(57)【要約】【課題】成膜ガスと酸化性ガスを交互に複数回供給して、基板上に例えば高誘電体材料などの酸化膜例えばＺｒＯ2膜などを成膜するにあたり、処理ガスの浪費を抑えると共に、成膜時間を短縮すること。【解決手段】基板の上方に中央領域と周縁領域とに区画されたガスシャワーヘッドを設けて、この中央領域から成膜ガスと酸化性ガスとを交互に供給することにより、ガスシャワーヘッド内の処理ガスの滞留空間を小さくすると共に、成膜ガスと酸化性ガスとを切り替えるときに、中央領域と周縁領域とからパージガスを供給して速やかに処理雰囲気を置換する。【選択図】図１
2008244142.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理容器内の載置台上の基板に第１の処理ガスを供給して当該基板の表面に第１の処理ガスを吸着させ、次いで前記基板に前記第１の処理ガスと反応する第２の処理ガスを供給し、こうして基板に供給される処理ガスを第１の処理ガスと第２の処理ガスとの間で複数回切り替えることにより薄膜を成膜する成膜装置において、
前記基板上にて第１の処理ガスと第２の処理ガスとを反応させるためのエネルギーを基板に供給する手段と、
前記載置台上の基板に対向するように設けられ、前記基板に対向する面に多数のガス供給孔を備えると共に、前記基板の中央部に対向する中央領域と前記基板の周縁部に対向する周縁領域とに区画されたガスシャワーヘッドと、
このガスシャワーヘッドの前記中央領域に前記第１の処理ガス及び前記第２の処理ガスを夫々供給するための第１の処理ガス供給路及び第２の処理ガス供給路と、
前記第１の処理ガス及び前記第２の処理ガスの一方のガスから他方のガスへの切り替わり時に、当該一方のガスを前記中央領域から追い出すために当該中央領域にパージガスを供給すると共に、前記周縁領域にパージガスを供給するパージガス供給路と、を備えたことを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記ガスシャワーヘッドの中央領域における基板と対向する面積は、前記中央領域及び前記周縁領域の前記基板に対向する面積の合計の５０％以下であ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】
前記ガスシャワーヘッドの中央領域における前記第１の処理ガスが通流する流路と前記第２の処理ガスが通流する流路とは、互いに独立していることを特徴とする請求項１または２に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記ガスシャワーヘッドの中央領域における前記第１の処理ガスが通流する流路と前記第２の処理ガスが通流する流路とは、共通化されていることを特徴とする請求項１または２に記載の成膜装置。
【請求項５】
前記エネルギーを基板に供給する手段は、加熱手段であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の成膜装置。
【請求項６】
前記第１の処理ガスは、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｓｉ、Ｓｒ、Ｔｉ、Ｙ及びＬａから選ばれる１種以上の化合物を成膜するための成膜ガスであり、前記第２の処理ガスは、前記化合物を酸化して、高誘電体材料を得るための酸化性ガスであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載の成膜装置。
【請求項７】
処理容器内の載置台に基板を載置する工程（ａ）と、
前記基板に対して、前記基板の中央部に対向する中央領域と前記基板の周縁部に対向する周縁領域とに区画されたガスシャワーヘッドの前記中央領域から、前記第１の処理ガスを供給して、前記基板の表面に第１の処理ガスを吸着させる工程（ｂ）と、
パージガスを中央領域及び周縁領域に供給して、中央領域及び処理空間の第１の処理ガスをパージガスにより置換する工程（ｃ）と、
次いで、前記基板に対して、前記中央領域から前記第２の処理ガスを供給すると共に、前記基板にエネルギーを供給して、前記基板上にて第１の処理ガスと第２の処理ガスとを反応させる工程（ｄ）と、
パージガスを中央領域及び周縁領域に供給して、中央領域及び処理空間の第２の処理ガスをパージガスにより置換する工程（ｅ）と、を含み、
前記工程（ｂ）〜（ｅ）を複数回繰り返して、前記基板上に薄膜を成膜することを特徴とする成膜方法。
【請求項８】
前記ガスシャワーヘッドの中央領域における前記基板と対向する面積は、前記中央領域及び前記周縁領域の前記基板に対向する面積の合計の５０％以下であることを特徴とする請求項７に記載の成膜方法。
【請求項９】
前記ガスシャワーヘッドの中央領域における前記第１の処理ガスが通流する流路と前記第２の処理ガスが通流する流路とは、互いに独立していることを特徴とする請求項７または８に記載の成膜方法。
【請求項１０】
前記ガスシャワーヘッドの中央領域における前記第１の処理ガスが通流する流路と前記第２の処理ガスが通流する流路とは、共通化されていることを特徴とする請求項７または８に記載の成膜方法。
【請求項１１】
前記反応させる工程（ｄ）は、前記基板を加熱する工程であることを特徴とする請求項７ないし１０のいずれか一つに記載の成膜方法。
【請求項１２】
処理容器内の載置台上の基板に薄膜を成膜する成膜装置に用いられ、コンピュータ上で動作するコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、請求項７ないし１１のいずれか一つに記載の成膜方法を実施するようにステップが組まれていることを特徴とする記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１の処理ガスと第２の処理ガスとを複数回交互に切り替えて供給することにより、基板上にこれらの処理ガスの反応生成物を成膜する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造プロセスにおける成膜手法として、基板の表面に第１の処理ガスを吸着させ、次いで第１の処理ガスから第２の処理ガスに切り替えて、両ガスの反応により１層あるいは少数層の原子層や分子層を形成し、このサイクルを複数回行うことにより、これら層を積層して、基板上に成膜する手法が知られている。この手法は、例えばＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）やＭＬＤ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）などと呼ばれており、サイクル数に応じて膜厚を高精度にコントロールすることができると共に、膜質の面内均一性も良好であり、半導体デバイスの薄膜化に対応できる有効な手法である。この方法を実施するために、例えば図１５に示す成膜装置１００が用いられている（特許文献１参照）。
【０００３】
この成膜装置１００では、例えば基板１０１の側方（図１５中右側）に設けられた処理ガス供給口１０２から例えば金属化合物を含むガスである第１の処理ガスを供給すると共に、この処理ガス供給口１０２に対向するように設けられた排気口１０４から第１の処理ガスを排気することで、基板１０１上にこの処理ガスを吸着させる。次いで、処理ガス供給口１０２の反対側（図１５中左側）のオゾンガス供給口１０３から第２の処理ガスとしてオゾンガスを供給すると共に、排気口１０５からこのガスを排気して、基板１０１上に吸着した第１の処理ガスを酸化して酸化物の膜を形成する。この第１の処理ガスの吸着と酸化とからなる処理のサイクルを複数回例えば１００回繰り返すように、第１の処理ガスとオゾンガスとの供給を複数回切り替えることで、所望の膜厚の酸化物が得られる。
【０００４】
この第１の処理ガスとオゾンガスとを交互に供給するサイクルは、例えば数秒毎に行われるので、排気口１０４、１０５を高速で切り替える必要がある。そのために、この排気口１０４、１０５には、高速回転バルブ１０６が設けられており、上記のサイクルに合わせてこの高速回転バルブ１０６を回転させることで排気口１０４、１０５の開閉を行い、排気先を高速に切り替えている。  
この成膜は、上記のように基板１０１の一方側から他方側（図中横方向）にガスを通流させるサイドフロー方式で行っているので、横方向における膜厚や膜質の偏析を抑えるために、例えば２００〜２４０℃程度の低温の穏やかな雰囲気下において行われる。
【０００５】
一方、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）などの高誘電体材料を成膜する場合には、第１の処理ガスとして、例えばＴＥＭＡＺ（テトラキスエチルメチルアミノジルコニウム）ガスなどが用いられる。このようなガスは、低温ではあまり分解しないので、この状態で成膜すると、不純物が膜中に取り込まれて、膜質が悪化してしまう。そのため、この種の材料は、例えば２８０℃程度の高温で成膜されるが、このような高温では、反応の進み方が速く、一度のサイクルで成膜される膜厚が厚くなる傾向があり、サイドフロー方式の場合には基板１０１の表面におけるガスの移動距離が長いことから、例えばガスの供給側では膜厚が厚くなり、排気側では膜厚が薄くなる等、面内における膜厚の均一性が悪化するおそれがある。
【０００６】
また、高誘電体材料のガスは高価であることから、その消費量を抑えるために、流量を少なくすると、図１６（ａ）に示すように、第１の処理ガスの供給側の膜厚が厚くなってしまう。更に、スループットを向上させるために、例えばオゾンガスを供給する時間を短くした場合には、同図（ｂ）に示すように、オゾンガスの供給源から離れるに従い、オゾンガスの酸化力が弱まる（オゾンガスが消費される）ので、基板１０１上の吸着膜が十分に酸化されないおそれがあり、その場合にはリーク電流の面内均一性が悪くなってしまう。
【０００７】
また、図１６（ｃ）に示すように、基板１０１近傍を通流する処理ガスが反応に寄与する一方、基板１０１から離れた領域を通流する処理ガスはそのまま排気されてしまうので、成膜効率（成膜割合）が低く、高価な処理ガスを無駄に廃棄してしまっており、更に所望の膜厚を得るために長時間必要になってしまう。また、上述の高速回転バルブ１０６などについても高価であり、このような成膜装置１００の製造費用も高いので、その改善が求められている。
【０００８】
そこで、例えば通常のＣＶＤ装置に用いられるガスシャワーヘッド（特許文献２参照）を用いて、基板１０１の上方からガスを供給する方法についても検討されている。このようなガスの供給方法によれば、ガスは基板の中央から周縁に向かうので、ガスの移動距離がサイドフロー方式と比べて短く、そのため成膜後の膜厚や膜質について高い面内均一性が得られると期待できる。しかし、このようなガスシャワーヘッドは大型であり、上述のように、処理ガスを何度も切り替えて供給するためには、処理ガスを切り替える度にガスシャワーヘッド内の雰囲気を置換する必要があり、無駄に廃棄される処理ガスの量が多くなってしまう。また、ガスを置換する容積（ガスシャワーヘッド内の容積）が大きく、ガスの置換に長時間必要となるため、スループットも低下してしまう。  
更に、上記の高誘電体材料の原料であるＴＥＭＡＺガスによる成膜物はその除去作業において、ドライクリーニングの手法が確立されておらず、手作業によるウェットクリーニングであるので、このような処理ガスが接触する面積を極力減らして、清掃時間を短くすることが望まれている。
【０００９】
しかし、ガスシャワーヘッド方式を用いるにあたり、ガスシャワーヘッド内でのパーティクルの発生を抑えるために、第１の処理ガスと第２の処理ガスとを切り替えるときに、このガスシャワーヘッド内にパージガスを供給して、ガスシャワーヘッド内の雰囲気を置換する必要があるが、このガス置換は、スループットの低下を抑えるために、パージガスの流量を多くして速やかに行う必要がある。
【００１０】
図１７には、概略キノコ型の処理容器２０１と例えば内部にヒーター２０３が埋設されたステージ２０２とを備えた成膜装置２００の一例を示している。処理容器２０１の天壁には、ステージ２０２上の基板２１０に処理ガスを供給するためのガスシャワーヘッド２０５が設けられており、処理ガスは、ガスシャワーヘッド２０５から基板２１０に供給された後、この処理容器２０１の下側の側壁に設けられた排気口２０８から排気される。
【００１１】
ところが、このような成膜装置２００では、処理容器２０１の下方側の一端側から処理ガスを排気しているので、処理容器２０１内の処理ガスの流れに偏りが生じて、その結果基板２１０の表面における処理ガスの流れが不均一となり、膜厚がばらついてしまう。また、ガス流量が増えると、膜厚のばらつきがより大きくなることから、この成膜装置２００では、パージガスの流量を多くできないといった問題もある。更に、ステージ２０２の下方側に、図示しない昇降部を接続して、処理容器２０１の外部の図示しない昇降機構によりステージ２０２の昇降を行う場合には、処理容器２０１内を気密に保つために、この昇降部の周囲と処理容器２０１の底面との間に例えば図示しないベローズを設けて、このベローズをステージ２０２の昇降と共に伸縮させるようにする必要があるが、その場合には、このベローズに処理ガスや反応生成物などが堆積して、収縮時にベローズが破損してしまい、処理容器２０１のリークの原因となるおそれがある。
【００１２】
また、図１８に示す成膜装置２２０では、基板２１０の表面における処理ガスの流れが均一になるように、ステージ２０２の側方位置から排気口２０８が形成された処理容器２０１の下面までのリング状の空間を処理容器２０１内の空間と区画するように、リング状のバッフル板２０９を設けて、このバッフル板２０９の上面に小径の孔２１１を複数箇所設けることによって、バッフル板２０９の内部に向かって流れる処理ガスの流路を狭めるように構成されている。この孔２１１の面積を小さくすることによって、処理容器２０１内の圧力は均一に高まるので、処理ガスは複数の孔２１１に向かって均等に流れて、基板２１０の表面から等方的に排気される。
【００１３】
しかし、このような成膜装置２２０では、バッフル板２０９に設けた孔２１１が小径であることからパージガスの流量を大幅に増やすことができずに、上述の成膜ガスと酸化性ガスとの切り替え時におけるガス置換に長い時間をかける必要があるので、スループットが低下してしまう。
【００１４】
【特許文献１】特開２００４−６７３３（（００５６）、図８）
【特許文献２】特開２００６−２９９２９４（（００２１）〜（００２６）、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、第１の処理ガスと第２の処理ガスとを交互に切り替えてこれら処理ガスの反応生成物を基板上に成膜するにあたり、膜厚や膜厚について高い面内均一性が得られ、また処理ガスの収率（利用効率）を高め、処理ガスの置換に必要な時間を短縮化してスループットを向上させることができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の成膜装置は、
処理容器内の載置台上の基板に第１の処理ガスを供給して当該基板の表面に第１の処理ガスを吸着させ、次いで前記基板に前記第１の処理ガスと反応する第２の処理ガスを供給し、こうして基板に供給される処理ガスを第１の処理ガスと第２の処理ガスとの間で複数回切り替えることにより薄膜を成膜する成膜装置において、
前記基板上にて第１の処理ガスと第２の処理ガスとを反応させるためのエネルギーを基板に供給する手段と、
前記載置台上の基板に対向するように設けられ、前記基板に対向する面に多数のガス供給孔を備えると共に、前記基板の中央部に対向する中央領域と前記基板の周縁部に対向する周縁領域とに区画されたガスシャワーヘッドと、
このガスシャワーヘッドの前記中央領域に前記第１の処理ガス及び前記第２の処理ガスを夫々供給するための第１の処理ガス供給路及び第２の処理ガス供給路と、
前記第１の処理ガス及び前記第２の処理ガスの一方のガスから他方のガスへの切り替わり時に、当該一方のガスを前記中央領域から追い出すために当該中央領域にパージガスを供給すると共に、前記周縁領域にパージガスを供給するパージガス供給路と、を備えたことを特徴とする。  
前記ガスシャワーヘッドの中央領域における基板と対向する面積は、前記中央領域及び前記周縁領域の基板に対向する面積の合計の５０％以下であることが好ましい。  
前記ガスシャワーヘッドの中央領域における第１の処理ガスが通流する流路と第２の処理ガスが通流する流路とは、互いに独立していても良いし、共通化されていても良い。  
前記エネルギーを基板に供給する手段は加熱手段であることが好ましい。  
前記第１の処理ガスは、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｓｉ、Ｓｒ、Ｔｉ、Ｙ及びＬａから選ばれる１種以上の化合物を成膜するための成膜ガスであり、前記第２の処理ガスは、前記化合物を酸化して、高誘電体材料を得るための酸化性ガスであることが好ましい。
【００１７】
本発明の成膜方法は、
処理容器内の載置台に基板を載置する工程（ａ）と、
前記基板に対して、前記基板の中央部に対向する中央領域と前記基板の周縁部に対向する周縁領域とからなるガスシャワーヘッドの前記中央領域から、前記第１の処理ガスを供給して、前記基板の表面に第１の処理ガスを吸着させる工程（ｂ）と、
パージガスを中央領域及び周縁領域に供給して、中央領域及び処理空間の第１の処理ガスをパージガスにより置換する工程（ｃ）と、
次いで、前記基板に対して、前記中央領域から前記第２の処理ガスを供給すると共に、前記基板にエネルギーを供給して、前記基板上にて第１の処理ガスと第２の処理ガスとを反応させる工程（ｄ）と、
パージガスを中央領域及び周縁領域に供給して、中央領域及び処理空間の第２の処理ガスをパージガスにより置換する工程（ｅ）と、を含み、
前記工程（ｂ）〜（ｅ）を複数回繰り返して、前記基板上に薄膜を成膜することを特徴とする。  
前記反応させる工程（ｄ）は、前記基板を加熱する工程であることが好ましい。
【００１８】
本発明の記憶媒体は、
処理容器内の載置台上の基板に薄膜を成膜する成膜装置に用いられ、コンピュータ上で動作するコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、上記の成膜方法を実施するようにステップが組まれていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、第１の処理ガスと第２の処理ガスとを交互に切り替えてこれらガスの反応生成物を基板上に成膜するにあたり、基板に対向するガスシャワーヘッドから第１の処理ガスと第２の処理ガスとを供給しているので、サイドフロー方式に比べて薄膜の膜厚や膜質についての高い面内均一性が得られる。そしてガスシャワーヘッドを中央領域と周縁領域とに区画し、中央領域から第１の処理ガス及び第２の処理ガスを交互に供給するようにしているため、処理ガスで満たされるガスシャワーヘッド内の容積を小さくすることができ、ガスシャワーヘッド内の処理ガスの置換に必要な時間が短くなる。そして中央領域と処理空間とにおける処理ガスの置換時にはガスシャワーヘッドの周縁領域からもパージガスが供給されることから、結局処理ガスの置換時間を短くでき、スループットが向上する。更に、ガスシャワーヘッド内の処理ガスが満たされる容積が小さいことから、処理ガスの置換の度に排気される無駄な処理ガスの量を減らすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の第１の実施の形態である成膜装置２０の一例を図１〜図５を参照して説明する。この成膜装置２０は、処理容器３１、ガス供給部をなすガスシャワーヘッド５１及び基板である例えば半導体ウェハ（以下、「ウェハＷ」という）を載置するための載置台である偏平な円柱状のステージ７１を備えている。
【００２１】
ガスシャワーヘッド５１は、ステージ７１に載置されるウェハＷに対向するように、処理容器３１の天壁に設けられている。このガスシャワーヘッド５１とウェハＷとの間の空間は、処理領域（処理空間）１１をなしている。このガスシャワーヘッド５１の外側には、ガスシャワーヘッド５１の下端面よりも低い高さとなる（ウェハＷに近接する高さとなる）ように、気流規制用のリング体５２が設けられている。このリング体５２は、処理領域１１の処理雰囲気から外方へ向かう気流をその平坦な下面で規制することにより、処理ガスのウェハＷの外周部における流速の分布を均一にするためのものであるが、この下端面の高さをガスシャワーヘッド５１の下端面と同じ高さにしても良い。
【００２２】
ステージ７１には、ウェハＷを静電吸着するための静電チャック７２が設けられており、この静電チャック７２は、電源７２ａに接続されている。また、ステージ７１には、電源７３ａに接続されたヒーター７３が設けられており、ウェハＷを例えば６００℃程度まで加熱できるように構成されている。このヒーター７３は、処理ガスが反応するためのエネルギーをウェハＷに供給する手段に相当する。  
ステージ７１は、昇降部である柱状の支持部材７１ａによって下面側から支持されており、図示しない昇降機構によってウェハＷの処理を行うための処理位置と、処理容器３１の壁面の搬送口３５を介して外部との間でウェハＷの受け渡しを行うための搬送位置と、の間で所定の距離例えば６０ｍｍ程度昇降できるように構成されている。処理位置におけるガスシャワーヘッド５１とウェハＷとの距離ｈは、例えば８ｍｍとなっている。尚、搬送口３５の近傍では、処理ガスが滞留して、成膜処理が均一に行われないおそれがあるので、この搬送口３５付近のガス流れの影響を抑えて成膜処理を行うために、ステージ７１の位置を処理位置と搬送位置との間で変えるようにしている。この支持部材７１ａは、下面側に昇降板７１ｂが接続されている。この昇降板７１ｂと処理容器３１の下面側とは、シール部であるベローズ７４によって気密に接合されている。ベローズ７４は、ステージ７１が昇降しても処理容器３１内を気密に保持するように、伸縮できるように構成されている。
【００２３】
また、ステージ７１には、例えば３カ所の開口部にウェハＷの昇降のためのピン７５が設けられている。このピン７５は、針状の下部とこの下部よりも径の太い上端部とからなり、処理容器３１の下面に設けられたリング状の昇降部材７５ａによって昇降され、昇降部材７５ａが下方側に離れると、その上端の拡径部がステージ７１の開口部を塞ぎ、ステージ７１の下方側の領域である下部領域（下部空間）１２と処理領域１１とを区画するように構成されている。尚、このような構成により、ウェハＷとガスシャワーヘッド５１との距離（処理領域１１の高さ）を任意に調整して処理を行うことができる。
【００２４】
ステージ７１の下側の処理容器３１の底面には、このステージ７１と同軸をなし、ステージ７１と同径のリング状の支持体７６が第１の環状壁として設けられており、この支持体７６の周囲には、反応生成物の堆積を抑えるために、例えばアルミニウム製の支持体カバー７６ｂが設けられている。ステージ７１の側面及びステージ７１上の露出面（ウェハＷの外周側）には、ステージ７１の表面への反応生成物の堆積を抑えるために、例えば石英製のステージカバー７８が第２の環状壁として設けられている。このステージカバー７８の側壁は、ステージ７１の下側まで伸長しており、上記の支持体カバー７６ｂの外周面と近接して、更に支持体７６と高さ方向に重なり合うように位置することで、下部領域１２への処理ガスの回り込みを抑えるように構成されている。このステージカバー７８は、上記のステージ７１が処理位置に上昇しても、支持体７６と高さ方向に重なり合い、下部領域１２をウェハＷの置かれる処理領域１１の雰囲気と区画するように構成されている。
【００２５】
また、支持体７６の上端面には、この下部領域１２へ連通するように、例えば周方向に等間隔に４カ所のガス供給口７６ａが開口しており、例えばガス供給路７６ｃを介して窒素ガスなどのガス源７７に接続されている。このガス源７７のガスは、下部領域１２にガスを供給して、既述の処理領域１１の圧力よりも僅かに高い圧力とすることで、下部領域１２への処理ガスの回り込みを更に抑えるためのものである。例えば下部領域１２に図示しない圧力計を設けてたりして、処理領域１１の圧力よりも下部領域１２の圧力が僅かに高く設定される。
【００２６】
ステージカバー７８の側面がなす面と処理容器３１の内壁とで囲まれた高さＨｍｍ、外径Ｒｍｍ、内径ｒｍｍのリング状の空間は、排気空間１３をなしている。この例においては、それぞれの寸法Ｈ、Ｒ、ｒは、１５２ｍｍ、２５０ｍｍ、２０６ｍとなっている。尚、ここで、処理領域１１及び排気空間１３の容積Ｖ１、Ｖ２は、それぞれ１．０７リットル、９．６１リットルとなっており、両者の比（Ｖ２÷Ｖ１）は９．０となっている。また、外径Ｒ、内径ｒは、それぞれ半径を示しており、処理領域１１の容積Ｖ１とは、図２において（πｒ２ｈ）を指す。
【００２７】
処理容器３１の下面には、支持体７６の外側を囲むように、例えば周方向に等間隔に４カ所の例えば半径２５ｍｍの排気口３２が開口しており、排気路３３を介して例えば真空ポンプなどの真空排気手段３４に接続されている。尚、この排気路３３には、処理領域１１内で生成した生成物が堆積しないように、図示しないヒーターが埋設されているが、ここでは省略する。この排気口３２は、４カ所以上例えば８カ所形成するようにしても良い。ここで、既述の排気空間１３の下面（処理容器３１の下面）の面積と排気口３２の合計の面積との比（排気空間１３の下面の面積÷排気口３２の合計面積）は、８．０となっている。
【００２８】
尚、この処理容器３１の内壁及び排気路３３などの処理ガスが接触する部位には、例えばアルミニウム製の図示しないデポシールドが貼設されているが、ここでは省略する。
【００２９】
次に、ガスシャワーヘッド５１について説明する。ガスシャワーヘッド５１は、図３及び図４に示すように、ウェハＷの中央部に対向する中央領域５３と、ウェハＷの周縁部に対向する周縁領域５４と、に区画されており、中央領域５３及び周縁領域５４の底面の半径は、例えばそれぞれ８５ｍｍ、１６０ｍｍとなっている。このガスシャワーヘッド５１は、中央領域５３から後述の成膜ガス、オゾンガス及びパージガスを供給し、周縁領域５４からオゾンガス及びパージガスを供給できるように構成されている。尚、第１の処理ガスである成膜ガスと第２の処理ガスであるオゾンガスとは、この中央領域５３内では混合せずに、互いに独立して処理領域１１に供給されるように構成されている。このガスシャワーヘッド５１について、以下に詳述する。
【００３０】
中央領域５３は、上面が開口した偏平な円筒体５３ａにより構成されている。この円筒体５３ａの内部空間は、後述のオゾンガスが拡散する第２の拡散空間６２をなしている。円筒体５３ａの底面には、第２の拡散空間６２からオゾンガスが処理領域１１に供給されるように、多数の第２の吐出孔６２ａが開口している。また、この円筒体５３ａには、その上端面の高さ位置が円筒体５３ａの周壁の高さと等しくなるように形成されたリング状の柱部６１ｂが多数設けられている。この柱部６１ｂ内の開口部は、成膜ガスの流路の一部をなしており、下面が第１の吐出孔６１ａとして処理領域１１に連通している。この第１の吐出孔６１ａと第２の吐出孔６２ａとは、図５に示すように、複数の径の異なる同心円状となり、内周側から外周側に向かって交互に配置されている。尚、この図５は、ガスシャワーヘッド５１を下側（ウェハＷ側）から観察した様子を示した図である。
【００３１】
周縁領域５４は、内周縁及び外周縁に各々起立壁５４ｂ、５４ｃを備えると共に、円筒体５３ａと同心で且つ同じ高さのリング体５４ａにより構成されている。このリング体５４ａの内部空間は、後述のパージガスやオゾンガスが拡散する第３の拡散空間６３をなしている。リング体５４ａの底面には、周方向に等間隔に例えば８カ所、半径部分に径方向に等間隔に例えば４カ所の第３の吐出孔６３ａが開口している。
【００３２】
中央領域５３と周縁領域５４とは、処理容器３１の天壁に気密に接合されて、ガスシャワーヘッド５１をなす。尚、円筒体５３ａの周壁及びリング体５４ａの起立壁５４ｂ、５４ｃには、その上面に溝とこの溝にはめ込まれるシール体とが設けられたり、その上面が研磨されて、処理容器３１の天壁と気密性を保っているが、ここでは省略する。
【００３３】
この中央領域５３の下面の面積（α）は、ガスシャワーヘッド５１の下面の面積（β）の５０％以下であることが好ましく、さらには３０〜４０％であることが好ましい。ここで、αとは、円筒体５３ａの下面の面積であり、βとは、リング体５４ａの下面の面積である。尚、この例では、第１の吐出孔６１ａ及び第２の吐出孔６２ａを同心円状に配置したが、これは便宜上のレイアウトであり、例えば格子状に配置してもよい。
【００３４】
処理容器３１の天壁には、既述の周縁領域５４の第３の拡散空間６３に連通するように、第３のガス供給口３８が周方向に等間隔に例えば４カ所形成されている。また、処理容器３１の天壁には、中央領域５３の第２の拡散空間６２に連通するように、第２のガス供給口３７が周方向に等間隔に例えば４カ所形成されている。この処理容器３１の天壁の上端面（外側）の中央部には、円柱状の窪みが第１の拡散空間６１として形成されており、その底面には、第１のガス供給口３６が多数形成されている。この第１のガス供給口３６は、既述の中央領域５３の柱部６１ｂと同じ位置に配置されて、柱部６１ｂ内の開口部を介して第１の拡散空間６１内と処理領域１１とを気密に連通するように構成されている。
【００３５】
処理容器３１の上面には、蓋体３９が設けられており、この蓋体３９は、上述の第１の拡散空間６１を気密に構成すると共に、この第１の拡散空間６１に成膜ガスを供給するための第１のガス供給口３６ａと、第２のガス供給口３７に連通する第２のガス供給口３７ａと、が形成されている。尚、処理容器３１の上面の第２のガス供給口３７ａと蓋体３９の端面との間に対応する位置には、溝とこの溝内に収納されるシール体とが設けられているが、ここでは省略する。また、処理容器３１の天壁と蓋体３９とには、既述の円筒体５３ａの周壁の上端面及びリング体５４ａの起立壁５４ｂに対応する位置に、それぞれ周方向に等間隔に例えば４カ所の孔部４０が開口しており、この孔部４０を介して、蓋体３９の上面からボルト４１、４２を円筒体５３ａの周壁の上端面及びリング体５４ａの起立壁５４ｂに穿たれたねじ穴５５に挿入することによって、蓋体３９、処理容器３１、円筒体５３ａ及びリング体５４ａが密着されるように構成されている。同様に、処理容器３１の天壁には、リング体５４ａの起立壁５４ｃに対応する位置に孔部４０が周方向に等間隔に例えば４カ所開口しており、起立壁５４ｃのねじ穴５５にボルト４３が挿入される。
【００３６】
蓋体３９の第１のガス供給口３６ａ及び第２のガス供給口３７ａには、図１に示すように、それぞれ第１のガス供給路８１及び第２のガス供給路８２が接続されており、処理容器３１の天壁の第３のガス供給口３８には、パージガス供給路である第３のガス供給路８３が接続されている。これらのガス供給路８１、８２、８３の上流側には、それぞれバルブ８７Ａ、８７Ｂ、８７Ｆと流量制御部８８Ａ、８８Ｂ、８８Ｆとを介して、第１の処理ガスである例えばＴＥＭＡＺ（テトラキスエチルメチルアミノジルコニウム）ガスが貯留された成膜ガス源８４、第２の処理ガスである例えばオゾンガスが貯留された酸化性ガス源８５及びパージガスである例えばアルゴンガスが貯留されたパージガス源８６に接続されている。また、これらのガス供給路８１、８２は、それぞれパージガス供給路８１ａ及びパージガス供給路８２ａに分岐して、バルブ８７Ｄ、８７Ｅと流量制御部８８Ｄ、８８Ｅとを介して更に上記のパージガス源８６に接続されている。第３のガス供給路８３には、分岐してバルブ８７Ｃと流量制御部８８Ｃとを介して酸化性ガス源８５が接続されている。これらのバルブ８７Ａ〜８７Ｆ及び流量制御部８８Ａ〜８８Ｆは、流量調整部８９をなしている。
【００３７】
成膜装置２０には、例えばコンピュータからなる制御部２０Ａが設けられており、この制御部２０Ａは、プログラム、メモリ、ＣＰＵからなるデータ処理部などを備えている。このプログラムには、制御部２０Ａから成膜装置２０の各部に制御信号を送り、後述の各ステップを進行させることでウェハＷの処理や搬送を行うように命令が組み込まれている。また、例えばメモリには、処理圧力、処理温度、処理時間、ガス流量または電力値などの処理パラメータの値が書き込まれる領域を備えており、ＣＰＵがプログラムの各命令を実行する際、これらの処理パラメータが読み出され、そのパラメータ値に応じた制御信号がこの成膜装置２０の各部位に送られることになる。このプログラム（処理パラメータの入力操作や表示に関するプログラムも含む）は、コンピュータ記憶媒体例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ＭＯ（光磁気ディスク）、ハードディスクなどの記憶部２０Ｂに格納されて制御部２０Ａにインストールされる。
【００３８】
次に、図６〜図９を参照して、上記の成膜装置２０の作用について説明する。  先ず、ステージ７１を搬送位置に下げ、図示しない搬送機構により、搬送口３５を介してウェハＷを処理容器３１内に搬入して、ステージ７１上に載置し、図示しないゲートバルブを閉じる。次いで、静電チャック７２によりウェハＷを静電吸着すると共に、ステージ７１を処理位置に上昇させる（ステップＳ５１）。そして、ウェハＷをヒーター７３により例えば２８０℃に加熱する（ステップＳ５２）と共に、真空排気手段３４により処理容器３１内を真空排気する。続いて成膜ガス源８４から第１の吐出孔６１ａを介してＴＥＭＡＺガスを所定の流量例えば１０ｍｇ／ｍｉｎで例えば１．５秒間ウェハＷに供給する（ステップＳ５３）。また、既述のガス供給路７６ｂから下部領域１２に例えば窒素ガスを供給する。この処理により、ＴＥＭＡＺガスは、図７（ａ）に示すように、ウェハＷの表面に吸着して、ＴＥＭＡＺ膜９０の例えば０．１ｎｍの薄膜が均一に成膜される。この成膜中にＴＥＭＡＺガスが第３の拡散空間６３内に侵入しないようにするため、第３の吐出孔６３ａからパージガスを３００ｓｃｃｍ程度流してもよい。この時、ステージカバー７８、支持体７６及び処理容器３１の内壁によってリング状の排気空間１３が形成されており、流路の途中での拡縮が抑えられているので、ＴＥＭＡＺガスは、流れを乱されずに下方の排気路３３に流れていき、下部領域１２へのガスの回り込みが抑えられる。
【００３９】
また、ＴＥＭＡＺガスは、排気空間１３を介して処理容器３１の底面の排気口３２から排気されているので、ウェハＷの表面から周縁に向かって均等に排気される。つまり、排気口３２が処理容器３１の底面の４カ所に等間隔で配置されているので、排気空間１３の雰囲気は、周方向に４方向から排気される。この時、排気口３２に近い部分では、強くガスが吸引されているので、処理容器３１の底面の近傍では、周方向においてガスの流速にばらつきがある。しかし、このガス流速の差が緩和されるように、排気口３２とウェハＷとの間にリング状の鉛直方向に長い排気空間１３を形成したり、処理領域１１の容積Ｖ１を小さくしているので、処理領域１１の雰囲気は、ウェハＷの中心から放射状に排気される。
【００４０】
また、図８に示すように、下部領域１２の圧力が処理領域１１の圧力よりも僅かに高くなるように、下部領域１２に例えば窒素ガスを供給しているので、更にＴＥＭＡＺガスの下部領域１２への回り込みが抑えられる。そのため、ＴＥＭＡＺガスのピン７５やベローズ７４への付着が抑えられる。この下部領域１２に供給される窒素ガスは、僅かにステージカバー７８と支持体カバー７６ｂとの間の隙間から排気空間１３に流れていき、ＴＥＭＡＺガスと共に排気される。
【００４１】
次に、第１の吐出孔６１ａ及び第３の吐出孔６３ａからパージガスとしてＡｒガスを上記のＴＥＭＡＺガスの流量よりも多い例えば流量３ｓｌｍで５秒間処理容器３１内に供給する（ステップＳ５４）。また、既述のガス供給路７６ｃから下部領域１２に例えば窒素ガスを供給する。  
この処理により、図７（ｂ）に示すように、第１のガス供給路８１におけるパージガス供給路８１ａとの分岐点より下流側及び第１の吐出孔６１ａに連通する中央領域５３内の空間のＴＥＭＡＺガスが処理容器３１内に追い出される。更にこのＴＥＭＡＺガスは、中央領域５３からのパージガスと周縁領域５４からのパージガスとによって、ウェハＷの周縁側に押し出されて排気口３２及び排気路３３を介して排気され、こうして中央領域５３内及び処理容器３１内がパージガス雰囲気となる。この時のパージガスの流量は、ステップＳ５３のＴＥＭＡＺガスの流量よりもはるかに多いが、処理容器３１の底面に等間隔に４カ所の排気口３２が開口しており、更にステージ７１を囲むようにリング状の排気空間１３が形成されているので、ウェハＷの近傍において淀みを生じることなく速やかに排気される。この時のパージガスの流量は、処理ガスの切り替え時間を短縮してスループットを向上させるために、例えば３ｓｌｍ〜５ｓｌｍであることが好ましく、このような大流量のパージガスにより、例えば５秒の短時間で処理容器３１内の雰囲気が置換される。
【００４２】
その後、酸化性ガス源８５から第２の吐出孔６２ａを介して、ウェハＷに対してオゾンガスを所定の流量例えば２００ｇ／Ｎｏｒｍａｌｍ3（以下Ｎｍ3と記す）の流量で３秒間供給する（ステップＳ５５）。また、ステップＳ５３と同様に、ガス供給路７６ｃから下部領域１２に窒素ガスを供給する。この処理によって、図９（ａ）に示すように、ウェハＷの表面に既に吸着しているＴＥＭＡＺ膜９０とオゾンとがヒーター７３の熱エネルギーにより反応して、ＺｒＯ2の分子層であるＺｒＯ2膜９１が生成する。
【００４３】
この成膜中にも、オゾンガスが第３の拡散空間６３内に侵入しないようにするため、第３の吐出孔６３ａからパージガスを３００ｓｃｃｍ程度流してもよい。上記のステップＳ５３においてウェハＷの表面に吸着していたＴＥＭＡＺ膜９０は、非常に薄いため、このような短い酸化時間でも均一に酸化されてＺｒＯ2膜９１となる。この工程においても、同様にオゾンガスの下部領域１２への回り込みが抑えられると共に、均等に排気される。尚、この時第３の吐出孔６３ａからもオゾンガスを供給するようにしても良い。この場合には、酸化処理が更に速やかに行われる。
【００４４】
しかる後、上記のステップＳ５４と同様に、再度パージガスを３ｓｌｍ〜５ｓｌｍの流量で処理容器３１内に供給し（ステップＳ５６）、更に下部領域１２へ窒素ガスを供給する。この時は、第２の吐出孔６２ａ及び第３の吐出孔６３ａから供給する。これにより、図９（ｂ）に示すように、第２のガス供給路８２におけるパージガス供給路８２ａとの分岐点から下流側及び中央領域５３内のオゾンガスが処理容器３１内に排出されて、処理容器３１内のオゾンガスがウェハＷの中心から放射状に等方的に、且つ速やかに処理容器３１の外部に排出される。
【００４５】
ステップＳ５３〜ステップＳ５６までの処理を例えば１００回繰り返すことにより（ステップＳ５７）、ＺｒＯ2の分子層が多層化されて所定の膜厚例えば１０ｎｍのＺｒＯ2膜９１が成膜される。こうして成膜処理が終了した後、当該ウェハＷを処理容器３１内から搬出する（ステップＳ５８）。
【００４６】
上述の実施の形態によれば、ガスシャワーヘッド５１から処理ガスを供給しているので、既述のように、サイドフロー方式に比べて膜厚や膜質についての面内均一性が高くなる。そしてガスシャワーヘッドを中央領域５３と周縁領域５４とに区画し、中央領域５３から第１の処理ガス及び第２の処理ガスを交互に供給するようにしているため、処理ガスで満たされるガスシャワーヘッド５１内の容積を小さくすることができ、ガスシャワーヘッド５１内の処理ガスの置換に必要な時間が短くなる。そして処理雰囲気における処理ガスの置換時にはガスシャワーヘッド５１の周縁領域５４からもパージガスが供給されることから、結局処理ガスの置換時間を短くでき、スループットが向上する。更にガスシャワーヘッド５１内の処理ガスが満たされる容積が小さいことから、処理ガスの置換の度に排気される無駄な処理ガスの量を減らすことができる。
【００４７】
また、成膜ガスの分解による生成物が堆積する面積（中央領域５３の内面積）が小さいので、手作業によるクリーニングに必要な時間が短くなることから、スループットが向上すると共に、メンテナンスが容易になる。このようにウェハＷの径に対して、小さな面積の中央領域５３からガスを供給しても、処理領域１１の高さ（ウェハＷとガスシャワーヘッド５１との間の距離）やプロセス条件などを調整しているので、十分な面内の均一性が得られる。
【００４８】
尚、成膜ガスに比べて、オゾンガスの方が廉価であるため、ＴＥＭＡＺ膜９０の酸化を行う際には、オゾンガスを周縁領域５４からも供給することで、速やかにＺｒＯ2膜９１を生成させることができるので、スループットを高めることができる。
【００４９】
このように、ウェハＷに対して上方からガスシャワーヘッド５１によりガスを供給しているので、後述の実験例からも明らかなように、速やかにウェハＷの表面全面にガスを供給することができ、この結果ガスの使用量を低減でき、更に面内における膜厚や膜質の均一性が向上する。また、上方からガスを供給することで、ガスとウェハＷとの衝突（接触）確率が高まるので、成膜ガスの反応率（収率）が向上して、安価に成膜することができる。特に処理ガスを分解させるために例えば２５０℃以上の高温にする場合には、反応の進み方が速いことからサイドフロー方式では膜厚や膜質の面内均一性が悪かったが、本実施の形態では、ウェハＷ表面上のガスの移動距離が短いので、膜質や膜厚の面内均一性の向上を図ると共に、成膜時間の短縮化を図ることができる。
【００５０】
更に、既述のＡＬＤ法によりガスシャワーヘッド５１から処理ガスを供給して成膜するにあたり、ステージ７１を囲むように形成された環状の排気空間１３を介して、周方向に等間隔に４カ所の排気口３２から処理ガスを排気しているので、処理領域１１の雰囲気を等方的に、且つ速やかに排気できる。このため、成膜ガスと酸化性ガスとを切り替えるときに、例えば３ｓｌｍ〜５ｓｌｍもの大流量のパージガスを供給しても、ガスの淀みを抑えて速やかに例えば５秒以内に排気できるので、処理容器３１内のガスの置換時間を短くでき、スループットを向上できる。また、処理領域１１から等方的に排気していることに加えて、ガスシャワーヘッド５１からウェハＷにガスを均一に供給しているので、例えば２８０℃もの高温でＺｒＯ2膜９１を成膜する場合においても、面内において膜質や膜厚の均一な成膜処理を行うことができるため、更にスループットが向上して、いわゆるＡＬＤ法と呼ばれている成膜手法を実現するための極めて有効な手法である。
【００５１】
処理領域１１の容積（Ｖ１）を小さく（１．０７リットル）し、この処理領域１１の容積（Ｖ１）に比べて排気空間１３の容積（Ｖ２）を大きく（９．６１リットル）して、両者の比（Ｖ２÷Ｖ１）が９．０となるようにしているので、ガスを置換する時に、処理領域１１の雰囲気を速やかに排気空間１３に送ることができるため、ガスの置換時間を短くできる。尚、この比が９．０以上となるように、例えば処理容器３１の鉛直方向の寸法を伸ばしたり、ガスシャワーヘッド５１とウェハＷとの距離ｈを短くしたりしても良い。図１０は、図２中における高さｈを８ｍｍ、１３．５ｍｍ、２５ｍｍと変化させ、Ｖ２／Ｖ１の値を変えてＺｒＯ2膜９１を成膜したときの膜厚均一性を示すデータであり、これによれば均一性３％以下を達成するためには、Ｖ２／Ｖ１の値が９以上必要であることがわかる。
【００５２】
また、ステージ７１の下方に、排気空間１３と区画された下部領域１２が形成されるように、ステージカバー７８と支持体７６とを設けているので、ステージ７１が昇降しても、下部領域１２への成膜ガスなどの回り込みが抑えられて、この下部領域１２への成膜種などの付着を抑えることができるため、ベローズ７４の破損を抑えることができる。ステージカバー７８と支持体７６とを設けることによって、特に他の部材を設けることなく、上記の排気空間１３を形成できるといった効果もある。  
更に、下部領域１２に例えば窒素ガスを供給して、処理容器３１内（処理領域１１）の圧力よりもこの下部領域１２の圧力を高くしているので、下部領域１２への成膜ガスなどの回り込みが更に抑えられる。
【００５３】
成膜ガスとオゾンガスとを中央領域５３内で接触させないようにしているので、中央領域５３内におけるＺｒＯ2の生成を抑えることができるため、処理ガスの使用量を減らすことができると共に、パーティクルの発生を抑えることができる。尚、中央領域５３内において、成膜ガスとオゾンガスとが互いに混じり合うように、中央領域５３における各々の流路を共通化するようにしても良い。この例について、以下に説明する。
【００５４】
図１１及び図１２は、本発明の第２の実施の形態のガスシャワーヘッド５１ａの一例を示している。ガスシャワーヘッド５１ａ以外の構成は、既述の成膜装置２０と同じであるので、省略する。このガスシャワーヘッド５１ａにおいては、周縁領域５４については既述のガスシャワーヘッド５１と同じ構成であるが、中央領域５６は、第１の処理ガスと第２の処理ガスとの流路を区画せずに、円筒体５３ａの下面の全面に形成された吐出孔６４からガスを吐出するように構成されている。この円筒体５３ａの内部空間は、第１の処理ガス及び第２の処理ガスのそれぞれが拡散する拡散空間６５をなしている。
【００５５】
また、処理容器３１の天壁には、蓋体３９が設けられずに、直接第１のガス供給路８１と第２のガス供給路８２とが接続される。尚、この例においても、中央領域５６及び周縁領域５４と処理容器３１の天壁とは、図示しない溝内に収納されたシール体により密着されている。また、既述の図４と同様に、中央領域５６、周縁領域５４及び処理容器３１は、ボルトとねじ穴とによって密着されているが、省略して示している。  
この実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に成膜処理が行われて、上記の効果と同様の効果が得られる。
【００５６】
また、以上の実施の形態では、第１のガス供給路８１及び第２のガス供給路８２にパージガス供給路８１ａ、８２ａを接続して、中央領域５３内に第１のガス供給路８１及び第２のガス供給路８２を介してパージガスを供給するように構成したが、第１のガス供給路８１及び第２のガス供給路８２から独立してパージガスを供給するようにしても良い。その場合には、第１のガス供給路８１に成膜ガス源８４を接続し、また図示しないパージガス流路によってパージガス源８６と蓋体３９とが接続される。この構成では、既述のステップＳ５４、Ｓ５６において中央領域５３内の処理ガスがパージガスによって排出されるが、第１のガス供給路８１及び第２のガス供給路８２内の処理ガスについては排出されないので、上述の第１及び第２の実施の形態の構成とする方が好ましい。
【００５７】
尚、上記の例では、第１の処理ガスとしてＴＥＭＡＺガスを用いてＺｒＯ2膜を成膜する例について説明したが、例えばＴＥＭＡＨ（テトラキスエチルメチルアミノハフニウム）ガス、３ＤＭＡＳ（トリスジメチルアミノシラン）ガス、Ｓｒ（ＭＥＴＨＤ）2（ビス（メトキシエトキシテトラメチルペプタンジオナト）ストロンチウム）ガス、ＴＤＭＡＴ（テトラキスジメチルアミノチタン）ガス、Ｌａ（ｄｐｍ）3（トリスジピバロイルメタナトランタン）ガスまたはＹ（ｉＰｒ２ａｍｄ）ガスを成膜ガスとして用いて、それぞれの成膜ガスをウェハＷ上に吸着させて、その後酸化することにより、それぞれＨｆＯ2、ＨｆＳｉＯ、ＳｒＴｉＯ、ＳｒＴｉＯ、ＬａＯ2またはＹ  ｄｏｐｅｄ  ＨｆＯなどの高誘電体材料を成膜しても良い。この場合には処理条件（処理時間、処理温度）や排気路３３の温度などは、適宜設定される。また、上記の例では、ウェハＷ上においてＴＥＭＡＺガスとオゾンガスとを反応させるためのエネルギーを供給するための手段として、ヒーター７３を用いたが、このエネルギーは、例えば紫外線等の光エネルギーであっても良い。
【実施例】
【００５８】
（実施例１）
次に、本発明の効果を確かめるために行った実験について説明する。  
実験は、以下の処理条件に従って成膜を行い、その後膜厚などの特性を測定した。  
（処理条件）
ガス種（成膜ガス／酸化性ガス）：ＴＥＭＡＺガス／オゾンガス＝１０、２５、５０、１００（ｍｇ／ｍｉｎ）／２００（ｇ／Ｎｍ3）
処理時間（成膜／酸化）：１．５／３ｓｅｃ
処理温度              ：２５０℃
ガス置換時間（成膜／酸化）：５／５ｓｅｃ
成膜／酸化の繰り返し回数：１００回
（実験例１）
既述のガスシャワーヘッド５１を備えた成膜装置２０において実験を行った。  
（比較例１）
既述の図１５に示した成膜装置１００において実験を行った。  
【００５９】
（実験結果）
図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、実験例１では、ＴＥＭＡＺガスの流量が少ない状態でも、膜厚と膜厚の均一性とが良好であった。これは、上述したように、成膜ガスがウェハＷの上方側から等方的に供給され、更にウェハＷに対して上方からガスを供給することで、ガスとウェハＷとの衝突（接触）確率が高まり、成膜効率が高くなったことを示していると考えられる。つまり、少ない流量でも十分に反応が進行していると考えられる。また、同図（ｂ）に示すように、膜厚の面内均一性が高まっていたことから、等方的に原料ガスの供給が行われると共に、等方的に排気されることによって、均一に成膜処理が行われていることが分かる。
【００６０】
一方、比較例１では、流量が少ない状態では、膜厚と均一性とが悪くなっていた。これは、既述のように、ウェハＷに対して横方向からガスを供給しているため、ウェハＷとガスとの衝突確率が低く、更にウェハＷの一端側から他端側に膜厚の勾配が形成されることによるものと考えられる。流量を増やす毎に、比較例１における膜厚と均一性とが改善されており、これはつまり、流量が少ないときには、無駄に廃棄しているガスの量が多いことを表している。この図１３から、実験例１では、十分な膜厚とその均一性を得るためには、比較例１の約２０％程度の流量で十分であることが分かった。
【００６１】
（実施例２）
次に、上記と同様に、以下の条件において実験を行った。  
（処理条件）
処理時間（成膜／酸化）：１．５／３ｓｅｃ
ガス置換時間（成膜／酸化）：５／５ｓｅｃ
成膜／酸化の繰り返し回数：１００回
（実験例２）
ガス種（成膜ガス／酸化性ガス）：ＴＥＭＡＺガス／オゾンガス＝１０（ｍｇ／ｍｉｎ）／２００（ｇ／Ｎｍ3）
処理温度              ：２４０℃から２７０℃までは５℃間隔として、２７０℃から３００℃までは１０℃間隔とした
また、既述のガスシャワーヘッド５１を備えた成膜装置２０において実験を行った。  
（比較例２）
ガス種（成膜ガス／酸化性ガス）：ＴＥＭＡＺガス／オゾンガス＝１００（ｍｇ／ｍｉｎ）／２００（ｇ／Ｎｍ3）
処理温度              ：２３５℃から２７０℃までは５℃間隔とした
また、既述の図１５に示した成膜装置１００において実験を行った。  
尚、実施例１の結果から、成膜装置１００では、ＴＥＭＡＺガスの流量が少ない状態では良好な結果が得られなかったので、比較例２では、ＴＥＭＡＺガスの流量を１００ｍｇ／ｍｉｎとした。また、２７０℃以上では、実験例２と比較例２との間の差が明らかであったので、比較例２の実験を中止した。  
【００６２】
（実験結果）
図１４（ａ）、（ｂ）に示すように、実験例２では、比較例２とは対照的に、処理温度を上げても、膜厚や膜厚の均一性が変化せず、安定していることが分かった。このことから、実験例２では、低温でも十分に反応が起こっていることが分かった。つまり、処理温度を上げるほど、成膜ガスの分解が進み、不純物の少ないＺｒＯ2膜９１が得られるため、この実験例２では、面内における膜厚の均一性を保ちつつ、高い純度のＺｒＯ2膜９１が得られることが分かった。即ち、ガスを均等に供給すると共に、均等に排気しているので、温度を上げても膜厚に偏りができず、より純度の高い膜が得られることが分かった。
【００６３】
一方、比較例２では、処理温度を上げると膜厚の面内均一性が低下することから、実質的に高温成膜できないことがわかった。尚、膜中の不純物の濃度と表面の粗さを測定したところ、実験例２では、比較例２のおよそ２倍程度良好な結果が得られた。また、屈折率についても実験例２では比較例２よりも良好な結果が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の第１の実施の形態の成膜装置の一例を示した縦断面図である。
【図２】上記の成膜装置の処理容器の拡大図断面である。
【図３】上記の成膜装置に設けられたガスシャワーヘッドの一例を示す縦断面図である。
【図４】上記のガスシャワーヘッドの分解斜視図である。
【図５】上記のガスシャワーヘッドの下面平面図である。
【図６】本発明の成膜方法の一例を示すフロー図である。
【図７】上記の成膜の過程を示す模式図である。
【図８】上記の成膜の過程における処理容器内の様子を示す模式図である。
【図９】上記の成膜の過程を示す模式図である。
【図１０】処理領域の容積（Ｖ１）と排気空間の容積（Ｖ２）との比（Ｖ２／Ｖ１）と、膜厚の面内均一性と、の相関を示す特性図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態の成膜装置に設けられるガスシャワーヘッドの一例を示す縦断面図である。
【図１２】上記のガスシャワーヘッドの分解斜視図である。
【図１３】本発明の実施例における結果を示す特性図である。
【図１４】本発明の実施例における結果を示す特性図である。
【図１５】従来の成膜装置の一例を示す縦断面図である。
【図１６】上記の成膜装置を用いた成膜の様子を示す模式図である。
【図１７】従来の成膜装置の一例を示す縦断面図である。
【図１８】従来の成膜装置の一例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１１  処理領域
２０  成膜装置
３１  処理容器
５１  ガスシャワーヘッド
５３  中央領域
５４  周縁領域
６１ａ  第１の吐出孔
６２ａ  第２の吐出孔
６３ａ  第３の吐出孔
８１  第１のガス供給路
８２  第２のガス供給路
８３  第３のガス供給路
９０  ＴＥＭＡＺ膜
９１  ＺｒＯ2膜
【図１】
2008244142.tif 000003
【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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