１周分の周囲を中心角で少なくとも２つの角度帯に分割し、第一の角度帯でのガス供給開始位置を第一の角度α１で、第二の角度帯でのガス供給開始位置を第二の角度α２で、夫々前記被処理体の周方向へ順次移動させて制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする成膜装置である。（ただし前記α１、α２は任意の角度）
【００２６】
本発明の他の関連技術は、被処理体に所望の膜を形成する成膜装置において、前記被処理体を収容する処理容器と、前記処理容器内に対してガスを噴射するガス噴射口を有するガス供給手段と、前記処理容器内で前記被処理体を保持する保持手段と、前記保持手段を前記ガス噴射口に対して相対的に回転又は周期的に移動させる駆動機構と、少なくとも１種類以上のガスの供給を行う供給期間と供給の停止を行う供給停止期間とを１回行うサイクルを複数回繰り返す時に、前記サイクルの繰り返し数をＰ（Ｐは２以上の自然数）として前記被処理体の中心から見て、前記Ｐ回のサイクルの間の各サイクルにおける各ガス供給開始位置を予め装置の運転条件として前記被処理体の中心角で少なくとも２つの角度帯に分け、第一の角度帯はＫa分割してＫa点数に移動する様に設定し、第二の角度帯はＫ  ｂ分  割してＫｂ点数に移動し、合計の分割数をＫ（２以上の自然数）とすれば、第一の角度帯の中心角をδ度、第二の角度帯の中心角をγ度とし、第一の角度帯の分割数の角度に対する密度を１とした時、第二の角度帯の分割数の角度に対する密度をｄ倍に制御するために下記（Ａ）、（Ｂ）式を満たす様に、各角度帯での分割数Ｋａ、Ｋｂを決定して
Ｋａ＋Ｋｂ＝Ｋ                …（Ａ）
Ｋａ/δ＝１/ｄ・（Ｋｂ/γ）…（Ｂ）
当該角度帯での分割数Ｋａ、Ｋｂから、Ａガスを流してから次にＡガスを流すまでの時間で規定される各サイクルにおけるガス供給周期Ｔと、各サイクルにおける基板の毎分当りの相対的回転数Ｎが、
ｎ±１／Ｋa＝Ｔ・Ｎ／６０（但し、ｎは自然数）
ｎ±１／Ｋb＝Ｔ・Ｎ／６０（但し、ｎは自然数）
となるように、前記Ｐ回のサイクルの間に、Ｔ・Ｎまたは、Ｔ、Ｎのいずれか一方の数値を変化させて各角度帯でのＴとＮの組み合わせを決定して制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする成膜装置である。
【００２７】
請求項８の発明は、被処理体を収容する処理容器と、前記処理容器内に対してガスを噴射するガス噴射口を有するガス供給手段と、前記処理容器内で前記被処理体を保持する保持手段と、前記保持手段を前記ガス噴射口に対して相対的に回転又は周期的に移動させる駆動機構と、装置全体の動作を制御する制御手段とを有する成膜装置を用いて前記被処理体に所定の膜を形成する成膜方法において、少なくとも１種類以上のガスの供給を行う供給期間と供給の停止を行う供給停止期間とを１回行うサイクルを複数回繰り返す時に、外部より入力された前記被処理体の１周分の周囲の分割数Ｋと１サイクルの期間とに基づいて予め内蔵されたプログラムにより前記被処理体の回転数を求めて、前記サイクルの繰り返し数をＰ（Ｐは２以上の自然数）として前記被処理体の中心から見て、前記Ｐ回の各サイクル毎におけるガス供給開始位置を、前記分割数Ｋ（Ｋ＝Ｐ）個に分割した１つ分ずつだけ前記被処理体の周方向へ順次移動する様にしたことを特徴とする成膜方法ある。
【００２８】
請求項９の発明は、被処理体を収容する処理容器と、前記処理容器内に対してガスを噴射するガス噴射口を有するガス供給手段と、前記処理容器内で前記被処理体を保持する保持手段と、前記保持手段を前記ガス噴射口に対して相対的に回転又は周期的に移動させる駆動機構と、装置全体の動作を制御する制御手段とを有する成膜装置を用いて前記被処理体に所定の膜を形成する成膜方法において、少なくとも１種類以上のガスの供給を行う供給期間と供給の停止を行う供給停止期間とを１回行うサイクルを複数回繰り返す時に、外部より入力された前記被処理体の１周分の周囲の分割数Ｋと１サイクルの期間とに基づいて予め内蔵されたプログラムにより前記被処理体の回転数を求めて、前記サイクルの繰り返し数をＰ（Ｐは２以上の自然数）として前記被処理体の中心から見て、前記Ｐ回の各サイクル毎におけるガス供給開始位置を、前記分割数Ｋ（Ｋは２以上の自然数）個に分割した１／Ｋずつだけ前記被処理体の周方向へ順次移動させるために前記複数のサイクル中の任意のサイクルにおける各ガス供給開始位置を、前記任意のサイクルの１サイクル前後のサイクルの各ガス供給開始位置が基板中心から見て、前記任意のサイクルに対して１／Ｋ回転ずれた位置になる様に制御することを特徴とする成膜方法である。
【００２９】
本発明の他の関連技術は、被処理体を収容する処理容器と、前記処理容器内に対してガスを噴射するガス噴射口を有するガス供給手段と、前記処理容器内で前記被処理体を保持する保持手段と、前記保持手段を前記ガス噴射口に対して相対的に回転又は周期的に移動させる駆動機構と、装置全体の動作を制御する制御手段とを有する成膜装置を用いて前記被処理体に所定の膜を形成する成膜方法において、少なくとも１種類以上のガスの供給を行う供給期間と供給の停止を行う供給停止期間とを１回行うサイクルを複数回繰り返す時に、前記サイクルの繰り返し数をＰ（Ｐは２以上の自然数）として前記被処理体の中心から見て、前記Ｐ回の各サイクル毎におけるガス供給開始位置を、前記被処理体の１周分の周囲を分割数Ｋ（ただしＫ≦Ｐとし、Ｋは自然数とする）個に分割した１つ分ずつだけ前記被処理体の周方向へ順次移動する様に予め装置の運転条件として前記分割数Ｋを設定することを特徴とする成膜方法である。
【００３０】
請求項１０の発明は、被処理体を収容する処理容器と、前記処理容器内に対してガスを噴射するガス噴射口を有するガス供給手段と、前記処理容器内で前記被処理体を保持する保持手段と、前記保持手段を前記ガス噴射口に対して相対的に回転又は周期的に移動させる駆動機構と、装置全体の動作を制御する制御手段とを有する成膜装置を用いて前記被処理体に所定の膜を形成する成膜方法において、少なくとも１種類以上のガスの供給を行う供給期間と供給の停止を行う供給停止期間とを１回行うサイクルを複数回繰り返す時に、外部より入力された前記被処理体の１周分の周囲の分割数Ｋと前記被処理体の相対回転数Ｎとに基づいて予め内蔵されたプログラムにより下記の２つの式を満たすように前記サイクルの周期Ｔを求めて、前記サイクルの繰り返し数をＰ（Ｐは２以上の自然数）として前記被処理体の中心から見て、前記Ｐ回の各サイクル毎におけるガス供給開始位置を、前記被処理体の１周分の周囲を分割数Ｋ（Ｋは自然数）個に分割した１／Ｋずつだけ前記被処理体の周方向へ順次移動させるように制御するようにしたことを特徴とする成膜方法である。
ｎ±１／Ｋ＝Ｔ・Ｎ／６０（但し、ｎは自然数）
Ｐ≧Ｋ
【００３１】
本発明の他の関連技術は、被処理体を収容する処理容器と、前記処理容器内に対してガスを噴射するガス噴射口を有するガス供給手段と、前記処理容器内で前記被処理体を保持する保持手段と、前記保持手段を前記ガス噴射口に対して相対的に回転又は周期的に移動させる駆動機構と、装置全体の動作を制御する制御手段とを有する成膜装置を用いて前記被処理体に所定の膜を形成する成膜方法において、少なくとも１種類以上のガスの供給を行う供給期間と供給の停止を行う供給停止期間とを１回行うサイクルを複数回繰り返す時に、前記サイクルの繰り返し数をＰ（Ｐは２以上の自然数）として前記被処理体の中心から見て、前記Ｐ回の各サイクル毎におけるガス供給開始位置を、前記被処理体の１周分の周囲を分割数Ｋ（Ｋは２以上の自然数）個に分割した１／Ｋずつだけ前記被処理体の周方向へ順次移動させるために予め装置の運転条件として前記分割数Ｋを設定し、前記複数のサイクル中の任意のサイクルにおける各ガス供給開始位置を、前記任意のサイクルの１サイクル前後のサイクルの各ガス供給開始位置が基板中心から見て、前記任意のサイクルに対して１／Ｋ回転ずれた位置になる様に制御することを特徴とする成膜方法である。
【００３２】
本発明の他の関連技術は、被処理体を収容する処理容器と、前記処理容器内に対してガスを噴射するガス噴射口を有するガス供給手段と、前記処理容器内で前記被処理体を保持する保持手段と、前記保持手段を前記ガス噴射口に対して相対的に回転又は周期的に移動させる駆動機構と、装置全体の動作を制御する制御手段とを有する成膜装置を用いて前記被処理体に所定の膜を形成する成膜方法において、少なくとも１種類以上のガスの供給を行う供給期間と供給の停止を行う供給停止期間とを１回行うサイクルを複数回繰り返す時に、前記被処理体の中心から見て、前記Ｐ回のサイクルの間の各サイクルにおける各ガス供給開始位置を、予め装置の運転条件として前記被処理体の１周分の周囲を少なくとも中心角で２の角度帯に分割し、第一の角度帯でのガス供給開始位置を第一の角度α１で、第二の角度帯でのガス供給開始位置を第二の角度α２で、夫々前記被処理体の周方向へ順次移動させて制御することを特徴とする成膜方法である。（ただし前記α１、α２は任意の角度）
【００３３】
本発明の他の関連技術は、被処理体を収容する処理容器と、前記処理容器内に対してガスを噴射するガス噴射口を有するガス供給手段と、前記処理容器内で前記被処理体を保持する保持手段と、前記保持手段を前記ガス噴射口に対して相対的に回転又は周期的に移動させる駆動機構と、装置全体の動作を制御する制御手段とを備え、少なくとも１種以上のガスを供給する１回のサイクルを有し、前記サイクルを複数回繰り返して、前記被処理体上に所望の膜を形成する成膜装置における回転数の最適化方法において、  前記サイクル時間を固定して、新たに回転数を最適化する為に、前記サイクルの所定の繰り返し数をＰとし、Ａガスを流してから次にＡガスを流すまでの時間で規定されるガス供給周期を固定値Ｔ１とし、前記被処理体の毎分当りの当初の回転数をＮ１とし、前記被処理体の中心から見て、前記所定回数のサイクルの間の、各サイクルにおける各ガス供給開始位置を、Ｘ等分配角度でＸ点数に移動する様に、新たな回転数Ｎを以下のステップで決定する回転数の最適化方法である。
（１）１／６０・（Ｔ１×Ｎ１) ＝Ｍ±１／Ｘ
前記式を満足する自然数Ｍを求める工程。
（２）１／６０・（Ｔ１×Ｎ）＝Ｍ±１／Ｘ
前記式にＭを代入してＮを求め、この結果からガス供給開始位置と基板との新たな相対的回転数Ｎ（ｒｐｍ）を決定する工程。
【００３４】
本発明の他の関連技術は、被処理体を収容する処理容器と、前記処理容器内に対してガスを噴射するガス噴射口を有するガス供給手段と、前記処理容器内で前記被処理体を保持する保持手段と、前記保持手段を前記ガス噴射口に対して相対的に回転又は周期的に移動させる駆動機構と、装置全体の動作を制御する制御手段とを備え、少なくとも１種以上のガスを供給する１回のサイクルを有し、前記サイクルを複数回繰り返して、前記被処理体上に所望の膜を形成する成膜装置におけるガス供給周期の最適化方法において、前記回転数を固定して、新たに前記サイクル時間を最適化する為に前記サイクルの所定の繰り返し数をＰとし、Ａガスを流してから次にＡガスを流すまでの時間で規定されるガス供給周期をＴ１とし、前記被処理体の毎分当りの回転数を固定値Ｎ１とし、前記被処理体の中心から見て、前記所定回数のサイクルの間の、各サイクルにおける各ガス供給開始位置を、Ｘ等分配角度でＸ点数に移動する様に、新たなガス供給周期Ｔを以下のステップで決定するガス供給周期の最適化方法である。
（１）１／６０・（Ｔ１×Ｎ１) ＝Ｍ±１／Ｘ
前記式を満足する自然数Ｍを求める工程。
（２）１／６０・（Ｔ×Ｎ１）＝Ｍ±１／Ｘ
前記式にＭを代入してＴを求め、この結果から新たなガス供給周期Ｔを決定する工程。
【発明の効果】
【００３５】
本発明の成膜装置、成膜方法、回転数の最適化方法及び記憶媒体によれば、次のような優れた作用効果を発揮することができる。
被処理体の表面にガスを順次供給して反応生成物からなる層を積層することにより薄膜を形成する場合において、被処理体の回転数とガス供給周期との関係から、所定のサイクルの間、被処理体から見て任意の複数点からガスが供給される様に、積極的に同期させる事により、被処理体に対する成膜のガス供給方向依存性を排除して、成膜した膜の膜厚の面内均一性の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の係る成膜装置の一例を示す縦断面構成図である。
【図２】成膜装置（加熱手段は省略）を示す横断面構成図である。
【図３】成膜装置における条件１での各種のガスの供給のタイミングを示すタイミングチャートである。
【図４】ＡＬＤの任意に設定された繰り返し数Ｐと最適なガス供給開始位置（位置）との関係を示す図である。
【図５】基板から見てガス供給開始位置（位置）が移動して行く状態を示す図である。
【図６】各種ガスの条件２での供給タイミングの一例を示すタイミングチャートである。
【図７】ガス供給開始位置を３度刻みで３０サイクル分移動した時の様子を示す図である。
【図８】等分割供給法の基板に対するガス供給開始位置の移動角とＡＬＤの各サイクルにおける回転角θ（ラジアン）の関係を示す図である。
【図９】回転角等を変化させるようにした時のガス供給方向の移動角とＡＬＤの各サイクルにおける回転角の関係を示す図である。
【図１０】供給ガスをＡガス及びＢガスとしてＡＬＤの１サイクルの周期内での供給のタイミングを示す図である。
【図１１】分割数Ｋと分解能Ｑの比率Ｒが２／３の時の移動角αとステップ角度βとの関係を示す図である。
【図１２】被処理体の１周分をゾーン毎に不均等に分割する第４実施例を説明する説明図である。
【図１３】第５実施例の具体的数値例を示す図である。
【図１４】密度ｄ、分割数Ｋｂ、移動角α２の関係を示すグラフである。
【図１５】ＡＬＤにおける一般的なガスの供給のタイミングを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下に、本発明に係る成膜装置、成膜方法、回転数の最適化方法及び記憶媒体の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
図１は本発明の係る成膜装置の一例を示す縦断面構成図、図２は成膜装置（加熱手段は省略）を示す横断面構成図、図３は成膜装置における条件１での各種のガスの供給のタイミングを示すタイミングチャートである。尚、ここでは第１のガスであるＡガスの一例として原料ガスとしてシラン系のガスであるジクロロシラン（ＤＣＳ）を用い、第２のガスであるＢガスの一例として支援ガスとして窒化ガスの１つであるアンモニアガス（ＮＨ３ ）を用い、このＮＨ３ ガスをプラズマにより活性化してシリコン窒化膜（ＳｉＮ）を成膜する場合を例にとって説明する。
【００３８】
図示するように、プラズマを形成することができるこの成膜装置２は、下端が開口された有天井の円筒体状の処理容器４を有している。この処理容器４の全体は、例えば石英により形成されており、この処理容器４内の天井には、石英製の天井板６が設けられて封止されている。また、この処理容器４の下端開口部には、例えばステンレススチールにより円筒体状に成形されたマニホールド８がＯリング等のシール部材１０を介して連結されている。
上記処理容器４の下端は、上記マニホールド８によって支持されており、このマニホールド８の下方より複数枚の被処理体としての基板、すなわち半導体ウエハＷを多段に載置した保持手段としての石英製のウエハボート１２が昇降可能に挿脱自在になされている。本実施例の場合において、このウエハボート１２は、複数本、例えば４本の支柱１２Ａを含んでおり、この支柱１２Ａには、例えば５０〜１００枚程度の直径が３００ｍｍのウエハＷを略等ピッチで多段に支持できるようになっている。また、一般的にこの種の装置に使用されるウエハボート１２は、ウエハＷを水平状態で一方向から挿脱可能なようになされている。従って、上記４本の支柱１２Ａは、ウエハＷの半円弧の外周部分のゾーンに沿って配列されており、他方の半円弧の外周部分のゾーン側よりウエハＷを挿脱するようになっている。
【００３９】
このウエハボート１２は、石英製の保温筒１４を介してテーブル１６上に載置されており、このテーブル１６は、マニホールド８の下端開口部を開閉する例えばステンレススチール製の蓋部１８を貫通する回転軸２０上に支持される。
そして、この回転軸２０の貫通部には、例えば磁性流体シール２２が介設され、この回転軸２０を気密にシールしつつ回転可能に支持している。また、蓋部１８の周辺部とマニホールド８の下端部には、例えばＯリング等よりなるシール部材２４が介設されており、処理容器４内のシール性を保持している。
上記した回転軸２０は、例えばボートエレベータ等の昇降機構（図示せず）に支持されたアーム２６の先端に取り付けられており、ウエハボート１２及び蓋部１８等を一体的に昇降して処理容器４内へ挿脱できるようになされている。ここで上記回転軸２０の下端部は、アーム２６の先端に設けた駆動機構２１に連結されており、上記ウエハボート１２を回転し得るようになっている。上記駆動機構２１としては、正確な位置決め、割り出しが可能なパルスモータ例えば、ステッピングモータを用いることができる。
【００４０】
このマニホールド８には、処理容器４内の方へプラズマ化される支援ガスとして、例えばアンモニア（ＮＨ３ ）ガスを供給する支援ガス供給手段２８と、原料ガスとして例えばシラン系ガスのＤＣＳ（ジクロロシラン）ガスを供給する原料ガス供給手段３０と、パージガスとして不活性ガス、例えばＮ２ ガスを供給するパージガス供給手段３２とが設けられる。具体的には、上記支援ガス供給手段２８は、上記マニホールド８の側壁を内側へ貫通して上方向へ屈曲されて延びる石英管よりなる支援ガス分散ノズル３４を有している。この支援ガス分散ノズル３４には、その長さ方向に沿って複数（多数）のガス噴射口３４Ａが所定の間隔を隔てて形成されており、各ガス噴射口３４Ａから水平方向に向けて略均一にアンモニアガスを噴射できるようになっている。
【００４１】
また同様に上記原料ガス供給手段３０も、上記マニホールド８の側壁を内側へ貫通して上方向へ屈曲されて延びる石英管よりなる原料ガス分散ノズル３６を有している。ここでは上記原料ガス分散ノズル３６は２本設けられており（図２参照）、各原料ガス分散ノズル３６には、その長さ方向に沿って複数（多数）のガス噴射口３６Ａが所定の間隔を隔てて形成されており、各ガス噴射口３６Ａから水平方向に向けて略均一にシラン系ガスであるＤＣＳガスを噴射できるようになっている。尚、この非プラズマガス分散ノズル３６は２本でなく、１本のみ設けるようにしてもよい。また同様に上記パージガス供給手段３２は、上記マニホールド８の側壁を貫通して設けたガスノズル３８を有している。上記各ノズル３４、３６、３８には、それぞれのガス通路４２、４４、４６が接続されている。
【００４２】
そして、各ガス通路４２、４４、４６には、それぞれ開閉弁４２Ａ、４４Ａ、４６Ａ及びマスフローコントローラのような流量制御器４２Ｂ、４４Ｂ、４６Ｂが介設されており、ＮＨ３ ガス、ＤＣＳガス及びＮ２ ガスをそれぞれ流量制御しつつ供給できるようになっている。これらの各ガスの供給、供給停止、ガス流量の制御、ウエハボート１２の回転数制御、高周波のオン・オフ制御等は例えばマイクロコンピュータ等よりなる制御手段４８により行われる。そして、この制御手段４８は、この成膜装置２の全体の動作も制御することになる。またこの制御手段４８は、上記各種ガスの供給や供給停止の制御、ウエハボート１２の回転数制御、高周波のオン・オフ制御及び装置全体の動作を制御するためのプログラムを記憶する記憶媒体４９を有している。この記憶媒体４９としては、例えばフレキシブルディスク、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）、ハードディスク、フラッシュメモリ或いはＤＶＤ等用いることができる。
【００４３】
ここで制御手段４８は、後述する各実施例の処理態様を実現するように制御する。具体的には、少なくとも１種類以上のガスの供給を行う供給期間と供給の停止を行う供給停止期間とを１回行うサイクルを複数回繰り返す時に、上記ウエハＷの中心から見て、各サイクル毎におけるガス供給開始位置を、ウエハの周方向に順次移動させるように制御する。また制御手段４８には、この成膜装置２の処理条件（成膜レシピー、または単にレシピーと呼ばれる）を入力することができる処理条件入力手段４８Ａが接続されている。この処理条件には、装置の運転条件や上記サイクルの繰り返し数及び／又はウエハの１周分を分割する時の後述する分割数等が含まれている。このサイクルの繰り返し数や分割数は、後述するようにそれぞれ”Ｐ”、”Ｋ”として表される。また制御手段４８自体に装置外部のホストコンピュータ４８Ｂから上記処理条件を送受信する通信機能を有している。
【００４４】
そして、上記処理容器４の側壁の一部には、その高さ方向に沿ってプラズマを発生させて支援ガスを活性化させる活性化手段５０が形成されると共に、この活性化手段５０に対向する処理容器４の反対側には、この内部雰囲気を真空排気するために処理容器４の側壁を、例えば上下方向へ削りとることによって形成した細長い排気口５２が設けられている。具体的には、上記活性化手段５０は、上記処理容器４の側壁を上下方向に沿って所定の幅で削りとることによって上下に細長い開口５４を形成し、この開口５４をその外側より覆うようにして断面凹部状になされた上下に細長い例えば石英製のプラズマ区画壁５６を容器外壁に気密に溶接接合することにより形成されている。これにより、この処理容器４の側壁の一部を凹部状に外側へ窪ませることにより一側が処理容器４内へ開口されて連通された活性化手段５０が一体的に形成されることになる。このプラズマ区画壁５６の内部空間は、上記処理容器４内に一体的に連通された状態となっている。すなわち、上記プラズマ区画壁５６は、処理容器４の一部として構成されており、プラズマ区画壁５６の内部空間は処理容器４内の一部の空間となっている。上記開口５４は、ウエハボート１２に保持されている全てのウエハＷを高さ方向においてカバーできるように上下方向に十分に長く形成されている。
【００４５】
そして、上記プラズマ区画壁５６の両側壁の外側面には、その長さ方向（上下方向）に沿って互いに対向するようにして細長い一対のプラズマ電極５８が設けられると共に、このプラズマ電極５８にはプラズマ発生用の高周波電源６０が給電ライン６２を介して接続されており、上記プラズマ電極５８に例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電圧を印加することによりプラズマを発生し得るようになっている。尚、この高周波電圧の周波数は１３．５６ＭＨｚに限定されず、他の周波数、例えば４００ｋＨｚ等を用いてもよい。
そして、上記処理容器４内を上方向に延びていく支援ガス分散ノズル３４は途中で処理容器４の半径方向外方へ屈曲されて、上記プラズマ区画壁５６内の一番奥（処理容器４の中心より一番離れた部分）に位置され、この一番奥の部分に沿って上方に向けて起立させて設けられている。従って、高周波電源６０がオンされている時に上記支援ガス分散ノズル３４のガス噴射口３４Ａから噴射されたアンモニアガスはここで活性化されて処理容器４の中心に向けて拡散しつつ流れるようになっている。
【００４６】
そして上記プラズマ区画壁５６の外側には、これを覆うようにして例えば石英よりなる絶縁保護カバー６４が取り付けられている。また、この絶縁保護カバー６４の内側部分には、図示しない冷媒通路が設けられており、冷却された窒素ガスを流すことにより上記プラズマ電極５８を冷却し得るようになっている。
そして上記プラズマ区画壁５６の開口５４の外側近傍、すなわち開口５４の外側（処理容器４内）の両側には、上記２本の原料ガス分散ノズル３６が起立させて設けられており、これに設けた各ガス噴射口３６Ａより処理容器４の中心方向に向けてシラン系ガスを噴射し得るようになっている。
【００４７】
一方、上記開口５４に対向させて設けた排気口５２には、これを覆うようにして石英よりなる断面コ字状に成形された排気口カバー部材６６が溶接により取り付けられている。この排気口カバー部材６６は、上記処理容器４の側壁に沿って上方に延びており、処理容器４の上方のガス出口６８より図示しない真空ポンプ等を介設した真空排気系により真空引きされる。そして、この処理容器４の外周を囲むようにしてこの処理容器４及びこの内部のウエハＷを加熱する筒体状の加熱手段７０が設けられている。
【００４８】
次に、以上のように構成された成膜装置を用いて行なわれる条件１での各種ガスの供給のタイミングについて図３も参照して説明する。ここでは成膜処理として、ウエハ表面に低温で間欠的にプラズマを用いてシリコン窒化膜を形成する場合を例にとって説明する。すなわち、原料ガスであるＤＣＳガスと支援ガスであるＮＨ３ ガスとを間欠的に、すなわちパルス的に交互に供給すると共に、ＮＨ３ ガスを供給する時にこれをプラズマにより活性化させるようにしている。ここで図３において各ガスの供給のパルスの立ち上がり位置がガス供給開始位置となる。この点は、これ以降に説明するガス供給の他の図においても同様である。
まず、常温の多数枚、例えば５０〜１００枚の３００ｍｍサイズのウエハＷが載置された状態のウエハボート１２を予め所定の温度になされた処理容器４内にその下方より上昇させてロードし、蓋部１８でマニホールド８の下端開口部を閉じることにより容器内を密閉する。
【００４９】
そして処理容器４内を真空引きして所定のプロセス圧力に維持すると共に、加熱手段７０への供給電力を増大させることにより、ウエハ温度を上昇させてプロセス温度を維持し、各種の処理ガスを原料ガス供給手段３０及び支援ガス供給手段２８からそれぞれ交互に間欠的に供給して回転しているウエハボート１２に支持されているウエハＷの表面にシリコン窒化膜を形成する。この際、支援ガスを供給する時に高周波電源（ＲＦ電源）６０をオンしてプラズマを発生させる。
【００５０】
具体的には、ＮＨ３ ガスは支援ガス分散ノズル３４の各ガス噴射口３４Ａから水平方向へ噴射され、また、ＤＣＳガスは原料ガス分散ノズル３６の各ガス噴射口３６Ａから水平方向へ噴射され、両ガスが反応してシリコン窒化膜が形成される。この場合、上記両ガスは、連続的に供給されるのではなく、図３に示すように互いにタイミングをずらして、間に真空引きして容器内に残留するガスを排除する間欠期間（パージ期間）Ｔ３、Ｔ４を挟んで交互に間欠的に繰り返し供給され、シリコン窒化膜の薄膜を一層ずつ繰り返し積層する。この際、上記ＮＨ３ ガスは、図３（Ｂ）に示すように、ＮＨ３ ガスを単独で流す時には、図３（Ｃ）に示すようにＲＦ電源がオンされてプラズマが発生し、供給されるＮＨ３ ガスを活性化して活性種等が作られ、反応（分解）が促進される。また間欠期間Ｔ３、Ｔ４では、不活性ガスであるＮ２ ガスを処理容器４内へ供給して残留ガスを排除するようにしてもよいし、或いは、全てのガスの供給を停止したまま真空引きを継続して行うことにより（バキュームとも称す）、処理容器４内の残留ガスを排除するようにしてもよい。図３中において、ＤＣＳガスを流す期間はＴ１、ＮＨ３ ガスを流す期間はＴ２、ＤＣＳガスの供給停止後にＮＨ３ ガスの供給を開始するまでの間欠期間はＴ３、ＮＨ３ ガスの供給停止後にＤＣＳガスの供給を開始するまでの間欠期間はＴ４としている。
【００５１】
ここで上記成膜処理のプロセス条件について説明すると、ＤＣＳガスの流量は１００〜３０００ｓｃｃｍの範囲内、例えば１０００ｓｃｃｍ（１ｓｌｍ）であり、ＮＨ３ ガスの流量は１００〜３０００ｓｃｃｍの範囲内、例えば１０００ｓｃｃｍである。またプロセス温度はＣＶＤ成膜処理よりも低い温度であり、具体的に室温〜６００℃程度、例えば５５０℃である。
【００５２】
またプロセス圧力は２７Ｐａ（０．２Ｔｏｒｒ）〜１３３０Ｐａ（１０Ｔｏｒｒ）の範囲内であり、例えば吸着工程では１Ｔｏｒｒ、プラズマを用いる窒化工程では０．３Ｔｏｒｒである。プロセス圧力が２７Ｐａよりも小さい場合には、成膜レートが実用レベル以下になり、また１３３０Ｐａよりも大きい場合には、プラズマが十分に発生しなくなってしまう。
【００５３】
次に、本発明の成膜方法について図４乃至図７も参照して説明する。本発明方法の第１実施例の特徴は、前述したように、少なくとも１種類以上のガスの供給を行う供給期間と供給の停止を行う供給停止期間とを１回行うサイクルを複数回繰り返す時に、ウエハＷの中心から見て、上記の各サイクル毎におけるガス供給開始位置を、ウエハの順方向に順次移動させるように制御するようにした点にある。具体的には、例えば第１実施例では、少なくとも１種類以上のガスの供給を行う供給期間と供給の停止を行う供給停止期間とを１回行うサイクルを複数回繰り返す時に、上記サイクルの繰り返し数をＰ（Ｐは２以上の自然数）として上記被処理体であるウエハＷの中心から見て、上記Ｐ回の各サイクル毎におけるガス供給開始位置を、上記ウエハの１周分の周囲を分割数Ｋ（ただしＫ＝Ｐ）個に分割した１つ分ずつだけ上記ウエハの周方向へ順次移動する様に制御するようにしている。この第１実施例では、サイクルの繰り返し数Ｐとウエハの１周分の周囲の分割数Ｋが同一となる場合を設定している。尚、他の実施例ではＰ≠Ｋの場合もある。
【００５４】
まず、本発明方法の第１実施例についての基本的な考え方について説明する。図４はＡＬＤの任意に設定された繰り返し数Ｐと最適なガス供給開始位置（位置）との関係を示す図、図５は基板から見てガス供給開始位置（位置）が移動して行く状態を示す図、図６は各種ガスの条件２での供給タイミングの一例を示すタイミングチャート（ＲＦの記載は省略）、図７はガス供給開始位置を３度刻みで３０サイクル分移動した時の様子を示す図である。
【００５５】
まず、ＡＬＤにおけるガス供給タイミングと基板の回転数との関係を図４を用いて説明する。ここでは基板の中心に対してガス供給開始位置の数Ｋ（２以上の自然数）を増加した場合を示し、発明の理解を容易にするために円をＫ個に均等に分割したものとして説明する。
先に述べたように、基板の回転数をＮ（ｒｐｍ）とすれば、ＡＬＤの１サイクル（Ａガスが供給されてから、次のＡガスが供給されるまでの時間）Ｔ（秒）にウエハボート（基板）が回転する角度θ（ラジアン）は、以下のようになる。
θ＝（１／６０）・Ｎ×Ｔ×２π  （ラジアン）  …  （１）式
【００５６】
一方ＡＬＤプロセスにおける、ＡＬＤの繰り返し数Ｐ（２以上の自然数、以下同様）の場合において基板とガス供給開始位置の関係を考察すると、膜厚の面内均一性を向上させるためには基板の中心に対してガス供給開始位置をウエハの周方向に均等に分割するように分散させて設けるのがよく、この分割数をＫとすれば、Ｋが２、３、４の場合のガス供給開始位置の最適な例を図４に示す。ここでは単純化の為、Ｐ＝Ｋとし、ガスは１種類、ガス供給口は基板周縁部において１箇所とする。
図４では基板（基板の中心）から見たガス供給開始位置の相対的位置を１、２、３、４にて示す。この場合、基板が回転しても良いし、基板に対してガス供給口（ガス噴射口に対応）が回転してもよい。すなわち、ウエハボート１２が固定で、分散ノズル３４、３６側が回転するようにしてもよい。
【００５７】
この関係から、明らかなように、一般的にＡＬＤの繰り返し数Ｐ（２以上の自然数、以下同様）のプロセスは、基板の中心から見て、ガス供給開始位置を複数箇所、つまりＫ箇所に設定すれば、ＡＬＤの１サイクル毎に１／Ｐ（＝１／Ｋ）回転ずつガス供給開始位置を移動してゆく事が、基板に対してガス供給開始位置を均等化することになり、成膜時のガス供給方向依存性を解消する点で望ましい事が分かる。ここでは上記Ｋ箇所は、基板の１周分の周囲を均等に分割数Ｋ個に分割したときの位置を示している。
この関係を図５に示すが、図５におけるガス供給方向の移動は時計回転方向であるが、反時計回転方向であっても良い事は明らかである。すなわち、基板の１周分の周囲を均等にＰ個に分割して、ガス供給開始位置は１サイクル毎にＫ個に分割した１つ分ずつだけ基板の周方向へ順次移動する様になっている。
【００５８】
つまり、ＡＬＤの１サイクルをＰ回繰り返すプロセスでは、ＡＬＤの１サイクルの周期Ｔ、基板とガス供給口（ガス供給開始位置）との相対的回転数をＮとすれば、Ａガスが供給されてから次のＡガスが供給されるまでの時間、すなわち１サイクルの周期Ｔの間に、基板とガス供給口との相対的回転が（ｎ＋１／Ｋ）回転、すなわちｎ回と１／Ｋ回転、或いは（ｎ−１／Ｋ）回転したと仮定すると、基板の回転する角度θは以下のようになる。
θ＝（ｎ±１／Ｋ）×２π（ラジアン）  …  （２）式
ここでｎは自然数（以下、同じ）であり例えば、ｎが２であれば２回転して更に１／Ｋ回転することを表す。そして、先の（１）式との関係より、次の関係式が成り立つ。
（ｎ±１／Ｋ）＝（１／６０）・Ｎ×Ｔ    …    （３）式
尚、両辺より２πは削除している。
【００５９】
従って、ＡＬＤの１サイクルをＰ回繰り返すプロセスでは、（３）式を満たすようにＡＬＤの１サイクルの周期Ｔ、基板とガス供給口との相対的回転数をＮに設定すれば、基板の中心から見て、ガス供給開始位置（ガス供給開始方向）がＫ箇所あり、しかも、１サイクル毎に１／Ｋ回転ずつ基板の周方向へ移動しているのでガス供給開始位置が成膜中において重なる事がなく、基板に対して均等にガスが供給されて成膜時のガス供給方向依存性による膜厚の不均一を解消することが可能である。
以後、（３）式を満たす関係で、基板の回転数とガス供給開始位置を制御する方式を便宜上「等分割供給法」と呼ぶ。この時のＫを「分割数」と呼び、１サイクル毎にガス供給開始位置が移動する角度、例えば図５の”１”から”２”又は”２”から”３”への移動角を「移動角」と呼ぶ事とする。
【００６０】
上記等分割供給法を、新たな図６に示す各ガスの条件２での供給タイミングに適用した場合に関して説明する。図６ではＲＦの印加のタイミングは図３の場合と同様にＢガス（ＮＨ３ ）の供給時に印加するようにしている。
先に説明した本実施例では、Ａガスの供給口が２箇所あるが、ガスの供給方向としては、２箇所から合流されたガスが１箇所から供給されると考える事とする。又Ａガス、Ｂガスの供給位置は互いに変化しない事を前提とする。
上記条件２では、吸着工程であるＡガス（例えばＤＣＳガス）の供給期間Ｔ１は２５秒、Ａガスの供給を停止すると共に処理容器内を真空引きしてパージする期間Ｔ３が３０秒、反応工程（窒化工程）である単独のＢガス（例えばＮＨ３ ガス）の供給期間Ｔ２は１０秒、Ｂガスの供給を停止すると共に処理容器内を真空引きしてパージする期間Ｔ４が３０秒である。
【００６１】
今、基板の回転数をＮ１＝１．９（ｒｐｍ）とすると、先の条件２より１サイクルＴ＝９５秒、ＡＬＤの１サイクルの間に、基板の回転する回転回数ｍ＝θ／２πは、先の（１）式より以下のようになる。
ｍ＝θ／２π＝（１／６０）×１．９×９５＝３＋１／１２０
つまり、ＡＬＤの１サイクルで、基板は３回転と１／１２０回転することになる。これはＡＬＤ１２０サイクルで回転回数ｍ＝１２０×（３＋１／１２０）＝３６１回転となり、１２０サイクル目で初めてガス供給周期と回転周期が同期する。つまり１１９ＡＬＤサイクル以下では非同期である。要求されるＡＬＤの堆積膜厚が１００Å以下の薄膜の場合、必要とされるＡＬＤサイクルは、ＡＬＤの１サイクルで成膜される膜厚を１原子層、約１Åと仮定すれば１００ＡＬＤサイクル以下となる。今、３０Åの薄膜を成膜する場合を考えると、図７に示すように基板の中心から見てガス供給開始位置（ガス供給開始方向）は３度（１／１２０回転は３度に相当）刻みに３０サイクル分つまり、９０度移動していく事になる。
【００６２】
このことから明らかなように、条件２ではウエハの回転数を１．９ｒｐｍとして、３０サイクルＡＬＤ成膜する場合は、ガス供給周期と回転周期が同期しないにもかかわらず、ガス供給開始位置がウエハの右サイド上部の９０度の位置に集中して、成膜時のガス供給開始位置依存性による膜厚の不均一が発生する事になる。これは多少の程度の差はあるが、先行技術文献４の段落００２７にて指摘された、ウエハの回転周期とガス供給周期とが同期する場合の膜厚の均一性が得られない結果とほぼ同程度の結果となる。
【００６３】
この事から明らかな様に、ＡＬＤにおけるガス供給タイミングと、基板の回転回数との関係は単に、ガス供給周期とボート回転周期が同期しない様に設定するだけでは不十分である。特にＡＬＤにおいて薄膜を形成する場合は、ＡＬＤの繰り返しサイクル数が少なくなる為、条件２で示したように、ウエハから見てＡＬＤの１サイクルでガス供給開始位置の移動角が少ないと、ガス供給開始位置に偏りが生じて、成膜時のガス供給方向依存性による膜厚の不均一が発生する。
【００６４】
＜第１実施例＞
本発明の成膜装置２を用いて、上記条件２で３０サイクルＡＬＤ成膜する場合について説明する。先ず予め装置の運転条件が入力される。処理温度、処理圧力、ガス流量等のデータに上記条件２及び、処理ガスの供給開始方向の数を決める分割数Ｋが含まれた形で処理レシピーとして、制御手段４８に接続された処理条件入力手段４８Ａからオペレータによりデータ入力される。または上位のホストコンピュータから処理レシピーとして制御手段４８にデータ転送される場合もある。制御手段４８は予め内蔵されプログラムにより指定された分割数Ｋを満足する回転数を決定する。今レシピーにより指定された分割数ＫをＫ＝３０とすれば、これを実現する基板の回転数Ｎ１は、制御手段４８により、下記のごとく演算されてＮ１が決定され、所定のタイミングで駆動機構２１がウエハボート１２を回転数Ｎ１で回転させることにより発明の目的が達成される。
【００６５】
［演算例］
まず条件２より１サイクルの期間Ｔ＝９５秒であるので、先の（３）式より次のようになる。
（ｎ±１／３０）＝（１／６０）・Ｎ１×９５
従って、Ｎ１＝６０／９５・（ｎ±１／３０）となる。
ここでｎ＝１とすれば、以下のようになる。
Ｎ１＝６０／９５・（１±１／３０）＝２（３０±1)・（１／９５）
上記式で”＋”の場合を選択すると、Ｎ１＝６２／９５ｒｐｍ＝０．６５２６ｒｐｍとなる。
ＡＬＤの１サイクルの間に、基板の回転する回転回数ｍ＝θ／（２π）は、先の（１）式より以下のようになる。
ｍ＝θ／（２π）＝（１／６０）×（６２／９５)×９５＝３１／３０＝（１     ＋１／３０）回転
【００６６】
つまり、１回転と１／３０回転する事になり、３０サイクルで基板から見てガス供給開始位置は３０等分割された方向から順次供給される事になる。換言すると、１サイクルの成膜を行う毎にガス供給開始位置（ガス供給開始方向）を１／３０ずつだけ基板の周方向へ相対的に順次移動させるようになっている。これにより、成膜時のガス供給開始位置を指定の分割数にして成膜時のガス供給方向依存性による膜厚の不均一を防止することができる。
また、上記式において”−”の場合を選択すると、Ｎ１＝５８／９５ｒｐｍ＝０．６１０５ｒｐｍとなる。従って、基板の回転する回転回数ｍ＝θ／（２π）は、以下のようになる。
ｍ＝θ／（２π）＝（１／６０）×（５８／９５)×９５＝２９／３０＝（１  −１／３０）回転
つまり、１回転から１／３０回転だけ遅れる事になり、上述したと同様の効果を発揮することができる。
【００６７】
ここで回転数Ｎ１の値を大きくしたい時には、ｎの値を２、３、４…と変えることにより、回転数は２倍、３倍、４倍…と大きくする事が可能である。この値は、計算上は複数存在するが、実際のプロセスでウエハの回転に支障が出ない範囲で、例えば回転によりウエハボートからウエハが移動しない範囲、または装置の構造に起因する機械的共振を発生させない範囲等を予め求めておいて、この範囲に最も近い数値を、実際の制御の数値として選択することにより実施可能である。
【００６８】
又、計算上の回転数の小数点以下の端数処理においては、例えばＮ１＝５８／９５ｒｐｍ＝０．６１０５ｒｐｍであれば、０．６１０ｒｐｍと０．６１１ｒｐｍとを交互に繰り返すように制御してもよいし、複数回の平均回転数が０．６１０５ｒｐｍとなるように制御する様にしても問題ない。
【００６９】
図８には等分割供給法の基板に対するガス供給開始位置の移動角とＡＬＤの各サイクルにおける回転角θ（ラジアン）の関係を図示する。図８中の左側には基板に対してのガス供給開始位置をＫ０、Ｋ１、Ｋ２…にて示す。この時の回転数Ｎ（ｒｐｍ）と、ＡＬＤの１サイクル（Ａガスが供給されてから、次のＡガスが供給されるまでの時間）Ｔ（秒）の積Ｎ・Ｔが一定であれば、移動角αは一定である。図８中の右側に、横方向に時間軸Ｔを取り、縦方向に回転角を取れば、各ＡＬＤサイクルは１サイクル目＝Ｔ１、２サイクル目＝Ｔ２…、Ｘサイクル目＝Ｔｘ、分割数をｎとすれば、ｎサイクル目＝Ｔｎのように各サイクルの時間軸を等間隔で表記できる。１サイクル＝Ｔ１秒後の回転角をθ１とすれば、各サイクルに対応した回転角θが、縦軸上の２（ｎ＋１）πラジアンの範囲に、等間隔でθ１、θ２、…θｎとして取る事が出来る。
今、先の（１）式から次のようになる。
θｘ＝（１／６０）・Ｎ１×Ｔｘ×２π  …  （５）式
Ｎ１が固定値であれば、θとＴの関係は線形であり、グラフ上に直線Ｌにて表示される。
【００７０】
今、直線Ｌは等分割供給法の計算上の理想直線である。図９は回転角等を変化させるようにした時のガス供給方向の移動角とＡＬＤの各サイクルにおける回転角の関係を示す図である。図９に示す様に、θ１‘、θ２‘、θ３‘…、直線Ｌに対して回転角θの値をある幅で交互に振ったり、サイクルの前半と後半とでふり幅が相殺される様に変化させても、本発明では等分割供給法の成膜時のガス供給方向依存性による膜厚の面内不均一の発生を防止する効果が得られる。
先の（５）式から、回転数Ｎ又はＡＬＤサイクルＴをある幅で交互に変動させても良い。即ち、本発明は計算上の回転数に変えて小数点以下の高位の微小を丸めた数値を使用することも可能である。計算上の回転数の小数点以下の端数処理においては、例えばＮ１＝５８／９５ｒｐｍ＝０．６１０５ｒｐｍであれば、０．６１０ｒｐｍと０．６１１ｒｐｍとを交互に繰り返すようにしてもよいし、複数回の平均回転数が０．６１０５ｒｐｍである様にしてもよい。
【００７１】
又、図９中の回転角において、θ１’、θ２’、θ３’…と表示する点が平均すれば直線Ｌになるように選定される事でも、等分割供給法の成膜時のガス供給方向依存性による膜厚の面内不均一の発生を防止する効果が得られる。この場合、先の（５）式の関係から、回転数Ｎを補正する事でも、ＡＬＤの１サイクルの数値Ｔを補正しても可能であることは先に述べたとおりである。この場合、移動角α１、α２…は等角度にはなり得ないが、移動角の平均が等分割供給法の計算上の移動角とほぼ等しく取ることで本発明の技術思想を達成できる。
【００７２】
図８を用いて、等分割供給法の基板に対するガス供給方向の移動角とＡＬＤの各サイクルにおける回転角θ（ラジアン）の関係を図示して、横方向に時間軸Ｔを取り、縦方向に回転角を取り説明してきたが、これは１つの具体例である。要は少なくとも回転数Ｎ又はガスの供給周期Ｔを変数とする関数をｆとすれば、基板の中心から見てＰ回のサイクルの間の各サイクルにおける各ガス供給開始位置を関数ｆにより決定して、移動する様に制御することを意味する。現実的問題としては、各移動角は等分割が制御し易いが、しかし本技術分野で今後、益々要求が厳しくなる、デバイスの微細化、歩留まりの改善の要求と、基板自体の大口径化の要求に対応する為は、本発明の特筆すべき１つの効果として、従来の成膜装置における基板の回転とガス供給周期を単に非同期に設定する事では、決して成し遂げられない、デバイスの成膜結果からの面内での成膜の不均一性を、成膜装置の関数ｆにより装置へフィードバックすることが挙げられる。この機能を十分に発揮させる為には、単純な線形モデルでの比例配分による分割よりも、より自由度が高い関数を用いる事も必要である。例えば、成膜結果により基板の特定の方向に膜厚の偏りがある場合、この方向の分割数を密にして、その後の成膜結果を改善する事などが挙げられる。もちろんガス供給方向の依存性による膜厚の不均一の抑制にも利用できるが、それ以外の様々な要因による面内膜厚の不均一の抑制に対応することも可能である。
【００７３】
先の第１実施例では、ガスの供給周期であるＡＬＤの１サイクルＴを固定の数値として扱い、回転数Ｎを変化させて任意にガス供給開始位置の数を変える例を示したが、逆に回転数Nを固定の数値として扱い、ガスの供給周期であるＡＬＤ  の１サイクルＴを変化させる制御も可能である。また本発明方法を自動計算機 能付きの成膜装置で実行する場合は、回転数に小数点以下の桁数が多くなっても問題ないが、本発明方法における数値を手計算で求め、この結果の数値のみを成膜装置の制御手段４８のプロセスパラメータに入れて実行する場合は対応が難しい。例えば、回転数の入力項目が小数点以下の桁数に制限がある装置の場合が想定できる。この様な場合は、回転数を固定して、ＡＬＤの１サイクルＴを制御する事で対応できる。
【００７４】
＜第２実施例＞
本発明の成膜装置２を用いて、先の条件２で３０サイクルＡＬＤ成膜する場合に、指定された運転条件に従い回転数を１．９ｒｐｍに固定して、ＡＬＤの１サイクルＴを制御する事により第１実施例と同様に発明の目的が達成される事を、第２実施例として説明する。
先ず第１実施例と同様に、予め装置の運転条件が入力される。制御装置４８はこの場合、例えば処理容器内を真空引きしてパージする時間等を調整することで、予め指定された運転条件の反応ガスの供給順序・供給時間・供給量を変えずにＡＬＤの１サイクルの周期Ｔを、変更可能である。ＡＬＤの１サイクルの周期をＴ１とすれば、Ｋ＝３０、基板の回転数をＮ１＝１．９（ｒｐｍ）とすると、制御手段４８により、下記のごとく演算されてＴ１が決定され、所定のタイミングで処理ガスが供給され発明の目的を達成する事ができる。
【００７５】
［演算例］
先の（３）式より以下の通りとなる。
（ｎ±１／３０）＝（１／６０）・１．９×Ｔ１
従って、Ｔ１＝６０／１．９・（ｎ±１／３０）
ここでｎ＝２とすれば、 (ｎ＝１では、Ｔ１が５０秒に満たない為、当初の運転条件を満足しないので採用できない)。
Ｔ１＝６０／１．９・（２±１／３０）＝２（６０±１）・( １／１．９)
上記式において”＋”の場合を選択すると、Ｔ１＝１２２／１．９＝６４．２１０（秒）となる。すなわち、図６に示す真空引きパージ期間Ｔ２、Ｔ４を３０ｓｅｃから１４．６０５ｓｅｃに短縮することで達成できる。
【００７６】
ＡＬＤの１サイクルの間に、基板の回転する回転回数ｍ＝θ／２πは、先の（１）式より以下の通りとなる。
ｍ＝θ／（２π）＝（１／６０）×（１．９)×１２２／１．９＝６１／３０  ＝（２＋１／３０) 回転
つまり、２回転と１／３０回転する事になり、３０サイクルで基板の中心から見てガス供給開始位置は３０等分割された方向から順次供給される事になり、成膜時のガス供給方向依存性による膜厚の面内不均一を抑制することができる。
上記式において”−”の場合を選択すると、１回転から１／３０回転遅れる事になり、同様の効果を発揮することができる。
【００７７】
一方、ｎ＝３とすれば、以下の式のようになる。
Ｔ１＝６０／１．９・（３±１／３０）＝２（９０±１) ・（１／１．９)
上記式において”＋”の場合を選択すると、Ｔ１＝１８２／１．９＝９５．７８９（秒）となる。従って、ＡＬＤの１サイクルの間に基板の回転する回転回数ｍ＝θ／（２π）は先の（１）式より以下のようになる。
ｍ／（２π）＝（１／６０）×（１．９)×１８２／１．９＝９１／３０＝（  ３＋１／３０）回転
例えば条件２のパージ時間である期間Ｔ３と期間Ｔ４の合計を０．７８９秒増加する事で、ＡＬＤの１サイクルで３回転と１／３０回転する事になり、３０サイクルで基板の中心から見てガス供給開始位置は３０等分割された方向から順次供給される事になり、成膜時のガス供給方向依存性による膜厚の不均一を防止することができる。
尚、この時の移動角θ１は、次のようになる。上記式より１サイクルで基板は３回転と０．０３３３３回転することになる。即ちθ１＝０．０３３３３×３６０度＝１２度である。以上の説明から１サイクルの周期Ｔ１は計算上複数存在するが、実際のプロセスでのガスの供給・排気・パージのＡＬＤサイクルに最も近い数値を、実際の制御の数値として選択することにより実施可能である。
【００７８】
一般的にＡＬＤの繰り返しサイクル数は多いもので数百回を超えるものもある。ここで等分割供給法により、例えばサイクル数Ｐが１０００のＡＬＤ成膜を先の条件２により実施する場合の基板の回転数の一例を求める。
先の（３）式にＫ＝１０００、Ｔ＝９５を代入して”（ｎ＋１／１０００）＝９５／６０・Ｎ”となるので、以下に示すような回転数Ｎが求められる。
ｎ＝１の時    Ｎ＝（１００１×６０）／（１０００×９５）＝０．６３２２１０５（ｒｐｍ）
ｎ＝２の時    Ｎ＝（２００１×６０）／（１０００×９５）＝１．２６３７８９４（ｒｐｍ）
ｎ＝１０の時  Ｎ＝（１０００１×６０）／（１０００×９５）＝６．３１６４２（ｒｐｍ）
この時の移動角は、１／Ｋ回転＝１／１０００回転であり、角度にすれば０．３６度である。これはｎの値を大きく取っても変化がない。
【００７９】
この様に、ＡＬＤの繰り返し数Ｐが多い成膜では移動角が微小になり、後に述べるパルスモータの分解能からくるスッテプ角度を下回る様な場合は、ＡＬＤの繰り返し数Ｐである１０００を分割して、例えばこの例では１／５として２００回とし、分割数Ｋ＝２００にて等分割供給法を適用し、この２００回を５回繰り返す事でも成膜時のガス供給方向依存性による膜厚の面内均一性の低下を抑制することができる。
【００８０】
上述のように繰り返し数Ｐが多い場合を一般化すると、次のようになる。すなわち、少なくとも１種類以上のガスの供給を行う供給期間と供給の停止を行う供給停止期間とを１回行うサイクルを複数回繰り返す時に、上記サイクルの繰り返し数をＰ（Ｐは２以上の自然数）として上記被処理体であるウエハの中心から見て、上記Ｐ回の各サイクル毎におけるガス供給開始位置を、上記ウエハの１周分の周囲を分割数Ｋ（ただしＫ≦Ｐとし、Ｋは自然数とする）個に分割した１つ分ずつだけ上記ウエハの周方向へ順次移動する様に制御する。上記Ｋ≦Ｐの式で、分割数Ｋと繰り返数Ｐとが等しいＫ＝Ｐの場合は先に説明した通りである。
【００８１】
上述のようにＡＬＤの繰り返し数Ｐの約数（Ｐ及び１を除く）の一つを分割数Ｋとし、ウエハＷをＰ／Ｋ周だけ回転するように制御すればよい。例えば、ＡＬＤの繰り返し数Ｐが１００の場合には、分割数Ｋを、”１００”の約数（１００及び１を除く）である”２”、”４”、”５”、”１０”、”２０”、”２５”、”５０”内のいずれかに設定すればよい。そして、分割数Ｋとして例えば”５”を選択した場合には、成膜時にウエハを２０（＝Ｐ／Ｋ＝１００／５）回転させることになる。
【００８２】
ここで、ＡＬＤ成膜における、ガス供給タイミングと回転数の関係に関して、一般化した図１０のタイミンググラフを基に考察する。図１０は供給ガスをＡガス及びＢガスとして、ＡＬＤの１サイクルの周期Ｔ内で、Ａガスの供給時間をＴｍ、Ｂガスの供給時間をＴｓとして、ＴｍとＴｓは重なる事がなく、Ｔｍ＞Ｔｓの場合のタイミンググラフである。
この場合、まず第１のガスであるＡガスがＴｍ秒間だけ噴射されてウエハへのＡガスの吸着が行われる。続いて真空パージが行われＡガスが排除された後、第２のガスであるＢガスがＴｓ秒間だけ噴射されてウエハへのＢガスの吸着が行われる。以上のような操作が繰り返し行われる。そして、この供給時間が短いＢガスの吸着によりウエハ表面で反応が起こり１原子層の薄膜が堆積される。
【００８３】
この関係から、供給時間が長いＡガスと回転数Ｎの関係は、Ａガスが供給されている間Ｔｍの回転角度をθＬとすれば、先の（１）式より以下のようになる。
θＬ＝（Ｔｍ・Ｎ）×（１／６０）・２π
今、θＬが、１回転以上であれば、基板に対してＡガスを二重・三重に供給する事になる。１回のガス供給で基板上に完全な１原子層の吸着が行われるか否かは、当該ガスの付着確率、圧力、暴露時間等により左右される。しかし極端な多重供給はＡＬＤ反応に寄与しないガス供給結果となり、Ａガスの使用効率上好ましくない。本願では、安全を見て４回供給を一応の限度とする。
従ってθＬ≦２π×４の関係が好ましい。
従って、θＬ＝（Ｔｍ・Ｎ）×（１／６０）・２π≦８π
これをＮに関して求めれば、以下のようになる。
Ｎ≦２４０／Ｔｍ  …  （８）式
つまり回転数Ｎは、ＡＬＤ成膜に寄与するガスの内で、最も供給時間が長いガスの供給時間の逆数の２４０倍以下である。
従って、先の１０００回のＡＬＤ成膜を条件２より実施する場合の基板の回転数は、Ｔｍ＝２５であるから、上記（８）式より、Ｎ≦２４０／Ｔｍ＝２４０／２５＝９．６であり、回転数Ｎは以下のようになる。
ｎ＝１５の時  Ｎ＝（１５００１×６０）／（１０００×９５）＝９．４７（ｒｐｍ）が最大となる。
ｎ＝１６の時  Ｎ＝（１６００１×６０）／（１０００×９５）＝１０．１０（ｒｐｍ）は上記（８）式を満たさない。ｎが１６以上では回転数が上記（８）式の上限を超えて、ガスの使用効率の点では好ましくない。
【００８４】
本発明の実施例では、ウエハボートの回転は、回転軸２０を通じ、例えばボートエレベータ等の昇降機構（図示せず）に支持されたアーム２６の先端に取り付けられた正確な位置決め、割り出しが可能なパルスモータ例えば、ステッピングモータのような駆動機構２１により行われる。このステッピングモータは、現在２相ステッピングモータと５相ステッピングモータ等が市販されており、２相ステッピングモータの場合、ステップ角度は通常１．８度であり、１回転２００パルスで１回転を分割してパルス数により回転角度を正確に制御することが可能である。５相ステッピングモータでは、ステップ角度は通常０．７５度であり１回転を４８０パルスで分割してパルス数により回転角度を正確に制御可能である。最近では更に分解能を上げたものも発表されている。又各種サーボモータを使用すれば、更なる高分解能を得る事も可能である。例えばオリエンタルモータ株式会社のＮＸシリーズのカタログ上の分解能は１００〜１０００００（°／パルス）である。歯車等の変速機で変速、例えば減速して見かけ上の分解能を上げることも可能であるが、分解能に限界があることも事実である。この点を考慮して、モータによる回転制御を容易にする為、本発明の等分割供給法での移動角をモータのステップ角の整数倍に取る方法に関して説明する。
【００８５】
ＡＬＤの繰り返し回数Ｐから初期の等分割供給法を適用して求めた移動角が、モータのステップ角度の整数倍でない場合、パルスモータの制御が複雑である。この問題を解決する為に、以下のモデルを設定して説明する。
今、ＡＬＤの繰り返し回数をＰ、分割数をＫとすれば、移動角αは、移動角α＝３６０°／Ｋ、モータの分解能をモータ軸の１回転に要するパルス数Ｑと定義すれば、例えば、２相ステッピングモータの場合、ステップ角度は通常１．８度、分解能Ｑはモータ１回転に要するパルス数であるから、３６０度／２００＝１．８度、分解能はＱ＝２００となる。モータのステップ角度をβとすれば、β＝３６０°／Ｑ＝１．８度、今、Ｋに比べてＱが多い場合を例にとり、比率をＲとすれば、Ｒ＝Ｋ／Ｑとしてこの関係を図１１に示す（図１１はＲ＝２／３の具体例を示す）。図１１は分割数Ｋと分解能Ｑの比率Ｒが２／３の時の移動角αとステップ角度βとの関係を示す図である。
【００８６】
この図では、αとβの関係は、Ｒ・α＝β、（Ｋ／Ｑ）・α＝βである。
即ちＫ・α＝Ｑ・β  …（９）式（ただし、Ｋ、Ｑは互いに共通因数を含まない）
上記（９）式は、Ｑ＜Ｋの関係でも成り立つ。
分割数をＫ＝１６０として、Ｑ＝２００とすれば、初期の移動角α＝３  ６０／１６０＝２．２５°（ステップ角度の整数倍ではない）より、次のようになる。
Ｒ＝Ｋ／Ｑ＝１６０／２００＝４／５
そして、上記（９）式より、次のようになる。
４・α＝５・β
ここで５・βはモータのステップ角度の５倍であるから５×１．８°＝９°となる。
この時４・αを新たな移動角とすれば、４×２．２５°＝９°となる。
従って、新たに移動角を９°とすれば新たな分割数は３６０／９＝４０
Ｋ’＝４０として、等分割供給法を適用して、モータの分解能Ｑに対応した移動角と、これを実現する回転数Ｎと、ＡＬＤの１サイクルＴの関係を導く事が可能である。
【００８７】
又、この時の分割数Ｋ’、新たな移動角をα’とすれば、移動角をα’をさらに整数倍しても、モータの分解能Ｑに対応した移動角に変わりはない。従って例えば移動角を（ｎ×α’）とすれば、この時の分割数は（Ｋ’／ｎ）の関係を有する。
以上整理すると、モータの分解能を１回転に要するパルス数Ｑと定義すればＡＬＤの繰り返し回数をＰ、分割数をＫ、移動角αが（３６０°／Ｋ)である時、  αがモータのステップ角βの整数倍でない時、
Ｋ・α＝β・Ｑ  …  （９）式  （ただし、Ｋ、Ｑは互いに共通因数を含まない）
この関係から、Ｋ・α＝β・Ｑを新たな移動角α’として、再度、等分割供給法を適用してモータのステップ角の整数倍の新たな移動角α’に設定する事により、モータの回転制御を容易化できる。
又この時、移動角α’をさらに整数倍（ｎ）に取る事も可能で、この時の分割数は（Ｋ’／ｎ）関係を有する。
【００８８】
更にモータと回転軸２０との間に、変速機構を介在させる場合、変速比＝回転軸２０の１回転に対してモータがＧ回転の場合、変速比を１／Ｇとすれば、先に求めた新たな等分配角度に対して更に１／Ｇ倍する様に再度等分配角度を設定することも可能である。
【００８９】
＜第３実施例＞
以上の関係を応用して条件２のタイミンググラフで、Ｋ＝１６０、使用するモータの分解能Ｑ＝２００、Ｎを小数点以下が丸まった数値にした場合のＡＬＤサイクルタイムＴｘを求めて見る。
Ｒ＝Ｋ／Ｑ＝１６０／２００＝４／５
上記（９）式より、４・α＝５・β
５・βはモータのステップ角度の５倍であるから  ５×１．８°＝９°
この時４・αを新たな移動角とすれば、移動角は４×２．２５°＝９°となる。
従って、新たに移動角を９°とすれば  新たな分割数Ｋ’は３６０／９＝４０
先の（３）式より  （ｎ±１／４０）＝（１／６０）・２×Ｔｘ
この時の、ｎ、Ｔｘの関係を表１に記載する。
【００９０】
【表１】
0005861762.tif 000002
【００９１】
ｎ＝３、＋のＴｘ＝９０．７５を採用して、ＡＬＤのサイクルタイムを９５→９０．７５ｓｅｃに短縮することで可能である。
ｎ＝４、−のＴｘ＝１１９．２５を採用して、ＡＬＤのサイクルタイムを９５→１１９．２４ｓｅｃに変更することでも良い。
結果を確認すると、先の（１）式より、以下のようになる。
θ１＝９０．７５×２÷６０＝３．０２５
以上からθ１は３回転と（０．０２５回転）９°となり設計を満足する。
同様に、θ１＝１１９．２５×２÷６０＝３．９７５
以上からθ１は４回転とマイナス９°となり設計を満足する。
【００９２】
等分割供給法においては、ＡＬＤのサイクルがＰ回繰り返す場合、分割数Ｋの最大値はＰが限度であることは、成膜が完了するＡＬＤのサイクルがＰ回繰り返すであることから、これ以上多く取ると移動角のトータルが３６０度に満たなくなる事から明らかである。先の例示の様にＡＬＤの繰り返し数が１０００回等と多い場合は、最大の分割数の１／ｎ（ｎは自然数）を分割数として等分割供給法から、回転数又はＡＬＤのサイクルタイムを設定する事が可能である。
又モータの分解能Ｑの制約から、回転制御が容易な様に、モータのステップ角度に対応した分割数に修正する等分割供給法の実施例を示した。
上記２例は何れも、移動角のｎ倍として、分割数Ｋを１／ｎとする事が可能であるが、分割数Ｋは、ガス供給方向が分散される意味でも、多い方が好ましい。
【００９３】
＜第４実施例＞
上記各実施例では、被処理体（基板）の１周分をＫ個に分割する場合において、これを主に均等に分割して１サイクル毎に１／Ｋずつガス供給開始位置を周方向に沿って移動させた場合を例にとって主に説明したが、本願明細書中の段落００７２において触れたように、膜厚の分布等に応じて被処理体の１周分を分割数Ｋで不均等に分割するようにしてもよい。
【００９４】
すなわち、第４実施例での特徴は、少なくとも１種類以上のガスの供給を行う供給期間と供給の停止を行う供給停止期間とを１回行うサイクルを複数回繰り返す時に、上記サイクルの繰り返し数をＰ（Ｐは２以上の自然数）として上記被処理体の中心から見て、上記Ｐ回のサイクルの間の各サイクルにおける各ガス供給開始位置を、予め装置の運転条件として上記被処理体の１周分の周囲を中心角で少なくとも２つの角度帯に分割し、第一の角度帯でのガス供給開始位置を第一の角度α１で、第二の角度帯でのガス供給開始位置を第二の角度α２で、夫々上記被処理体の周方向へ順次移動させるように制御する点である。ただし上記α１、α２は任意の角度であり、α１≠α２である。
【００９５】
換言すれば、少なくとも１種類以上のガスの供給を行う供給期間と、供給の停止を行う供給停止期間とを１回行うサイクルを複数回繰り返す時に、上記サイクルの繰り返し数をＰ（Ｐは２以上の自然数）とすると共に上記保持手段の周方向の１周分を予め複数のゾーンに区分し、上記被処理体であるウエハに中心から見て、上記Ｐ回の各サイクル毎におけるガス供給開始位置を、上記ウエハの１周分の周囲を分割数Ｋ（Ｋ≦Ｐとし、Ｋは自然数とする）個に分割した１つ分ずつだけ上記ウエハの周方向へ順次移動させると共に上記複数のゾーン毎に上記ガス供給開始位置の移動量を異ならせるように制御する。
【００９６】
例えば、一般的な縦型ＣＶＤ成膜装置では、先に図１及び図２に示したように成膜処理中、半導体ウエハＷを多段に載置した保持手段としての石英製のウエハボート１２の支柱１２Ａにより略等ピッチで支持されている。先に述べたように、ウエハボート１２はウエハを水平状態で一方向から挿入可能な様に、支柱１２Ａはボート中心に対して非点対称に複数本が偏心して配置されている。このため成膜処理中に、ウエハボート１２を回転させたとしても、ガスの供給が、ウエハボート１２の支柱１２Ａの影響を受ける事になり、ウエハＷの面内膜厚の不均一が発生する事が多数の先行技術文献により報告されている。（例えば特開平０３−２６３３１７号公報や特開２００３−００７８０７号公報等）
【００９７】
具体的には、実際の成膜装置では、ウエハボート１２の支柱１２Ａに接近した部分では、支柱が障害となって成膜ガスの拡散が不均一になって膜厚が薄くなる傾向にあり、逆に、反対側のウエハ挿脱方向の領域は膜厚が厚くなる傾向にある。このような場合に、ウエハの支柱に接近したウエハのほぼ半分のゾーンに対してはガス供給開始位置を多く設けてこの部分の膜厚を増加させることが望ましい。この点について図１２を参照して説明する。図１２は被処理体の１周分をゾーン毎に不均等に分割する第４実施例を説明する説明図である。図１２（Ａ）は、ウエハボート１２の支柱１２Ａに支持された状態での、一般的なウエハＷの膜厚分布状態と、ウエハボート１２の支柱１２Ａと、ウエハボート１２へのウエハＷの挿入方向を示す図である。図１２（Ｂ）は、上記膜厚の不均一を改善する為に、ガス供給開始位置を表す分割数の粗の角度帯（ゾーン）Ａと密の角度帯（ゾーン）ＢとにウエハＷの中心角で１８０度に２分した図である。尚、図１２において、先の図に示された構成部分と同一構成部分については同一参照符号を付して説明を省略する。
【００９８】
図１２（Ａ）に示すように、ウエハボート１２の一例を示す断面図は、図２に示す場合と同じである。図示するように、ウエハＷの半円弧部分に４本の支柱１２Ａが分散させて配置されており、隣り合う各支柱１２Ａ間は図示しないリブにより互いに連結されて補強されている。このウエハボート１２は、一般的には石英ガラス等の高純度耐熱部材で形成されている。そして、ウエハＷの他の半円弧部分が開放されており、この側よりウエハＷの挿入及び離脱が行われてウエハ挿脱方向となっている。
【００９９】
このような状態において、上述したようにウエハＷのウエハ挿脱方向の半円弧の部分の領域である角度帯、すなわちゾーンＡには、成膜ガスの流れの障害となるものは存在しないので、ウエハＷのゾーンＡ側のラグビーボール状の領域Ａ１の膜厚は厚くなる傾向にある。これに対して、反対側の支柱１２Ａが配列されている半円弧状の部分の領域である角度帯、すなわちゾーンＢでは、支柱１２Ａが成膜ガスの流れ、或いは拡散の障害となるので、ウエハＷのゾーンＢ側の三日月状の領域Ｂ１の膜厚は薄くなる傾向にある。
【０１００】
そこで、この第４実施例では上記膜厚の不均一を是正するために、図１２（Ｂ）に示すように、ガス供給開始位置の移動量を、ゾーンＡよりもゾーンＢにおいて小さくなるように制御する。換言すれば、ガス供給開始位置（ガス供給開始方向）を示す分割数の粗密をゾーンＡが粗となり、ゾーンＢが密になるようにする。この場合、各ゾーンＡ、Ｂ内におけるガス供給開始位置の移動量はそれぞれ同一になるように制御する。
【０１０１】
すなわち、図１２（Ｂ）中の移動角α１、α２はウエハＷの中心から見て、ＡＬＤプロセスのサイクルの間の各サイクルにおける各ガス供給開始位置を、予め装置の運転条件として、ウエハＷの１周分の周囲を少なくとも中心角で２つの角度帯Ａ、Ｂに分割し、第一の角度帯Ａでのガス供給開始位置の変化を第一の移動角α１で表し、第二の角度帯Ｂでのガス供給開始位置の変化を第二の移動角α２で表したものである。尚、α１≠α２である。
【０１０２】
夫々の角度帯Ａ、Ｂでの分割数を変化させて、ガス供給開始位置をウエハＷの周方向へ順次移動させる事により、夫々の角度帯Ａ、Ｂでのガスの供給密度を変えて制御する。これにより、ウエハＷの成膜の成長速度を各角度帯で変えて膜厚不均一を改善することができる。
【０１０３】
具体的には、図１２（Ｂ）に示す場合には、半導体ウエハＷの１周分の分割数Ｋを１２に設定し、ゾーンＡ側の半円弧をＫ１〜Ｋ４まで均等に４分割し、反対側のゾーンＢ側の半円弧をＫ５〜Ｋ１２まで均等に８分割している。この場合、ガス供給開始位置（ガス供給開始位置）の移動角は、ゾーンＡ側では移動角α１は４５度になり、ゾーンＢ側では移動角α２は２２．５度になる。この場合にも、成膜処理のサイクルの繰り返し数に応じて、Ｋ１〜Ｋ１２までのガス供給開始位置の移動を複数回繰り返しようにしてもよい。
【０１０４】
ここで上記移動角を変化させるためには、図４においてガスパージ期間を変化させて１サイクルの長さを変えたり、又はウエハボートの回転数を変えたり、或いはこれら両者の制御を行うことにより、実現することができる。
【０１０５】
ここで上記第４実施例について一般化した概念について説明する。角度帯Ａの分割数をＫａ、角度帯Ｂの分割数をＫｂとして、トータルでの分割数ＫをＫ＝Ｋａ＋Ｋｂとする。
今、角度帯Ａの分割数の中心角に対する密度を１とした時、角度帯Ｂの分割数の中心角に対する密度をｄ倍（ｄ：正数）にするケースについて考察する。この比率ｄに関しては、現実の成膜状態のばらつきに応じて、適宜選択できる数値である。
上記関係を数式化すると、
Ｋａ＋Ｋｂ＝Ｋ  …（１１）  となる。
Ｋａ／１８０：Ｋｂ／１８０＝１：ｄ  →  Ｋａ／Ｋｂ＝１／ｄ…（１２）
従って、Ｋａ＝Ｋｂ／ｄ
これを（１１）式に代入して、
Ｋ＝Ｋｂ／ｄ＋Ｋｂ＝Ｋｂ（１＋１／ｄ）
従って、  Ｋｂ＝ｄ／( １＋ｄ）・Ｋ    Ｋａ＝１／（１＋ｄ）・Ｋとなる。
【０１０６】
図１２（Ｂ）に示す、具体例として、
Ｋ＝１２、ｄ＝２を選択すれば、
Ｋａ＝１／( ２＋１）・１２＝４        Ｋｂ＝２／( ２＋１) ・１２＝８
従って、前述したように
α１＝１８０°／Ｋａ＝１８０°／４＝４５°
α２＝１８０°／Ｋｂ＝１８０°／８＝２２．５°となる。
最初の４回のＡＬＤサイクルでは、前記（３）式より、
ｎ±１／４＝（１／６０）・Ｔ×Ｎを満たすＴとＮの組み合わせを選択することになり、次の５回目から１２回目までのＡＬＤサイクルでは、同じく前記（３）式より、
ｎ±１／８＝（１／６０）・Ｔ×Ｎ  を満たすＴとＮの組み合わせを選択することになる。この２種類の分割数の異なるＡＬＤサイクルの組み合わせの１２サイクルを、所定のＡＬＤのプロセス回数まで繰り返す事により、ガス供給開始位置を表す分割数の粗の角度帯Ａと密の角度帯Ｂとに１８０度に２分した成膜が実現され、結果として図１２（Ａ）に示す、ウエハボート１２の支柱１２Ａの影響を受ける領域にガスを供給する回数が多くなり、この部分の膜厚が増加してウエハＷの面内膜厚の均一を改善することが可能となる。
表２は、先の（３）式のｎと±を変えた場合の、角度帯ＡのＴ×Ｎの値を表す。
【０１０７】
【表２】
0005861762.tif 000003
【０１０８】
表３は、回転数Ｎを５ｒｐｍとした場合の、表２に対するＡＬＤ１サイクルＴの値を示す。
【０１０９】
【表３】
0005861762.tif 000004
【０１１０】
同様に、表４、表５は角度帯Ｂの、ＡＬＤ１サイクルＴの値を示す。
【０１１１】
【表４】
0005861762.tif 000005
【０１１２】
【表５】
0005861762.tif 000006
【０１１３】
上記各表から、実際のプロセス条件に近い数値を選択する事で実施可能である。また、ＡＬＤ１サイクルＴの値を固定して、Ｎの回転数を変化させても良いし、ＴとＮの両方を変化させて、Ｔ×Ｎの値を上記式に満足させても良い。
尚、プロセス開始時のウエハボート１２の初期位置と最初のガスの供給開始位置との関係を事前に調べておいて、角度帯Ａと角度帯Ｂが膜厚の変動領域に対応する様に、予めウエハボート１２を所定の角度回転させる、ボートイニシャライズ工程が必要な事は言うまでもない。
【０１１４】
＜第５実施例＞
本発明の第５実施例として、角度帯Ａの中心角がδ度、角度帯Ｂの中心角がγ度で角度帯Ａの分割数Ｋａの中心角に対する密度を１とした時、角度帯Ｂの分割数Ｋｂの中心角に対する密度をｄ倍にするケースについて考察する。尚、角度帯（ゾーン）Ａ、Ｂの中心角δ、γは、それぞれ任意の角度であり、トータルで３６０°である。
Ｋａ＋Ｋｂ＝Ｋ    …（１１）
Ｋａ／δ：Ｋｂ／γ＝１：ｄ→Ｋａ／δ＝１／ｄ・（Ｋｂ／γ）…（１３）
従って、Ｋａ＝１／ｄ・（Ｋｂ／γ）・δ
これを（１１）式に代入して、Ｋｂを求めれば
Ｋ＝１／ｄ・（Ｋｂ／γ）・δ＋Ｋｂ＝Ｋｂ（１＋δ／γｄ）
従って、    Ｋｂ＝ｄ／( δ／γ＋ｄ）・Ｋ
Ｋａを求めると
Ｋａ＝１／( １＋（γ／δ）・ｄ）・Ｋとなる。
【０１１５】
この第５実施例の具体的数値例を図１３を用いて具体的に説明する。当初、均等分割法を用いて分割数Ｋを１８、移動角を２０°でＡＬＤ成膜したが、図１３に示す様に、角度帯Ａの中心角１２０°の部分が目標膜厚を満足し、角度帯Ｂの中心角２４０°の部分が目標膜厚を下回る結果となった。
そこで、膜厚の不均一改善のために、角度帯Ｂの分割数Ｋｂの角度に対する密度を、ｄ＝１倍から２倍に変化させた場合の角度帯Ｂの分割数Ｋｂと移動角の関係をグラフを用いて説明する。
δ＝１２０°，γ＝２４０°，α１＝２０，Ｋａ＝１２０°／２０°＝６
の関係を、直ちに（１３）式に代入して、
６／１２０＝１／ｄ・（Ｋｂ／２４０）
Ｋｂ＝１２・ｄ
となる。
ここで上記密度ｄ、分割数Ｋｂ、移動角α２の関係を図１４に示す。図１４（Ａ）はｄとＫｂの関係を表す線形関数を示すグラフである。
またα２＝２４０°／Ｋｂ＝２４０／（１２・ｄ）＝２０／ｄ°となる。
図１４（Ｂ）はｄとα２の関係を表す関数を示すグラフである。従って、ガス供給開始位置（ガス供給開始方向）の数（ここでは分割数）と密度（ここではｄ＝単位角度当りガス供給開始位置の数）を、指定の角度範囲で連続した関数として表せるので、ウエハ上の任意の角度範囲で少なくとも１の基準となるガス供給開始位置の密度（＝単位角度当りの数）に対して、当該基準となる領域以外の任意の領域のガス供給開始位置の密度（＝単位角度当りの数）を任意に設定可能である。
【０１１６】
任意の角度帯の分割数が決まれば、（３）式より、当該角度帯でのＴとＮの組み合わせが決定され、一連のＡＬＤの１プロセスが完了する間に、Ｔ・Ｎまたは、Ｔ、Ｎのいずれか一方を変化させる事により、ウエハ面内の膜厚均一性の改善が可能である。
以上まとめると、基板の円周部を、中心角で少なくとも２つの角度帯Ａ、Ｂに分割し、角度帯Ａの中心角がδ度、角度帯Ｂの中心角がγ度で角度帯Ａの分割数Ｋａの角度に対する密度を１とした時、角度帯Ｂの分割数Ｋｂの角度に対する密度をｄ倍に制御するために以下の関係式を満たす様に、Ｋａ、Ｋｂを決定して
Ｋａ＋Ｋｂ＝Ｋ    …（１１）
Ｋａ／δ：Ｋｂ／γ＝１：ｄ→Ｋａ／δ＝１／ｄ・（Ｋｂ／γ）…（１３）
従って、Ｋａ＝１／ｄ・（Ｋｂ／γ）・δ
これを（１１）式に代入して、Ｋｂを求めれば
Ｋ＝１／ｄ・（Ｋｂ／γ）・δ＋Ｋｂ＝Ｋｂ（１＋δ／γｄ）
従って、
Ｋｂ＝ｄ／( δ／γ＋ｄ）・Ｋ
Ｋａ＝１／( １＋（γ／δ）・ｄ）・Ｋ
上記Ｋａ、Ｋｂから、（３）式より、Ｔ・Ｎまたは、Ｔ、Ｎのいずれか一方を変化させる事により、当該角度帯でのＴとＮの組み合わせを決定して、一連のＡＬＤの１プロセスが完了する間に、ウエハ面内の膜厚均一性を改善できる装置及び方法が提供できる。上記した演算は、例えば制御手段４８において行われるのは勿論である。尚、上記ゾーン（角度帯）数、各ゾーンの分割数、各ゾーンにおける移動角α１、α２は単に一例を示したに過ぎず、これらに限定されない。このように制御することにより、先に説明した実施例と同様な作用効果を発揮することができる。
【０１１７】
尚、前述のように、以上の各実施例で説明した計算は、予めオペレータが計算して各数値を求め、この数値をコンピュータよりなる制御手段４８へ入力するようにしてもよいし、各パラメータをコンピュータよりなる制御手段４８へ入力し、これに基づいて制御手段４８自体によって計算させるようにしてもよい。
【０１１８】
また、ここではプラズマを用いた成膜装置について説明したが、これに限定されず、プラズマを用いない成膜装置にも本発明を適用できるのは勿論である。また、ここでは２種類のガスを用いた場合を例にとって説明したが、１種又は３種以上のガスを用いる場合にも本発明を適用することができる。更に、ここではいわゆるバッチ式の成膜装置を例にとって説明したが、これに限定されず、ウエハを１枚ずつ処理する、いわゆる枚葉式の成膜装置にも本発明を適用することができる。
【０１１９】
また、上記第１実施例では、原料ガスであるシラン系ガスとしてＤＣＳガスを用いたが、これに限定されず、ジクロロシラン（ＤＣＳ）、ヘキサクロロジシラン（ＨＣＤ）、モノシラン［ＳｉＨ４ ］、ジシラン［Ｓｉ２Ｈ６ ］、ヘキサメチ  ルジシラザン（ＨＭＤＳ）、テトラクロロシラン（ＴＣＳ）、ジシリルアミン （ＤＳＡ）、トリシリルアミン（ＴＳＡ）、ビスターシャルブチルアミノシラン（ＢＴＢＡＳ）よりなる群より選択される１以上のガスを用いることができる。
また支援ガスである窒化ガスとしてＮＨ３ ガス、或いはＮ２ ガスを用いたが、これに限定されず、アンモニア［ＮＨ３ ］、窒素［Ｎ２ ］、一酸化二窒素［Ｎ２ Ｏ］、一酸化窒素［ＮＯ］よりなる群より選択される１以上のガスを用いることができる。更に、成膜に用いる支援ガスとしては、窒化ガスに替えて、酸化性ガスを用いるようにしてもよい。
又、シラン系ガス以外にも高誘電体膜として酸化アルミニウム（Ａｌ２ Ｏ３）  膜を形成する場合、ＴＭＡとして知られているトリメチルアルミニウムをアル ミニウムの原料として用いて基板温度２００℃、反応器圧力３Ｔｏｒｒの条件下でＴＭＡ→（Ｏ２＋プラズマ）の段階よりなる工程サイクルを繰り返して酸化ア ル ミニウム（Ａｌ２Ｏ３ ）膜を形成してもよい。酸化タンタル( Ｔａ２ Ｏ ５)   膜を  形成する場合、ＴＡＥとして知られているジメトキシアミドエチル酸テトラエチル酸タンタル（Ｔａ（ＯＣ２Ｈ５）４ ＯＣＨ２ＣＨ２Ｎ（ＣＨ３）２ ）を     タンタ     ルの原料として用いて基板温度２５０℃、反応器圧力４Ｔｏｒｒの 条件下でＴＡＥ→（Ｏ２＋プラズマ）の段階よりなる工程サイクルを繰り返して 酸化タンタル （Ｔａ２Ｏ５）膜を形成してもよい。
【０１２０】
また、ここでは被処理体として半導体ウエハを例にとって説明したが、この半導体ウエハにはシリコン基板やＧａＡｓ、ＳｉＣ、ＧａＮなどの化合物半導体基板も含まれ、更にはこれらの基板に限定されず、液晶表示装置に用いるガラス基板やセラミック基板等にも本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【０１２１】
２  成膜装置
４  処理容器
１２  ウエハボート（保持手段）
２１  駆動機構
２８  支援ガス供給手段
３０  原料ガス供給手段
３２  パージガス供給手段
３４  支援ガス分散ノズル
３４Ａ  ガス噴射口
３６  原料ガス分散ノズル
３６Ａ  ガス噴射口
４８  制御手段
４８Ａ  処理条件入力手段
５０  活性化手段
５８  プラズマ電極
６０  高周波電源
７０  加熱手段
８０  窒化ガス供給手段
８４  補助ガス供給手段
Ｗ  半導体ウエハ（被処理体）
【図１】
0005861762.tif 000007
【図２】
0005861762.tif 000008
【図３】
0005861762.tif 000009
【図４】
0005861762.tif 000010
【図５】
0005861762.tif 000011
【図６】
0005861762.tif 000012
【図７】
0005861762.tif 000013
【図８】
0005861762.tif 000014
【図９】
0005861762.tif 000015
【図１０】
0005861762.tif 000016
【図１１】
0005861762.tif 000017
【図１２】
0005861762.tif 000018
【図１３】
0005861762.tif 000019
【図１４】
0005861762.tif 000020
【図１５】
0005861762.tif 000021