(57)【要約】【課題】成膜される薄膜の膜厚の面内均一性を良好とすることが可能な成膜装置を提供すること。【解決手段】複数の被処理体１を高さ方向に積層させて収容する処理室１０３と、成膜処理ガスを、処理室１０３内に吐出する成膜処理ガス吐出部１０４ａと、不活性ガスを、処理室１０３内に吐出する不活性ガス吐出部２０４と、処理室内を排気する排気機構１１３と、成膜処理を制御する制御部１３０とを具備し、成膜処理ガス吐出部１０４ａは、成膜処理ガスを被処理体１の被処理面に沿って水平方向に吐出し、不活性ガス吐出部２０４は、不活性ガスを被処理体１の周縁部と処理室１０３の側壁との間に生じた空間に沿って高さ方向に吐出する。【選択図】図１
2015191912.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の被処理体の被処理面に対して成膜処理を施す成膜装置であって、
前記複数の被処理体を高さ方向に積層させて収容する処理室と、
成膜処理ガスを、前記処理室内に吐出する成膜処理ガス吐出部と、
不活性ガスを、前記処理室内に吐出する不活性ガス吐出部と、
前記処理室内を排気する排気機構と、
前記成膜処理を制御する制御部と
を具備し、
前記成膜処理ガス吐出部は、前記成膜処理ガスを前記被処理体の被処理面に沿って水平方向に吐出し、
前記不活性ガス吐出部は、前記不活性ガスを前記被処理体の周縁部と前記処理室の側壁との間に生じた空間に沿って高さ方向に吐出することを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記不活性ガス吐出部は、前記被処理体の周縁部と前記処理室の側壁との間に対応してリング状に設けられたリング状部位を有することを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記リング状部位は、前記不活性ガスを前記高さ方向に吐出させる複数の吐出孔を有することを特徴とする請求項２に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記リング状部位は、前記不活性ガスを吐出することが可能な多孔質材料にて形成されていることを特徴とする請求項２に記載の成膜装置。
【請求項５】
前記排気機構は、前記成膜処理ガスを前記処理室内から前記水平方向に排気し、前記不活性ガスを前記処理室内から前記高さ方向に排気することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の成膜装置。
【請求項６】
前記制御部は、
前記成膜処理ガス吐出部から、前記成膜処理ガスを前記水平方向に吐出させる成膜手順と、
前記不活性ガス吐出部から、前記不活性ガスを前記高さ方向に吐出させ、前記成膜処理ガスを前記処理室内からパージするパージ手順と、
を繰り返し、前記被処理体に対して前記成膜処理を実行することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の成膜装置。
【請求項７】
前記制御部は、
前記成膜処理ガス吐出部から、前記成膜処理ガスを前記水平方向に吐出し、前記不活性ガスを高さ方向に吐出する成膜手順と、
前記不活性ガス吐出部から、前記不活性ガスを前記高さ方向に吐出し、前記成膜処理ガスを前記処理室内からパージするパージ手順と、
を繰り返して前記被処理体に対し、前記成膜処理を実行することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の成膜装置。
【請求項８】
前記成膜処理ガス吐出部は、さらに、前記不活性ガスを、前記処理室内に吐出することが可能であり、
前記制御部は、
前記パージ手順のとき、前記成膜処理ガス吐出部から、前記不活性ガスを前記水平方向に、さらに吐出させることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路装置の微細化・高集積化は、今もなお続いている。半導体素子を微細化すると、半導体集積回路装置の集積度が向上する。これとともに、半導体集積回路装置の動作速度の高速化も図ることができる。また、半導体素子自体においても、より安定した電気的特性を求めて、日々、改良・開発が進められている。
【０００３】
半導体素子の改良・開発が進展すると、一つの半導体集積回路装置を製造するために必要な時間が増大する。製造に必要となる処理の回数が増えるためである。
【０００４】
このような半導体集積回路装置の微細化・高集積化や、半導体素子の改良・開発の進展は、製造プロセスにとっては処理回数の増大を招き、半導体集積回路装置一つ当たりに要する製造時間を長期化させる原因の一つとなっている。このような製造時間の長期化を抑制するためには、各処理工程におけるスループットをいかに向上させていくかが重要である。
【０００５】
各処理工程におけるスループットを向上させる一つの解が、一度に複数枚の半導体ウエハに対して処理を施すバッチ式処理である。バッチ式処理を行う基板処理装置は、例えば、特許文献１に記載されている。特許文献１に記載された基板処理装置は、バッチ式縦型基板処理装置である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２１８６００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
バッチ式縦型基板処理装置は、一度に複数枚の半導体ウエハに対して処理を施すので、スループットを向上できる、という利点がある。しかしながら、成膜処理においては、成膜された薄膜の膜厚が、半導体ウエハの中央部よりも半導体ウエハの周縁部において厚くなりやすい、という事情がある。
【０００８】
この発明は、成膜される薄膜の膜厚の面内均一性を良好とすることが可能な成膜装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明の一態様に係る成膜装置は、複数の被処理体の被処理面に対して成膜処理を施す成膜装置であって、前記複数の被処理体を高さ方向に積層させて収容する処理室と、成膜処理ガスを、前記処理室内に吐出する成膜処理ガス吐出部と、不活性ガスを、前記処理室内に吐出する不活性ガス吐出部と、前記処理室内を排気する排気機構と、前記成膜処理を制御する制御部とを具備し、前記成膜処理ガス吐出部は、前記成膜処理ガスを前記被処理体の被処理面に沿って水平方向に吐出し、前記不活性ガス吐出部は、前記不活性ガスを前記被処理体の周縁部と前記処理室の側壁との間に生じた空間に沿って高さ方向に吐出する。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、成膜される薄膜の膜厚の面内均一性を良好とすることが可能な成膜装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の一実施形態に係る成膜装置の一例を概略的に示す縦断面図
【図２】リング状不活性ガス供給ノズルの一例を示す平面図
【図３】ハフニウム酸化物膜の成膜処理におけるガスの供給タイミングの一例を示すタイミングチャート
【図４】ハフニウム堆積処理の期間におけるハフニウム原料ガスの流れを示す縦断面図
【図５】パージ処理の期間における不活性ガスの流れを示す縦断面図
【図６Ａ】参考例に係るハフニウム酸化物膜成膜後のウエハの断面図
【図６Ｂ】一実施形態に係る成膜装置を用いたハフニウム酸化物膜成膜後のウエハの断面図
【図７】ハフニウム酸化物膜の成膜処理におけるガスの供給タイミングの一変形例を示すタイミングチャート
【図８】パージ処理における不活性ガスの吐出方向の第１の変形例を示す水平断面図
【図９】パージ処理における不活性ガスの吐出方向の第２の変形例を示す水平断面図
【図１０】この発明の一実施形態に係る成膜装置の一変形例を示す縦断面図
【図１１】パージ処理の期間における不活性ガスの流れを示す縦断面図
【図１２】リング状不活性ガス供給ノズルの一変形例を示す平面図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、この発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。なお、全図にわたり、共通の部分には共通の参照符号を付す。
【００１３】
＜成膜装置＞
図１は、この発明の一実施形態に係る成膜装置の一例を概略的に示す縦断面図である。
【００１４】
図１に示すように、成膜装置１００は、被処理体を、ボート上に、高さ方向に複数枚積み重ねて成膜処理を行う縦型バッチ式成膜装置である。成膜装置１００は、有天井の円筒状の外管１０１と、外管１０１の内側に設けられ、上端側を開放した円筒状の内管１０２とを備えている。外管１０１および内管１０２は、例えば、石英製であり、内管１０２の内側を、被処理体、例えば、半導体ウエハ（例えば、シリコンウエハ。以下ウエハと略記する）１を複数収容し、収容された複数のウエハ１に対して一括して膜の成膜処理を施す処理室１０３とする。本例の成膜装置１００は、膜として、例えば、ハフニウム酸化物膜を、ウエハ１の被処理面上に成膜する。なお、成膜装置１００が成膜する膜は、ハフニウム酸化物膜に限られるものではない。
【００１５】
内管１０２の側壁の一方には、処理室１０３内に成膜処理ガスを導入するガス導入部として、高さ方向に、例えば、垂直に延びる原料ガス供給管１０４ａ、および酸化ガス供給管１０４ｂが設けられている。原料ガス供給管１０４ａ、および酸化ガス供給管１０４ｂは、成膜処理ガス供給機構１０５に接続される。
【００１６】
本例の成膜処理ガス供給機構１０５は、ハフニウム原料ガスの供給源となるハフニウム原料ガス供給源１０６ａと、酸化ガスの供給源となる酸化ガス供給源１０６ｂとを備えている。
【００１７】
ハフニウム原料ガス供給源１０６ａは、流量制御器（ＭＦＣ）１０７ａおよび開閉弁１０８ａを介して、原料ガス供給管１０４ａに接続されている。酸化ガス供給源１０６ｂは、流量制御器（ＭＦＣ）１０７ｂおよび開閉弁１０８ｂを介して、酸化ガス供給管１０４ｂに接続されている。
【００１８】
原料ガス供給管１０４ａおよび酸化ガス供給管１０４ｂはそれぞれ、石英管よりなり、マニホールド１０９の側壁を内側へ貫通し、マニホールド１０９の内部において高さ方向へ屈曲されて垂直に延びる。原料ガス供給管１０４ａおよび酸化ガス供給管１０４ｂの垂直部分には、複数のガス吐出孔１１０が所定の間隔を隔てて形成されている。これにより、ガスは、ガス吐出孔１１０から水平方向に処理室１０３の内部に向けて略均一に吐出される。なお、図１においては、酸化ガス供給管１０４ｂの垂直部分については、図示を省略している。
【００１９】
ハフニウム原料ガス供給源１０６ａから供給されるハフニウム原料ガスの一例は、テトラキスジメチルアミノハフニウム（Ｈｆ（ＮＣＨ３）２）４：ＴＤＭＡＨ）を含むガスである。酸化ガスの一例は、オゾン（Ｏ３）を含むガスである。
【００２０】
内管１０２の側壁の他方には、処理室１０３内を排気する排気口１１１が形成されている。排気口１１１は、外管１０１と内管１０２とによって区画された空間に連通している。空間は排気空間１１１ａとして機能し、排気空間１１１ａは排気管１１２を通じて、処理室１０３内を排気する排気機構１１３に接続される。排気機構１１３は、例えば、真空ポンプ等の排気装置１１４を備えており、処理室１０３の内部の雰囲気を排気するほか、処理室１０３の内部の圧力を、処理に必要とされる圧力に設定したりする。
【００２１】
外管１０１の開放側端部（下端側）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１０９にＯリング等のシール部材１１５を介して連結されている。マニホールド１０９は、外管１０１の下端側を支持する。また、内管１０２の開放側端部（下端側）は、例えば、マニホールド１０９の内側周囲につば状に設けられた内管支持部１１６に接続されている。
【００２２】
マニホールド１０９の下方からは、複数枚の被処理体、例えば、ウエハ１を高さ方向に沿って多段に載置可能なボート１５０が、内管支持部１１６の内側を介して処理室１０３内に挿入可能となっている。ボート１５０は石英製であり、複数本の支柱１５１を有する。支柱１５１には図示せぬ溝が複数形成され、複数のウエハ１は、複数の図示せぬ溝によって支持される。
【００２３】
ボート１５０は、石英製の保温筒１１７を介してテーブル１１８上に載置される。テーブル１１８は、マニホールド１０９の下端側の開口部を開閉する、例えば、ステンレススチール製の蓋部１１９を貫通する回転軸１２０上に支持される。蓋部１１９の、回転軸１２０が貫通する貫通部には、例えば、磁性流体シール１２１が設けられ、回転軸１２０を気密にシールしつつ回転可能に支持している。蓋部１１９の周辺部とマニホールド１０９の下端との間には、例えば、Ｏリングよりなるシール部材１２２が介設されている。これにより処理室１０３内のシール性が保持されている。回転軸１２０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１２３の先端に取り付けられている。これにより、ボート１５０および蓋部１１９等は、一体的に昇降されて処理室１０３内に対して挿脱される。
【００２４】
外管１０１の外側周囲には、外管１０１を囲むように加熱装置１２４が設けられている。加熱装置１２４は、処理室１０３内に収容された複数枚のウエハ１を加熱する。
【００２５】
さらに、成膜装置１００は、不活性ガスを供給する不活性ガス供給機構２００を有している。不活性ガス供給機構２００は、不活性ガスの供給源となる不活性ガス供給源２０１を備えている。不活性ガス供給源２０１は、流量制御器（ＭＦＣ）２０２及び開閉弁２０３を介して、リング状不活性ガス供給ノズル２０４に接続されている。不活性ガスの一例は、窒素（Ｎ２）ガスである。リング状不活性ガス供給ノズル２０４は、例えば、石英管よりなり、マニホールド１０９の側壁を内側へ貫通して、処理室１０３の下方に配置される。リング状不活性ガス供給ノズル２０４は、ウエハ１の周縁部と内管１０２の側壁（処理室１０３の側壁）との間に対応して設けられている。
【００２６】
図２は、リング状不活性ガス供給ノズル２０４の一例を示す平面図である。  
図２に示すように、リング状不活性供給ノズル２０４は、例えば、不活性ガス供給機構２００から不活性ガス（Ｎ２）を導入する直管状の導入部２０４ａと、直管状の導入部２０４ａに接続され、不活性ガスを吐出するリング状の吐出部２０４ｂとから構成される。リング状の吐出部２０４ｂは、ウエハ１の周縁部と内管１０２の側壁（処理室１０３の側壁）との間に対応し、それらの間に位置するように配置されている。また、リング状の吐出部２０４ｂのリング部２０４ｃの内径は、ボート１０５や、保温筒１１７、およびテーブル１１８の直径よりも大きく設定され、リング部２０４ｃの内部を、ボート１０５や、保温筒１１７、およびテーブル１１８が通過することが可能となっている。
【００２７】
リング状の吐出部２０４ｂには、処理室１０３に向かって複数のガス吐出孔２０５が所定の間隔を隔てて形成されている。これにより、複数のガス吐出孔２０５から吐出された不活性ガスは、ウエハ１の周縁部と内管１０２との間の円筒状の空間に、高さ方向に沿っていわば円筒型のエアカーテン状に流すことができる。このように円筒型のエアカーテン状に流された不活性ガスは、内管１０２の開放された上端から排気される。上端から排気された不活性ガスは、排気空間１１１ａへと流入し、排気管１１２を通じて排気機構１１３によって排気される。
【００２８】
このように成膜装置１００は、成膜装置１００が備えるリング状不活性ガス供給ノズル２０４から、不活性ガスを高さ方向に沿って、処理室１０３内にウエハ１の周縁部と内管１０２との間の円筒状の空間に、円筒型のエアカーテン状に流すことができる。また、円筒型のエアカーテン状に流された不活性ガスは、内管１０２の開放された上端から排気される。このように一実施形態においては、ウエハ１の周縁部と内管１０２との間の円筒状の空間に、高さ方向沿って円筒型のエアカーテン状に流れる不活性ガスを、処理室１０３内のパージ処理に使用する。
【００２９】
また、成膜装置１００には制御部１３０が接続されている。制御部１３０は、例えば、マイクロプロセッサ（コンピュータ）からなるプロセスコントローラ１３１を備えており、成膜装置１００の各構成部の制御は、プロセスコントローラ１３１が行う。プロセスコントローラ１３１には、ユーザーインターフェース１３２と、記憶部１３３とが接続されている。
【００３０】
ユーザーインターフェース１３２は、オペレータが成膜装置１００を管理するためにコマンドの入力操作等を行うためのタッチパネルディスプレイやキーボードなどを含む入力部、および成膜装置１００の稼働状況を可視化して表示するディスプレイなどを含む表示部を備えている。
【００３１】
記憶部１３３は、成膜装置１００で実行される成膜処理などの各種処理をプロセスコントローラ１３１の制御にて実現するための制御プログラムや、成膜装置１００の各構成部に、処理条件に応じた処理を実行させるためのプログラムを含んだ、いわゆるプロセスレシピが格納される。プロセスレシピは、記憶部１３３の中の記憶媒体に記憶される。記憶媒体は、ハードディスクや半導体メモリであってもよいし、ＣＤ-ＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、プロセスレシピは、他の装置から、例えば専用回線を介して適宜伝送させるようにしてもよい。
【００３２】
プロセスレシピは、必要に応じてユーザーインターフェース１３２からのオペレータの指示等にて記憶部１３３から読み出され、読み出されたプロセスレシピに従った処理をプロセスコントローラ１３１が実行する。これにより、成膜装置１００は、プロセスコントローラ１３１の制御のもと、例えば、ハフニウム酸化物膜の成膜方法にしたがった処理を実行することで、ウエハ１の被処理面上にハフニウム酸化物膜を成膜する。
【００３３】
＜成膜処理の一例＞
次に、この発明の一実施形態に係る成膜装置１００を用いたハフニウム酸化物膜の成膜処理の一例を説明する。
【００３４】
図３は、ハフニウム酸化物膜の成膜処理におけるガス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。
【００３５】
まず、図３中の期間Ｔ１に示すように、処理室１０３内に、原料ガス供給管１０４ａのガス吐出孔１１０からハフニウム原料を含むハフニウム原料ガス（ＴＤＭＡＨ）を吐出させる。これにより、ウエハ１の被処理面上にはハフニウムが堆積される。この際のハフニウム原料ガスは、図４に示すように、回転しているウエハ１の中心に向かって、かつ、被処理面に沿って水平方向に吐出される。水平方向に吐出されたハフニウム原料ガスは、回転しているウエハ１の被処理面上方を拡散しつつ、内管１０２の側壁に形成された排気口１１１に水平方向に沿って引き込まれ、排気空間１１１ａおよび排気管１１２を通じて排気される。このように、期間Ｔ１（ハフニウム堆積処理の期間）においては、処理ガス（ハフニウム原料ガス）を処理室１０３内に、ウエハ１の被処理面に沿って水平方向に流す。
【００３６】
次に、図３中の期間Ｔ２に示すように、ハフニウム原料ガスの吐出を止める。この後、処理室１０３内を排気する。なお、図３に示すタイミングチャートでは“排気”の期間については省略している。排気に、続いて、処理室１０３内にリング状不活性ガス供給ノズル２０４のガス吐出孔２０５から不活性ガス（Ｎ２）を吐出させる。これにより、処理室１０３の内部はパージされる。この際の不活性ガスは、図５に示すように、回転しているウエハ１の周縁部と内管１０２の側壁との間に生じた円筒状の空間を、例えば水平方向に直交する高さ方向に沿って、円筒型のエアカーテン状に吐出される。高さ方向に吐出された不活性ガスは、内管１０２の開放された上端に高さ方向に沿って引き込まれ、排気空間１１１ａおよび排気管１１２を通じて排気される。このように、期間Ｔ２（パージ処理の期間）においては、不活性ガスを処理室１０３内に、ウエハ１の被処理面に対して、例えば、垂直である高さ方向に沿って流す。
【００３７】
次に、図３中の期間Ｔ３に示すように、不活性ガスの吐出を止める。この後、処理室１０３内を排気し、続いて、処理室１０３内に、酸化ガス供給管１０４ｂの図示せぬガス吐出孔１１０から酸化ガス（Ｏ３）を吐出させる。これにより、ウエハ１の被処理面上に堆積されたハフニウムが酸化される。酸化ガスは、図４に示したガスの吐出状態と同様に、ウエハ１の被処理面に沿って水平方向に吐出される。水平方向に吐出された酸化ガスは、内管１０２の側壁に形成された排気口１１１に水平方向に沿って引き込まれ、排気空間１１１ａおよび排気管１１２を通じて排気される。期間Ｔ３（堆積されたハフニウムの酸化処理の期間）においては、酸化ガスを処理室１０３内に、ウエハ１の被処理面に沿って水平方向に流す。
【００３８】
次に、図３中の期間Ｔ４に示すように、酸化ガスの吐出を止め、処理室１０３内を排気した後、図３中の期間Ｔ２と同様なパージ処理を行う。
【００３９】
このような期間Ｔ１〜Ｔ４を１サイクルとし、この１サイクルを、ウエハ１の被処理面に成膜されるハフニウム酸化物膜の膜厚が設計された膜厚となるまで、設定された回数繰り返す。このようにして、成膜装置１００は、ウエハ１の被処理面上に、ハフニウム酸化物膜を成膜することができる。
【００４０】
＜一実施形態による効果＞
図６Ａは参考例に係る成膜装置を用いたハフニウム酸化物膜成膜後のウエハの断面図、図６Ｂは一実施形態に係る成膜装置１００を用いたハフニウム酸化物膜成膜後のウエハの断面図である。
【００４１】
参考例に係る成膜装置によるパージ処理は、通常のパージ処理であり、例えば、原料ガス供給管１０４ａと同様な不活性ガス供給管を用いて、不活性ガスをウエハ１の被処理面に沿って水平方向に流すものである。このようなパージ処理と堆積処理や酸化処理とを繰り返しつつ、ウエハ１の被処理面上にハフニウム酸化物膜２を成膜すると、図６Ａに示すように、ウエハ１の周縁の部分Ｅの膜厚ｔ２が中央の部分Ｃの膜厚ｔ１よりも厚くなりやすい（ｔ１＜ｔ２）、という事情がある。
【００４２】
これは、ウエハ１の周縁の部分Ｅは、中央の部分Ｃに比較してハフニウム原料ガスの供給量が多くなりやすい傾向があるためである。ウエハ１の周縁部と内管１０２の側壁との間の空間は、コンダクタンスが大きい。このため、ガス供給管１０４ａから吐出されたハフニウム原料ガスは、高さ方向に多段に載置されたウエハ１どうしの空間のみならず、ウエハ１の周縁部と内管１０２の側壁との間の空間にも流れる。この結果、ウエハ１の周縁の部分Ｅへのハフニウム原料ガスの供給量は中央の部分Ｃよりも増し、ウエハ１の周縁の部分Ｅの膜厚ｔ２は、中央の部分Ｃの膜厚ｔ１よりも厚くなる。
【００４３】
そこで、一実施形態に係る成膜装置１００は、ウエハ１の周縁部と内管１０２の側壁との間の空間に残留するハフニウム原料ガスに着目した。即ち、ウエハ１の周縁部と内管１０２の側壁との間の空間に残留するハフニウム原料ガスを効率的にパージすることで、ウエハ１の中心の部分Ｃよりも過剰に流れたハフニウム原料ガスを減らす。
【００４４】
このために、一実施形態に係る成膜装置１００は、上述したようにウエハ１の周縁部と内管１０２との間の円筒状の空間に、不活性ガスを、高さ方向に沿って円筒型のエアカーテン状に流す。
【００４５】
このような一実施形態に係る成膜装置１００によれば、ウエハ１の周縁の部分Ｅの上方や、ウエハ１の周縁部と内管１０２の側壁との間に残留するハフニウム原料ガスを、不活性ガスを水平方向に流す場合に比較して、より効率的にパージすることができる。また、不活性ガスの吐出量を変えることによって、周縁の部分Ｅの上方に存在するハフニウム原料ガスをパージするパージ量の制御も可能となる。例えば、不活性ガスの吐出量を増やすと、周縁の部分Ｅの上方に存在するハフニウム原料ガスのパージ量は多くなる。反対に不活性ガスの吐出量を減らすと、周縁の部分Ｅの上方に存在するハフニウム原料ガスのパージ量は少なくなる。この結果、成膜されたハフニウム酸化物膜２は、周縁の部分Ｅの膜厚ｔ２と、中央の部分Ｃの膜厚ｔ１とを、ほぼ同じ膜厚（ｔ１≒ｔ２）となるように制御することが可能となる。よって、参考例に係る成膜装置に比較して、成膜される薄膜の膜厚の面内均一性をより良好にすることができる。
【００４６】
このように、一実施形態に係る成膜装置１００によれば、パージ処理における不活性ガスの流れを、水平方向から高さ方向に変える。これによって、不活性ガスを水平方向に流すパージ処理では、ウエハ１の周縁の部分Ｅの上方や、ウエハ１の周縁部と内管１０２の側壁との間に残留するハフニウム原料ガスを効率的にパージすることができない、という事情を改善することができる。
【００４７】
また、不活性ガスの吐出量を制御し、周縁の部分Ｅの上方に存在するハフニウム原料ガスのパージ量を制御する。周縁の部分Ｅの上方に存在するハフニウム原料ガスのパージ量を制御することによって、周縁の部分Ｅに成膜されるハフニウム酸化物膜２の膜厚ｔ２を、中央の部分Ｃに成膜されるハフニウム酸化物膜２の膜厚ｔ１とは独立して制御できる。このため、周縁の部分Ｅに成膜されるハフニウム酸化物膜２の膜厚ｔ２を、中央の部分Ｃに成膜されるハフニウム酸化物膜２の膜厚ｔ１とほぼ同等の膜厚となるように制御することができる。
【００４８】
したがって、この発明の一実施形態によれば、成膜される薄膜の膜厚の面内均一性を良好とすることが可能な成膜装置を提供できる、という利点を得ることができる。
【００４９】
＜一実施形態の変形例について＞
次に、この発明のいくつかの変形例について説明する。  
【００５０】
＜不活性ガスの供給タイミングに係る変形例＞
まず、不活性ガスの供給タイミングに係る一変形例を説明する。
【００５１】
図７は、ハフニウム酸化物膜の成膜処理におけるガスの供給タイミングの一変形例を示すタイミングチャートである。
【００５２】
図７に示すように、ガスの供給タイミングの一変形例が、図３に示したガスの供給タイミングの一例と異なるところは、期間Ｔ１に示すハフニウム堆積処理の期間において、不活性ガス（Ｎ２）を流すようにしたことである。
【００５３】
このように、パージ処理に使用する不活性ガスは、期間Ｔ１に示すハフニウム堆積処理の期間においても、回転しているウエハ１の周縁部と内管１０２の側壁との間に生じた円筒状の空間に、高さ方向に沿って円筒型のエアカーテン状に吐出させてもよい。
【００５４】
この一変形例による利点としては、例えば、ハフニウム原料ガスを、ウエハ１の被処理面の上方に向けて流しやすくなることが挙げられる。成膜装置の処理室１０３の直径や、処理室１０３に投入するウエハ１の直径によっても異なるが、ウエハ１の周縁部と内管１０２の側壁との間に生じた円筒状の空間は、高さ方向に沿って多段に載置されたウエハ１どうしの間の空間よりもコンダクタンスが大きくなることがある。ガスは、コンダクタンスが小さい空間よりも、コンダクタンスが大きい空間に向かって流れやすい。このため、上記円筒状の空間のコンダクタンスが、上記ウエハ１どうしの間の空間よりも大きいと、原料ガス供給管１０４ａから吐出されるハフニウム原料ガスが、上記ウエハ１どうしの間の空間に流入し難くなる、という事情が生ずる。
【００５５】
このような場合、例えば、期間Ｔ１に示すハフニウム堆積処理の期間において、不活性ガスを、上記円筒状の空間に、高さ方向に沿って円筒型のエアカーテン状に、例えばわずかにでも吐出させておく。このようにすると、ハフニウム原料ガスを、上記円筒状の空間に流入し難くすることができる。このため、ハフニウム原料ガスは、上記円筒状の空間に不活性ガスを高さ方向に沿って流さない場合に比較して、上記ウエハ１どうしの間の空間に効率的に流入させやすくなり、ハフニウム原料ガスを、ウエハ１の被処理面に対して、より効率よく供給することができる、という利点を得ることができる。
【００５６】
＜不活性ガスの吐出方向に係る変形例＞
図８は、パージ処理における不活性ガスの吐出方向の第１の変形例を示す水平断面図である。図８には、パージ処理における不活性ガスの流れが示されている。
【００５７】
図８に示すように、図３中の期間Ｔ２、および期間Ｔ４に示したパージ処理において、不活性ガスを、高さ方向に沿ってのみならず、ウエハ１の被処理面に沿って水平方向に流すようにしてもよい。図８に示す第１の変形例においては、水平方向に流す不活性ガスについては、原料ガス供給管１０４ａおよび酸化ガス供給管１０４ｂを利用している。原料ガス供給管１０４ａおよび酸化ガス供給管１０４ｂから吐出された不活性ガスの流れを、図８中の参照符号２１０により示す。また、回転しているウエハ１の周縁部と内管１０２の側壁との間に生じた円筒状の空間に、高さ方向に沿って円筒型のエアカーテン状に吐出された不活性ガスについては、参照符号２１１により示す。
【００５８】
このように、図８中の参照符号２１０に示すように、パージ処理において、
(３)  不活性ガスを、回転しているウエハ１の周縁部と内管１０２の側壁との間に生じた円筒状の空間に、高さ方向に沿って円筒型のエアカーテン状に吐出させること
(４)  不活性ガスを、回転しているウエハ１の被処理面上方に、水平方向に沿って吐出させること
の双方を行う。上記(３)、(４)の双方を同時に行うことによって、ウエハ１の周縁の部分Ｅのみならず、中央の部分Ｃにおけるパージ量の制御も可能となる。
【００５９】
図９は、パージ処理における不活性ガスの吐出方向の第２の変形例を示す水平断面図である。
【００６０】
図９に示すように、パージ処理において、不活性ガスを高さ方向に加え、水平方向にも流すために、原料ガス供給管１０４ａおよび酸化ガス供給管１０４ｂに加え、これらの供給管と同様の構造を有した不活性ガスを供給する不活性ガス供給管１０４ｃを、さらに付加するようにしてもよい。
【００６１】
また、図９に示す第２の変形例においては、パージ処理の際、不活性ガス供給管１０４ｃのみから不活性ガスを吐出しているが、原料ガス供給管１０４ａ、酸化ガス供給管１０４ｂ、および不活性ガス供給管１０４ｃの３つから同時に不活性ガスを吐出させるようにしてもよい。
【００６２】
＜リング状不活性ガス供給ノズルの配置位置に係る変形例＞
図１０は、この発明の一実施形態に係る成膜装置１００の一変形例を示す縦断面図である。
【００６３】
図１に示した一例に係る成膜装置１００においては、リング状不活性ガス供給ノズル２０４は、マニホールド１０９の側壁を内側へ貫通して、処理室１０３の下方に配置した。しかし、リング状不活性ガス供給ノズル２０４は、処理室１０３の下方に配置されることに限られることはない。
【００６４】
例えば、図１０に示す成膜装置１００ａにおいては、リング状不活性ガス供給ノズル２０４は、処理室１０３の上方に配置されている。成膜装置１００ａにおいては、パージ処理の際の不活性ガスの流れは、図１１に示すように、ウエハ１の周縁部と内管１０２の側壁との間に生じた円筒状の空間に、上方から下方に向かって高さ方向に沿った円筒型のエアカーテン状となる。なお、図１０、図１１においては、不活性ガス供給機構２００についての図示は省略されているが、成膜装置１００ａのリング状不活性ガス供給ノズル２０４は、図１に示した成膜装置１００と同様に、不活性ガス供給機構２００に接続されており、不活性ガス供給２００から不活性ガスが供給される。
【００６５】
このように、パージ処理における円筒型のエアカーテン状の不活性ガスの流れは、下方から上方に向かってのみならず、反対に上方から下方に向かってもよい。
【００６６】
なお、成膜装置１００ａのように、不活性ガスの流れを、上方から下方に向かわせる場合には、図１０に示すように、内管１０２の上端側は開放せずに閉塞し、マニホールド１０９の内側周囲に設けられた内管支持部１１６の下方に、第２の排気管１１２ａを設け、第２の排気管１１２ａから排気するようにすればよい。
【００６７】
＜リング状不活性ガス供給ノズルの構造に係る変形例＞
図１２は、リング状不活性ガス供給ノズルの一変形例を示す平面図である。
【００６８】
図２に示したリング状不活性ガス供給ノズル２０４は、例えば、石英管からなるリング状の吐出部２０４ｂを有し、リング状の吐出部２０４ｂに、複数のガス吐出孔２０５を形成したものであった。しかし、リング状の吐出部２０４ｂは、図２に示したものに限られるものではなく、例えば、不活性ガスを高さ方向に吐出することが可能な多孔質材料２０６にて形成されていてもよい。
【００６９】
リング状の吐出部２０４ｂを、多孔質材料２０６にて形成した場合には、リング状の吐出部２０４ｂのほぼ全面、もしくはリング状の吐出部２０４ｂの処理室１０３側に対向する面のほぼ全面から、不活性ガスを吐出させることができる。このため、円筒型のエアカーテン状の不活性ガスの流れを、複数の吐出孔２０５を持つリング状の吐出部２０４ｂに比較して、同等以上に層流として形成できる、という利点を得ることができる。
【００７０】
以上、この発明を一実施形態に従って説明したが、この発明は、上記実施形態に限定されることは無く、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。また、この発明の実施形態は、上記一実施形態が唯一の実施形態でもない。
【００７１】
上記一実施形態においては、ハフニウム酸化物膜の成膜を例示したが、ハフニウムを酸化せず、ハフニウム膜の成膜とすることもできる。さらには、ハフニウム酸化物膜や、ハフニウム膜の成膜に限られることはなく、酸化物、窒化物に代表される絶縁膜や、金属膜、ドープトシリコン膜に代表される導電膜、あるいはノンドープシリコン膜などの成膜にも、その利点を損なうことなく適用することができる。
その他、この発明はその要旨を逸脱しない範囲で様々に変形することができる。
【符号の説明】
【００７２】
１…ウエハ、１０３…処理室、１０４ａ…原料ガス供給管、１０４ｂ…酸化ガス供給管、１１３…排気機構、１３０…制御部、２０４…不活性ガス供給ノズル、２０４ａ…直管状の導入部、２０４ｂ…リング状の吐出部、２０４ｃ…リング部、２０５…ガス吐出孔、２０６…多孔質材料。
【図１】
2015191912.tif 000003
【図２】
2015191912.tif 000004
【図３】
2015191912.tif 000005
【図４】
2015191912.tif 000006
【図５】
2015191912.tif 000007
【図６Ａ】
2015191912.tif 000008
【図６Ｂ】
2015191912.tif 000009
【図７】
2015191912.tif 000010
【図８】
2015191912.tif 000011
【図９】
2015191912.tif 000012
【図１０】
2015191912.tif 000013
【図１１】
2015191912.tif 000014
【図１２】
2015191912.tif 000015