(57)【要約】【課題】生産性が高く、高品質な膜が形成できる基板処理装置を提供すること。【解決手段】チャンバ内に設けられた回転テーブルに基板を載置した状態で、互いに反応する少なくとも２種類の反応ガスを順次、前記基板の表面に供給して、前記基板の表面に前記反応ガスの反応生成物を含む膜を形成する基板処理装置であって、前記基板の表面に第１の反応ガスを供給するための第１の反応ガス供給手段と、前記基板の表面に第２の反応ガスを供給するための第２の反応ガス供給手段と、前記基板を加熱するための加熱手段と、を有し、前記回転テーブルの回転方向に、前記第１の反応ガス供給手段、前記加熱手段及び前記第２の反応ガス供給手段が配置されている、基板処理装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバ内に設けられた回転テーブルに基板を載置した状態で、互いに反応する少なくとも２種類の反応ガスを順次、前記基板の表面に供給して、前記基板の表面に前記反応ガスの反応生成物を含む膜を形成する基板処理装置であって、
前記基板の表面に第１の反応ガスを供給するための第１の反応ガス供給手段と、
前記基板の表面に第２の反応ガスを供給するための第２の反応ガス供給手段と、
前記基板を加熱するための加熱手段と、
を有し、
前記回転テーブルの回転方向に、前記第１の反応ガス供給手段、前記加熱手段及び前記第２の反応ガス供給手段が配置されている、基板処理装置。
【請求項２】
前記回転方向における、前記第１の反応ガス供給手段と前記加熱手段との間、及び、前記第２の反応ガス供給手段と前記第１の反応ガス供給手段との間に設けられ、前記第１の反応ガスと前記第２の反応ガスとを分離する分離ガスを供給するための分離ガス供給手段を更に有する、
請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記分離ガスが供給される分離領域、前記第１の反応ガスが供給される第１の処理領域及び前記第２の反応ガスが供給される第２の処理領域は、各々、前記回転テーブルの前記基板を載置する面と天井面との間に所定の高さを有し、
前記分離領域の天井面の高さは、前記第１の処理領域の天井面の高さ及び前記第２の処理領域の天井面の高さよりも低くなっている、
請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記加熱手段は、前記基板の前記第１の反応ガスが供給される側の面を加熱するように設けられる、
請求項１乃至３の何れか一項に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記加熱手段は、前記基板を加熱するための複数の加熱ランプから構成される、
請求項１乃至４の何れか一項に記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記第１の反応ガスは、シリコン含有ガス又は金属含有ガスを含み、
前記第２の反応ガスは、酸素含有ガス又は窒素含有ガスを含む、
請求項１乃至５の何れか一項に記載の基板処理装置。
【請求項７】
チャンバ内に設けられた回転テーブルに基板を載置した状態で、互いに反応する少なくとも２種類の反応ガスを順次、前記基板の表面に供給して、前記基板の表面に前記反応ガスの反応生成物を含む膜を形成する基板処理方法であって、
前記基板の表面に第１の反応ガスを供給することで前記基板の表面に前記第１の反応ガスを吸着させる第１の処理工程と、
前記第１の反応ガスが吸着した前記基板を加熱する加熱工程と、
加熱された前記基板の表面に第２の反応ガスを供給することで前記基板に吸着した前記第１の反応ガスと前記第２の反応ガスとを反応させる第２の処理工程と、
を有する基板処理方法。
【請求項８】
前記第１の反応ガスが吸着した前記基板の表面に分離ガスを供給する分離工程と、
前記第２の反応ガスが吸着した前記基板の表面に分離ガスを供給する分離工程とを更に有する、
請求項７に記載の基板処理方法。
【請求項９】
前記第１の反応ガスは、シリコン含有ガス又は金属含有ガスを含み、
前記第２の反応ガスは、酸素含有ガス又は窒素含有ガスを含む、
請求項７又は８に記載の基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理装置及び基板処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造においては、被処理体である半導体ウエハに対して、原子層堆積（ＡＬＤ：Atomic Layer Deposition）法等の方法によって、各種の成膜処理が施される。この際、半導体ウエハに形成される膜は、高品質で且つ高速に成膜されることが求められている。
【０００３】
ＡＬＤ法を実施する成膜装置として、例えば、特許文献１には、回転テーブル式の基板処理装置が記載されている。この基板処理装置は、チャンバ内に回転可能に配置され、複数のウエハが各々載置される載置部が形成された回転テーブルを有する。そして、この回転テーブルの上方には、第１の反応ガスが供給される第１の処理領域と、第１の反応ガスと反応する第２の反応ガスが供給される第２の処理領域と、これらの処理領域を分離する分離領域とが区画されている。
【０００４】
このような回転テーブル式の基板処理装置では、基板が、回転テーブルの回転により、第１の処理領域と第２の処理領域とを交互に通過するため、高速に基板を処理することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−５６４７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の基板処理装置では、一方の反応ガスの供給時に、他方の反応ガスが残存すること等に起因して、得られる膜の膜質が悪化することがある。
【０００７】
上記課題に対して、生産性が高く、高品質な膜を形成できる基板処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
チャンバ内に設けられた回転テーブルに基板を載置した状態で、互いに反応する少なくとも２種類の反応ガスを順次、前記基板の表面に供給して、前記基板の表面に前記反応ガスの反応生成物を含む膜を形成する基板処理装置であって、前記基板の表面に第１の反応ガスを供給するための第１の反応ガス供給手段と、前記基板の表面に第２の反応ガスを供給するための第２の反応ガス供給手段と、前記基板を加熱するための加熱手段と、を有し、前記回転テーブルの回転方向に、前記第１の反応ガス供給手段、前記加熱手段及び前記第２の反応ガス供給手段が配置されている、基板処理装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
生産性が高く、高品質な膜を形成できる基板処理装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態に係る基板処理装置の概略断面図である。
【図２】本実施形態に係る基板処理装置の内部構造の概略斜視図である。
【図３】本実施形態に係る基板処理装置の内部構造の概略平面図である。
【図４】本実施形態に係る基板処理装置における第１の処理領域、第２の処理領域及び分離領域の断面図である。
【図５】本実施形態に係る基板処理装置における分離領域の詳細断面図である。
【図６】本実施形態に係るウエハ保持機構の概略断面図である。
【図７】本実施形態に係る加熱手段の概略分解図である。
【図８】本実施形態に係る基板の処理工程のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。
【００１２】
（基板処理装置の構成）
本実施形態に係る基板処理装置１００の構成について、図１から図７を参照しながら説明する。基板処理装置１００は、一例として、所謂回転テーブル２（後述）を有しており、互いに反応する少なくとも２種類の反応ガスを順次、基板の表面に供給することによって、該回転テーブル２に載置された基板の表面に成膜処理する装置である。
【００１３】
図１に、本実施形態に係る基板処理装置１００の概略断面図を示す。図２、図３に、各々、本実施形態に係る基板処理装置１００の内部構造の概略斜視図、概略平面図を示す。なお、図１は、図３のＩ−Ｉ'線に沿った断面図を示しており、後述する第２の天井面４５が設けられている領域と後述する加熱手段８とが設けられている領域を示している。図２及び図３では、説明の便宜上、図１に示す天板１１を省略している。
【００１４】
基板処理装置１００は、図１から図３に示すように、ほぼ円形の平面形状を有する扁平なチャンバ１と、このチャンバ１内に略水平に設けられ、チャンバ１の中心に回転中心を有する回転テーブル２と、を備えている。チャンバ１は、処理対象となる基板（以後、ウエハＷ）を収容し、基板上に成膜処理を行うための容器である。
【００１５】
図１に示すように、チャンバ１は、有底の円筒形状を有する容器本体１２と、容器本体１２の上面に対して、例えば、Ｏリングなどのシール部材１３を介して気密に着脱可能に配置される天板１１とを有している。また、チャンバ１は、真空ポンプ６４０に接続された第１の排気口６１０を有し、真空排気可能な真空容器として構成されても良い。
【００１６】
回転テーブル２は、基板を載置するための載置台であり、例えば、石英により作製されており、中心部にて円筒形状のコア部２１に固定されている。コア部２１は、鉛直方向に伸びる回転軸２２の上端に固定されている。回転軸２２は、チャンバ１の底部１４を貫通し、その下端が回転軸２２を鉛直軸回りに回転させるモータ２３に取り付けられている。
【００１７】
回転軸２２及びモータ２３は、上面が開口した筒状のケース体２０内に収納されている。このケース体２０はその上面に設けられたフランジ部分がチャンバ１の底部１４の下面に気密に取り付けられており、ケース体２０の内部雰囲気と外部雰囲気との気密状態が維持されている。
【００１８】
回転テーブル２の表面には、図２及び図３に示すように、回転方向（周方向）に沿って複数（図示の例では５枚）のウエハＷを載置するための円形状の基板載置部２４が設けられている。なお、図３には便宜上、１個の基板載置部２４だけにウエハＷを示す。
【００１９】
基板載置部２４は、例えば、ウエハＷの直径よりも僅かに４ｍｍ大きい内径と、ウエハＷの厚さにほぼ等しいか、又はウエハＷの厚さよりも深い深さとを有している。
【００２０】
したがって、ウエハＷが基板載置部２４上に収容されると、ウエハＷの表面と回転テーブル２の表面（ウエハＷが載置されない領域）とが同じ高さになるか、ウエハＷの表面が回転テーブル２の表面よりも低くなる。基板載置部２４の深さは、ウエハＷの厚さよりも深い場合であっても、あまり深くすると成膜に影響が出てしまうので、ウエハＷの厚さの３倍程度の深さまでとすることが好ましい。
【００２１】
回転テーブル２の上方には、例えば、石英からなる第１の反応ガスノズル３１、第２の反応ガスノズル３２、第１の分離ガスノズル４１及び第２の分離ガスノズル４２がチャンバ１の周方向（図３の矢印方向）に互いに間隔をおいて配置されている。本実施形態では、第１の反応ガスノズル３１から反時計回りに、第１の分離ガスノズル４１、第２の反応ガスノズル３２及び第２の分離ガスノズル４２がこの順番で配列されている。
【００２２】
これらのノズル３１、３２、４１、４２は、各ノズル３１、３２、４１、４２の基端部であるガス導入ポート、３１ａ、３２ａ、４１ａ、４２ａを容器本体１２の外周壁に固定することにより、チャンバ１の外周壁からチャンバ１内に導入される。また、各ノズル３１、３２、４１、４２は容器本体１２の半径方向に沿って回転テーブル２に対して水平に伸びるように取り付けられている。
【００２３】
第１の反応ガスノズル３１は、配管及び流量制御器などを介して、第１の反応ガスの供給源に接続される。第２の反応ガスノズル３２は、配管及び流量制御器などを介して、第２の反応ガスの供給源に接続される。第１の分離ガスノズル４１及び第２の分離ガスノズル４２は、各々、配管及び流量制御バルブなどを介して、分離ガスの供給源に接続される。
【００２４】
第１の反応ガスノズル３１は、第１の反応ガス供給手段に相当し、その下方領域は第１の反応ガスノズル３１から供給される第１の反応ガスをウエハＷに吸着させるための第１の処理領域Ｐ１となる。
【００２５】
第２の反応ガスノズル３２は、第２の反応ガス供給手段に相当し、その下方領域は、第１の処理領域Ｐ１においてウエハＷに吸着された第１の反応ガスと第２の反応ガスノズル３２から供給される第２の反応ガスとが反応する第２の処理領域Ｐ２となる。
【００２６】
第１の分離ガスノズル４１は、第１の分離ガス供給手段に相当し、その下方領域は、第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２との雰囲気を分離するために、第１の分離ガスノズル４１から分離ガスが供給される分離領域Ｄとなる。
【００２７】
第２の分離ガスノズル４２は、第２の分離ガス供給手段に相当し、その下方領域は、第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２との雰囲気を分離するために、第２の分離ガスノズル４２から分離ガスが供給される分離領域Ｄとなる。
【００２８】
なお、分離領域Ｄは、回転テーブル２の回転方向における、第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２との間、及び、第２の処理領域と第１の処理領域との間に設けられ、第１の反応ガスと第２の反応ガスとを分離する。
【００２９】
また、チャンバ１内には２つの凸状部４が設けられている。凸状部４は、第１の分離ガスノズル４１、第２の分離ガスノズル４２と共に分離領域Ｄを形成するため、回転テーブル２に向かって突出するように天板１１の裏面に取り付けられている。また、凸状部４は、頂部が円弧状に切断された扇型の平面形状を有し、内円弧が第１突出部５に連結し、外円弧がチャンバ１の容器本体１２の内周面に沿うように配置されている。
【００３０】
図４に、基板処理装置１００における第１の処理領域Ｐ１、第２の処理領域Ｐ２及び分離領域Ｄの断面図を示す。また、図５に、基板処理装置１００における分離領域Ｄの詳細断面図を示す。
【００３１】
図４に示すように、天板１１の裏面に凸状部４が取り付けられている。そのため、チャンバ１内には、凸状部４の下面である平坦な天井面である第１の天井面４４と、第１の天井面４４の周方向両側に位置する、第１の天井面４４よりも高い天井面である第２の天井面４５とが存在する。
【００３２】
即ち、分離領域Ｄの天井面（第１の天井面４４）の高さは、第１の処理領域Ｐ１の天井面（第２の天井面４５）の高さ及び第２の処理領域Ｐ２の天井面（第２の天井面４５）の高さよりも低くなっている。
【００３３】
なお、第１の天井面４４は、頂部が円弧状に切断された扇型の平面形状を有している。
【００３４】
また、凸状部４には周方向中央において、半径方向に伸びるように形成された溝部４３が形成され、第２の分離ガスノズル４２が溝部４３内に収容されている。もう一つの凸状部４にも同様に溝部４３が形成され、第１の分離ガスノズル４１が溝部４３に収容されている。
【００３５】
また、第１の分離ガスノズル４１及び第２の分離ガスノズル４２の長さ方向に沿って、各々、回転テーブル２に向かって開口する複数の分離ガス吐出孔４１ｈ、４２ｈが、例えば、１０ｍｍの間隔で配列されている。
【００３６】
また、第２の天井面４５の下方の空間に第１の反応ガスノズル３１及び第２の反応ガスノズル３２が、各々、設けられている。第１の反応ガスノズル３１及び第２の反応ガスノズル３２は、第２の天井面４５から離間してウエハＷの近傍に設けられている。
【００３７】
また、第１の反応ガスノズル３１及び第２の反応ガスノズル３２の長さ方向に沿って、回転テーブル２に向かって開口する複数の反応ガス吐出孔３３が、例えば、１０ｍｍの間隔で配列されている。
【００３８】
第１の天井面４４は、狭い空間である分離領域Ｄを回転テーブル２に対して形成している。第２の分離ガスノズル４２の吐出孔４２ｈから分離ガスが供給されると、この分離ガスは、分離領域Ｄを通して第１の処理領域Ｐ１及び第２の処理領域Ｐ２へ向かって流れる。
【００３９】
このとき、分離領域Ｄの容積は第１の処理領域Ｐ１及び第２の処理領域Ｐ２の容積よりも小さいため、分離ガスによって分離領域Ｄの圧力を第１の処理領域Ｐ１及び第２の処理領域Ｐ２の圧力に比べて高くすることができる。即ち、第１の処理領域Ｐ１及び第２の処理領域Ｐ２の間に圧力の高い分離領域Ｄが形成される。
【００４０】
また、分離領域Ｄから第１の処理領域Ｐ１及び第２の処理領域Ｐ２へ流れ出る分離ガスが、第１の処理領域Ｐ１からの第１の反応ガスと第２の処理領域Ｐ２からの第２の反応ガスとに対するカウンターフローとして働く。
【００４１】
したがって、第１の処理領域Ｐ１からの第１の反応ガスと、第２の処理領域Ｐ２からの第２の反応ガスとが分離領域Ｄにより分離される。よって、チャンバ１内において第１の反応ガスと第２の反応ガスとが混合し、反応することが抑制される。
【００４２】
なお、回転テーブル２の上面に対する第１の天井面４４の高さｈ１は、成膜時のチャンバ１内の圧力、回転テーブル２の回転速度、供給する分離ガスの供給量などを考慮して決定される。なお、分離領域Ｄの圧力を第１の処理領域Ｐ１及び第２の処理領域Ｐ２の圧力に比べて高くするのに適した高さに設定することが好ましい。
【００４３】
また、天板１１の裏面には、回転テーブル２を固定するコア部２１の外周を囲む第１突出部５（図１）が設けられている。この第１突出部５は、本実施形態においては、凸状部４における回転中心側の部位と連続しており、その下面が第１の天井面４４と同じ高さに形成されている。
【００４４】
また、図５に示すように、扇型の凸状部４の周縁部（チャンバ１の外縁側の部位）には、回転テーブル２の外端面に対向するようにＬ字型に屈曲する屈曲部４６が形成されている。この屈曲部４６は、凸状部４と同様に、分離領域Ｄの両側から反応ガスが侵入することを抑制して、第１の反応ガスと第２の反応ガスとが混合するのを抑制する。
【００４５】
扇型の凸状部４は天板１１に設けられ、天板１１が容器本体１２から取り外せるようになっていることから、屈曲部４６の外周面と容器本体１２との間には僅かに隙間がある。屈曲部４６の内周面と回転テーブル２の外端面との隙間、及び屈曲部４６の外周面と容器本体１２との隙間は、例えば、回転テーブル２の上面に対する第１の天井面４４の高さと同様の寸法に設定されている。
【００４６】
容器本体１２の内周壁は、分離領域Ｄにおいては屈曲部４６の外周面と接近して垂直面に形成されている。一方、分離領域Ｄ以外の部位においては、例えば、回転テーブル２の外端面と対向する部位から底部１４に亘って外方側に窪んでいる（図１参照）。
【００４７】
以下、説明の便宜上、概ね矩形の断面形状を有する窪んだ部分を排気領域Ｅと記す。具体的には、第１の処理領域Ｐ１に連通する排気領域Ｅを第１の排気領域Ｅ１と記し、第２の処理領域Ｐ２に連通する排気領域Ｅを第２の排気領域Ｅ２と記す。
【００４８】
これらの第１の排気領域Ｅ１及び第２の排気領域Ｅ２の底部には、各々、第１の排気口６１０及び第２の排気口６２０が形成されている（図１〜図３参照）。第１の排気口６１０及び第２の排気口６２０は、各々、排気管６３０、圧力制御器６５０を介して真空排気する手段である、例えば、真空ポンプ６４０に接続されている（図１）。
【００４９】
回転テーブル２とチャンバ１の底部１４との間の空間には、図５に示すように、ヒータユニット７が設けられ、回転テーブル２を介して回転テーブル２上のウエハＷが、プロセスレシピで決められた温度に加熱される。
【００５０】
回転テーブル２の周縁付近の下方側には、回転テーブル２の上方空間から排気領域Ｅに至るまでの雰囲気とヒータユニット７が置かれている雰囲気とを区画して回転テーブル２の下方領域へのガスの侵入を抑えるために、カバー部材７１が設けられている。
【００５１】
カバー部材７１はリング状であり、回転テーブル２の外縁部及び外縁部よりも外周側を下方側から臨むように設けられた内側部材７１ａと、この内側部材７１ａとチャンバ１の内壁面との間に設けられた外側部材７１ｂと、を備えている。
【００５２】
外側部材７１ｂは、分離領域Ｄにおいて凸状部４の外縁部に形成された屈曲部４６の下方にて、屈曲部４６と近接して設けられている。内側部材７１ａは、回転テーブル２の外縁部下方（及び外縁部よりも僅かに外側の部分の下方）において、ヒータユニット７を全周に亘って取り囲んでいる。
【００５３】
ヒータユニット７が配置されている空間よりも回転中心側の部位における底部１４は、回転テーブル２の下面の中心部付近におけるコア部２１に接近するように上方側に突出して第２突出部１２ａをなしている。第２突出部１２ａとコア部２１との間は狭い空間になっており、また、底部１４を貫通する回転軸２２の貫通穴の内周面と回転軸２２との隙間が狭くなっていて、これら狭い空間はケース体２０に連通している。
【００５４】
ケース体２０にはパージガスであるＮ２ガスを狭い空間内に供給して、パージするためのパージガス供給管７２が設けられている。またチャンバ１の底部１４には、ヒータユニット７の下方において周方向に所定の角度間隔で、ヒータユニット７の配置空間をパージするための複数のパージガス供給管７３が設けられている（図５には一つのパージガス供給管７３を示す）。
【００５５】
また、ヒータユニット７と回転テーブル２との間には、ヒータユニット７が設けられた領域へのガスの侵入を抑えるために、外側部材７１ｂの内周壁（内側部材７１ａの上面）から第２突出部１２ａの上端部との間を周方向に亘って覆う蓋部材７ａが設けられている。蓋部材７ａは、例えば、石英で作製することができる。
【００５６】
また、チャンバ１の天板１１の中心部には分離ガス供給管５１が接続されていて、天板１１とコア部２１との間の空間５２に分離ガスを供給するように構成されている。空間５２に供給された分離ガスは、第１突出部５と回転テーブル２との狭い隙間５０を介して回転テーブル２の基板載置部２４側の表面に沿って周縁に向けて吐出される。空間５２は分離ガスにより第１の処理領域Ｐ１及び第２の処理領域Ｐ２よりも高い圧力に維持され得る。
【００５７】
したがって、隙間５０により、第１の処理領域Ｐ１に供給される第１の反応ガスと第２の処理領域Ｐ２に供給される第２の反応ガスとが、中心領域Ｃを通って混合することが抑制される。即ち、隙間５０（又は中心領域Ｃ）は分離領域Ｄと同様に機能することができる。
【００５８】
更に、チャンバ１の側壁には、図３に示すように、外部の搬送アーム１０と回転テーブル２との間でウエハＷの受け渡しを行うための搬送口１５が形成されている。この搬送口１５は、図示しないゲートバルブにより開閉される。また、回転テーブル２における基板載置部２４は、この搬送口１５に臨む位置にて搬送アーム１０との間でウエハＷの受け渡しが行われる。
【００５９】
以後、回転テーブル２における搬送口１５に対向する位置を搬入搬出領域Ｐ２ｍと呼ぶ。
【００６０】
図６に、搬送アーム１０によってウエハＷの受け渡しを行うウエハ保持機構２５の概略断面図を示す。
【００６１】
図６に示すように、基板載置部２４の底面側には、ウエハＷの裏面を支えてウエハＷを昇降させるための、ウエハ保持機構２５が設けられている。ウエハ保持機構２５は、例えば、３本の昇降ピン２５ａ及びこの昇降ピン２５ａを収容可能であると共に昇降可能である昇降機構２５ｂを有する。また、基板載置部２４の底面には、昇降ピン２５ａが貫通する貫通孔２６が形成されている。
【００６２】
更に、チャンバ１には、図３に示すように、ウエハＷを加熱するための加熱手段８が、回転テーブルの回転方向に、第１の反応ガスノズル３１と第２の反応ガスノズル３２との間に配置されている。
【００６３】
加熱手段８は、また、ウエハＷの、回転テーブル２への載置面とは反対側の面（第１の反応ガスが供給される側の面）を加熱するように、ウエハＷの上方側に配置される。以後、本明細書においては、ウエハＷの回転テーブル２への載置面をウエハＷの「裏面」、ウエハＷの載置面とは反対側の面をウエハＷの「表面」と呼ぶ。
【００６４】
なお、加熱手段８を設ける位置は、これに限定されるものではなく、回転テーブル２の回転方向に、第１の反応ガスノズル３１と第２の反応ガスノズル３２との間に配置されれば良い。更には、回転テーブル２の回転方向に、第１の反応ガスノズル３１、第１の分離ガスノズル４１、加熱手段８、第２の反応ガスノズル３２、第２の分離ガスノズル４２の順に配置されているのが好ましい。
【００６５】
図７に、本実施形態に係る加熱手段８の概略分解図を示す。
【００６６】
図７に示すように、加熱手段８は、複数の加熱ランプ８１が、例えば、透過部材８６の上面に略扇型形状で配置され、制御部１０１によってウエハＷに面内温度差を発生させないように制御される。
【００６７】
透過部材８６は、天板１１の段部１１ａに配置され、透過部材８６の窓部８６ａには、光（例えば、赤外線光）を透過する材質（例えば、石英）により構成された部材が嵌合されている。また、段部１１ａには、シール部材（例えば、Ｏリング）が配置されている。
【００６８】
なお、本実施形態における加熱手段８の加熱ランプ８１の個数及び配置を、一例として図示しているが、加熱ランプ８１の個数及び配置はこれに限定されるものではなく、加熱ランプ８１によって、ウエハＷの表面を加熱することができれば良い。
【００６９】
また、加熱ランプ８１の種類としては、特に限定されず、例えば、ウエハＷの吸収波長領域の光、例えば、赤外線光を照射するものを使用することができる。
【００７０】
より具体的には、例えば、０．５μｍ以上３μｍ以下の波長の赤外線光をするハロゲンランプを用いることができるが、ウエハＷのみを選択的に加熱することができるものを用いるのが好ましい。これにより、ウエハＷ周辺の装置部材を加熱することがない。
【００７１】
基板処理装置１００は、透過部材８６を天板１１の段部１１ａに差し込むことで、フランジ部８３と段部１１ａとを互いに係止する。また、基板処理装置１００は、段部１１ａに配置されたシール部材によって、段部１１ａ（天板１１）と透過部材８６とを気密に接続する。更に、基板処理装置１００は、透過部材８６を図示しないボルトなどにより天板１１に固定することによって、チャンバ１の内部の気密性を確保する。
【００７２】
また、本実施形態に係る基板処理装置１００には、図１に示すように、装置全体の動作を制御するためのコンピュータから成る制御部１０１が設けられている。
【００７３】
制御部１０１は、基板処理装置１００の各構成に動作を指示し、各構成の動作を制御するものである。制御部１０１は、記憶部１０２に記憶されたプログラムを実行し、ハードウェアと協働することで、複数の基板の表面を成膜処理する。なお、制御部１０１は、公知技術のＣＰＵ（Central Processing Unit）及びメモリ（ROM、RAMなど）等を含む演算処理装置で構成することができる。
【００７４】
具体的には、制御部１０１は、内蔵するメモリ内に、後述する基板処理方法を基板処理装置１００に実施させるためのプログラムを格納する。このプログラムは、例えば、ステップ群を組まれている。
【００７５】
基板処理装置１００は、媒体１０３に記憶されている上記プログラムを記憶部１０２へ読み込み、その後、制御部１０１（が内蔵するメモリ）にインストールする。なお、媒体１０３は、例えば、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等を用いることができる。
【００７６】
制御部１０１は、ヒータユニット７及び加熱手段８の動作を制御することで、ウエハＷの温度を制御することができる。
【００７７】
また、制御部１０１は、第１の反応ガスノズル３１の動作を制御することで、回転テーブル２の上面に第１の反応ガスを供給する動作を制御することができる。
【００７８】
また、制御部１０１は、第２の反応ガスノズル３２の動作を制御することで、回転テーブル２の上面に第２の反応ガスを供給する動作を制御することができる。
【００７９】
また、制御部１０１は、第１の分離ガスノズル４１及び第２の分離ガスノズル４２の動作を制御することで、回転テーブル２の上面に分離ガスを供給する動作を制御することができる。
【００８０】
（基板処理方法）
次に上述した本実施形態に係る基板処理装置１００を用いた基板処理方法を、図８を参照しながら説明する。
【００８１】
図８に、本実施形態に係る基板の処理工程のフローチャートを示す。
【００８２】
本実施形態に係る基板処理方法は、チャンバ内に設けられた回転テーブルに基板を載置した状態で、互いに反応する少なくとも２種類の反応ガスを順次、基板の表面に供給して、基板の表面に反応ガスの反応生成物を含む膜を形成する基板処理方法であって、基板の表面に第１の反応ガスを供給することで、基板の表面に第１の反応ガスを吸着させる第１の処理工程Ｓ１と、第１の反応ガスが吸着したウエハＷを加熱する加熱工程Ｓ２と、加熱されたウエハＷの表面に第２の反応ガスを供給する第２の処理工程Ｓ３と、を有する。
【００８３】
各々の工程について、詳細に説明する。
【００８４】
［第１の処理工程Ｓ１］
先ず、図１等で説明した基板処理装置１００の基板載置部２４に載置されたウエハＷに対して、第１の処理領域Ｐ１において、第１の反応ガスノズル３１から第１の反応ガスを供給する。これにより、ウエハＷの表面には、第１の反応ガスが吸着する（Ｓ１）。
【００８５】
［加熱工程Ｓ２］
次に、加熱領域Ａにおいて、加熱手段８によって、第１の反応ガスが吸着したウエハＷの表面を所定の温度に加熱する（Ｓ２）。
【００８６】
本実施形態に係る加熱工程Ｓ２における効果について、ＡＬＤ法を用いた膜の成長機構と共に説明する。
【００８７】
一般的に、ＡＬＤ法による成膜においては、化学吸着と物理吸着との間の結合強度の差異を利用する。より具体的には、ＡＬＤ法においては、反応ガスの堆積（吸着）プロセスの際に、化学吸着を利用し、物理吸着を排除する。
【００８８】
化学吸着による結合は、固相表面の原子と気層から到達する分子との間の共有結合等によって形成されるため、その結合は強固である。
【００８９】
一方、物理吸着による結合は、ファンデルワールス力のみが関与するため、化学吸着による結合と比較してはるかに弱く、局部温度が分子の凝縮温度を超えたときに、熱エネルギーによって容易に切断させる。また、物理吸着による結合は、反応ガスに含まれる不純物（例えば、Ｃｌ、Ｈ等）を膜中に残留しやすく、膜質を劣化させる原因となる。
【００９０】
ＡＬＤ法を利用した堆積シーケンスは、連続する４つのステップ、具体的には、反応ガスＡ吸着、反応ガスＡパージ、反応ガスＢ吸着、反応ガスＢパージ、で構成される堆積サイクルを少なくとも１回以上含む。この堆積サイクルは、所望の厚さの膜が形成されるまで、繰り返される。
【００９１】
各々の反応ガスを吸着させた後の反応ガスのパージステップでは、吸着ステップで発生したガス状の反応副生成物や残留反応物分子がウエハ上に物理吸着することを防ぐ目的で、これらを反応空間から除去するために反応空間にＮ２などの不活性ガスが導入される。また、この際、一般的には、真空ポンプによって反応空間が排気される。
【００９２】
従来のＡＬＤ法によって形成される膜は、化学吸着による結合のみで形成されているため、高品質、即ち、緻密でピンホールが無く、厚さが一様である。しかしながら、上述のＡＬＤ法は、堆積サイクルにおいて、反応空間を排気する必要があるため、高速で成膜することが難しい。
【００９３】
一方、回転テーブル式の基板処理方法では、ウエハＷが、回転テーブル２の回転により、第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２とを交互に通過するため、高速に基板を処理することができる。しかしながら、回転テーブル式の基板処理装置では、一方の反応ガスの供給時に、反応副生成物や残留反応物分子を十分に除去することが困難であるため、これらが残存し、得られる膜の膜質が悪化することがある。
【００９４】
そこで、本実施形態では、チャンバ１内の回転テーブル２に載置されたウエハＷに、第１の反応ガスを吸着させる第１の処理工程Ｓ１の後であって、第２の処理工程Ｓ３で第１の反応ガスと第２の反応ガスとを反応させる前に、加熱工程Ｓ２を実施する。
【００９５】
加熱工程Ｓ２においては、制御部１０１が加熱手段８の温度を制御し、ウエハＷ表面を加熱することで物理吸着ガスを脱離させることが可能である。これは、物理吸着による結合が、化学吸着による結合と比較してはるかに弱いためである。即ち、加熱手段８による加熱によって、ウエハＷ表面の温度が分子の凝縮温度を超えるため、熱エネルギーによって、物理吸着による結合を容易に切断することができる。
【００９６】
なお、加熱工程Ｓ２における加熱温度は、使用する反応ガスの種類や、回転テーブルの回転速度などに応じて、当業者は適宜選択することが出来る。
【００９７】
［第２の処理工程Ｓ３］
第２の処理工程Ｓ３では、加熱工程Ｓ２によって不要な反応副生成物や残留反応物分子が除去されたウエハＷに対して、第２の処理領域Ｐ２において、第２の反応ガスノズル３２から第２の反応ガスを供給する。これにより、ウエハＷの表面に吸着した第１の反応ガスは、第２の反応ガスと反応し、所定の膜が成膜される（Ｓ３）。
【００９８】
以上、本実施形態に係る基板処理方法では、Ｓ１からＳ３の工程により、第１の反応ガスと第２の反応ガスとの反応による反応生成物を含む膜が形成される。更に、回転テーブル２を所定の回数だけ連続回転し、第１の処理工程Ｓ１、加熱工程Ｓ２及び第２の処理工程Ｓ３を順次、繰り返すことで、所望の膜厚を有する反応生成物を含む膜が形成される。
【００９９】
なお、第１の反応ガスが吸着したウエハＷを加熱する前に、第１の反応ガスが吸着したウエハＷの表面に分離ガスを供給する分離工程Ｓ４を更に有する構成であることが好ましい。更には、第２の反応ガスが吸着したウエハＷの表面に分離ガスを供給する分離工程Ｓ４を更に有する構成であることが好ましい。
【０１００】
また、第１の反応ガスと第２の反応ガスとをチャンバ１内に同時に供給する回転テーブル式の基板処理装置１００であることから、基板処理に要する時間を短縮することができる。
【０１０１】
即ち、生産性が高く、高品質な膜が形成できる基板処理装置１００及び基板処理装置１００を用いた基板処理方法を提供できる。
【０１０２】
以下、実施例において、具体例を説明する。
【０１０３】
（実施例）
上述した本実施形態に係る基板処理方法を適用した実施例を、図３、図５、図６及び図８を参照しながら説明する。なお、本実施例においては、第１の反応ガスとして、シリコン含有ガスである３ＤＭＡＳ［トリスジメチルアミノシラン］ガスを使用し、第２の反応ガスとして、酸素含有ガスであるＯ３［オゾン］ガスを使用し、分離ガスとして、Ｎ２［窒素］ガスを使用した。
【０１０４】
図３に示すように、ゲートバルブ（不図示）を開き、搬送アーム１０により搬送口１５を介してウエハＷを回転テーブル２の基板載置部２４内に受け渡す。この受け渡しは、図６に示すように、基板載置部２４が搬送口１５に臨む位置に停止したときに基板載置部２４の底面の貫通孔２６を介してチャンバ１の底部側から昇降ピン２５ａが昇降することにより行われる。
【０１０５】
このようなウエハＷの受け渡しを、回転テーブル２を間欠的に回転させて行い、回転テーブル２の５つの基板載置部２４上に各々、ウエハＷを載置する。
【０１０６】
続いてゲートバルブを閉じ、真空ポンプ６４０によりチャンバ１を最低到達真空度まで排気する。その後、第１の分離ガスノズル４１及び第２の分離ガスノズル４２からＮ２ガスを所定の流量で吐出し、分離ガス供給管５１及びパージガス供給管７２、７３（図５参照）からもＮ２ガスを所定の流量で吐出する。これに伴い、圧力制御器６５０によりチャンバ１内を予め設定した処理圧力に調整する。
【０１０７】
次に、回転テーブル２を反時計回りに、例えば、最大で２４０ｒｐｍの回転速度で回転させながら、ヒータユニット７によりウエハＷを、例えば、４５０℃の温度に加熱する。
【０１０８】
この後、チャンバ１に対し、図示しないバルブを開き、第１の反応ガスノズル３１から３ＤＭＡＳガスを供給し、第２の反応ガスノズル３２からＯ３ガスを供給する。即ち、チャンバ１内に同時に３ＤＭＡＳガスとＯ３ガスとが供給されるが、これらのガスは分離領域Ｄにより分離され、チャンバ１内で互いに混合することはほとんどない。
【０１０９】
３ＤＭＡＳガスとＯ３ガスとが同時に供給されるときに、回転テーブル２を反時計回りに回転させ、ウエハＷが第１の処理領域Ｐ１を通過すると、ウエハＷの表面に３ＤＭＡＳガスが吸着する（Ｓ１）。第１の処理工程Ｓ１においては、化学吸着による結合と物理吸着による結合とによりウエハＷ表面に３ＤＭＡＳガスが吸着している。
【０１１０】
次に、第１の処理領域Ｐ１を通過したウエハＷが分離領域Ｄを通過すると、Ｎ２ガスによって物理吸着ガスが脱離される（Ｓ４）。しかしながら、分離工程Ｓ４においては、ウエハＷは、分離領域Ｄを短時間で通過するため、物理吸着ガスが十分には除去されないことがある。
【０１１１】
次に、分離領域Ｄを通過したウエハＷが加熱領域Ａを通過すると、加熱手段８によってウエハＷが急速加熱されることで、物理吸着ガスが脱離される（Ｓ２）。加熱工程Ｓ２においては、前述の通り、分離工程Ｓ４で除去できなかった物理吸着ガスを除去することが可能である。
【０１１２】
次に、加熱領域Ａで加熱されたウエハＷが第２の処理領域Ｐ２を通過すると、ウエハＷの表面に吸着した３ＤＭＡＳガスがＯ３ガスによって酸化され、ウエハＷの表面にシリコン酸化膜が形成される（Ｓ３）。
【０１１３】
以下、所望の膜厚を有するシリコン酸化膜が形成されるまで所定の回数だけ回転テーブル２を連続回転することで、第１の処理領域Ｐ１、分離領域Ｄ、加熱領域Ａ、第２の処理領域Ｐ２を順に複数回通過させる。
【０１１４】
最後に、３ＤＭＡＳガスとＯ３ガスとの供給を停止することにより、成膜が終了する。
【０１１５】
以上、基板処理装置１００及び基板処理装置１００を用いた基板処理方法を実施形態及び実施例により説明したが、上記実施形態及び実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。
【０１１６】
例えば、本実施例では、回転テーブル２の回転方向を反時計回りとしたが、これに限定されるものではない。回転テーブル２の回転方向は、時計回りでも反時計回りでも良く、本実施形態における第１の処理領域Ｐ１、加熱領域Ａ、第２の処理領域Ｐ２をこの順に基板が処理される構成であれば良い。
【０１１７】
また、分離ガスとしてＮ２ガスを使用したが、Ａｒガスなどの不活性ガスを使用しても良い。
【０１１８】
また、第１の反応ガスとして、３ＤＭＡＳガスを使用したが、これに限定されず、例えば、ＢＴＢＡＳ［ビスターシャルブチルアミノシラン］、ＤＣＳ［ジクロロシラン］、ＨＣＤ［ヘキサクロロジシラン］、モノアミノシラン等のシリコン含有ガスや、ＴｉＣｌ４［四塩化チタン］、Ｔｉ(ＭＰＤ)(ＴＨＤ)[チタニウムメチルペンタンジオナトビステトラメチルヘプタンジオナト]、ＴＭＡ［トリメチルアルミニウム］、ＴＥＭＡＺ［テトラキスエチルメチルアミノジルコニウム］、ＴＥＭＨＦ［テトラキスエチルメチルアミノハフニウム］、Ｓｒ(ＴＨＤ)２［ストロンチウムビステトラメチルヘプタンジオナト］等の金属含有ガスを使用しても良い。
【０１１９】
また、第２の反応ガスとして、Ｏ３ガスを使用したが、これに限定されず、例えば、ＮＯｘ［酸化窒素］、Ｈ２Ｏ等の酸素含有ガスや、Ｎ２、ＮＨ３［アンモニア］、Ｎ２Ｈ４［ヒドラジン］、ＣＨ６Ｎ２［メチルヒドラジン］等の窒素含有ガスを用いても良い。
【０１２０】
なお、例えば、第１の反応ガスとしてシリコン含有ガスを用い、第２の反応ガスとして窒素含有ガスを用いる場合には、ＳｉＮ等の窒化膜が形成される。また、例えば、第１の反応ガスとしてチタン含有ガスを用い、第２の反応ガスとして窒素含有ガスを用いる場合には、ＴｉＮ等の窒化膜が形成される。
【０１２１】
また、第２の反応ガスとして、例えばＯ２ガスを用いてこれをプラズマ化し、ウエハＷの表面をプラズマ処理しても良い。Ｏ２ガスを用いてウエハＷの表面をプラズマ処理する場合には、チャンバ１内にプラズマ発生源を設けることが好ましい。
【０１２２】
プラズマ発生源としては、チャンバ１内に、互いに平行で、回転テーブル２にも平行な２本のロッド上の電極を配置し、電極間の空間にＯ２ガスを供給すると共に、電極間に高周波電力を供給してＯ２プラズマを発生させても良い。また、このような容量結合型プラズマ（ＣＣＰ：Capacitively Coupled Plasma）に代わり、誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ：Inductively Coupled Plasma）を用いても良い。
【符号の説明】
【０１２３】
１  チャンバ
２  回転テーブル
８  加熱手段
２４  基板載置部
３１  第１の反応ガスノズル
３２  第２の反応ガスノズル
４１  第１の分離ガスノズル
４２  第２の分離ガスノズル
８１  加熱ランプ
１００  基板処理装置
Ｐ１  第１の処理領域
Ｐ２  第２の処理領域
Ａ  加熱領域
Ｄ  分離領域
Ｗ  ウエハ
Ｓ１  第１の処理工程
Ｓ２  加熱工程
Ｓ３  第２の処理工程
Ｓ４  分離工程
【図１】
2015070095.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2015070095.tif 000006
【図５】
2015070095.tif 000007
【図６】
2015070095.tif 000008
【図７】
2015070095.tif 000009
【図８】
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