(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基板を載置し、前記被処理基板が軸線の周囲を移動するよう前記軸線を中心に回転可能に設けられた載置台の回転により、前記軸線に対して前記被処理基板が移動する周方向に複数の領域に分けられる処理容器と、
前記載置台と対向し、前記処理容器の前記複数の領域のうち第１の領域に、第１の前駆体ガスを供給する第１のシャワーヘッドと、
前記載置台と対向し、前記処理容器の前記複数の領域のうち前記第１の領域に隣接する第２の領域に、第２の前駆体ガスを供給する第２のシャワーヘッドと、
前記載置台と対向し、前記処理容器の前記複数の領域のうち第３の領域に、改質ガスを供給するとともに、アンテナからマイクロ波を供給することにより、前記被処理基板の直上に前記改質ガスのプラズマを生成するプラズマ生成部と、
を備え、
前記第１および第２のシャワーヘッドは各々、前記処理容器の周方向に沿って延在する直線または曲線によって前記処理容器の軸線から径方向外側に向けて、噴射するガスの流量を各々独立して制御される複数の領域に分割されることを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記第１のシャワーヘッドは前記第２のシャワーヘッドよりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。 
【請求項３】
前記第１および第２のシャワーヘッドの間および前記第１および第２のシャワーヘッドの周囲にパージガスを供給し、前記第１および第２のシャワーヘッドの間の空間へのプラズマの侵入を防止するガス供給排気機構を、さらに備えることを特徴とする請求項１から２のいずれか１項に記載の成膜装置。 
【請求項４】
前記第１のシャワーヘッドは、ケイ素を含有する第１の前駆体ガスを供給し、
前記第２のシャワーヘッドは、炭素原子および窒素原子を含有する第２の前駆体ガスを供給することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の成膜装置。 
【請求項５】
前記プラズマ生成部は、前記第３の領域に酸素ガスを供給する第１のガス供給部と、当該酸素ガスの供給後に、当該酸素ガスを除去するためパージガスを供給する第２のガス供給部と、を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の成膜装置。 
【請求項６】
前記第１のシャワーヘッドにおける前記直線または曲線の前記処理容器の径方向に対する傾斜角度は、前記第２のシャワーヘッドにおける前記直線または曲線の前記処理容器の径方向に対する傾斜角度よりも大きいことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の種々の側面及び実施形態は、成膜方法および成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板上に成膜を行うための成膜装置としては、ウェハを一枚ずつ処理する枚葉式成膜装置や、一度に複数のウェハを処理するバッチ式成膜装置が知られている。バッチ式成膜装置は、一度により多くのウェハを処理することができるように、たとえば装置の縦方向に複数のウェハを並べて配置する。このほか、円形の載置台に数個のウェハを配置して載置台を回転させることによって成膜処理を実現するセミバッチ式の成膜装置も知られている。セミバッチ式の成膜装置では、前駆体ガスを供給する領域と反応ガスのプラズマを生成する領域とが処理室内の別々の領域に設けられており、基板がこれらの領域を順に通過することで、所望の厚みの膜が基板上に生成される。
【０００３】
このようなセミバッチ式の成膜装置は、載置台、シャワーヘッド、およびプラズマ生成部を備えている。載置台は、基板を支持するものであり、回転軸を中心に回転する。シャワーヘッドおよびプラズマ生成部は、載置台に対面配置されており、周方向に配列されている。シャワーヘッドは、略扇形の平面形状を有しており、下方を通過する被処理基板に前駆体ガスを供給する。プラズマ生成部は、反応ガスを供給し、導波管から供給されたマイクロ波を、略扇形のアンテナから放射することで、反応ガスのプラズマを生成する。シャワーヘッドの周囲およびプラズマ生成部の周囲には、排気口が設けられており、シャワーヘッドの周縁には、パージガスを供給する噴射口が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１３／１２２０４３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような成膜装置を用いたプロセスでは、６００℃から６５０℃程度の温度の熱処理を実行することで現状、ＳｉＮ、ＳｉＣＮ、ＳｉＢＮ、ＳｉＯＣＮ等の膜が生成されている。しかし、成膜技術において、さらに高い微細化が要求されるようになっている。具体的には、低温での成膜や低いサーマル・バジェットを実現しつつ、微細化要求にこたえることができる、高性能膜を製造することができる高い再現性をもった成膜処理が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
開示する成膜方法および成膜装置は、処理容器内の被処理基板に窒化膜を形成する。処理容器内に、第１の前駆体ガスを供給し、被処理基板の表面に膜を形成する。そして、処理容器内に、第２の前駆体ガスを供給し、被処理基板の表面に膜を形成する。さらに、処理容器内に、改質ガスを供給するとともに、アンテナからマイクロ波を供給することにより、被処理基板の直上に改質ガスのプラズマを生成し、生成したプラズマにより、第１および第２の前駆体ガスによる成膜後の被処理基板の表面をプラズマ処理する。
【発明の効果】
【０００７】
開示する成膜方法および成膜装置の一態様によれば、低温での成膜を実現しつつ、高性能膜を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る成膜装置の一例を示す断面図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係る成膜装置の一例を示す上面図である。
【図３】図３は、図２に示す成膜装置から処理容器の上部を取り除いた状態の一例を示す平面図である。
【図４】図４は、図１における軸線Ｘの左側の部分の一例を示す拡大断面図である。
【図５】図５は、図１における軸線Ｘの左側の部分の一例を示す拡大断面図である。
【図６】図６は、ユニットＵの下面の一例を示す図である。
【図７】図７は、図１における軸線Ｘの右側の部分の一例を示す拡大断面図である。
【図８】図８は、第１の実施形態に係る成膜装置において実施されるＳｉＣＮ膜の成膜処理の一例の流れを示すフローチャートである。
【図９】図９は、第１の実施形態に係る成膜装置において実施されるＳｉＣＮ膜の成膜処理の一例の流れを説明するための概略図である。
【図１０】図１０は、第１の実施形態に係る成膜装置において実施されるＳｉＯＣＮ膜の成膜処理の一例の流れを示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、第１の実施形態に係る成膜装置において実施されるＳｉＯＣＮ膜の成膜処理の一例の流れを説明するための概略図である。
【図１２】図１２は、第１の実施形態に係る成膜装置において実施されるＳｉＯＣＮ膜の成膜処理の他の例の流れを示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、第１の実施形態に係る成膜装置において実施されるＳｉＯＣＮ膜の成膜処理の他の例の流れを説明するための概略図である。
【図１４】図１４は、第２の実施形態に係る成膜装置の一例を示す断面図である。
【図１５】図１５は、第２の実施形態に係る成膜装置の一例を示す上面図である。
【図１６】図１６は、図１５に示す成膜装置から処理容器の上部を取り除いた状態の一例を示す平面図である。
【図１７】図１７は、第２の実施形態に係る成膜装置が備えるシャワーヘッドの噴射口の配置の一例を示す図である。
【図１８】図１８は、シャワーヘッドの噴射口の配置と生成される膜の品質との関係を説明するための図である。
【図１９】図１９は、第２の実施形態に係る成膜装置における２シャワーヘッドの構成を示す概略断面図である。
【図２０】図２０は、第２の実施形態に係る成膜装置において実施されるＳｉＣＮ膜の成膜処理の一例を示すフローチャートである。
【図２１】図２１は、第２の実施形態に係る成膜装置において実施されるＳｉＣＮ膜の成膜処理の一例の流れを説明するための概略図である。
【図２２】図２２は、第２の実施形態に係る成膜装置において実施されるＳｉＯＣＮ膜の成膜処理の一例を示すフローチャートである。
【図２３】図２３は、第２の実施形態に係る成膜装置において実施されるＳｉＯＣＮ膜の成膜処理の一例の流れを説明するための概略図である。
【図２４】図２４は、実施例１のＳｉＣＮ膜の原子組成を示す図である。
【図２５】図２５は、実施例１のＳｉＣＮ膜のエッチングレートについて説明するための図である。
【図２６】図２６は、実施例１のＳｉＣＮ膜の成膜温度と成膜レートとの関係を説明するための図である。
【図２７】図２７は、１，２，３−トリアゾール系化合物の開裂箇所を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
開示する成膜方法の一つの実施形態は、処理容器内の被処理基板に窒化膜を形成する成膜方法である。当該成膜方法は、処理容器内の被処理基板に、第１の前駆体ガスを供給する第１の反応工程を含む。当該成膜方法はさらに、処理容器内の被処理基板に、第２の前駆体ガスを供給する第２の反応工程を含む。また、当該成膜方法はさらに、処理容器内に、改質ガスを供給するとともに、アンテナからマイクロ波を供給することにより、被処理基板の直上に改質ガスのプラズマを生成し、生成したプラズマにより、第１および第２の前駆体ガスによる第１および第２の反応工程後の被処理基板の表面をプラズマ処理する改質工程を含む。
【００１０】
また、開示する成膜方法の一つの実施形態において、第１の前駆体ガスはケイ素を含有し、第２の前駆体ガスは炭素原子および窒素原子を含有する。
【００１１】
また、開示する成膜方法の一つの実施形態において、改質工程は、第１の反応工程および第２の反応工程が所定回数繰り返し実施されるごとに１回実施される。
【００１２】
また、開示する成膜方法の一つの実施形態は、処理容器内の被処理基板に第３のガスを供給する第３の反応工程をさらに含む。また、当該実施形態は、第１の反応工程、第２の反応工程および第３の反応工程の実施後、改質工程の実施前に実施され、第１、第２の前駆体ガスおよび第３のガスを供給する機構をパージする除去工程をさらに含む。
【００１３】
また、開示する成膜方法の一つの実施形態において、第３のガスは酸素原子を含有する。
【００１４】
また、開示する成膜方法の一つの実施形態において、第１の前駆体ガスは、モノクロロシラン、ジクロロシラン、トリクロロシラン、テトロクロロシランおよびヘキサクロロジシランのいずれか１つを含有する。
【００１５】
また、開示する成膜方法の一つの実施形態において、第２の前駆体ガスは、アンモニアとともに処理容器内に供給される。
【００１６】
また、開示する成膜方法の一つの実施形態において、第２の前駆体ガスは、２００℃以上５５０℃以下の温度で熱分解する。
【００１７】
また、開示する成膜方法の一つの実施形態において、改質ガスは、ＮＨ３およびＨ２ガスの混合ガスである。
【００１８】
また、開示する一つの実施形態における成膜装置は、被処理基板を載置し、被処理基板が軸線の周囲を移動するよう軸線を中心に回転可能に設けられた載置台の回転により、軸線に対して被処理基板が移動する周方向に複数の領域に分けられる処理容器を備える。また、当該成膜装置は、載置台と対向し、処理容器の複数の領域のうち第１の領域に、第１の前駆体ガスを供給する第１のシャワーヘッドを備える。また、当該成膜装置は、載置台と対向し、処理容器の複数の領域のうち第１の領域に隣接する第２の領域に、第２の前駆体ガスを供給する第２のシャワーヘッドを備える。また、当該成膜装置は、載置台と対向し、処理容器の複数の領域のうち第３の領域に、改質ガスを供給するとともに、アンテナからマイクロ波を供給することにより、被処理基板の直上に改質ガスのプラズマを生成するプラズマ生成部を備える。
【００１９】
また、開示する成膜装置の一つの実施形態において、第１のシャワーヘッドは第２のシャワーヘッドよりも小さい。
【００２０】
また、開示する成膜装置の一つの実施形態において、第１および第２のシャワーヘッドの間および第１および第２のシャワーヘッドの周囲にパージガスを供給し、第１および第２のシャワーヘッドの間の空間へのプラズマの侵入を防止するガス供給排気機構を、さらに備える。
【００２１】
また、開示する成膜装置の一つの実施形態において、第１のシャワーヘッドは、ケイ素を含有する第１の前駆体ガスを供給し、第２のシャワーヘッドは、炭素原子および窒素原子を含有する第２の前駆体ガスを供給する。
【００２２】
また、開示する成膜装置の一つの実施形態において、プラズマ生成部は、第３の領域に酸素ガスを供給する第１のガス供給部と、当該酸素ガスの供給後に、当該酸素ガスを除去するためパージガスを供給する第２のガス供給部と、を備える。
【００２３】
また、開示する成膜装置の一つの実施形態において、第１および第２のシャワーヘッドは各々、処理容器の周方向に沿って延在する直線または曲線によって処理容器の軸線から径方向外側に向けて、噴射するガスの流量を各々独立して制御される複数の領域に分割される。また、第１のシャワーヘッドにおける直線または曲線の処理容器の径方向に対する傾斜角度は、第２のシャワーヘッドにおける直線または曲線の処理容器の径方向に対する傾斜角度よりも大きい。
【００２４】
以下に、開示する成膜方法および成膜装置の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、本実施形態により開示する発明が限定されるものではない。各実施形態は、処理内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。
【００２５】
（第１の実施形態）
［成膜装置１０の構成の一例］
図１は、第１の実施形態に係る成膜装置１０の一例を示す断面図である。図２は、第１の実施形態に係る成膜装置１０の一例を示す上面図である。図３は、図２に示す成膜装置１０から処理容器１２の上部を取り除いた状態の一例を示す平面図である。図２および図３におけるＡ−Ａ断面が図１である。図４および図５は、図１における軸線Ｘの左側の部分の一例を示す拡大断面図である。図６は、ユニットＵの下面の一例を示す図である。図７は、図１における軸線Ｘの右側の部分の一例を示す拡大断面図である。図１〜図７に示す成膜装置１０は、主に、処理容器１２、載置台１４、第１のガス供給部１６、排気部１８、第２のガス供給部２０、およびプラズマ生成部２２を備える。
【００２６】
図１に示すように、処理容器１２は、下部部材１２ａおよび上部部材１２ｂを有する。下部部材１２ａは、上方が開口した略筒形状を有し、処理室Ｃを形成する側壁および底壁を含む凹部を形成する。上部部材１２ｂは、略筒形状を有する蓋体であり、下部部材１２ａの凹部の上部開口を閉蓋することにより処理室Ｃを形成する。下部部材１２ａと上部部材１２ｂとの間の外周部には、処理室Ｃを密閉するための弾性封止部材、例えばＯリングが設けられる。
【００２７】
成膜装置１０は、処理容器１２により形成される処理室Ｃの内部に、載置台１４を備える。載置台１４は、駆動機構２４によって軸線Ｘを中心に回転駆動される。駆動機構２４は、モータ等の駆動装置２４ａおよび回転軸２４ｂを有し、処理容器１２の下部部材１２ａに取り付けられる。
【００２８】
回転軸２４ｂは、軸線Ｘを中心軸線とし、処理室Ｃの内部まで延在する。回転軸２４ｂは、駆動装置２４ａから伝達される駆動力により軸線Ｘを中心に回転する。載置台１４は、中央部分が回転軸２４ｂにより支持される。よって、載置台１４は、軸線Ｘを中心に、回転軸２４ｂの回転に従って回転する。なお、処理容器１２の下部部材１２ａと駆動機構２４との間には、処理室Ｃを密閉するＯリング等の弾性封止部材が設けられる。
【００２９】
成膜装置１０は、処理室Ｃ内部の載置台１４の下方に、基板載置領域１４ａに載置された被処理基板である基板Ｗを加熱するためのヒータ２６を備える。具体的には、ヒータ２６は、載置台１４を加熱することにより基板Ｗを加熱する。
【００３０】
処理容器１２は、例えば図２および図３に示すように、軸線Ｘを中心軸とする略円筒状の容器であり、内部に処理室Ｃを備える。処理室Ｃには、噴射部１６ａを備えたユニットＵが設けられる。ユニットＵは、シャワーヘッドの一例である。処理容器１２は、例えば、アルマイト処理またはＹ２Ｏ３（酸化イットリウム）の溶射処理等の耐プラズマ処理が内面に施されたＡｌ（アルミニウム）等の金属で形成される。成膜装置１０は、処理容器１２内に複数のプラズマ生成部２２を有する。それぞれのプラズマ生成部２２は、処理容器１２の上方に、マイクロ波を出力するアンテナ２２ａを備える。図２および図３において、処理容器１２の上方にはアンテナ２２ａが３個設けられているが、アンテナ２２ａの数はこれに限定されず、２個以下でもよく、４個以上であってもよい。
【００３１】
成膜装置１０は、例えば図３に示すように、上面に複数の基板載置領域１４ａを有する載置台１４を備える。載置台１４は、軸線Ｘを中心軸とする略円板状の部材である。載置台１４の上面には、基板Ｗを載置する基板載置領域１４ａが、軸線Ｘを中心として同心円状に複数（図３の例では６個）形成されている。基板Ｗは基板載置領域１４ａ内に配置され、基板載置領域１４ａは、載置台１４が回転した際、基板Ｗがズレないように基板Ｗを支持する。基板載置領域１４ａは、略円状の基板Ｗと略同形状の略円状の凹部である。基板載置領域１４ａの凹部の直径は、基板載置領域１４ａに載置される基板Ｗの直径Ｗ１と比べ、略同一である。すなわち、基板載置領域１４ａの凹部の直径は、載置される基板Ｗが凹部に嵌合し、載置台１４が回転しても、遠心力により基板Ｗが嵌合位置から移動しないように基板Ｗを固定する程度であればよい。
【００３２】
成膜装置１０は、処理容器１２の外縁に、ロボットアーム等の搬送装置を介して、基板Ｗを処理室Ｃへ搬入し、基板Ｗを処理室Ｃから搬出するゲートバルブＧを備える。また、成膜装置１０は、載置台１４の外縁の下方に、排気口２２ｈを備える。排気口２２ｈには、排気装置５２が接続される。成膜装置１０は、排気装置５２の動作を制御することにより、処理室Ｃ内の圧力を、目的とする圧力に維持する。
【００３３】
処理室Ｃは、例えば図３に示すように、軸線Ｘを中心とする円周上に配列された第１の領域Ｒ１および第２の領域Ｒ２を含む。基板載置領域１４ａに載置された基板Ｗは、載置台１４の回転に伴い、第１の領域Ｒ１および第２の領域Ｒ２を順に通過する。
【００３４】
［ユニットＵ（シャワーヘッド）およびガス供給排気機構の構成の一例］
また、第１の領域Ｒ１の上方には、例えば図４および図５に示すように、載置台１４の上面に対面するように、ガスの供給および排気を行うユニットＵが配置される。ユニットＵは、第１の部材Ｍ１、第２の部材Ｍ２、第３の部材Ｍ３、および第４の部材Ｍ４が順次積み重ねられた構造を有する。ユニットＵは、処理容器１２の上部部材１２ｂの下面に当接するように処理容器１２に取り付けられる。
【００３５】
ユニットＵには、第１の領域Ｒ１に所望のガスを供給し排気するためのガス供給排気機構が設けられる。ガス供給排気機構は、たとえば、第１のガス供給部１６、排気部１８、および第２のガス供給部２０を備える。
【００３６】
［第１のガス供給部１６の構成の一例］
第１のガス供給部１６は、例えば図４に示すように、第１の内側ガス供給部１６１、第１の中間ガス供給部１６２、および第１の外側ガス供給部１６３を有する。また、第１のガス供給部１６は、例えば図１および図４に示すように、第２の内側ガス供給部１６４、第２の中間ガス供給部１６５、および第２の外側ガス供給部１６６を有する。また、第１のガス供給部１６は、例えば図１および図４に示すように、第３の内側ガス供給部１６７、第３の中間ガス供給部１６８、および第３の外側ガス供給部１６９を有する。
【００３７】
ユニットＵには、例えば図４および図５に示すように、第２の部材Ｍ２〜第４の部材Ｍ４を貫通するガス供給路１６１ｐ、ガス供給路１６２ｐ、およびガス供給路１６３ｐが形成されている。ガス供給路１６１ｐは、上端が処理容器１２の上部部材１２ｂに設けられたガス供給路１２１ｐに接続される。ガス供給路１２１ｐには、弁１６１ｖおよびマスフローコントローラ等の流量制御器１６１ｃを介して、第１の前駆体ガスのガス供給源１６ｇが接続される。第１の前駆体ガスは、プロセスガスの一例である。また、ガス供給路１６１ｐの下端は、第１の部材Ｍ１と、第２の部材Ｍ２との間に形成され、例えばＯリング等の弾性部材１６１ｂで囲まれたバッファ空間１６１ｄに接続される。バッファ空間１６１ｄには、第１の部材Ｍ１に設けられた内側噴射部１６１ａの噴射口１６ｈが接続される。
【００３８】
また、ガス供給路１６２ｐは、上端が処理容器１２の上部部材１２ｂに設けられたガス供給路１２２ｐに接続される。ガス供給路１２２ｐには、弁１６２ｖおよびマスフローコントローラ等の流量制御器１６２ｃを介して、第１の前駆体ガスのガス供給源１６ｇが接続される。また、ガス供給路１６２ｐの下端は、第１の部材Ｍ１と、第２の部材Ｍ２との間に形成され、例えばＯリング等の弾性部材１６２ｂで囲まれたバッファ空間１６２ｄに接続される。バッファ空間１６２ｄには、第１の部材Ｍ１に設けられた中間噴射部１６２ａの噴射口１６ｈが接続される。
【００３９】
また、ガス供給路１６３ｐは、上端が処理容器１２の上部部材１２ｂに設けられたガス供給路１２３ｐに接続される。ガス供給路１２３ｐには、弁１６３ｖおよびマスフローコントローラ等の流量制御器１６３ｃを介して、第１の前駆体ガスのガス供給源１６ｇが接続される。また、ガス供給路１６３ｐの下端は、第１の部材Ｍ１と、第２の部材Ｍ２との間に形成され、例えばＯリング等の弾性部材１６３ｂで囲まれたバッファ空間１６３ｄに接続される。バッファ空間１６３ｄには、第１の部材Ｍ１に設けられた外側噴射部１６３ａの噴射口１６ｈが接続される。
【００４０】
第１の内側ガス供給部１６１のバッファ空間１６１ｄ、第１の中間ガス供給部１６２のバッファ空間１６２ｄ、および第１の外側ガス供給部１６３のバッファ空間１６３ｄは、例えば図４および図５に示すように、独立した空間を形成する。そして、それぞれのバッファ空間を通る第１の前駆体ガスの流量は、流量制御器１６１ｃ、流量制御器１６２ｃ、および流量制御器１６３ｃによって独立に制御される。
【００４１】
第１のガス供給部１６は、上記のように構成される第１の内側ガス供給部１６１、第１の中間ガス供給部１６２、および第１の外側ガス供給部１６３により、第１の領域Ｒ１に第１の前駆体ガスを供給する。
【００４２】
また、第１のガス供給部１６は、第２の内側ガス供給部１６４、第２の中間ガス供給部１６５、および第２の外側ガス供給部１６６により、第１の領域Ｒ１にパージガスを供給する。第２の内側ガス供給部１６４は、弁１６４ｖおよびマスフローコントローラ等の流量制御器１６４ｃを備える。弁１６４ｖおよび流量制御器１６４ｃを介して、パージガスのガス供給源１６ｉがガス供給路１２１ｐに接続される。また、第２の中間ガス供給部１６５は、弁１６５ｖおよびマスフローコントローラ等の流量制御器１６５ｃを備える。弁１６５ｖおよび流量制御器１６５ｃを介して、パージガスのガス供給源１６ｉがガス供給路１２２ｐに接続される。また、第２の外側ガス供給部１６６は、弁１６６ｖおよびマスフローコントローラ等の流量制御器１６６ｃを備える。弁１６６ｖおよび流量制御器１６６ｃを介して、パージガスのガス供給源１６ｉがガス供給路１２３ｐに接続される。
【００４３】
また、第１のガス供給部１６は、第３の内側ガス供給部１６７、第３の中間ガス供給部１６８、および第３の外側ガス供給部１６９により、第１の領域Ｒ１に第２の前駆体ガスを供給する。第３の内側ガス供給部１６７は、弁１６７ｖおよびマスフローコントローラ等の流量制御器１６７ｃを備える。弁１６７ｖおよび流量制御器１６７ｃを介して、第２の前駆体ガスのガス供給源１６ｊがガス供給路１２１ｐに接続される。また、第３の中間ガス供給部１６８は、弁１６８ｖおよびマスフローコントローラ等の流量制御器１６８ｃを備える。弁１６８ｖおよび流量制御器１６８ｃを介して、第２の前駆体ガスのガス供給源１６ｊがガス供給路１２２ｐに接続される。また、第３の外側ガス供給部１６９は、弁１６９ｖおよびマスフローコントローラ等の流量制御器１６９ｃを備える。弁１６９ｖおよび流量制御器１６９ｃを介して、第２の前駆体ガスのガス供給源１６ｊがガス供給路１２３ｐに接続される。
【００４４】
第１のガス供給部１６が備える第２の内側ガス供給部１６４、第２の中間ガス供給部１６５、および第２の外側ガス供給部１６６は各々、第１の内側ガス供給部１６１、第１の中間ガス供給部１６２、および第１の外側ガス供給部１６３と同様に機能する。また、第１のガス供給部１６が備える第３の内側ガス供給部１６７、第３の中間ガス供給部１６８、および第３の外側ガス供給部１６９も、第１の中間ガス供給部１６２、および第１の外側ガス供給部１６３と同様に機能する。
【００４５】
第１の前駆体ガスは、第１の領域Ｒ１を通過する基板Ｗの表面にＳｉ膜を形成する。第１の前駆体ガスは例えば、モノクロロシラン、ジクロロシラン（ＤＣＳ）、トリクロロシラン、テトロクロロシラン、ヘキサクロロジシラン（ＨＣＤ）等である。第１の前駆体ガスは、第１の領域Ｒ１に供給され、第１の領域Ｒ１を通過する基板Ｗの表面に、第１の前駆体ガスの原子または分子が化学的に吸着する。
【００４６】
また、第２の前駆体ガスは、第１の領域Ｒ１を通過する基板Ｗの表面に形成されたＳｉ膜を窒化するとともに炭素を添加する。これによって、Ｓｉ膜がＳｉＣＮ膜となる。第２の前駆体ガスは例えば、窒素および炭素を含有するガスである。第２の前駆体ガスは例えば、炭素含有窒化剤を含むガスであり、例えば２００℃以上５５０℃以下の温度帯において熱分解して活性の分解物を生じる。第２の前駆体ガスの例については後で詳述する。
【００４７】
パージガスは、ガスの供給部からプロセスガスを除去するために使用される。パージガスはたとえば、化学的な反応を引き起こさないガスである。パージガスはたとえば、アルゴン（Ａｒ）等の不活性ガスである。またたとえばパージガスは、ＡｒガスとＮ２ガスの混合ガスである。
【００４８】
上記のように、ユニットＵにおいて、第１のガス供給部１６の第１の内側ガス供給部１６１、第１の中間ガス供給部１６２および第１の外側ガス供給部１６３は、第１の前駆体ガスを第１の領域Ｒ１内に供給する。そして、第１のガス供給部１６の第２の内側ガス供給部１６４、第２の中間ガス供給部１６５および第２の外側ガス供給部１６６は、パージガスを第１の領域Ｒ１内に供給する。そして、第１のガス供給部１６の第３の内側ガス供給部１６７、第３の中間ガス供給部１６８および第３の外側ガス供給部１６９は、第２の前駆体ガスを第１の領域Ｒ１内に供給する。
【００４９】
このように、第１の前駆体ガスを供給したのち、パージガスを供給することによりガス供給排気機構内に残留したガスを除去することができる。このため、第１の前駆体ガスと第２の前駆体ガスとの混入を防止しつつ、第１の領域Ｒ１に複数種類の所望のガスを供給することができる。なお、第１の前駆体ガスと第２の前駆体ガスとが混入しても成膜処理に影響がない場合は、複数のガス供給排気機構を設けなくともよい。たとえば、第１の内側ガス供給部１６１、第１の中間ガス供給部１６２および第１の外側ガス供給部１６３により、複数種類のガスを供給するよう構成してもよい。
【００５０】
［第２のガス供給部２０の構成の一例］
次に、第１の領域Ｒ１の周縁部分にパージガスを供給する第２のガス供給部２０について説明する。
【００５１】
ユニットＵには、例えば図４および図５に示すように、第４の部材Ｍ４を貫通するガス供給路２０ｒが形成される。ガス供給路２０ｒは、上端が処理容器１２の上部部材１２ｂに設けられたガス供給路１２ｒに接続される。ガス供給路１２ｒには、弁２０ｖおよび流量制御器２０ｃを介して、パージガスのガス供給源２０ｇが接続される。
【００５２】
ガス供給路２０ｒの下端は、第４の部材Ｍ４の下面と第３の部材Ｍ３の上面との間に設けられた空間２０ｄに接続される。また、第４の部材Ｍ４は、第１の部材Ｍ１〜第３の部材Ｍ３を収容する凹部を形成する。凹部を形成する第４の部材Ｍ４の内側面と、第３の部材Ｍ３の外側面との間にはギャップ２０ｐが設けられる。ギャップ２０ｐは、空間２０ｄに接続される。ギャップ２０ｐの下端は、噴射口２０ａとして機能する。
【００５３】
このように、噴射口２０ａが、ユニットＵの外縁近傍に設けられているため、ユニットＵのより中心近傍に設けられた噴射口１６ｈから噴射される第１の前駆体ガスおよび第２の前駆体ガスが、第１の領域Ｒ１の外に出ることが防止される。
【００５４】
［排気部１８の構成の一例］
次に、第１の領域Ｒ１の周縁部分から噴射されるパージガスと、第１の領域Ｒ１のより中心部分において噴射される第１の前駆体ガス、第２の前駆体ガスおよびパージガスとを、排気する排気部１８の一例について説明する。
【００５５】
ユニットＵには、例えば図４および図５に示すように、第３の部材Ｍ３および第４の部材Ｍ４を貫通する排気路１８ｑが形成される。排気路１８ｑは、上端が処理容器１２の上部部材１２ｂに設けられた排気路１２ｑと接続される。排気路１２ｑは、真空ポンプ等の排気装置３４に接続される。また、排気路１８ｑは、下端が第３の部材Ｍ３の下面と、第２の部材Ｍ２の上面との間に設けられた空間１８ｄに接続される。
【００５６】
第３の部材Ｍ３は、第１の部材Ｍ１および第２の部材Ｍ２を収容する凹部を備える。第３の部材Ｍ３が備える凹部を構成する第３の部材Ｍ３の内側面と、第１の部材Ｍ１および第２の部材Ｍ２の外側面との間には、ギャップ１８ｇが設けられる。空間１８ｄは、ギャップ１８ｇに接続される。ギャップ１８ｇの下端は、排気口１８ａとして機能する。
【００５７】
このように、排気口１８ａを、パージガスが噴射される排気口２０ａと第１および第２の前駆体ガス等が噴射される排気口１６ｈとの間に設ける。このため、パージガスと第１および第２の前駆体ガスとを効率よく排気することができる。
【００５８】
［噴射部１６ａの配置の一例］
ユニットＵの下面、即ち、載置台１４と対向する面には、例えば図６に示すように、軸線Ｘから離れる方向であるＹ軸方向に沿って、噴射部１６ａが設けられる。処理室Ｃに含まれる領域のうち噴射部１６ａに対面する領域が第１の領域Ｒ１である。第１の領域Ｒ１は、吸着、反応処理領域の一例である。噴射部１６ａは、載置台１４上の基板Ｗへ前駆体ガスを噴射する。噴射部１６ａは、例えば図６に示すように、内側噴射部１６１ａ、中間噴射部１６２ａ、および外側噴射部１６３ａを有する。
【００５９】
内側噴射部１６１ａは、例えば図６に示すように、軸線Ｘからの距離がｒ１〜ｒ２の範囲にある環状の領域のうち、ユニットＵの下面に含まれる領域である内側環状領域Ａ１内に形成されている。また、中間噴射部１６２ａは、軸線Ｘからの距離がｒ２〜ｒ３の範囲にある環状の領域のうち、ユニットＵの下面に含まれる領域である中間環状領域Ａ２内に形成されている。また、外側噴射部１６３ａは、軸線Ｘからの距離がｒ３〜ｒ４の範囲にある環状の領域のうち、ユニットＵの下面に含まれる領域である外側環状領域Ａ３内に形成されている。
【００６０】
外側環状領域Ａ３の外周の半径ｒ４は、中間環状領域Ａ２の外周の半径ｒ３よりも長い。また、中間環状領域Ａ２の外周の半径ｒ３は、内側環状領域Ａ１の外周の半径ｒ２よりも長い。内側環状領域Ａ１、中間環状領域Ａ２、および外側環状領域Ａ３は、第１の環状領域の一例である。
【００６１】
ユニットＵの下面に形成された噴射部１６ａが、Ｙ軸方向に延在する範囲であるｒ１からｒ４までの長さＬは、例えば図６に示すように、直径Ｗ１の基板ＷがＹ軸を通過する長さよりも、軸線Ｘ側の方向に所定距離ΔＬ以上長く、軸線Ｘ側と反対の方向に所定距離ΔＬ以上長い。所定距離ΔＬは、軸線Ｘの方向における基板ＷとユニットＵと間の距離に応じて決められる。本実施形態において、所定距離ΔＬは、例えば数ｍｍである。所定距離ΔＬは、第２の距離の一例である。
【００６２】
内側噴射部１６１ａ、中間噴射部１６２ａ、および外側噴射部１６３ａは、例えば図６に示すように、複数の噴射口１６ｈを備える。第１および第２の前駆体ガスは、それぞれの噴射口１６ｈから第１の領域Ｒ１へ噴射される。第１および第２の前駆体ガスが第１の領域Ｒ１に供給されることにより、第１の領域Ｒ１を通過した基板Ｗの表面に、第１および第２の前駆体ガスの原子または分子により膜が形成される。
【００６３】
また、本実施形態では、内側噴射部１６１ａおよび中間噴射部１６２ａから異なる流量の前駆体ガスの噴射を可能とするため、例えば図４および図５に示すように、第１の内側ガス供給部１６１のバッファ空間１６１ｄと第１の中間ガス供給部１６２のバッファ空間１６２ｄとの間には、弾性部材１６１ｂおよび弾性部材１６２ｂが配置される。同様に、第１の中間ガス供給部１６２のバッファ空間１６２ｄと第１の外側ガス供給部１６３のバッファ空間１６３ｄとの間にも、弾性部材１６２ｂおよび弾性部材１６３ｂが配置される。そのため、本実施形態におけるユニットＵでは、例えば図６に示すように、内側噴射部１６１ａに含まれる噴射口１６ｈと中間噴射部１６２ａに含まれる噴射口１６ｈとの間には、Ｙ軸方向において、弾性部材１６１ｂおよび弾性部材１６２ｂが配置される領域分の隙間（例えば数ミリ程度）が存在する。同様に、中間噴射部１６２ａに含まれる噴射口１６ｈと外側噴射部１６３ａに含まれる噴射口１６ｈとの間には、Ｙ軸方向において、弾性部材１６２ｂおよび弾性部材１６３ｂが配置される領域分の隙間（例えば数ミリ程度）が存在する。
【００６４】
第１の領域Ｒ１の上方には、例えば図４および図５に示すように、載置台１４の上面に対面するように、排気部１８の排気口１８ａが設けられている。排気口１８ａは、例えば図６に示すように、噴射部１６ａの周囲を囲むように、ユニットＵの下面に形成されている。排気口１８ａは、真空ポンプなどの排気装置３４の動作により、排気口１８ａを介して処理室Ｃ内のガスを排気する。
【００６５】
第１の領域Ｒ１の上方には、例えば図４および図５に示すように、載置台１４の上面に対面するように、第２のガス供給部２０の噴射口２０ａが設けられている。噴射口２０ａは、例えば図６に示すように、排気口１８ａの周囲を囲むように、ユニットＵの下面に形成されている。第２のガス供給部２０は、噴射口２０ａを介して第１の領域Ｒ１へパージガスを噴射する。第２のガス供給部２０によって噴射されるパージガスは、例えばＡｒ（アルゴン）等の不活性ガスである。パージガスが基板Ｗの表面に噴射されることにより、基板Ｗに過剰に付着した第１および第２の前駆体ガスの原子または分子（残留ガス成分）が基板Ｗから除去される。これにより、基板Ｗの表面に、第１および第２の前駆体ガスの原子または分子の原子層または分子層が形成される。
【００６６】
ユニットＵは、噴射口２０ａからパージガスを噴射し、排気口１８ａより載置台１４の表面に沿ってパージガスを排気する。これにより、ユニットＵは、第１の領域Ｒ１に供給された第１および第２の前駆体ガスが第１の領域Ｒ１外に漏れ出すことを抑制する。また、ユニットＵは、噴射口２０ａからパージガスを噴射して排気口１８ａより載置台１４の面に沿ってパージガスを排気するので、第２の領域Ｒ２に供給される改質ガスまたは改質ガスのラジカル等が第１の領域Ｒ１内に侵入することを抑制する。すなわち、ユニットＵは、第２のガス供給部２０からのパージガスの噴射および排気部１８からの排気により、第１の領域Ｒ１と、第２の領域Ｒ２とを分離する。
【００６７】
［プラズマ生成部２２の構成の一例］
成膜装置１０は、例えば図７に示すように、第２の領域Ｒ２の上方である上部部材１２ｂの開口ＡＰに、載置台１４の上面に対面するように設けられたプラズマ生成部２２を備える。プラズマ生成部２２は、アンテナ２２ａと、アンテナ２２ａにマイクロ波および改質ガスを供給する同軸導波管２２ｂとを有する。上部部材１２ｂには例えば３つの開口ＡＰが形成され、成膜装置１０は、例えば３つのプラズマ生成部２２を備える。
【００６８】
プラズマ生成部２２は、第２の領域Ｒ２へ、改質ガスおよびマイクロ波を供給し、第２の領域Ｒ２において改質ガスのプラズマを生成する。改質ガスのプラズマにより生成された活性種によって、基板Ｗの表面に形成された窒化膜を改質させることが出来る。改質ガスとしては、例えばＮ２、ＮＨ３、Ａｒ、Ｈ２、Ｈｅのいずれかのガス、または、これらのガスを適切に混合した混合ガスを用いることができる。本実施形態では、改質ガスとしてＡｒが用いられ、改質工程において、Ａｒの流量は、例えば１５０ｓｃｃｍである。
【００６９】
プラズマ生成部２２は、例えば図７に示すように、開口ＡＰを閉塞するようにアンテナ２２ａを気密に配置する。アンテナ２２ａは、天板４０、スロット板４２、および遅波板４４を有する。天板４０は、誘電体で形成された略正三角形状の部材であり、例えばアルミナセラミックス等で形成される。天板４０は、その下面が処理容器１２の上部部材１２ｂに形成された開口ＡＰから第２の領域Ｒ２に露出するように上部部材１２ｂによって支持されている。天板４０の下面には、天板４０の厚み方向に貫通する噴射口４０ｄが形成される。
【００７０】
天板４０の上面には、スロット板４２が配置される。スロット板４２は、略正三角形状に形成された板状の金属製部材である。スロット板４２には、軸線Ｘの方向において天板４０の噴射口４０ｄと重なる位置に開口が設けられている。また、スロット板４２には、複数のスロット対が形成されている。各スロット対には、互いに直交または交差する二つのスロット穴が含まれている。
【００７１】
また、スロット板４２の上面には遅波板４４が設けられている。遅波板４４は、誘電体で形成された略正三角形状の部材であり、例えばアルミナセラミックス等により形成される。遅波板４４には、同軸導波管２２ｂの外側導体６２ｂを配置するための略円筒状の開口が設けられる。
【００７２】
遅波板４４の上面には金属製の冷却プレート４６が設けられる。冷却プレート４６は、その内部に形成された流路を流通する冷媒により、遅波板４４を介してアンテナ２２ａを冷却する。冷却プレート４６は、図示しないバネ等により遅波板４４の上面に押圧されており、冷却プレート４６の下面は、遅波板４４の上面に密着している。
【００７３】
同軸導波管２２ｂは、中空の略円筒状の内側導体６２ａおよび外側導体６２ｂを備える。内側導体６２ａは、アンテナ２２ａの上方から遅波板４４の開口およびスロット板４２の開口を貫通する。内側導体６２ａ内の空間６４は、天板４０の噴射口４０ｄに連通している。また、内側導体６２ａの上端には、弁６２ｖおよびマスフローコントローラ等の流量制御部６２ｃを介して、改質ガスのガス供給源６２ｇが接続される。弁６２ｖから同軸導波管２２ｂへ供給された改質ガスは、内側導体６２ａ内の空間６４を通って天板４０の噴射口４０ｄから第２の領域Ｒ２へ噴射される。
【００７４】
外側導体６２ｂは、内側導体６２ａの外周面と、外側導体６２ｂの内周面との間に隙間をあけて、内側導体６２ａを囲むように設けられる。外側導体６２ｂの下端は、冷却プレート４６の開口部に接続される。
【００７５】
成膜装置１０は、導波管６０およびマイクロ波発生器６８を有する。マイクロ波発生器６８が発生した、例えば約２．４５ＧＨｚのマイクロ波は、導波管６０を介して同軸導波管２２ｂに伝搬し、内側導体６２ａと外側導体６２ｂとの隙間を伝搬する。そして、遅波板４４内を伝搬したマイクロ波は、スロット板４２のスロット穴から天板４０へ伝搬し、天板４０から第２の領域Ｒ２へ放射される。
【００７６】
また、第２の領域Ｒ２には、改質ガス供給部２２ｃからも改質ガスが供給される。改質ガス供給部２２ｃは、噴射部５０ｂを有する。噴射部５０ｂは、例えば開口ＡＰの周囲に延在するように、処理容器１２の上部部材１２ｂ内側に複数設けられる。噴射部５０ｂは、ガス供給源５０ｇから供給された改質ガスを天板４０の下方の第２の領域Ｒ２に向けて噴射する。噴射部５０ｂには、弁５０ｖおよびマスフローコントローラ等の流量制御部５０ｃを介して、改質ガスのガス供給源５０ｇが接続される。
【００７７】
なお、図７に示す成膜装置１０の実施形態では、改質ガス供給部２２ｃを設けてガス供給源６２ｇから供給されるガスとは異なるガスを供給できるようにした。このように構成することで、複数種類のガスを改質ガスとして使用できる。しかしこれに限定されず、成膜装置１０は、１種類のガスのみが供給されるように構成してもよい。また、後述するように、改質処理以外に用いるガスをガス供給源６２ｇまたはガス供給源５０ｇから供給するように構成してもよい。
【００７８】
プラズマ生成部２２は、天板４０の噴射口４０ｄおよび改質ガス供給部２２ｃの噴射部５０ｂにより第２の領域Ｒ２に改質ガスを供給し、アンテナ２２ａにより第２の領域Ｒ２にマイクロ波を放射する。これにより、プラズマ生成部２２は、第２の領域Ｒ２において改質ガスのプラズマを生成する。
【００７９】
なお、後述するように、第１の実施形態では、ＳｉＣＮ膜を成膜する際、パージ処理および改質処理中、第２の領域Ｒ２においてＡｒガスを供給する。また、ＳｉＯＣＮ膜を成膜する際、酸素分子を基板に供給するため第２の領域Ｒ２においてＯ２ガスを供給し、パージ処理および改質処理中、第２の領域Ｒ２においてＡｒガスを供給する。このため、上記プラズマ生成部２２の改質ガス供給部２２ｃからはＡｒガスを供給し、ガス供給源６２ｇからはＯ２ガスを供給するように構成しておき、制御部７０（後述）からの制御信号に応じて供給するガスを切り替えるように構成すればよい。
【００８０】
また、成膜装置１０は、例えば図１に示すように、成膜装置１０の各構成要素を制御するための制御部７０を備える。制御部７０は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）等の制御装置、メモリ等の記憶装置、入出力装置等を備えるコンピュータであってもよい。制御部７０は、メモリに記憶された制御プログラムに従ってＣＰＵが動作することにより、成膜装置１０の各構成要素を制御する。
【００８１】
制御部７０は、載置台１４の回転速度を制御する制御信号を駆動装置２４ａへ送信する。また、制御部７０は、基板Ｗの温度を制御する制御信号をヒータ２６に接続された電源へ送信する。また、制御部７０は、第１のガス供給部１６により供給される第１および第２の前駆体ガスならびにパージガスの流量を制御する制御信号を弁１６１ｖ〜１６９ｖおよび流量制御器１６１ｃ〜１６９ｃへ送信する。また、制御部７０は、排気口１８ａに接続された排気装置３４の排気量を制御する制御信号を排気装置３４へ送信する。
【００８２】
また、制御部７０は、パージガスの流量を制御する制御信号を弁２０ｖおよび流量制御器２０ｃへ送信する。また、制御部７０は、マイクロ波の送信電力を制御する制御信号をマイクロ波発生器６８へ送信する。また、制御部７０は、改質ガス等の流量を制御する制御信号を弁５０ｖ、弁６２ｖ、流量制御部５０ｃ、および流量制御部６２ｃへ送信する。また、制御部７０は、排気口２２ｈからの排気量を制御する制御信号を排気装置５２へ送信する。
【００８３】
上述のように構成された成膜装置１０により、載置台１４が回転するに伴い第１のガス供給部１６から第１の前駆体ガスが、第１の領域Ｒ１を通過する基板Ｗ上に噴射され、第２のガス供給部２０によって過剰に化学吸着した第１の前駆体ガスが基板Ｗから除去される。そして、載置台１４が回転して基板Ｗが再び第１の領域Ｒ１を通過するとき、第１のガス供給部１６から第２の前駆体ガスが噴射される。そして、基板Ｗは、載置台１４の回転に伴い第２の領域Ｒ２を通過するとき、プラズマ生成部２２によって生成された改質ガスのプラズマに晒される。成膜装置１０は、基板Ｗに対して上記動作を繰り返すことにより、基板Ｗに所定の厚みの膜を形成する。
【００８４】
また、上述のように構成された成膜装置１０により、載置台１４が回転するに伴い、第１のガス供給部１６から第１の前駆体ガスが、第１の領域Ｒ１を通過する基板Ｗ上に噴射される。そして、載置台１４が回転して基板Ｗが再び第１の領域Ｒ１を通過するとき、第１のガス供給部１６から第２の前駆体ガスが第１の領域Ｒ１を通過する基板Ｗ上に噴射される。そして、載置台１４の回転に伴い第２の領域Ｒ２を基板Ｗが通過するとき、プラズマ生成部２２から供給される第３のガス（たとえばＯ２）が基板Ｗ上に噴射される。そして載置台１４の回転に伴い第２の領域Ｒ２を基板Ｗが再び通過するとき、基板Ｗは、プラズマ生成部２２によって生成された改質ガスのプラズマに晒される。成膜装置１０は、基板Ｗに対して上記動作を繰り返すことにより、基板Ｗに所定の厚みの膜を形成する。
【００８５】
［第２の前駆体ガスの一例］
第１の実施形態においては、第１の領域Ｒ１内で第１の前駆体ガスと第２の前駆体ガスとを供給することで、ＳｉＣＮ膜やＳｉＯＣＮ膜を生成する。このとき、ＳｉＣＮ膜およびＳｉＯＣＮ膜の生成には、熱処理を用い、プラズマは使用せずに窒化を実現することができる。
【００８６】
ところで、プラズマを用いずにＳｉＣ膜を窒化する場合、成膜温度を低くする。しかし、成膜温度がたとえば６３０℃未満の温度帯になると、プラズマを用いた場合に比較して成膜レートが急激に低下する。そこで、成膜温度を下げつつ良好な成膜レートを維持するため、以下に説明するガスを第２の前駆体ガスとして使用することができる。
【００８７】
以下、第２の前駆体ガスの一例として炭素含有窒化剤を含むガスを説明する。当該ガスは、窒化剤を含む。窒化剤は、下記一般式（１）で示される窒素と炭素との化合物である。
【化１】
0006479560.tif 000002
一般式（１）においてＲ１、Ｒ２、Ｒ３は、水素原子または置換基を有してもよい炭素原子数１〜８の直鎖状または分岐状のアルキル基である。また、一般式（１）に示される化合物は、１，２，３−トリアゾール系化合物である。
【００８８】
炭素原子数１〜８の直鎖状または分岐状のアルキル基としては、たとえば、
メチル基
エチル基
ｎ−プロピル基
イソプロピル基
ｎ−ブチル基
イソブチル基
ｔ−ブチル基
ｎ−ペンチル基
イソペンチル基
ｔ−ペンチル基
ｎ−ヘキシル基
イソヘキシル基
ｔ−ヘキシル基
ｎ−ヘプチル基
イソヘプチル基
ｔ−ヘプチル基
ｎ−オクチル基
イソオクチル基
ｔ−オクチル基
が挙げられる。好ましくはメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基である。さらに好ましくはメチル基である。
【００８９】
また、置換基としては、炭素原子数１〜４のアルキル基で置換されている直鎖状または分岐状のモノアルキルアミノ基またはジアルキルアミノ基であってもよい。たとえば、
モノメチルアミノ基
ジメチルアミノ基
モノエチルアミノ基
ジエチルアミノ基
モノプロピルアミノ基
モノイソプロピルアミノ基
エチルメチルアミノ基
である。好ましくはモノメチルアミノ基、ジメチルアミノ基である。さらに好ましくはジメチルアミノ基である。
【００９０】
さらに、置換基としては、炭素原子数１〜８の直鎖状又は分岐状のアルコキシ基であってもよい。たとえば、
メトキシ基
エトキシ基
プロポキシ基
ブトキシ基
ペントキシ基
ヘキシルオキシ基
ヘプチルオキシ基
オクチルオキシ基
である。好ましくは、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基である。さらに好ましくは、メトキシ基である。
【００９１】
なお、一般式（１）で示される具体的な化合物の例としては、
１Ｈ−１，２，３−トリアゾール
１−メチル−１，２，３−トリアゾール
１，４−ジメチル−１，２，３−トリアゾール
１，４，５−トリメチル−１，２，３−トリアゾール
１−エチル−１，２，３−トリアゾール
１，４−ジエチル−１，２，３−トリアゾール
１，４，５−トリエチル−１，２，３−トリアゾール
である。なお、これらの化合物は、単独又は二種以上を混合して使用してもよい。  
【００９２】
上記のような炭素含有窒化剤を含むガスを第２の前駆体ガスとして用いた場合、１，２，３−トリアゾール系化合物がＮ原子とＣ原子とを含有しているため、窒化とＣの添加とを、１種類の化合物によって同じ工程で同時に実行することができる。このため、Ｓｉ膜を炭化する工程やＳｉＮ膜を炭化する工程が不要になり、スループットを向上させることができる。
【００９３】
また、上記のような炭素含有窒化剤を含むガスを第２の前駆体ガスとして用いた場合、成膜温度を下げても良好な成膜レートを維持することができる。
【００９４】
１，２，３−トリアゾール系化合物は、五員環内に“Ｎ＝Ｎ−Ｎ”結合を含んでいる。この結合のうち“Ｎ＝Ｎ”の部分は、窒素（Ｎ２、Ｎ≡Ｎ）になろうとして分解する性質がある。このため、１，２，３−トリアゾール系化合物は、通常の開環開裂と異なり、多数の箇所で開裂・分解を起こす特性がある。つまり、“Ｎ≡Ｎ”を生じるために、化合物内に電子的不飽和状態が起きる。このように１，２，３−トリアゾール系化合物が開裂・分解することで得られた分解物は活性である。このため、成膜温度が低温、例えば、２００℃以上５５０℃以下の温度帯においても、Ｓｉ膜を窒化すること、さらにはＣを添加することが可能となる。
【００９５】
また、上記のような炭素含有窒化剤を含むガスを用いて成膜した場合、ＣリッチなＳｉＣＮ膜を生成することができる。また、Ｃの添加量を、１，２，３−トリアゾール系化合物の流量を調整して調節することができる。このため、Ｃリッチな膜を生成したのちにプラズマを用いて改質処理を施し、容易に脱離するＣを除去した上で、さらに成膜処理を実施して、膜質を向上させることができる。
【００９６】
［第１の実施形態における成膜処理の流れの一例（ＳｉＣＮ膜の場合）］
次に、図８を参照して、第１の実施形態に係る成膜装置１０によるＳｉＣＮ膜の成膜処理の流れの一例について説明する。図８は、第１の実施形態に係る成膜装置１０において実施されるＳｉＣＮ膜の成膜処理の一例の流れを示すフローチャートである。
【００９７】
なお、図８に示す成膜処理において、基板Ｗとしては、表面にＳｉＯ２膜が形成されたシリコンウェハを用いてもよい。ただし、基板Ｗ上に形成される膜はＳｉＯ２膜に限らず、ＳｉＣＮ膜を成膜することが可能な膜であればよい。第１の前駆体ガスであるＳｉ原料ガスはＨＤＣを用いることができる。第２の前駆体ガスとしては、上に説明した１Ｈ−１，２，３−トリアゾールを炭素含有窒化剤として含有するガスを用いることができる。
【００９８】
図８に示すように、基板ＷにＳｉＣＮ膜を形成する場合、まず、基板Ｗを基板載置領域１４ａに載置して、成膜装置１０の動作を開始する。すなわち、制御部７０により成膜装置１０の制御が開始される。まず、載置台１４が回転するに伴い、基板Ｗが第１の領域Ｒ１に入る。このとき、第１のガス供給部１６においては、第１の領域Ｒ１に第１の前駆体ガスが供給されるよう各弁および流量制御器が制御される。そして、第１のガス供給部１６（第１の内側ガス供給部１６１、第１の中間ガス供給部１６２、および第１の外側ガス供給部１６３）により第１の前駆体ガスが供給され基板Ｗに対して噴射される（ステップＳ７０１）。第１の前駆体ガスはＳｉ原料ガスである。ステップＳ７０１により基板Ｗ上にＳｉ膜が形成される。
【００９９】
基板Ｗが第１の領域Ｒ１を通り過ぎると、第１のガス供給部１６においてパージガスが供給されるよう各弁および流量制御器が制御される。そして、第１のガス供給部１６の供給系に残留する第１の前駆体ガスがパージされる（ステップＳ７０２）。
【０１００】
そして、基板Ｗが再び第１の領域Ｒ１に入ると、第１のガス供給部１６は第２の前駆体ガスを供給するよう各弁および流量制御器が制御される。そして、第１のガス供給部１６（第３の内側ガス供給部１６７、第３の中間ガス供給部１６８、および第３の外側ガス供給部１６９）は第２の前駆体ガスを供給し、基板Ｗに対して噴射する（ステップＳ７０３）。第２の前駆体ガスは例えば、炭素含有窒化剤を含むガスである。ステップＳ７０３により、基板Ｗ上にＳｉＣＮ膜が形成される。
【０１０１】
そして、基板Ｗが第１の領域Ｒ１を通り過ぎると、第１のガス供給部１６においてパージガスが供給されるよう各弁および流量制御器が制御される。そして、第１のガス供給部１６の供給系に残留する第２の前駆体ガスがパージされる（ステップＳ７０４）。
【０１０２】
次に、成膜装置１０すなわち制御部７０は、ステップＳ７０１からＳ７０４までの工程が所定回数実行されたか否かを判定する（ステップＳ７０５）。制御部７０が所定回数実行されていないと判定した場合（ステップＳ７０５、Ｎｏ）、処理は再びステップＳ７０１に戻って第１のガス供給部１６による第１の前駆体ガスの供給が行われる。他方、制御部７０が所定回数実行されたと判定した場合（ステップＳ７０５、Ｙｅｓ）、制御部７０は、プラズマ生成部２２に改質ガスを供給させてプラズマキュア（改質処理）を実行する（ステップＳ７０６）。そして、制御部７０は、プラズマキュアが所定回数実行されたか否かを判定する（ステップＳ７０７）。所定回数実行されていないと判定した場合（ステップＳ７０７、Ｎｏ）、制御部７０はふたたびステップＳ７０１の処理を実行するよう成膜装置１０を制御する。他方、所定回数実行されたと判定した場合（ステップＳ７０７、Ｙｅｓ）、制御部７０は処理を終了する。
【０１０３】
このように第１の前駆体ガス、第２の前駆体ガスを第１の領域Ｒ１内で供給し、改質処理のための改質ガスを第２の領域Ｒ２で供給する。すなわち、サーマル処理とプラズマによる改質処理とを組み合わせてセミバッチ装置において実現する。なお、プラズマ生成部２２においては、プラズマキュアを実行しないときはＡｒガスを供給排気してパージを実行するように構成してもよい。また、ユニットＵにおいては、処理中常時、排気部１８および第２のガス供給部２０が動作して、第１の領域Ｒ１内からの第１および第２の前駆体ガスの流出や、第１の領域Ｒ１へのプラズマの混入を防止する。
【０１０４】
図９は、第１の実施形態に係る成膜装置１０において実施されるＳｉＣＮ膜の成膜処理の一例の流れを説明するための概略図である。図９を参照して成膜装置１０におけるＳｉＣＮ膜の成膜処理の一例についてさらに説明する。
【０１０５】
図９に示すように、成膜処理が開始すると、まず載置台１４上の１回転目に第１のガス供給部１６により第１の前駆体ガスであるＳｉ原料ガスすなわちＤＣＳが基板Ｗ上に噴射される（図９の（１））。ＤＣＳが噴射される際には、第２のガス供給部２０によるパージガスの供給および排気部１８による排気も行われる。第１の領域Ｒ１を通過した基板Ｗは、プラズマ領域すなわち第２の領域Ｒ２を通過する。このとき、プラズマ生成部２２は改質プラズマの生成および供給は行わず、パージガスとしてＡｒガスを供給するよう制御される（図９の（１））。１回転目の処理によって、基板Ｗ上にはＳｉ膜が形成される。
【０１０６】
載置台１４の２回転目に入ると、第１のガス供給部１６は第１の領域Ｒ１にパージガスを供給するよう制御される（図９の（２））。この段階で、第１のガス供給部１６においてパージガスを供給するのは、第１のガス供給部１６内に残存している第１の前駆体ガスをパージして、３回転目に供給する第２の前駆体ガスとの混合を防止するためである。プラズマ領域では、２回転目も１回転目と同様にＡｒガスを供給してパージを行う。
【０１０７】
３回転目に入ると、第１のガス供給部１６は第１の領域Ｒ１に第２の前駆体ガスである炭素含有窒化剤を含むガス（Ｃ＋Ｎ）を供給する（図９の（３））。これによって、基板Ｗ上に形成されたＳｉ膜が窒化されるとともに炭素が基板Ｗに入り込み、ＳｉＣＮ膜が形成される。このとき、炭素含有窒化剤を含むガスとともにアンモニア（ＮＨ３）を供給してもよい。炭素含有窒化剤を含むガスとともにＮＨ３を供給することで、成膜速度を速めることができる。特に、第２の領域Ｒ２において蒸気圧を高くしてガス流量を高めることが困難な場合、ＮＨ３を使用することで生産効率を高めることができる。プラズマ領域では、３回転目も１、２回転目と同様にＡｒガスを供給してパージを行う。
【０１０８】
４回転目は、２回転目と同様に、第１のガス供給部１６は第１の領域Ｒ１にパージガスとしてＡｒガスを供給し、パージを実行する。プラズマ領域でも同様にＡｒガスを供給してパージを行う（図９の（４））。
【０１０９】
所定の膜厚のＳｉＣＮ膜が形成されるまで、図９の（１）から（４）までの処理を繰り返して実行する。図９の例では、（１）から（４）までの処理をＮサイクル（Ｎは任意の自然数）実行する。
【０１１０】
図９の（１）から（４）の処理をＮサイクル実行し、所定の膜厚のＳｉＣＮ膜が形成されると、次の回転において、第１の領域Ｒ１では第１のガス供給部１６によりパージガスを供給する。また、プラズマ領域すなわち第２の領域Ｒ２では、プラズマ生成部２２により改質ガスが供給され、改質ガスのプラズマが生成される（図９の（５））。そして、基板Ｗ上に形成されたＳｉＣＮ膜が、改質ガスのプラズマに晒されることで、基板Ｗに対して十分吸着していなかった炭素原子が基板Ｗから除去される。図９の（５）の例では、成膜装置１０が備える３つのプラズマ生成部２２すべてにおいて改質処理を実行する。ただし、これに限定されず、１または２のプラズマ生成部２２においてのみ改質処理を実行し、残りのプラズマ生成部２２においてはパージガスを供給するように構成してもよい。
【０１１１】
改質処理が終わると次の回転時には、２回転目および４回転目と同様に、第１のガス供給部１６はパージガスを供給し、プラズマ領域においてもパージガスの供給を行う（図９の（６））。そして、再び（１）の処理に戻って処理を繰り返す。このように、（１）から（４）までのＳｉＣＮ膜の形成処理を繰り返し実行した後、プラズマキュア（図９の（５））によって吸着が不十分な炭素原子を除去する。そして、再びＳｉＣＮ膜の形成処理を繰り返すことで、膜に十分吸着した炭素原子を残して、膜質を高めることができる。また、プラズマキュアを実行することで、既に吸着している炭素原子についても、ＳｉＣＮ膜内のボンディングの状態を強くして膜質を向上させることができると期待される。なお、図９中、Ｅｘで示す部分は排気部である。
【０１１２】
［第１の実施形態における成膜処理の流れの一例（ＳｉＯＣＮ膜の場合（１））］
図１０は、第１の実施形態に係る成膜装置１０において実施されるＳｉＯＣＮ膜の成膜処理の一例の流れを示すフローチャートである。図１０に示すように、基板ＷにＳｉＯＣＮ膜を形成する場合、まず、基板Ｗを基板載置領域１４ａに載置して、成膜装置１０の動作を開始する。すなわち、制御部７０により成膜装置１０の制御が開始される。まず、載置台１４が回転するに伴い、基板Ｗが第１の領域Ｒ１に入る。このとき、第１のガス供給部１６においては、第１の領域Ｒ１に第１の前駆体ガスが供給されるよう各弁および流量制御器が制御される。そして、第１のガス供給部１６により第１の前駆体ガスが供給され基板Ｗに対して噴射される（ステップＳ９０１）。第１の前駆体ガスは例えば、ＤＣＳ等のＳｉ原料ガスである。ステップＳ９０１により、基板Ｗ上にＳｉ膜が形成される。
【０１１３】
基板Ｗが第１の領域Ｒ１を通り過ぎると、第１のガス供給部１６においてパージガスが供給されるよう各弁および流量制御器が制御される。そして、第１のガス供給部１６の供給系に残留する第１の前駆体ガスがパージされる（ステップＳ９０２）。そして、基板Ｗが再び第１の領域Ｒ１に入ると、第１のガス供給部１６は第２の前駆体ガスを供給するよう各弁および流量制御器が制御される。そして、第１のガス供給部１６は第２の前駆体ガスを供給し、基板Ｗに対して噴射する（ステップＳ９０３）。第２の前駆体ガスは例えば、炭素含有窒化剤を含むガスである。ステップＳ９０３により、基板Ｗ上にＳｉＣＮ膜が形成される。
【０１１４】
そして、基板Ｗが第１の領域Ｒ１を通り過ぎると、第１のガス供給部１６においてパージガスが供給されるよう各弁および流量制御器が制御される。そして、第１のガス供給部１６の供給系に残留する第２の前駆体ガスがパージされる（ステップＳ９０４）。
【０１１５】
次に、成膜装置１０すなわち制御部７０は、ステップＳ９０１からＳ９０４までの工程が所定回数実行されたか否かを判定する（ステップＳ９０５）。制御部７０が所定回数実行されていないと判定した場合（ステップＳ９０５、Ｎｏ）、処理は再びステップＳ９０１に戻って第１のガス供給部１６による第１の前駆体ガスの供給が行われる。他方、制御部７０が所定回数実行されたと判定した場合（ステップＳ９０５、Ｙｅｓ）、制御部７０は、プラズマ領域すなわち第２の領域Ｒ２においてプラズマ生成部２２から第３のガスを供給させる（ステップＳ９０６）。ここでは、第３のガスとしてＯ２ガスを供給する。ステップＳ９０６により、基板Ｗ上にＳｉＯＣＮ膜が形成される。
【０１１６】
ここで、プラズマ領域における供給ガスの切替については、たとえば、ガス供給源６２ｇからＡｒガスを供給させ、ガス供給源５０ｇからＯ２ガスを供給させるようにプラズマ生成部２２を構成する。そして、異なる種類のガスの供給タイミングを載置台１４の回転にあわせて制御するようにすればよい。そして、次の回転時に、プラズマ領域においてプラズマ生成部２２からパージガスを供給させてパージを実行する（ステップＳ９０７）。
【０１１７】
次に、制御部７０は、ステップＳ９０６およびＳ９０７の処理を所定回数実行したか否かを判定する（ステップＳ９０８）。制御部７０は所定回数実行していないと判定した場合（ステップＳ９０８、Ｎｏ）、ステップＳ９０６に戻って処理を繰り返させる。他方、制御部７０は所定回数実行したと判定した場合（ステップＳ９０８、Ｙｅｓ）、プラズマ生成部２２による改質ガスの供給を実行させることでプラズマキュアを実行する（ステップＳ９０９）。改質ガスとしてはたとえばＡｒガスを供給する。さらに、次の回転時に、第１の領域Ｒ１および第２の領域Ｒ２の双方においてパージガスを供給する（ステップＳ９１０）。そして、制御部７０は、プラズマキュアが所定回数実行されたか否かを判定する（ステップＳ９１１）。所定回数実行されていないと判定した場合（ステップＳ９１１、Ｎｏ）、制御部７０は再びステップＳ９０１の処理を実行するよう成膜装置１０を制御する。他方、所定回数実行されたと判定した場合（ステップＳ９１１、Ｙｅｓ）、制御部７０は処理を終了する。このようにして、基板Ｗ上に改質されたＳｉＯＣＮ膜が形成される。
【０１１８】
図１１は、第１の実施形態に係る成膜装置１０において実施されるＳｉＯＣＮ膜の成膜処理の一例の流れを説明するための概略図である。図１１の（１）から（４）に示す処理は、図９の（１）から（４）に示す処理と同様である。また、図１１の（１）の処理は、図１０のステップＳ９０１に対応し、図１１の（２）の処理は図１０のステップＳ９０２の処理に対応する。また、図１１の（３）の処理は、図１０のステップ９０３の処理に対応し、図１１の（４）の処理は、図１０のステップＳ９０４の処理に対応する。図１１の（１）から（４）に示す処理によって、基板Ｗ上にＳｉＣＮ膜が形成される。
【０１１９】
図１１の例では、（１）から（４）までの処理をＮサイクル繰り返し実行する。そして、Ｎサイクルの実行が完了すると、次に、図１１の（５）に示すように、第１の領域Ｒ１ではＡｒガスを供給してパージを実行する。また、第２の領域Ｒ２ではプラズマ生成部２２によりＡｒガスとＯ２ガスとを供給して、基板Ｗに酸素原子を吸着させる。そして次の回転時には第１の領域Ｒ１および第２の領域Ｒ２の双方においてＡｒガスを供給してパージを実行する（図１１の（６））。図１１の（５）および（６）に示す処理は、（１）から（４）の処理と同様、Ｎサイクル実行する。なお、図１１の（５）、（６）の処理は図１０のステップＳ９０６、Ｓ９０７に対応する。
【０１２０】
図１１の（５）および（６）の処理がＮサイクル完了すると、次に、第１の領域Ｒ１ではＡｒガスを供給してパージを実行しつつ、第２の領域Ｒ２ではプラズマキュアを実行する。すなわち、プラズマ生成部２２により改質ガスとしてＡｒガスを供給し、改質ガスのプラズマを生成して基板Ｗ上に形成されたＳｉＯＣＮ膜をキュアする（図１１の（７））。次の回転では再び、第１の領域Ｒ１および第２の領域Ｒ２の双方においてＡｒガスを供給してパージを実行する（図１１の（８））。
【０１２１】
図１０および図１１の例では、まず、Ｓｉ原料ガスの供給と炭素含有窒化剤を含むガスの供給とを所定回数繰り返す（図１０のＳ９０１〜Ｓ９０４、図１１の（１）乃至（４））。これによって、基板Ｗ上にＳｉＣＮ膜が形成される。その後、酸素を含むガスの供給を所定回数繰り返す（図１０のＳ９０６、Ｓ９０７、図１１の（５）、（６））。これによって、基板Ｗ上にＳｉＯＣＮ膜が形成される。次に、プラズマキュアを実行することで、この段階ではまだ十分に膜内に固定されていない炭素原子を除去する（図１０のＳ９０９、Ｓ９１０、図１１の（７）、（８））。そして、再び、第１および第２の前駆体ガス（Ｓｉ原料ガスおよび炭素含有窒化剤を含むガス）の供給処理に戻って、ＳｉＣＮ膜の形成処理、酸素原子の供給処理を実行する。このように結合が弱い炭素原子を除去して処理を繰り返すことによって、形成される膜に含まれる原子間の結合を強め、膜質を向上させることができる。
【０１２２】
なお、図１１の（５）の例では、３つのプラズマ生成部２２すべてにおいてＡｒガスおよびＯ２ガスを供給するものとした。ただし、これに限定されず、吸着させたいＯ２の量に応じてＯ２ガスを供給させるプラズマ生成部２２の数を調整することができる。
【０１２３】
［第１の実施形態における成膜処理の流れの一例（ＳｉＯＣＮ膜の場合（２））］
図１２は、第１の実施形態に係る成膜装置１０において実施されるＳｉＯＣＮ膜の成膜処理の他の例の流れを示すフローチャートである。図１２に示すステップＳ１１０１〜Ｓ１１０４、Ｓ１１０５、Ｓ１１０７〜Ｓ１１０８の処理は、図１０に示すステップＳ９０１〜Ｓ９０３、Ｓ９０６、Ｓ９０７、Ｓ９０９〜Ｓ９１１の処理と同様である。図１０に示す処理と図１２に示す処理とは、図１０の処理では、ＳｉＣＮ膜の形成処理の回数と酸素原子の供給処理の回数とを別個に判定していたのに対し、図１２の処理では、ＳｉＣＮ膜の形成処理と酸素原子の供給処理の回数をまとめて判定する点である。その他の点では、図１２の処理は図１０の処理と同様である。
【０１２４】
図１２に示すように、基板ＷにＳｉＯＣＮ膜を形成する場合、まず、基板Ｗを基板載置領域１４ａに載置して、成膜装置１０の動作を開始する。すなわち、制御部７０により成膜装置１０の制御が開始される。まず、載置台１４が回転するに伴い、基板Ｗが第１の領域Ｒ１に入る。このとき、第１のガス供給部１６においては、第１の領域Ｒ１に第１の前駆体ガスが供給されるよう各弁および流量制御器が制御される。そして、第１のガス供給部１６により第１の前駆体ガスが供給され基板Ｗに対して噴射される（ステップＳ１１０１）。第１の前駆体ガスは例えば、ＤＣＳ等のＳｉ原料ガスである。
【０１２５】
基板Ｗが第１の領域Ｒ１を通り過ぎると、第１のガス供給部１６においてパージガスが供給されるよう各弁および流量制御器が制御される。そして、第１のガス供給部１６の供給系に残留する第１の前駆体ガスがパージされる（ステップＳ１１０２）。そして、基板Ｗが再び第１の領域Ｒ１に入ると、第１のガス供給部１６は第２の前駆体ガスを供給するよう各弁および流量制御器が制御される。そして、第１のガス供給部１６は第２の前駆体ガスを供給し、基板Ｗに対して噴射する（ステップＳ１１０３）。第２の前駆体ガスは例えば、炭素含有窒化剤を含むガスである。これによって基板Ｗ上にＳｉＣＮ膜が形成される。
【０１２６】
制御部７０は、第２の前駆体ガスが供給される回転時に、プラズマ領域すなわち第２の領域Ｒ２においてプラズマ生成部２２により第３のガス（酸素を含むガス）を供給させる（ステップＳ１１０４）。そして、次の回転時に、第１の領域Ｒ１において第１のガス供給部１６からパージガスを供給させ、プラズマ領域においてプラズマ生成部２２からパージガスを供給させる（ステップＳ１１０５）。
【０１２７】
次に、制御部７０は、ステップＳ１１０１からＳ１１０５の処理を所定回数実行したか否かを判定する（ステップＳ１１０６）。制御部７０は所定回数実行していないと判定した場合（ステップＳ１１０６、Ｎｏ）、ステップＳ１１０１に戻って処理を繰り返させる。他方、制御部７０は所定回数実行したと判定した場合（ステップＳ１１０６、Ｙｅｓ）、プラズマ生成部２２による改質ガスの供給を実行させることでプラズマキュアを実行する（ステップＳ１１０７）。さらに、次の回転時に、第１の領域Ｒ１および第２の領域Ｒ２の双方においてパージガスを供給する（ステップＳ１１０８）。そして、制御部７０は、プラズマキュアが所定回数実行されたか否かを判定する（ステップＳ１１０９）。所定回数実行されていないと判定した場合（ステップＳ１１０９、Ｎｏ）、制御部７０は再びステップＳ１１０１の処理を実行するよう成膜装置１０を制御する。他方、所定回数実行されたと判定した場合（ステップＳ１１０９、Ｙｅｓ）、制御部７０は処理を終了する。このようにして、基板Ｗ上にＳｉＯＣＮ膜が形成される。
【０１２８】
図１３は、第１の実施形態に係る成膜装置１０において実施されるＳｉＯＣＮ膜の成膜処理の他の例の流れを説明するための概略図である。図１３の処理は、第２の前駆体ガスと酸素を含むガス（第３のガス）を同じ回転時に供給する点で、図１１の処理と異なる。図１３の（１）、（２）、（４）〜（６）の処理は、図１１の（１）、（２）、（６）〜（８）の処理と同様である。以下の説明中、図１１の処理と同じ処理については説明を省略する。
【０１２９】
図１３の処理においては、（１）、（２）の処理によりＳｉ原料ガスを供給してパージを実行しＳｉ膜を形成する。その次の回転時に、第１の領域Ｒ１において炭素含有窒化剤を含むガスを供給し、第２の領域Ｒ２においてＡｒガスとＯ２ガスを供給する（図１３の（３））。このときも、第１の領域Ｒ１の第２のガス供給部２０と排気部１８を動作させることにより、第１の領域Ｒ１内のガスと第２の領域Ｒ２内のガスとが混じり合わないよう、第１の領域Ｒ１と第２の領域Ｒ２とを分離する。そして、次の回転時に、第１の領域Ｒ１および第２の領域Ｒ２の双方においてパージガスを供給して、残留ガスを除去する（図１３の（４））。
【０１３０】
図１３の処理ではまず、（１）から（４）の処理をＮサイクル実行してＳｉＯＣＮ膜を形成する。その後、プラズマキュアを実行する（図１３の（５））。プラズマキュアによって、（１）から（４）の処理によっては十分に吸着していなかった原子を除去して十分に結合している原子のみが残るように処理する。その後、第１の領域Ｒ１および第２の領域Ｒ２の双方においてＡｒガスでパージを実行する（図１３の（６））。プラズマキュアの処理回数が所定の回数に達していなければ、再び（１）の処理に戻ってＳｉＯＣＮ膜の形成処理を繰り返す。このように、図１３の処理においても、結合が弱い原子を除去して成膜処理を繰り返すことによって、形成される膜に含まれる原子間の結合を強め、膜質を向上させることができる。
【０１３１】
なお、第１の実施形態において、成膜処理を実行する際の載置台１４の回転速度は、処理内容に応じて調整することができる。たとえば、図１１に示すＳｉＯＣＮ膜の成膜処理において、（１）、（２）、（４）〜（８）の処理は１２秒１回転とし、（３）の処理は１８秒１回転とする等の調整が可能である。これによって、各回転時に実行される処理を確実に実行して次の回転時の処理に引き継ぐことができる。
【０１３２】
［第１の実施形態の効果］
上記のように、第１の実施形態に係る成膜方法は、処理容器内の被処理基板に窒化膜を形成する成膜方法である。第１の実施形態に係る成膜方法は、処理容器内の被処理基板に、第１の前駆体ガスを供給する第１の反応工程と、処理容器内の被処理基板に、第２の前駆体ガスを供給する第２の反応工程と、処理容器内に、改質ガスを供給するとともに、アンテナからマイクロ波を供給することにより、被処理基板の直上に改質ガスのプラズマを生成し、生成したプラズマにより、第１および第２の前駆体ガスによる第１および第２の反応工程後の被処理基板の表面をプラズマ処理する改質工程と、を含む。このように、２種類の前駆体ガスを別個に基板上に噴射して成膜した後、改質ガスのプラズマを生成し、生成したプラズマに基板を晒す。このため、生成された膜中の材料のうち、結合状態が弱い材料を取り除き、結合状態が強い材料のみを残すことができる。このため、生成する窒化膜の膜質を向上させることができる。また、プラズマを用いて膜の改質を実現することで、膜に対するダメージを抑制しつつ改質を実現することができる。また、各材料の基板への吸着確率やプラズマによる改質は、処理条件の調整により、所望のレベルを実現することができる。
【０１３３】
また、第１の実施形態にかかる成膜方法において、第１の前駆体ガスはケイ素を含有し、第２の前駆体ガスは炭素原子および窒素原子を含有する。このため、上記成膜方法により、ＳｉＣＮ膜を生成し、シリコンとの結合が弱い炭素原子を除去しつつ、結合状態の強い炭素原子を残すことができる。また、プラズマを用いた改質処理により、炭素原子の結合状態を改善することが期待できる。
【０１３４】
また、第１の実施形態にかかる成膜方法において、改質工程は、第１の反応工程および第２の反応工程が所定回数繰り返し実施されるごとに１回実施される。このため、改質工程によって結合状態が弱い材料を除去したのち、さらに第１および第２の前駆体ガスによる第１および第２の反応工程を実施して、膜に含有される材料の量を調整するとともに、膜内の材料の結合状態を向上させることができる。また、第１の反応工程および第２の反応工程を繰り返す回数と、改質工程の実施回数を調整することで、膜質を容易に調整することができる。
【０１３５】
また、第１の実施形態にかかる成膜方法は、処理容器内の被処理基板に第３のガスを供給する第３の反応工程と、第１の反応工程、第２の反応工程および第３の反応工程の実施後、改質工程の実施前に実施され、第１、第２の前駆体ガスおよび第３のガスを供給する機構をパージする除去工程と、をさらに含む。このため、第１の反応工程および第２の反応工程において基板に成膜するための材料とは異なる種類の材料を第３の反応工程において基板に供給することができる。さらに、改質工程を実施する前に、第１の反応工程、第２の反応工程、第３の反応工程において成膜に使用したガスをパージすることで、異種のガスが混合したり、改質ガスのプラズマと他のガスとが混合したりすることを防止することができる。このため、複数種類のガスを用いて、容易に成膜処理を実施することができる。
【０１３６】
また、第１の実施形態にかかる成膜方法において、第１の前駆体ガスは、モノクロロシラン、ジクロロシラン、トリクロロシラン、テトロクロロシランおよびヘキサクロロジシランのいずれか１つを含有する。これによって、第１の反応工程において基板上にＳｉ膜を形成することができる。また、第２の反応工程および第３の反応工程において基板に成膜するための材料を例えば炭素、窒素、酸素等として、ＳｉＯＣＮ膜、ＳｉＣＮ膜等を形成することができる。
【０１３７】
また、第１の実施形態にかかる成膜方法において、第２の前駆体ガスは、アンモニアとともに処理容器内に供給される。このため、たとえば、第２の前駆体ガスとして、炭素含有窒化剤を含むガスを用いた場合などに、成膜温度を低温に抑えつつ、成膜速度を速めることができる。特に、処理容器内の蒸気圧が低くガス流量が少ない場合であっても、成膜速度を速めて生産効率を向上させることができる。また、シリコンを第１の反応工程において吸着させ、窒素や炭素をアンモニアとともに第２の反応工程において導入して成膜を行うことで、異種のガスが混合して不所望の反応が生じることを防止することができる。
【０１３８】
また、第１の実施形態にかかる成膜方法において、第２の前駆体ガスは、２００℃以上５５０℃以下の温度で熱分解する。このため、成膜温度を低く抑えてサーマル・バジェットを抑制することができる。
【０１３９】
また、第１の実施形態にかかる成膜方法において、改質ガスは、ＮＨ３およびＨ２ガスの混合ガスであってもよい。これによって、従来のプラズマ生成処理を実施する機構を用いて膜の改質を容易に実行することができる。
【０１４０】
また、第１の実施形態にかかる成膜装置は、セミバッチ式の成膜装置とすることで、多数の基板を同時に処理するバッチ式の装置と比較して、基板の面内、面間での膜厚や組成のばらつきを低減することができる。また、セミバッチ式の成膜装置とすることで、基板を一つずつ処理する枚葉式の装置と比較して、生産性を向上させることができる。また、シャワーヘッドに複数種類のガスを供給する機構を組み入れることで、異なるガスの不所望の混合を防止しつつ、容易に３元系の成膜を実現することができる。
【０１４１】
（第２の実施形態）
上記第１の実施形態においては、一つのシャワーヘッドと、３つのプラズマ生成部（アンテナ）と、を備えるセミバッチ式の成膜装置により成膜方法を実現するものとした。次に、第２の実施形態として、２つのシャワーヘッドと、２つのプラズマ生成部（アンテナ）と、を備える成膜装置について説明する。
【０１４２】
第１の実施形態においては、一つのシャワーヘッドから複数種類の前駆体ガスを供給することができるように構成するとともに、ガス供給排気機構を設けてガスの混合を防止した。また、ＡｒガスとＯ２ガスを、プラズマ生成部において供給させることで、一つのシャワーヘッドと、３つのプラズマ生成部により、複数種類のガスを用いた反応処理とプラズマによる改質処理を実現した。
【０１４３】
これに対して、第２の実施形態では、二つのシャワーヘッドを設けて異なる前駆体ガスを異なるシャワーヘッドから供給する。また、二つのシャワーヘッドを異なる大きさに形成することで、各前駆体ガスに含まれる材料の吸着、反応時間を調整する。このため、各材料の処理に用いる蒸気圧や、各材料の吸着や反応に要する時間に応じて、シャワーヘッドの大きさを調整して、吸着や反応の処理空間の大きさを構成することができる。
【０１４４】
また、第２の実施形態では、二つのシャワーヘッドの間および周囲にパージガスを供給する構造を設け、二つのシャワーヘッドから供給されるガスの混合を防止する。また、上記構造により、二つのシャワーヘッドからガスが供給される領域への改質ガスのプラズマの侵入を防止する。
【０１４５】
［第２の実施形態に係る成膜装置１００の構成の一例］
第２の実施形態に係る成膜装置１００につき説明する。成膜装置１００の構成は概ね第１の実施形態に係る成膜装置１０と同様である。以下、第１の実施形態に係る成膜装置１０と異なる点について説明する。
【０１４６】
図１４は、第２の実施形態に係る成膜装置１００の一例を示す断面図である。図１５は、第２の実施形態に係る成膜装置１００の一例を示す上面図である。図１６は、図１５に示す成膜装置１００から処理容器の上部を取り除いた状態の一例を示す平面図である。図１５および図１６におけるＡ−Ａ断面が図１４である。図１７は、第２の実施形態に係る成膜装置１００が備えるシャワーヘッドの噴射口の配置の一例を示す図である。図１８は、シャワーヘッドの噴射口の配置と生成される膜の品質との関係を説明するための図である。図１９は、第２の実施形態に係る成膜装置１００における２シャワーヘッドの構成を示す概略断面図である。図１４〜図１９に示す成膜装置１００は、処理容器１１２、載置台１１４を備える。また、成膜装置１００は、第１のガス供給部１１６Ａ，１１６Ｂ、排気部１１８Ａ，１１８Ｂ、第２のガス供給部１２０、およびプラズマ生成部１２２を備える。
【０１４７】
図１４に示すように、成膜装置１００は、成膜装置１０と概ね同様の構成である。ただし、成膜装置１００は、図１５〜図１９に示すように、２つのプラズマ生成部１２２（アンテナ１２２ａ）と、前駆体ガスを供給するための二つのユニットＵ１，Ｕ２、すなわち２つのシャワーヘッドとを備える。以下、２シャワーヘッドというときは、ユニットＵ１，Ｕ２により形成される構造全体を指すものとする。
【０１４８】
図１４に示すように、成膜装置１００の処理容器１１２は、下部部材１１２ａおよび上部部材１１２ｂを有する。また、成膜装置１００は、処理容器１１２により形成される処理室Ｃの内部に、載置台１１４を備える。載置台１１４は、駆動機構１２４によって軸線Ｘを中心に回転駆動される。駆動機構１２４は、モータ等の駆動装置１２４ａおよび回転軸１２４ｂを有し、処理容器１１２の下部部材１１２ａに取り付けられる。
【０１４９】
処理容器１１２の内部の処理室Ｃには、噴射部１７ａ（図１７参照）を備えたユニットＵ１および噴射部１７ｂ（図１７参照）を備えたユニットＵ２が設けられる。ユニットＵ１，Ｕ２は、シャワーヘッドの一例である。ユニットＵ１，Ｕ２の詳細は後述する。
【０１５０】
また、成膜装置１００は、処理容器１１２内に複数のプラズマ生成部１２２を有する。プラズマ生成部１２２は各々、処理容器１１２の上方に、マイクロ波を出力するアンテナ１２２ａを備える。図１４〜図１６の例では、成膜装置１００は、２つのプラズマ生成部１２２およびアンテナ１２２ａを有する。ただし、プラズマ生成部１２２およびアンテナ１２２ａの数は２個に限定されず、１個でも３個以上でもよい。
【０１５１】
成膜装置１００は、図１６に示すように、上面に複数の基板載置領域１１４ａを有する載置台１１４を備える。載置台１１４は、略円板状の部材であり、上面には基板Ｗを載置する基板載置領域１１４ａが形成されている（図１６の例では６個）。
【０１５２】
処理室Ｃは、図１６に示すように、軸線Ｘを中心とする円周上に配列された第１の領域Ｒ１および第２の領域Ｒ２を含む。基板載置領域１１４ａに載置された基板Ｗは、載置台１１４の回転に伴い、第１の領域Ｒ１および第２の領域Ｒ２を順次通過する。第１の領域Ｒ１は、概ねユニットＵ１およびユニットＵ２が配置される位置に対応する。また、第２の領域Ｒ２は、概ねプラズマ生成部１２２が配置される位置に対応する。
【０１５３】
成膜装置１００は、処理容器１１２の外縁に、ゲートバルブＧを備える。また、成膜装置１００は、載置台１１４の外縁の下方に、排気口１２２ｈを備える。排気口１２２ｈには、排気装置１５２が接続され、処理室Ｃ内の圧力を、目的とする圧力に維持する。
【０１５４】
成膜装置１００は、第２の領域Ｒ２の上方である上部部材１１２ｂの開口ＡＰに、載置台１１４の上面に対面するように設けられたプラズマ生成部１２２を備える。プラズマ生成部１２２は、アンテナ１２２ａと、アンテナ１２２ａにマイクロ波および改質ガスを供給する同軸導波管１２２ｂとを有する。上部部材１１２ｂには例えば３つの開口ＡＰが形成され、成膜装置１００は、例えば２つのプラズマ生成部１２２を備える。プラズマ生成部１２２は、第２の領域Ｒ２へ、改質ガスおよびマイクロ波を供給し、第２の領域Ｒ２において改質ガスのプラズマを生成する。
【０１５５】
内側導体２６２ａの上端には、弁２６２ｖおよびマスフローコントローラ等の流量制御部２６２ｃを介して、改質ガスのガス供給源２６２ｇが接続される。弁２６２ｖから同軸導波管１２２ｂへ供給された改質ガスは、第２の領域Ｒ２へ噴射される。また、成膜装置１００は、導波管２６０およびマイクロ波発生器２６８を有する。
【０１５６】
また、第２の領域Ｒ２には、改質ガス供給部１２２ｃからも改質ガスが供給される。改質ガス供給部１２２ｃは、噴射部１５０ｂを有する。噴射部１５０ｂは、例えば開口ＡＰの周囲に延在するように、処理容器１１２の上部部材１１２ｂ内側に複数設けられる。噴射部１５０ｂは、ガス供給源１５０ｇから供給された改質ガスを第２の領域Ｒ２に向けて噴射する。噴射部１５０ｂには、弁１５０ｖおよびマスフローコントローラ等の流量制御部１５０ｃを介して、改質ガスのガス供給源１５０ｇが接続される。また、成膜装置１００は、制御部１７０を備える。
【０１５７】
なお、成膜装置１００の各構成要素は特記しない限り、第１の実施形態の成膜装置１０の対応する構成要素と同様に構成され機能する。
【０１５８】
［第２の実施形態のシャワーヘッドの構成の一例］
図１７〜図１９を参照して、第２の実施形態のシャワーヘッドの構成についてさらに説明する。図１７に示すように、第２の実施形態のシャワーヘッドは、第１の領域Ｒ１にガスを供給する二つのシャワーヘッドすなわちユニットＵ１，Ｕ２を備える。ユニットＵ１およびＵ２の、載置台１１４の軸線Ｘを通る径方向断面は、いずれも図１４に示すような形状となる。そして、ユニットＵ１およびＵ２は、載置台１１４の周方向（回転方向）に沿って、図１９に示すように配置されている。
【０１５９】
図１９に示すように、ユニットＵ１およびユニットＵ２は、第１の実施形態のユニットＵと同様に、第１の部材、第２の部材、第３の部材、および第４の部材が順次積み重ねられた構造を有する。しかし、第１の実施形態のユニットＵとは異なり、ユニットＵ１とＵ２とは、異なる第１の部材、第２の部材、第３の部材によって構成され、共通の第４の部材によって接続される。
【０１６０】
まず、ユニットＵ１においては、基板Ｗが通過する処理空間と連通する噴射口１１６ｈを備える第１の部材Ｍ１ａの上に第２の部材Ｍ２ａが配置される。第１の部材Ｍ１ａと第２の部材Ｍ２ａとの間には、前駆体ガスが供給される空間が形成される。さらに、第２の部材Ｍ２ａの上に、第３の部材Ｍ３ａが配置される。第２の部材Ｍ２ａと第３の部材Ｍ３ａとの間には、基板Ｗが通過する処理空間と連通する空間が形成される。第２の部材Ｍ２ａと第３の部材Ｍ３ａとの間に形成される空間と処理空間とが連通する部分により、排気口１１８ａが形成される。排気口１１８ａは、図１４に示すように、真空ポンプ等の排気装置１３４Ａに接続される。
【０１６１】
他方、ユニットＵ２においても同様に、基板Ｗが通過する処理空間と連通する噴射口１１６ｈを備える第１の部材Ｍ１ｂの上に第２の部材Ｍ２ｂが配置される。第１の部材Ｍ１ｂと第２の部材Ｍ２ｂとの間には、前駆体ガスが供給される空間が形成される。さらに、第２の部材Ｍ２ｂの上に、第３の部材Ｍ３ｂが配置される。第２の部材Ｍ２ｂと第３の部材Ｍ３ｂとの間には、基板Ｗが通過する処理空間と連通する空間が形成される。第２の部材Ｍ２ｂと第３の部材Ｍ３ｂとの間に形成される空間と処理空間とが連通する部分により、排気口１１８ｂが形成される。排気口１１８ｂは、図１４に示すように、真空ポンプ等の排気装置１３４Ｂに接続される。
【０１６２】
さらに、ユニットＵ１を構成する第３の部材Ｍ３ａとユニットＵ２を構成する第３の部材Ｍ３ｂとを覆うように、第４の部材Ｍ４ａｂが配置される。第４の部材Ｍ４ａｂは、ユニットＵ１およびユニットＵ２に共通の部材である。第３の部材Ｍ３ａと第４の部材Ｍ４ａｂとの間、および第３の部材Ｍ３ｂと第４の部材Ｍ４ａｂとの間にはパージガスが供給される空間が形成される。
【０１６３】
次に、図１４を参照しつつ、ユニットＵ１およびユニットＵ２において供給される前駆体ガス等の流通経路について説明する。なお、図１４には、ユニットＵ２の断面構造を示すが、ユニットＵ１の断面構造も同様である。図１４中、括弧内にはユニットＵ２とユニットＵ１とが別個の対応する構成要素を備える場合の、ユニットＵ１の構成要素の参照符号を示している。
【０１６４】
ユニットＵ１は、ユニットＵ２から独立した第１のガス供給部１１６Ａを備える。第１のガス供給部１１６Ａは、図１４に示すように内側ガス供給部１１６１Ａ、中間ガス供給部１１６２Ａ、外側ガス供給部１１６３Ａを備える。内側ガス供給部１１６１Ａ、中間ガス供給部１１６２Ａ、外側ガス供給部１１６３Ａは各々、第１の実施形態の第１の内側ガス供給部１６１、第１の中間ガス供給部１６２、第１の外側ガス供給部１６３と同様に構成される。第１のガス供給部１１６Ａは、第４の部材Ｍ４ａｂと第３の部材Ｍ３ａを貫通し、第３の部材Ｍ３ａと第２の部材Ｍ２ａおよび第１の部材Ｍ１ａとの間に形成される空間に連通するガス流路を介して噴射口１１６ｈから第１の領域Ｒ１の処理空間へ、第１の前駆体ガス（図１９中「Ａ」で示す。）を供給する。
【０１６５】
ユニットＵ１はまた、ユニットＵ２から独立した排気部１１８Ａを備える。排気部１１８Ａの構成は、第１の実施形態の排気部１８と同様である。排気部１１８Ａは、前述した排気装置１３４Ａを備える。排気部１１８Ａは、第４の部材Ｍ４ａｂおよび第３の部材Ｍ３ａを貫通し、第３の部材Ｍ３ａと第２の部材Ｍ２ａとの間に形成される空間に連通するガス流路を介して、排気穴１１８ａから処理空間内のガスを排気する。
【０１６６】
ユニットＵ１はまた、ユニットＵ２と共通した第２のガス供給部１２０を備える。第２のガス供給部１２０は、第１の実施形態の第２のガス供給部２０と同様であるが、ユニットＵ１およびＵ２内のガス流路が、第１の実施形態のユニットＵ内のガス流路と異なる。図１９に示すように、第２のガス供給部１２０は、第４の部材Ｍ４ａｂを貫通し、第４の部材Ｍ４ａｂと第３の部材Ｍ３ａおよび第３の部材Ｍ３ｂの間に形成されるガス流路を介して噴射口１２０ａ，１２０ｂ，１２０ａｂから処理空間（第１の領域Ｒ１）内へパージガス（図１９中「Ｐ」で示す。）を噴射する。
【０１６７】
ユニットＵ２は、ユニットＵ１から独立した第１のガス供給部１１６Ｂを備える。第１のガス供給部１１６Ｂは、図１４に示すように内側ガス供給部１１６１Ｂ、中間ガス供給部１１６２Ｂ、外側ガス供給部１１６３Ｂを備える。内側ガス供給部１１６１Ｂ、中間ガス供給部１１６２Ｂ、外側ガス供給部１１６３Ｂは各々、第１の実施形態の第１の内側ガス供給部１６１、第１の中間ガス供給部１６２、第１の外側ガス供給部１６３と同様に構成される。第１のガス供給部１１６Ｂは、第４の部材Ｍ４ａｂと第３の部材Ｍ３ｂを貫通し、第３の部材Ｍ３ｂと第２の部材Ｍ２ｂおよび第１の部材Ｍ１ｂとの間に形成される空間に連通するガス流路を介して第１の領域Ｒ１内の処理空間へ、第２の前駆体ガス（図１９中「Ｂ」で示す。）を供給する。
【０１６８】
ユニットＵ２はまた、ユニットＵ１から独立した排気部１１８Ｂを備える。排気部１１８Ｂの構成は、第１の実施形態の排気部１８と同様である。排気部１１８Ｂは、前述した排気装置１３４Ｂを備える。排気部１１８Ｂは、第４の部材Ｍ４ａｂおよび第３の部材Ｍ３ｂを貫通し、第３の部材Ｍ３ｂと第２の部材Ｍ２ｂとの間に形成される空間に連通するガス流路を介して、排気穴１１８ｂから処理空間内のガスを排気する。
【０１６９】
ユニットＵ２はまた、ユニットＵ１と共通した第２のガス供給部１２０を備える。
【０１７０】
このように、第１の前駆体ガスを供給する供給系としてユニットＵ１を、第２の前駆体ガスを供給する供給系としてユニットＵ２を、別個に構成して、ガスの混合を防止する。また、ユニットＵ１の噴射口１１６ｈから第１の前駆体ガスが供給される空間と、ユニットＵ２の噴射口１１６ｈから第２の前駆体ガスが供給される空間との間に、排気部１１８Ａおよび排気部１１８Ｂの各々の排気口１１８ａおよび１１８ｂを配置する。これによって、ユニットＵ１において供給される第１の前駆体ガスを排気部１１８Ａによって排気し、ユニットＵ２において供給される第２の前駆体ガスを排気部１１８Ｂによって排気する。このため、第１の前駆体ガスと第２の前駆体ガスとが別個の排気口を通じて排気され、両者の混合が防止される。
【０１７１】
また、パージガスを供給する第２のガス供給部１２０をユニットＵ１とユニットＵ２とに共通に設けて、ユニットＵ１とユニットＵ２全体を囲むようにパージガスを供給する。すなわち、図１９に示すように、第４の部材Ｍ４ａｂと第３の部材Ｍ３ａおよび第３の部材Ｍ３ｂとの間（噴射口１２０ａ，１２０ｂ）からパージガスを処理空間に向けて噴射する。そして、パージガスが噴射される噴射口１２０ａ，１２０ｂよりも各ユニットの中央寄りに排気口１１８ａ，１１８ｂをそれぞれ配置する。このため、排気口１１８ａ，１１８ｂにおいてそれぞれ第１の前駆体ガスおよび第２の前駆体ガスの残留ガスが排気されるとともに、パージガスが各ユニットの外周側から内側へと吸い込まれ各前駆体ガスとともに排気される。
【０１７２】
このため、２シャワーヘッドにおいて供給される第１および第２の前駆体ガスが、第１の領域Ｒ１から外へ流出することを防止することができる。また、第１の領域Ｒ１への第２の領域Ｒ２からのプラズマの流入を防止することができる。また、ユニットＵ１およびユニットＵ２全体に対して共通の第２のガス供給部１２０を設けてパージガスを供給するため、ユニットＵ１とユニットＵ２との間の空間にプラズマが混入することを防止できる。
【０１７３】
［２シャワーヘッドの噴射口の配置の一例］
図１７に戻り、２シャワーヘッドにおける噴射口の配置の一例についてさらに説明する。ユニットＵ１は噴射部１７ａを備え、ユニットＵ２は噴射部１７ｂを備える。噴射部１７ａは、内側噴射部１７１ａ、中間噴射部１７２ａ、および外側噴射部１７３ａを備える。噴射部１７ｂは、内側噴射部１７１ｂ、中間噴射部１７２ｂ、および外側噴射部１７３ｂを備える。噴射部１７ａおよび噴射部１７ｂの構成は概ね同様である。ただし、図１７に示すように、内側噴射部１７１ａ、中間噴射部１７２ａ、外側噴射部１７３ａは相互に直線状の仕切り（弾性部材、図６の１６１ｂ、１６２ｂ、１６３ｂを参照）によって分離されているのに対し、内側噴射部１７１ｂ、中間噴射部１７２ｂ、外側噴射部１７３ｂは相互に曲線状の仕切り（弾性部材）によって分離されている。
【０１７４】
まず、ユニットＵ１の噴射部１７ａについて説明する。噴射部１７ａが備える内側噴射部１７１ａ、中間噴射部１７２ａ、外側噴射部１７３ａはそれぞれ、複数の噴射口１１６ｈ（図１４参照）を備える。ユニットＵ１においては、内側供給部１１６１Ａ、中間ガス供給部１１６２Ａ、外側ガス供給部１１６３Ａを介して、内側噴射部１７１ａ、中間噴射部１７２ａ、外側噴射部１７３ａのそれぞれから、第１の前駆体ガスが第１の領域Ｒ１に噴射される。第１の前駆体ガスは、図１９に示すように、ガス供給源から、第４の部材Ｍ４ａｂ、第３の部材３ａ、および第２の部材Ｍ２ａを貫通するガス供給路を通って、第１の部材Ｍ１ａと第２の部材Ｍ２ａとの間に形成される空間に到達する。そして、第１の部材Ｍ１ａと第２の部材Ｍ２ａとの間に形成される空間から、第１の部材Ｍ１ａに形成される噴射口１１６ｈを通って、第１の領域Ｒ１へと第１の前駆体ガスが噴射される。図１４に示すように、内側供給部１１６１Ａ、中間ガス供給部１１６２Ａ、外側ガス供給部１１６３Ａから供給されるガスが流通する空間は、第１の部材Ｍ１ａと第２の部材Ｍ２ａとの間に設けられる弾性部材により相互に分離されている。このため、各ガス供給部に設けられる流量制御部を制御することで、内側噴射部１７１ａ、中間噴射部１７２ａ、外側噴射部１７３ａのそれぞれから異なる流量のガスを供給することができる。
【０１７５】
次に、ユニットＵ２の噴射部１７ｂについて説明する。噴射部１７ｂが備える内側噴射部１７１ｂ、中間噴射部１７２ｂ、外側噴射部１７３ｂはそれぞれ、複数の噴射口１１６ｈ（図１４参照）を備える。ユニットＵ２においては、内側供給部１１６１Ｂ、中間ガス供給部１１６２Ｂ、外側ガス供給部１１６３Ｂを介して、内側噴射部１７１ｂ、中間噴射部１７２ｂ、外側噴射部１７３ｂのそれぞれから、第２の前駆体ガスが第１の領域Ｒ１に噴射される。第２の前駆体ガスは、図１９に示すように、ガス供給源から、第４の部材Ｍ４ａｂ、第３の部材３ｂ、および第２の部材Ｍ２ｂを貫通するガス供給路を通って、第１の部材Ｍ１ｂと第２の部材Ｍ２ｂとの間に形成される空間に到達する。そして、第１の部材Ｍ１ｂと第２の部材Ｍ２ｂとの間に形成される空間から、第１の部材Ｍ１ｂに形成される噴射口１１６ｈを通って、第１の領域Ｒ１へと第２の前駆体ガスが噴射される。図１４に示すように、内側供給部１１６１Ｂ、中間ガス供給部１１６２Ｂ、外側ガス供給部１１６３Ｂから供給されるガスが流通する空間は、第１の部材Ｍ１ｂと第２の部材Ｍ２ｂとの間に設けられる弾性部材により相互に分離されている。このため、各ガス供給部に設けられる流量制御部を制御することで、内側噴射部１７１ｂ、中間噴射部１７２ｂ、外側噴射部１７３ｂのそれぞれから異なる流量のガスを供給することができる。
【０１７６】
［弾性部材の配置角度および形状］
図１７に示すように、内側噴射部１７１ａと、中間噴射部１７２ａと、外側噴射部１７３ａとの間は略直線状の弾性部材によって区画される。弾性部材は、成膜装置１００の軸線Ｘを中心として略円形状の載置台１１４の径方向に延びる直線と斜めに交わるように配置される。このように、弾性部材の長手方向を、載置台１１４の径方向に対して斜めの角度に配置する理由について説明する。
【０１７７】
図１８は、シャワーヘッドの噴射口の配置と生成される膜の品質との関係を説明するための図である。図１８の左側に、内側噴射部、中間噴射部、外側噴射部の配置例を示す。また、図１８の右側に、左側に示す噴射部の配置を採用した場合に、基板Ｗ上の各径方向位置を通過する噴射口の数（Gas  Holes）と、基板Ｗ上の径方向位置との関係を示す。
【０１７８】
まず、図１８（１）に示すように、弾性部材の長手方向を、載置台１１４の径方向に対して直角に交わるように配置したとする。図１８（１）の例では、内側噴射部の径方向長さを約４５ミリメートル（ｍｍ）とし、中間噴射部の径方向長さを約２００ミリメートルとし、外側噴射部の径方向長さを約４５ミリメートルとした。この場合、図１８（１）の右のグラフ中矢印で表示しているように、弾性部材が配置される径方向位置には噴射口がほぼ存在しないことになる。このため、ユニットＵ１の下を基板Ｗが通過する際、弾性部材に対応する基板Ｗの径方向位置において、十分な前駆体ガスが噴射されないことになる。
【０１７９】
また、図１８（２）に示すように、弾性部材の長手方向を、載置台１１４の径方向に対して直角方向から約５度斜めに延びるよう配置したとする。この場合、図１８（１）の例と比較すると、真上を噴射口が通過しない基板Ｗ上の位置は減少する。しかし、図１８（２）中、矢印で示すように、やはり噴射口が通過しない位置が存在する。
【０１８０】
さらに、図１８（３）に示すように、弾性部材の長手方向を、載置台１１４の径方向に対して直角方向から約１０度斜めに延びるよう配置したとする。この場合、真上を噴射口が通過しない基板Ｗの位置はなくなり、基板Ｗのすべての位置において噴射口から前駆体ガスが噴射される状態となる。
【０１８１】
さらに、図１８（４）に示すように、弾性部材の長手方向を、載置台１１４の径方向に対して直角方向から約１５度斜めに延びるよう配置したとする。この場合、真上を噴射口が通過しない基板Ｗの位置はないが、径方向最も外側の位置で、真上を通る噴射口の数が減少している（図１８（４）中、矢印で示す位置）。
【０１８２】
このように、弾性部材を配置する角度によって、基板Ｗに噴射される前駆体ガスの量が変化するため、内側噴射部、中間噴射部、外側噴射部のそれぞれにおいて噴射するガスの流量を調整するとともに、弾性部材の配置角度や形状を調整して、噴射部の形状を決定する。第２の実施形態においては、ユニットＵ１の噴射部１７ａは、図１８（３）に示す形状として、径方向いずれの位置においても基板Ｗに対して前駆体ガスが噴射されるようにする。
【０１８３】
［ユニットＵ１の噴射部とユニットＵ２の噴射部との相違］
第２の実施形態においては、ユニットＵ１の噴射部１７ａとユニットＵ２の噴射部１７ｂとを、異なる大きさに形成するとともに、噴射部１７ａ，１７ｂ内の弾性部材の形状および配置方向を異ならせている。
【０１８４】
第２の実施形態においては、ユニットＵ１において第１の前駆体ガスを供給、噴射し、ユニットＵ２において第２の前駆体ガスを供給、噴射する。第１の前駆体ガスおよび第２の前駆体ガスとして導入するガスの性質によっては、十分に前駆体ガスの分子を基板Ｗに吸着させるために、異なる反応時間を必要とする場合が考えられる。そこで、成膜に使用する前駆体ガスの分子を所望の量だけ基板Ｗ上に吸着させるため、ユニットＵ１，Ｕ２自体の大きさを調整する。これによって、基板Ｗが前駆体ガスに晒される時間を調整する。
【０１８５】
たとえば、ユニットＵ１において供給する第１の前駆体ガスは、反応時間が短くても十分に基板Ｗに吸着するが、ユニットＵ２において供給する第２の前駆体ガスは、第１の前駆体ガスよりも長い反応時間をとらなければ基板Ｗに十分吸着しないとする。このような場合に、ユニットＵ１よりもユニットＵ２を大きく形成しておき、各前駆体ガスの分子が十分に基板Ｗに吸着するよう調整する。
【０１８６】
このように、ユニットＵ１とユニットＵ２の大きさを異ならせた場合、弾性部材を同じような形状にすると、各ユニットの回転角度の相違から、必ずしも基板Ｗの各位置における噴射口の数が所望の数とならないことが考えられる。たとえば、図１８に示したように弾性部材を略直線の部材とすると、ユニットの回転角度が大きくなるにつれ、噴射部を図１８（１）の左の図のように構成した場合でも噴射口の数は図１８（１）右のグラフとはずれてくる。この点に鑑み、第２の実施形態では、二つのユニットのうち、大きいユニットであるユニットＵ２については、図１７に示すように弾性部材を曲線形状にする。
【０１８７】
なお、ユニットＵ１およびユニットＵ２の弾性部材の形状は必ずしも図１７に示す形状に限定されない。たとえば、使用する前駆体ガスの性質に応じて、ユニットＵ１およびユニットＵ２の大きさを変更することができる。たとえば、ユニットＵ２をユニットＵ１の５倍、６倍の大きさに形成してもよい。たとえば、ユニットＵ２を半円形状にしてもよい。この場合、プラズマ生成部（アンテナ）の数を一つにしてもよい。
【０１８８】
［第２の実施形態における成膜処理の流れの一例（ＳｉＣＮ膜の場合）］
図２０は、第２の実施形態に係る成膜装置１００において実施されるＳｉＣＮ膜の成膜処理の一例の流れを示すフローチャートである。図２０に示すように、基板ＷにＳｉＣＮ膜を形成する場合、まず、基板Ｗを基板載置領域１１４ａに載置して、成膜装置１００の動作を開始する。制御部１７０により成膜装置１００の制御が開始される。載置台１１４が回転するに伴い、基板Ｗが第１の領域Ｒ１に入る。ユニットＵ１の第１のガス供給部１１６Ａは第１の領域Ｒ１へ第１の前駆体ガスを供給する（ステップＳ１７０１）。第１の前駆体ガスは例えば、ＤＣＳ等のＳｉ原料ガスである。これによって、基板Ｗ上にＳｉ膜が形成される。
【０１８９】
次に、基板ＷはユニットＵ１の下を通過してユニットＵ１とユニットＵ２との間の領域を通過する。このとき、基板Ｗ上には、第２のガス供給部１２０からパージガスが噴射される。噴射されるパージガスは、ユニットＵ１の排気部１１８Ａの排気口１１８ａおよびユニットＵ２の排気部１１８Ｂの排気口１１８ｂによって吸い込まれ排出される。そして、基板Ｗは次にユニットＵ２の下を通過する。このとき、ユニットＵ２の第１のガス供給部１１６Ｂは第１の領域Ｒ１へ第２の前駆体ガスを供給する（ステップＳ１７０２）。第２の前駆体ガスは例えば、炭素含有窒化剤を含むガスである。これによって、基板Ｗ上にＳｉＣＮ膜が形成される。第２の前駆体ガスとしては、第１の実施形態で説明したのと同様、１Ｈ−１，２，３−トリアゾール等を含むガスを使用することができる。
【０１９０】
そして、成膜装置１００の制御部１７０は、ステップＳ１７０１およびステップＳ１７０２が所定回数実行されたか否かを判定する（ステップＳ１７０３）。所定回数実行されていないと判定すれば（ステップＳ１７０３、Ｎｏ）、制御部１７０は、そのまま載置台１１４を回転させ、基板Ｗに第２の領域Ｒ２を通過させて再び第１の領域Ｒ１に戻し、ステップＳ１７０１およびステップＳ１７０２を繰り返す。
【０１９１】
他方、所定回数実行されたと判定すれば（ステップＳ１７０３、Ｙｅｓ）、制御部１７０は、次に基板Ｗが通過する第２の領域Ｒ２において、プラズマ生成部１２２に改質ガスのプラズマを供給する処理を実行させる。まず、制御部１７０は、プラズマ生成部１２２を制御して、改質ガスとマイクロ波を供給させる（ステップＳ１７０４、「プラズマオン」）。そして、プラズマ生成部１２２により改質ガスのプラズマが生成され、第２の領域Ｒ２内に放射される。第２の領域Ｒ２を通過する基板Ｗは、生成された改質ガスのプラズマに晒され、プラズマキュアが実施される（ステップＳ１７０５）。基板Ｗが第２の領域Ｒ２を通過すると、制御部１７０は、Ｓ１７０４〜Ｓ１７０５の処理が所定回数実行されたか否かを判定する（ステップＳ１７０６）。所定回数実行されていないと判定した場合（ステップＳ１７０６、Ｎｏ）、制御部１７０は、載置台１１４を回転させて基板Ｗを第１の領域Ｒ１に戻し、ステップＳ１７０１の処理に戻る。他方、制御部１７０は、所定回数実行したと判定すると（ステップＳ１７０６、Ｙｅｓ）、処理を終了する。これによって基板Ｗ上に改質されたＳｉＣＮ膜が形成される。
【０１９２】
図２１は、第２の実施形態に係る成膜装置１００において実施されるＳｉＣＮ膜の成膜処理の一例の流れを説明するための概略図である。図２１の例では、成膜装置１００のユニットＵ１は回転角約３０度程度の領域を占める大きさに形成され、ユニットＵ２は回転角約１８０度程度の領域を占める大きさに形成されている。また、第１の前駆体ガスとしてＤＣＳを使用し、第２の前駆体ガスとして炭素含有窒化剤を含むガスとアンモニアとを使用する。また、成膜装置１００は一つのプラズマ生成部１２２を備える。
【０１９３】
このような成膜装置１００において、基板Ｗは載置台１１４の回転に伴い、まず第１の領域Ｒ１に入る。そして、第１の領域Ｒ１の上のユニットＵ１の第１のガス供給部１１６Ａにより、基板ＷにＤＣＳが噴射される（図２０のステップＳ１７０１に対応）。これによって基板Ｗ上にＳｉ膜が形成される。
【０１９４】
次に、基板Ｗは、ユニットＵ２の下にくる。ユニットＵ２の第１のガス供給部１１６Ｂは、基板Ｗに炭素含有窒化剤を含むガスとアンモニアの混合ガスを噴射する（図２０のステップＳ１７０２に対応）。これによって、基板Ｗ上にＳｉＣＮ膜が形成される。基板Ｗが所定回数第１の領域Ｒ１を通過していない場合（図２０のステップＳ１７０３、Ｎｏ）、制御部１７０は載置台１１４を回転させて基板Ｗに第２の領域Ｒ２を通過させる。このとき、プラズマ生成部１２２からは改質ガスのプラズマの供給は行わない。そして、制御部１７０は、第１の領域Ｒ１まで基板Ｗを戻す。そして制御部１７０は、ユニットＵ１からＤＣＳを供給させ、ユニットＵ２から炭素含有窒化剤を含むガスとアンモニアを供給させて、ＳｉＣＮ膜の形成を継続させる。他方、基板Ｗが第１の領域Ｒ１におけるＳｉＣＮ膜の形成を所定回数完了している場合（図２０のステップＳ１７０３、Ｙｅｓ）、基板Ｗが次に第２の領域Ｒ２に入るタイミングで、制御部１７０はプラズマ生成部１２２に改質ガスのプラズマ生成を開始させる（図２０のステップＳ１７０４）。そして、プラズマ生成部１２２は基板Ｗを改質ガスのプラズマに晒すことで、基板Ｗに所定回数にわたり形成されたＳｉＣＮ膜の改質（プラズマキュア）を実施する（図２０のステップＳ１７０５）。１つの基板Ｗに対してプラズマキュアが所定回数実行されれば、処理は完了する。図２１の例ではたとえば、載置台１１４をＮ回転させることで、Ｓ１７０１からＳ１７０５の処理をＮサイクル実行する。
【０１９５】
なお、第１の前駆体ガスおよび第２の前駆体ガスを供給している間、第２のガス供給部１２０からのパージガスの供給と排気部１１８Ａ，１１８Ｂによる排気処理は継続して実行するものとする。
【０１９６】
このように、第２の実施形態に係るＳｉＣＮ膜の形成手法では、載置台１１４を１回転させることで、第１の前駆体ガスによる成膜、第２の前駆体ガスによる成膜、およびプラズマキュアの３つの処理を実施することができる。また、予め定めた回数だけ第１および第２の前駆体ガスによる成膜を実施したのち、プラズマキュアを実施し、再び第１の前駆体ガスによる成膜、第２の前駆体ガスによる成膜を繰り返すといった処理も、プラズマ生成部１２２のオンオフ制御により容易に実施することができる。また、第２のガス供給部１２０によるパージガスの供給、排気部１１８Ａ，１１８Ｂによる排気処理によって、ユニットＵ１とユニットＵ２の間に改質ガスのプラズマが混入することが防止される。同様に、第１の前駆体ガスと第２の前駆体ガスとが混入することも防止される。また、ユニットＵ１およびユニットＵ２の大きさを調整することで、前駆体ガスの反応時間を調整することができる。このため、所望の量だけ前駆体ガスに含まれる分子または原子を用いて成膜を実現することができる。また、プラズマキュアを実行する頻度を、ＳｉＣＮ膜の形成処理の回数に対応付けて設定することで、プラズマキュアによって除去される分子または原子の量を調整することができる。
【０１９７】
［第２の実施形態における成膜処理の流れの一例（ＳｉＯＣＮ膜の場合）］
図２２は、第２の実施形態に係る成膜装置１００において実施されるＳｉＯＣＮ膜の成膜処理の一例を示すフローチャートである。また、図２３は、第２の実施形態に係る成膜装置１００において実施されるＳｉＯＣＮ膜の成膜処理の一例の流れを説明するための概略図である。
【０１９８】
図２２に示すように、基板ＷにＳｉＯＣＮ膜を形成する場合、まず、基板Ｗを基板載置領域１１４ａに載置して、成膜装置１００の動作を開始する。すなわち、制御部１７０により成膜装置１００の制御が開始される。載置台１１４が回転するに伴い、基板Ｗが第１の領域Ｒ１に入る。このとき、ユニットＵ１の第１のガス供給部１１６Ａにおいては、第１の領域Ｒ１に第１の前駆体ガスが供給されるよう各弁および流量制御器が制御される。そして、第１のガス供給部１１６Ａにより第１の前駆体ガスが供給され基板Ｗに対して噴射される（ステップＳ１９０１）。第１の前駆体ガスは例えば、ＤＣＳ等のＳｉ原料ガスである。これによって、基板Ｗ上にＳｉ膜が形成される。
【０１９９】
基板ＷはユニットＵ１の下を通過してユニットＵ１とユニットＵ２の間の領域に入る。このとき、第２のガス供給部１２０からはパージガスが供給され、基板Ｗの上にパージガスが噴射される。また、排気部１１８Ａ，１１８Ｂにより、第１の前駆体ガスおよび第２の前駆体ガスがそれぞれ排気されるとともに、パージガスが排気される。これによって、基板Ｗに付着した余分な分子または原子が除去される。また、ユニットＵ１とユニットＵ２との間にプラズマ等が流入することが防止される。
【０２００】
次に、基板Ｗは、ユニットＵ２の下を通過する。このとき、ユニットＵ２の第１のガス供給部１１６Ｂにおいては、第１の領域Ｒ１に第２の前駆体ガスが供給されるよう各弁および流量制御器が制御される。そして、第１のガス供給部１１６Ｂにより第２の前駆体ガスが供給され基板Ｗに対して噴射される（ステップＳ１９０２）。第２の前駆体ガスは例えば、炭素含有窒化剤を含むガスとアンモニアの混合ガスである。これによって、基板Ｗ上にＳｉＣＮ膜が形成される。
【０２０１】
そして、基板Ｗは第１の領域Ｒ１を通過して、次に第２の領域Ｒ２に入る。このとき、プラズマ生成部１２２は、マイクロ波を供給せずに、第３のガスを供給するように制御される。第３のガスとはたとえば、ＡｒガスとＯ２ガスの混合ガス等、酸素を含むガスである。そして、プラズマ生成部１２２において酸素を含むガスが基板Ｗに噴射される（ステップＳ１９０３）。これによって、基板Ｗ上にＳｉＯＣＮ膜が形成される。
【０２０２】
基板Ｗが第２の領域Ｒ２を通過すると、制御部１７０は、ステップＳ１９０１〜Ｓ１９０３の処理が所定回数実行されたか否かを判定する（ステップＳ１９０４）。所定回数実行されていないと判定した場合（ステップＳ１９０４、Ｎｏ）、制御部１７０は、載置台１１４をさらに回転させて基板Ｗを再び第１の領域Ｒ１に送り、ステップＳ１９０１からの処理を繰り返させる。他方、所定回数実行したと判定した場合（ステップＳ１９０４、Ｙｅｓ）、制御部１７０は、ユニットＵ１、ユニットＵ２、プラズマ生成部１２２においてパージガスを供給させてパージを実行する（ステップＳ１９０５）。パージガスとしてはたとえばＡｒガスを使用する。
【０２０３】
そして、次に、基板Ｗが第２の領域Ｒ２に入るタイミングで、プラズマ生成部１２２に改質ガスのプラズマを発生させて、プラズマキュアを実行する（ステップＳ１９０６）。プラズマキュアは例えば、改質ガスとしてＡｒガスを用いて実行する。また、Ｎ２、Ｈ２、ＮＨ３、Ｈｅ等またはそれらの混合ガスを改質ガスとして用いることもできる。
【０２０４】
そして、ユニットＵ１、ユニットＵ２およびプラズマ生成部１２２においてパージガスの供給によるパージを実行する（ステップＳ１９０７）。
【０２０５】
そして、制御部１７０は、プラズマキュアの処理が所定回数実行されたか否かを判定する（ステップＳ１９０８）。所定回数実行されていないと判定した場合（ステップＳ１９０８、Ｎｏ）、制御部１７０は基板Ｗを再び第１の領域Ｒ１に送り、ステップＳ１９０１からの処理を繰り返させる。所定回数実行されたと判定した場合（ステップＳ１９０８、Ｙｅｓ）、制御部１７０は処理を終了する。
【０２０６】
図２３を参照して、ＳｉＯＣＮ膜の成膜処理につきさらに説明する。図２３の処理においては、第１の前駆体ガスとしてＤＣＳを使用し、第２の前駆体ガスとして炭素含有窒化剤を含むガスとアンモニアの混合ガスを使用する。図２３の（１）に示すように処理が開始するとまず、１回転目にＤＣＳの供給、炭素含有窒化剤を含むガス（Ｃ＋Ｎ）とアンモニアの混合ガスの供給、酸素を含むガス（Ａｒ＋Ｏ２）の供給が実行される。すなわち、載置台１１４を１回転することで、ＳｉＯＣＮ膜が生成される。さらに所定回数、載置台１１４を回転させて同じ処理を繰り返すことで所望の厚みのＳｉＯＣＮ膜を生成することができる。図２３の例では、載置台１１４をＮ回回転させてＳｉＯＣＮ膜を生成する。
【０２０７】
図２３の（１）に示す処理をＮ回実行したのち、図２３の（２）に示すようにユニットＵ１、ユニットＵ２およびプラズマ生成部１２２のパージを実行する。そして、次の回転時に、プラズマ生成部１２２を制御して改質ガスのプラズマを発生させプラズマキュアを実行する（図２３の（３））。そして、次の回転においてユニットＵ１、ユニットＵ２およびプラズマ生成部１２２のパージを実行する（図２３の（４））。そして、再び図２３の（１）に示す処理を繰り返す。
【０２０８】
（変形例）
なお、第２の実施形態においては、プラズマ生成部１２２が備えるガス供給機構を用いてＡｒガスとＯ２ガスとを第２の領域Ｒ２内に供給するものとした。そして、パージガスとしてＡｒガスを単独で供給するタイミングや、基板Ｗ上にＳｉＣＯＮ膜を生成するためにＯ２ガスを供給するタイミングは、制御部１７０から制御信号を送って制御するものとした。しかし、これに限定されず、プラズマ生成部１２２が、ユニットＵ１やユニットＵ２と同様のシャワーヘッドを備えるように構成して、シャワーヘッドからＡｒガスおよびＯ２ガスを供給するようにしてもよい。
【０２０９】
（変形例−処理順序の調整）
上記実施形態においては、ＳｉＣＮ膜を成膜する際には、第１の前駆体ガス（Ｓｉ原料）、第２の前駆体ガス（炭素含有窒化剤を含むガス等）、の順番に基板に対して噴射し、その後プラズマキュアを施すものとした。また、ＳｉＯＣＮ膜を成膜する際には、第１の前駆体ガス（Ｓｉ原料ガス）、第２の前駆体ガス（炭素含有窒化剤を含むガス等）、第３のガス（Ｏ２ガス）、の順番に基板に対して噴射し、その後プラズマキュアを施すものとした。しかし、かかる順番に限定されず、他の順番で各種ガスを供給してもよい。
【０２１０】
たとえば、ＳｉＣＮ膜を成膜する際には、まず、第２の前駆体ガス（炭素含有窒化剤を含むガス等）を基板に対して噴射し、その後、第１の前駆体ガス（Ｓｉ原料ガス）を基板に噴射する。そして、このサイクルを所定回数繰り返した後に、プラズマキュアを実行する。そして、この順番で処理を繰り返す、等である。
【０２１１】
処理順序を変更する手法としては、たとえば以下の手法が考えられる。
【０２１２】
まず、第１の実施形態に係る成膜装置１を使用してＳｉＣＮ膜を成膜する場合について説明する。たとえば、図９に示す処理手順において、載置台の第１回転時（図９の（１））に、第１の前駆体ガス（ＤＣＳ）ではなく第２の前駆体ガス（Ｃ＋Ｎ）を供給する。そして、第２回目の回転時にはパージガスを供給する（図９の（２）と同じ）。そして、第３回目の回転時（図９の（３））に、第１の前駆体ガス（ＤＣＳ）を供給する。そして、第４回目の回転時にはパージガスを供給する（図９の（４）と同じ）。このように第１の実施形態に係る成膜装置１の場合、シャワーヘッドから供給するガスの順序を制御することで、処理順序を変更することができる。
【０２１３】
また、第１の実施形態に係る成膜装置１を使用してＳｉＯＣＮ膜を成膜する場合も同様に、第１の前駆体ガス（Ｓｉ原料ガス）、第２の前駆体ガス（Ｃ＋Ｎ）、第３のガス（Ｏ２ガス）を供給する順序を変更するよう制御することができる。たとえば、図１１に示す（１）において第２の前駆体ガスを供給し、（３）において第１の前駆体ガスを供給することができる。また、図１１の（５）、（６）の処理を、（１）〜（４）の処理の前に実行する等、処理順序を入れ替える制御も可能である。たとえば、第１の前駆体ガス（Ｓｉ原料ガス）、第３のガス（Ｏ２ガス）、第２の前駆体ガス（Ｃ＋Ｎ）の順序に各種ガスを供給してもよい。また、第２の前駆体ガス（Ｃ＋Ｎ）、第１の前駆体ガス（Ｓｉ原料ガス）、第３のガス（Ｏ２ガス）の順序に各種ガスを供給してもよい。また、第３のガス（Ｏ２ガス）、第２の前駆体ガス（Ｃ＋Ｎ）、第１の前駆体ガス（Ｓｉ原料ガス）の順序に各種ガスを供給してもよい。
【０２１４】
また、第２の実施形態に係る成膜装置１００を使用してＳｉＣＮ膜を成膜する場合は、以下の手法で処理順序を変更することができる。以下、図２１を参照して説明する。
【０２１５】
まず、第２の実施形態に係る成膜装置１００を使用してＳｉＣＮ膜を成膜する場合、ユニットＵ２において第２の前駆体ガスを供給する処理を最初に実行するよう制御部１７０が成膜装置１００を制御する。そして、図２１において時計回り方向に載置台を回転させることで、第２の前駆体ガス、第３のガス、第１の前駆体ガス、の順番にガスを供給することができる。そして所定回転（所定サイクル）後にプラズマキュアを実行する。
【０２１６】
また、ガスを供給するタイミングを変えるのではなく、載置台を回転させる方向を反対方向にしてもよい。すなわち、図２１において載置台を時計回り方向に回転させるのではなく、反時計回り方向に回転させる。そして、最初に基板Ｗに供給されるガスが所望のガスになるよう、ガスの供給タイミングを調整する。これによって、第１の前駆体ガス（Ｓｉ原料ガス、Ｕ１から供給）、第３のガス（Ｏ２ガス、Ｒ２において供給）、第２の前駆体ガス（Ｃ＋Ｎ、Ｕ２から供給）の順番に基板Ｗに供給することができる。また、第３のガス、第２の前駆体ガス、第１の前駆体ガスの順番に基板Ｗに供給することができる。また、第２の前駆体ガス、第１の前駆体ガス、第３のガスの順番に基板Ｗに供給することができる。そして所望の回数だけ載置台を回転させたのち、プラズマキュアを実行する。
【０２１７】
また、成膜装置１００におけるユニットＵ１とユニットＵ２の位置を逆にしてもよい。すなわち、図２１中、Ｕ１とＵ２とを入れ替えることで、時計回り方向に載置台を回転させた場合に第１の前駆体ガスと第２の前駆体ガスが供給される順番を逆にしてもよい。このようにユニットＵ１とＵ２の配置を逆にした上で、各種ガスの供給タイミングを調整すれば、第１の前駆体ガス、第２の前駆体ガス、第３のガスを供給する順序を変更することができる。
【０２１８】
［第２の実施形態の効果］
上記のように、第２の実施形態に係る成膜装置は、被処理基板を載置し、被処理基板が軸線の周囲を移動するよう軸線を中心に回転可能に設けられた載置台の回転により、軸線に対して被処理基板が移動する周方向に複数の領域に分けられる処理容器と、載置台と対向し、処理容器の複数の領域のうち第１の領域に、第１の前駆体ガスを供給する第１のシャワーヘッドと、載置台と対向し、処理容器の複数の領域のうち第１の領域に隣接する第２の領域に、第２の前駆体ガスを供給する第２のシャワーヘッドと、載置台と対向し、処理容器の複数の領域のうち第３の領域に、改質ガスを供給するとともに、アンテナからマイクロ波を供給することにより、被処理基板の直上に改質ガスのプラズマを生成するプラズマ生成部と、を備える。このため、二つのシャワーヘッドから異なるガスを供給して基板上に成膜した上で、改質ガスのプラズマによって膜質を向上させることができる。また、処理容器の複数の領域のうち、隣接する二つの領域各々に二つのシャワーヘッドを設けて成膜処理を実行したのち、二つの領域とは異なる領域においてプラズマによる改質処理を行う。このため、載置台の回転によって処理容器を回転させることで、成膜処理と改質処理を連続的に実施することができ、効率的な成膜を実現できる。
【０２１９】
また、上記成膜装置において、第１のシャワーヘッドを第２のシャワーヘッドよりも小さく形成することができる。そして、第１、第２の前駆体ガスのうち、より長い反応時間を要する前駆体ガスを、二つのシャワーヘッドのうちより大きい第２のシャワーヘッドから供給し、他方の前駆体ガスを、二つのシャワーヘッドのうちより小さい第１のシャワーヘッドから供給する。これによって、前駆体ガスの性質に応じてシャワーヘッドを使い分けることができ、効率的な成膜処理を実現できる。
【０２２０】
また、上記成膜装置は、第１および第２のシャワーヘッドの間および第１および第２のシャワーヘッドの周囲にパージガスを供給し、第１および第２のシャワーヘッドの間の空間へのプラズマの侵入を防止するガス供給排気機構をさらに備える。このため、第１および第２のシャワーヘッドが配置される第１の領域への、改質ガスのプラズマの混入を防止することができる。
【０２２１】
また、上記成膜装置において、第１のシャワーヘッドは、ケイ素を含有する第１の前駆体ガスを供給し、第２のシャワーヘッドは、炭素原子および窒素原子を含有する第２の前駆体ガスを供給する。このため、異なるガスを異なるシャワーヘッドから供給しつつ載置台を回転させることで効率的にＳｉＣＮ膜を生成することができる。
【０２２２】
また、上記成膜装置において、プラズマ生成部は、第３の領域に酸素ガスを供給する第１のガス供給部と、酸素ガスの供給後に、酸素ガスを除去するためパージガスを供給する第２のガス供給部と、を備える。たとえば、パージガスとしてＡｒガスを供給する。このため、プラズマ生成部において、マイクロ波を供給せずに酸素ガスを供給して、基板上にＳｉＯＣＮ膜を形成することができる。また、ＳｉＯＣＮ膜を形成した後に、パージガスを供給して酸素ガスを除去することにより、プラズマ生成部においてプラズマキュアを効率的に実施できる。
【０２２３】
また、上記成膜装置において、第１および第２のシャワーヘッドは各々、処理容器の周方向に沿って延在する直線または曲線状の部材によって処理容器の軸線から径方向外側に向けて、噴射するガスの流量を各々独立して制御される複数の領域に分割され、第１のシャワーヘッドにおける直線または曲線状の部材の処理容器の径方向に対する傾斜角度は、第２のシャワーヘッドにおける直線または曲線状の部材の処理容器の径方向に対する傾斜角度よりも大きい。このように、シャワーヘッドの径方向位置に合わせて、シャワーヘッドから供給されるガスの流量を調整することで、いずれの径方向位置においても、十分なガスを基板に噴射することができる。また、シャワーヘッドの大きさにあわせて、シャワーヘッドを区画する部材の配置角度を変化させることで、各径方向位置において噴射されるガスの量をさらに細かく調整することができる。
【０２２４】
また、第２の実施形態に係る成膜装置および成膜方法によれば、第１の実施形態と同様の効果も奏することができる。たとえば、第２の実施形態においても、ＳｉＯＣＮ膜を所定の厚みに形成したのち、プラズマキュアを実行して結合状態の弱い炭素原子を除去し、結合状態を高めたのちに、再びＳｉＯＣＮ膜の生成処理を実行する。このため、ＳｉＯＣＮ膜に含まれる分子の結合状態を改良し、成膜される膜の品質を向上させることができる。
【０２２５】
また、第２の実施形態に係る成膜装置においては、第１のシャワーヘッドから第１の前駆体ガスを供給し、第２のシャワーヘッドから第２の前駆体ガスを供給する。そして、プラズマ生成部からＡｒとＯ２の混合ガスを供給するとともに、プラズマキュアのための改質ガスとマイクロ波を供給する。このため、載置台を１回転させることで、基板に対する第１の前駆体ガスの供給、第２の前駆体ガスの供給およびＯ２の供給を実現することができる。さらに、プラズマ生成部において供給するガスを改質ガスに切り替えるとともにマイクロ波を供給して、改質ガスのプラズマを生成する。これによって、ＳｉＯＣＮ膜の生成工程が所定回数繰り返し実行される毎に、次の回転時にプラズマキュアを実行することができる。このため、ＳｉＯＣＮ膜を容易に生成することができる。
【０２２６】
［実施例１：第２の前駆体ガスとして上記炭素含有窒化剤を含むガスを用いた場合］
以下に実施例１として、第１の前駆体ガスとしてヘキサクロロジシラン（ＨＣＤ）、第２の前駆体ガスとして１Ｈ−１，２，３−トリアゾールを含むガスを用いて上記成膜処理を実行した場合に、得られるＳｉＣＮ膜について説明する。かかるＳｉＣＮ膜はたとえば、図８のステップＳ７０１〜Ｓ７０４または図２０のステップＳ１７０１〜Ｓ１７０２を所定回数実行することで得られる。
【０２２７】
実施例１では、第１の前駆体ガス（ＨＣＤ）を供給してＳｉ膜を生成する処理における処理条件は以下の通りとする。
ＨＣＤ流量：１００ｓｃｃｍ
成膜時間：  ０．５ｍｉｎ（１サイクル当たり）
成膜温度：  ５５０℃
成膜圧力：  １３３．３２Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）
【０２２８】
また、第２の前駆体ガス（炭素含有窒化剤として１Ｈ−１，２，３−トリアゾールを含むガス）を供給してＳｉＣＮ膜を生成する処理の条件は、以下の通りとする。
トリアゾール流量：  １００ｓｃｃｍ
処理時間：  ０．５ｍｉｎ（１サイクル当たり）
処理温度：  ５５０℃
処理圧力：  １３３．３３２Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）
【０２２９】
実施例１では、たとえば図８に示すステップＳ７０１〜Ｓ７０４を所定回数実行することによってＳｉＣＮ膜を生成する。このようにして成膜したＳｉＣＮ膜の原子組成を図２４に示す。図２４は、実施例１のＳｉＣＮ膜の原子組成を示す図である。図２４には、また、参考例として成膜温度６３０℃、Ｓｉ原料ガスにジクロロシラン（ＤＣＳ）、窒化剤にＮＨ３、炭化剤にエチレン（Ｃ２Ｈ４）を用い、熱ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法にて成膜したＳｉＣＮ膜の原子組成を示す。
【０２３０】
図２４に示すように、参考例に係るＳｉＣＮ膜の原子組成は、Ｎ＝４１．９ａｔ％、Ｓｉ＝４７．６ａｔ％、Ｃ＝１０．５ａｔ％である。参考例によれば、Ｃは添加されているが、Ｃの量は、ＳｉやＮよりも少ない。参考例によれば、ＳｉやＮがリッチなＳｉＣＮ膜となる。
【０２３１】
これに対して、実施例１のＳｉＣＮ膜の原子組成は、Ｎ＝３０．５ａｔ％、Ｓｉ＝３０．６ａｔ％、Ｃ＝３８．４ａｔ％であり、ＳｉやＮよりもＣの量が多いＣリッチなＳｉＣＮ膜が成膜されている。なお、当該ＳｉＣＮ膜からは０．５ａｔ％の微量の塩素（Ｃｌ）が検出されているが、Ｓｉ原料ガスであるＨＣＤに由来するものである。
【０２３２】
このように、実施例１のＳｉＣＮ膜によれば、参考例に比較して、ＳｉやＮよりもＣの量が多いＣリッチなＳｉＣＮ膜を生成する事が可能である。Ｃの添加量は、１Ｈ−１，２，３−トリアゾールの流量を調節することで、調節できる。つまり、上に説明した炭素含有窒化剤を用いて図８等の処理を実行することで、参考例に比較して、Ｃの添加量をより広範囲に制御することが可能である、という利点を得ることができる。たとえば、Ｃの添加量はＳｉＣＮ膜の薬液耐性を左右する。Ｃの添加量をより広範囲に制御可能である、ということは、参考例に比較して、さらに薬液耐性に富むＳｉＣＮ膜を成膜可能である、ということである。
【０２３３】
実施形態によれば、このようにして成膜されたＣリッチなＳｉＣＮ膜に対してプラズマを用いて改質処理を施し、容易に脱離するＣを除去した上で、さらにＳｉの吸着、窒化、Ｃの添加を実行する。このため、Ｃの添加量を調節しつつ、ＳｉＣＮ膜の膜質を向上させることができる。
【０２３４】
図２５は、実施例１のＳｉＣＮ膜のエッチングレートについて説明するための図である。図２５には、エッチャントに０．５％ＤＨＦを用い、熱ＳｉＯ２膜のエッチングレートを１．０（１００％）の基準値としたときの、ＳｉＮ膜およびＳｉＣＮ膜のエッチングレートの割合が示されている。
【０２３５】
まず、ＳｉＮ膜のエッチングレートから説明する。
成膜温度５００℃、Ｓｉ原料ガスにＤＣＳ、窒化剤にＮＨ３を用いたプラズマＡＬＤ法にて成膜したＳｉＮ膜の０．５％ＤＨＦに対するエッチングレートは、基準値に比較して０．４７（４７％）であり、熱ＳｉＯ２膜のエッチングレートのおよそ半分である。しかし、成膜温度を４５０℃に下げると、０．５％ＤＨＦに対するエッチングレートは、基準値に比較して１．２１（１２１％）となり、熱ＳｉＯ２膜よりもエッチングレートが早くなってしまう。このように、プラズマＡＬＤ法にて成膜したＳｉＮ膜は、薬液耐性、特に０．５％ＤＨＦに対する耐性が良好である、とはいえない。
【０２３６】
また、成膜温度６３０℃、Ｓｉ原料ガスにＤＣＳ、窒化剤にＮＨ３を用いた熱ＡＬＤ法にて成膜したＳｉＮ膜によれば、０．５％ＤＨＦに対するエッチングレートが基準値に比較して０．１９（１９％）となり、熱Ｓｉ０２膜のエッチングレートのおよそ１／５まで改善することができる。図２５に示す熱ＡＬＤ法にて成膜したＳｉＮ膜の成膜温度は６３０℃であり、同じく図２５に示すプラズマＡＬＤ法にて成膜したＳｉＮ膜の成膜温度４５０℃〜５００℃よりも高い。このため、同一の成膜温度で比較したものではなく、一般論
とはなるが、ＳｉＮ膜の薬液耐性を高めるには成膜温度は高い方がよく、また、プラズマＡＬＤ法よりは熱ＡＬＤ法が有利である、と考えてもよい。確実なところは、図２５には、４５０℃〜５００℃の低温プラズマＡＬＤ法にて成膜したＳｉＮ膜よりは、６３０℃の高温熱ＡＬＤ法にて成膜したＳｉＮ膜の方が、０．５％ＤＨＦに対する耐性が向上していることである。
【０２３７】
さらに、成膜温度６３０℃、Ｓｉ原料ガスにＤＣＳ、窒化剤にＮＨ３を用いた熱ＡＬＤ法にて成膜し、かつ、Ｃを添加したＳｉＣＮ膜によれば、０．５％ＤＨＦに対するエッチングレートが基準値に比較して０．０３（３％）となる。つまり、熱ＡＬＤ法にて成膜したＳｉＮ膜は、熱ＡＬＤ法にて成膜したＳｉＮ膜よりも、さらに薬液耐性が高い。
【０２３８】
そして、実施例１のＳｉＣＮ膜によれば、０．５％ＤＨＦに対するエッチングレートが０．０３（３％）をさらに下回る測定限界以下となり、０．５％ＤＨＦに対してほとんどエッチングされることがない、という結果が得られた。しかも、実施例１のＳｉＣＮ膜の成膜温度は、６３０℃よりも低い５５０℃である。
【０２３９】
このように、実施例１のＳｉＣＮ膜は、Ｓｉ原料ガスにＤＣＳ、窒化剤にＮＨ３を用いて熱ＡＬＤ法にて成膜したＳｉＣＮ膜よりも、さらに薬液耐性が高くなる。
【０２４０】
図２６は、実施例１のＳｉＣＮ膜の成膜温度と成膜レートとの関係を説明するための図である。図２６に示すように、Ｓｉ原料ガスにＤＣＳ、窒化剤にＮＨ３を用いたプラズマＡＬＤ法は、成膜温度が低温であっても、成膜レートに０．０２ｎｍ／ｍｉｎ以上を確保することができ、低温成膜に有利である。
【０２４１】
また、Ｓｉ原料ガスにＤＣＳを用い、窒化剤にＮＨ３を用いた熱ＡＬＤ法は、成膜温度が６００℃であれば、０．０６〜０．０７ｎｍ／ｍｉｎの実用的な成膜レートを確保することができる。しかし、成膜温度を５５０℃に下げると、約０．０１ｎｍ／ｍｉｎまで成膜レートが低下してしまう。Ｓｉ原料ガスにＤＣＳを用い、窒化剤にＮＨ３を用いた熱ＡＬＤ法は、成膜温度が５００℃を下回ると、ＳｉＮ膜はほとんど成膜できない。ただし、Ｓｉ原料ガスをＤＣＳに代えてＨＣＤを用いると、低温成膜時における成膜レートの低下については改善することができる。
【０２４２】
そして、実施例１のＳｉＣＮ膜によれば、成膜温度が５５０℃のとき、０．０７〜０．０８ｎｍ／ｍｉｎの成膜レートを確保することができる。さらに、成膜温度を４５０℃に下げた場合でも０．０５〜０．０６ｎｍ／ｍｉｎの成膜レートを確保することができる。特に２００℃以上５５０℃以下の温度帯における成膜レートは、プラズマＡＬＤ法とほぼ同等の良好なレートを得ることができる。
【０２４３】
このように、実施例１のＳｉＣＮ膜によれば、低温成膜、たとえば、２００℃以上５５０℃以下の温度帯において、プラズマを用いなくても、プラズマを用いた場合と同等の成膜レートを確保することができる。この理由の一つとして、以下のような理由を挙げることができる。
【０２４４】
図２７に示すように、１，２，３−トリアゾール系化合物は、五員環内に“Ｎ＝Ｎ−Ｎ”結合を含んでいる。この結合のうち“Ｎ＝Ｎ”の部分は、窒素（Ｎ２、Ｎ≡Ｎ）になろうとして分解する性質がある。このため、１，２，３−トリアゾール系化合物は、通常の開環開裂と異なり、多数の箇所で開裂・分解を起こす特性がある。つまり、“Ｎ≡Ｎ”を生じるために、化合物内に電子的不飽和状態が起きる。このように１，２，３−トリアゾール系化合物が開裂・分解することで得られた分解物は活性である。このため、成膜温度が低温、例えば、２００℃以上５５０℃以下の温度帯においても、Ｓｉ膜を窒化すること、さらにはＣを添加することが可能となる。
【０２４５】
このため、実施例１のＳｉＣＮ膜は、成膜温度を下げても良好な成膜レートを維持しつつ成膜することが可能である。
【０２４６】
さらに、上記の炭素含有窒化剤を含有するガスを用いた場合、１，２，３−トリアゾール系化合物がＮ原子とＣ原子とを含有しており、窒化とＣの添加を、１種類の化合物によって同じ工程で同時にできるため、Ｓｉ膜またはＳｉＮ膜を炭化する工程が不要となる。これは、スループットの向上に有利な利点である。
【０２４７】
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【０２４８】
１０，１００  成膜装置
１６，１１６Ａ，１１６Ｂ  第１のガス供給部
１６ａ，１７ａ，１７ｂ  噴射部
１８，１１８Ａ，１１８Ｂ  排気部
２０，１２０  第２のガス供給部
２２，１２２  プラズマ生成部
Ｍ１，Ｍ１ａ，Ｍ１ｂ  第１の部材
Ｍ２，Ｍ２ａ，Ｍ２ｂ  第２の部材
Ｍ３，Ｍ３ａ，Ｍ３ｂ  第３の部材
Ｍ４，Ｍ４ａｂ  第４の部材
Ｕ，Ｕ１，Ｕ２  ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【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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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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