(57)【要約】【課題】被処理基板上に多元系化合物膜を、分子層の積層により形成する際に、プロセス空間のみならず、処理ガス供給ノズル内部の効率的なパージが可能な基板処理装置を提供する。【解決手段】処理ガスを層流の形でプロセス空間に、被処理基板表面に沿って吐出する処理ガス供給ノズルの一端に、ベントラインを接続し、他端から処理ガスあるいはパージガスを供給する。【選択図】          図５
2004288900.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基板を保持する基板保持台を備え、排気ポートにおいて排気される処理容器と、
前記処理容器に原料ガスを、前記被処理基板の表面に沿って層流の形で供給する原料ガス供給系とを備えた基板処理装置において、
前記原料ガス供給系は、前記処理容器内に設けられ、前記層流の流れる方向に略直交する方向に延在し、前記原料ガスの層流を形成する処理ガスノズルを含み、
前記処理ガスノズルの一端には前記処理ガスを供給する処理ガス供給ラインが接続され、前記処理ガスノズルの他端には、排気ラインが接続されていることを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記処理ガスラインには、複数のガスを供給され、前記供給されたガスのうちの選択されたガスを前記処理ガス供給ラインに供給する集積化バルブ装置が接続されていることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記集積化バルブ装置は、前記処理ガスラインに接続された共通ガスラインと、各々ガスラインに接続され、前記共通ガスラインに、前記処理ガス供給ノズルからの距離が異なったそれぞれ複数の位置で接続された複数のバルブを含むことを特徴とする請求項２記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記複数のバルブのうち、前記共通ガスラインに前記処理ガス供給ノズルからの距離が最も大きい位置において接続されたバルブは、対応するガスラインからパージガスを供給されることを特徴とする請求項３記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記ガスノズルは、前記一端に対応する第１の端部から前記他端に対応する第２の端部まで延在し長手方向に沿って複数の開口部を形成された導管と、内部に空間を有し、前記空間に前記導管を格納したノズル本体とよりなり、前記ガス供給ラインは、前記導管の前記第１の端部に接続され、前記排気ラインは前記導管の前記第２の端部に接続されることを特徴とする請求項１〜４のうち、いずれか一項記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記ノズル本体には、前記処理ガスを吐出するスリット状吐出口が、前記被処理基板の表面に平行に、前記層流の流れる方向に直交するように形成されていることを特徴とする請求項１〜５のうち、いずれか一項記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記空間には、パージガスラインが接続されていることを特徴とする請求項６記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記処理ガスノズルは前記処理容器中、前記基板保持台の第１の側に形成され、前記処理ガスノズルは前記処理ガスを、前記被処理基板の表面に沿って、前記第２の側へと流すことを特徴とする請求項１〜７のうち、いずれか一項記載の基板処理装置。
【請求項９】
前記処理容器中には、前記基板保持台の第２の側に形成された別の処理ガスノズルが設けられており、前記別の処理ガスノズルは、供給された処理ガスを、前記被処理基板の表面に沿って、前記第１の側へと流すことを特徴とする請求項８記載の基板処理装置。
【請求項１０】
被処理基板を保持する基板保持台を備え、前記基板保持台に対して第１の側に形成された第１の排気ポートおよび前記基板保持台に対して前記第１の側に対向する第２の側に形成された第２の排気ポートにおいて排気される処理容器と、
前記処理容器の前記第２の側に設けられ、前記処理容器に複数の原料ガスから選ばれた原料ガスを、層流の形で供給する第１の原料ガス供給系と、
前記処理容器の前記第１の側に設けられ、前記処理容器に複数の原料ガスから選ばれた原料ガスを、層流の形で供給する第２の原料ガス供給系とを備えた基板処理装置において、
前記第１および第２の排気ポートは前記層流の流れる方向に対して略直交する方向に延在するスリット形状を有し、
前記第１の排気ポートには、前記排気ポートのスリット形状に対応した開口部を有する弁体を備えた第１のバルブが係合し、
前記第２の排気ポートには、前記排気ポートのスリット形状に対応した開口部を有する弁体を備えた第２のバルブが係合し、
前記第１および第２のバルブの各々において前記開口部は、前記排気ポートに対して、前記排気ポートの延在方向に略直交する方向に変位可能に設けられ、前記バルブは、前記開口部が変位することにより開度を変化させ、
第１の前記原料ガス供給系は、前記処理容器内に設けられ、前記層流の流れる方向に略直交する方向に延在し、前記原料ガスの層流を形成する第１の処理ガスノズルを含み、
第２の前記原料ガス供給系は、前記処理容器内に設けられ、前記層流の流れる方向に略直交する方向に延在し、前記原料ガスの層流を形成する第２の処理ガスノズルを含み、
前記第１の処理ガスノズルの一端には前記処理ガスを供給する第１の処理ガス供給ラインが接続され、前記第１の処理ガスノズルの他端には、排気ラインが接続され、
前記第２の処理ガスノズルの一端には前記処理ガスを供給する第２の処理ガス供給ラインが接続され、前記第１の処理ガスノズルの他端には、排気ラインが接続され、
前記第１の処理ガス供給ラインには、第１および第２の処理ガスの一方が、第１の集積バルブユニットを介して選択的に供給され、
前記第２の処理ガス供給ラインには、第３および第４の処理ガスの一方が、第２の集積バルブユニットを介して選択的に供給されることを特徴とする基板処理装置。
【請求項１１】
被処理基板の表面に沿って、前記被処理基板の第１の側に設けた第１の処理ガス供給ノズルから、前記第１の側に対向する第２の側に向かって第１の処理ガスを層流の形で流し、前記被処理基板の表面に前記第１の処理ガス分子を吸着させる工程と、
前記被処理基板表面のプロセス空間および前記第１の処理ガス供給ノズルから、前記第１の処理ガスを除去する工程と、
前記被処理基板の表面に沿って、前記被処理基板の前記第２の側に設けた第２の処理ガス供給ノズルから、前記第１の側に向かって第２の処理ガスを層流の形で流し、前記被処理基板表面に吸着している前記第１の処理ガス分子とを化合させる工程と、
前記プロセス空間および前記第２の処理ガス供給ノズルから前記第２の処理ガスを除去する工程と、
前記被処理基板の表面に沿って前記第２の処理ガス供給ノズルから、前記第１の側に向かって第３の処理ガスを層流の形で流し、前記被処理基板表面に第３の処理ガス分子を吸着させる工程と、
前記プロセス空間および前記第２の処理ガス供給ノズルから前記第３の処理ガスを除去する工程と、
前記被処理基板の表面に沿って前記第１の処理ガス供給ノズルから、前記第２の側に向かって第４の処理ガスを層流の形で流し、前記被処理基板表面に吸着している前記第３の処理ガス分子とを化合させる工程と、
前記プロセス空間および前記第１の処理ガス供給ノズルから前記第４の処理ガスを除去する工程とよりなることを特徴とする基板処理方法。
【請求項１２】
前記第１および第２の処理ガス供給ノズルは、いずれも前記被処理基板に平行な面内において前記第１および第２の側を結んだ線に対して略直交する方向に延在しており、
前記第１の処理ガス供給ノズルから前記第１の処理ガスおよび前記第４の処理ガスを除去する工程は、前記第１の処理ガス供給ノズルの第１の端部にパージガスを導入し、前記処理ガスノズルの長手方向上、前記第１の端部に対向する第２の端部から排気する工程を含み、
前記第２の処理ガス供給ノズルから前記第２の処理ガスおよび前記第３の処理ガスを除去する工程は、前記第２の処理ガス供給ノズルの第３の端部にパージガスを導入し、前記処理ガスノズルの長手方向上、前記第３の端部に対向する第４の端部から排気する工程を含むことを特徴とする請求項１１記載の基板処理方法。
【請求項１３】
第１の端部から第２の端部まで延在する中空の本体部材と、
前記本体部材中の空間に収納された、前記第１の端部に対応する第３の端部から前記第２の端部に対応する第４の端部まで延在する導管と、
前記導管に、長手方向に沿って形成された複数の開口部と、
前記本体部材中に、前記本体部材の延在方向に沿って形成されたスリット状のガス吐出口と、
前記導管の前記第３の端部に設けられたガス導入口と、
前記導管の前記第４の端部に設けられたガス排出口と、
前記本体部材に設けられ、前記空間に連通するパージガス導入口とよりなることを特徴とするガスノズル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般に半導体装置の製造に係り、特に誘電体膜あるいは金属膜の気相堆積技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体装置製造技術の分野においては、被処理基板表面にＭＯＣＶＤ法により高品質の金属膜や絶縁膜、あるいは半導体膜を形成することが一般に行われている。
【０００３】
一方最近では、特に超微細化半導体素子のゲート絶縁膜の形成に関連して、被処理基板の表面に高誘電体膜（いわゆるｈｉｇｈ−Ｋ誘電体膜）を、一原子層ずつ積層することにより形成する、原子層堆積（ＡＬＤ）技術が研究されている。
【０００４】
ＡＬＤ法では被処理基板を含むプロセス空間に、ｈｉｇｈ−Ｋ誘電体膜を構成する金属元素を含む金属化合物分子を、気相原料ガスの形で供給し、被処理基板表面に金属化合物分子を約１分子層化学吸着させる。さらに前記プロセス空間から気相原料ガスをパージした後、Ｈ２Ｏなどの酸化剤を供給することにより前記被処理基板表面に吸着していた金属化合物分子を分解し、約１分子層の金属酸化物膜を形成する。
【０００５】
さらに前記プロセス空間から酸化剤をパージした後、上記の工程を繰り返すことにより、所望の厚さの金属酸化膜、すなわちｈｉｇｈ−Ｋ誘電体膜を形成する。
【０００６】
ＡＬＤ法はこのように被処理基板表面への原料化合物分子の化学吸着を利用しており、特にステップカバレッジに優れている特徴を有している。４００〜５００℃、あるいはそれ以下の温度で良質な膜を形成することができる。このため、ＡＬＤ法は超高速トランジスタのゲート絶縁膜のみならず、複雑な形状の下地上に誘電体膜を形成することが要求されるＤＲＡＭのメモリセルキャパシタの製造においても有効な技術であると考えられる。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−１５１４８９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
図１は、特開平２００２−１５１４８９号公報に記載の基板処理装置１０の構成を示す。
【０００９】
図１を参照するに、前記基板処理装置１０は被処理基板１２を保持する処理容器１１を含み、一方前記処理容器１１は、Ａｌ等よりなる外側容器１０１と石英ガラスよりなる内側反応容器１０２とより構成される。前記内側反応容器１０２は、前記外側容器１０１中に画成され、前記外側容器１０１の一部を構成するカバープレート１０１Ａにより覆われる凹部中に収められる。
【００１０】
前記内側反応容器１０２は、前記凹部内において前記外側容器１０１の底面を覆う石英底板１０２Ａと、前記凹部内において前記石英底板１０２Ａを覆う石英カバー１０１Ｂとよりなり、さらに前記外側容器の底部には、被処理基板１２を保持したディスク状の基板保持台１０３が収められる円形の開口部１０１Ｄが形成されている。前記基板保持台１０３中には、図示を省略する加熱機構が設けられている。
【００１１】
前記基板保持台１０３は前記外側処理容器１０１の下部に設けられた基板搬送部１０４により回動自在に、また同時に上下動自在に保持されている。前記基板保持台１０３は最上位のプロセス位置と最下位の基板出入位置との間を上下動可能に保持されており、前記プロセス位置は、前記保持台１０３上の被処理基板１２の表面が前記石英底板１０２Ａの表面と略一致するように決定されている。
【００１２】
一方、前記基板出入位置は、前記基板搬送部１０４の側壁面に形成された基板搬入出開口部１０４Ａに対応して設定されており、前記基板保持台１０３が前記基板出入位置まで下降した場合、前記基板搬入出口１０４Ａから搬送アーム１０４Ｂが挿入され、リフタピン（図示せず）により基板保持台１０３表面から持ち上げられた被処理基板１２を保持して取り出し、次の工程に送る。また、前記搬送アーム１０４Ｂは、新たな被処理基板１２を、前記基板搬入出開口部１０４Ａを介して前記基板搬送部１０４中に導入し、これを前記基板保持台１０３上に載置する。
【００１３】
前記新たな被処理基板１２を保持した基板保持台１０３は、軸受部１０５中に磁気シール１０５Ａにより保持された回動軸１０５Ｂにより回動自在に、また上下動自在に保持されており、前記回動軸１０５Ｂが上下動する空間は、ベローズ１０６等の隔壁により密閉されている。
【００１４】
前記基板保持台１０３には被処理基板１２を囲むように石英ガラスよりなるガードリング１０３Ａが設けられている。
【００１５】
前記外側容器１０１の底部に形成された前記開口部１０１Ｄは、側壁面が石英ライナー１０１ｄにより覆われており、前記石英ライナー１０１ｄはさらに下方に延在して前記基板搬送部１０４の内壁を覆う。
【００１６】
前記外側容器１０１の底部には、前記開口部１０１Ｄの両側にそれぞれ排気装置に接続された排気溝部１０１ａおよび１０１ｂが形成されており、前記排気溝部１０１ａは導管１０７ａおよびコンダクタンスバルブ１５Ａを介して、また前記排気溝部１０１ｂは導管１０７ｂおよびコンダクタンスバルブ１５Ｂを介して排気される。図１の状態では、前記コンダクタンスバルブ１５Ａが閉状態に、また前記コンダクタンスバルブ１５Ｂが略開状態に設定されている。
【００１７】
前記排気溝部１０１ａおよび１０１ｂは石英ガラスよりなるライナー１０８により覆われており、前記排気溝部１０１ａ，１０１ｂに対応してスリット状の開口部１０９Ａ，１０９Ｂが前記石英底板１０２Ａに形成される。図１の実施例では、かかるスリット状の開口部１０９Ａ，１０９Ｂに排気口１４Ａあるいは１４Ｂが形成された整流板１０９が、前記内側反応容器１０２内部の排気を促進する目的で形成されている。
【００１８】
さらに前記内側反応容器１０２内には、石英ガスノズル１３Ａおよび１３Ｂが、それぞれ前記排気溝部１０１ａおよび１０１ｂに、前記ウェハ１２を隔てて対向するように設けられている。
【００１９】
前記石英ガスノズル１３Ａ，１３Ｂは、それぞれ切替バルブ１６Ａ，１６Ｂを介して原料ガス供給ライン１６ａおよび１６ｂ、およびパージガスライン１００ａおよび１００ｂに接続されている。さらに図１の基板処理装置１０では、前記切替バルブ１６Ａ，１６Ｂにパージライン１００ｃおよび１００ｄが、それぞれ接続されている。
【００２０】
前記ガスノズル１３Ａから導入された第１の処理ガスは、前記内側反応容器１０２内を前記被処理基板１２の表面に沿って流れ、対向する排気口１４Ａから前記コンダクタンスバルブ１５Ａを介して排気される。同様に前記ガスノズル１５Ｂから導入された第２の処理ガスは、前記内側反応容器１０２内を前記被処理基板１２の表面に沿って流れ、対抗する排気口１４Ｂから前記コンダクタンスバルブ１５Ｂを介して排気される。このように第１および第２の処理ガスを交互に前記ガスノズル１３Ａから排気口１４Ａへと、あるいは前記ガスノズル１３Ｂから排気口１４Ｂへと流すことにより、原子層を基本単位とする膜形成が可能になる。
【００２１】
一方、図１の基板処理装置１０において、特に多元系の高誘電体膜を形成する場合などにおいて、一方の処理ガス供給口、例えば処理ガス供給口１３Ａに複数の処理ガスを、切り替えながら供給したい場合がある。
【００２２】
図２は、図１の基板処理装置において、このように処理ガス供給口１３ＡにＴＭＡガスと有機Ｈｆ（ＨｆＭＯ）ガスを切替ながら供給する場合の、処理ガス供給口１３Ａ近傍の状態を示す図である。なお同様の状況は、処理ガス供給口１３Ｂ近傍においても生じるが、この説明は同様であるので省略する。
【００２３】
図２を参照するに、処理ガス供給口１３Ａには、その長手方向上異なった位置においてＨｆＭＯガスおよびＴＭＡガスが供給されるポート１３ａ，１３ｂが設けられており、前記ポート１３ａには、ラインＬ１中のＨｆＭＯガスがバルブＶ１を介して供給される。同様に、前記ポート１３ｂには、ラインＬ２中のＴＭＡガスがバルブＶ２を介して供給される。
【００２４】
前記ラインＬ１はさらにバルブＶ３を介してベントラインＬｖに、またラインＬ２はバルブＶ４を介して前記ベントラインＬｖに接続されており、前記バルブＶ１を閉鎖しバルブＶ３を開放することにより、パージラインＬｐ１中のＡｒガスが前記ポート１３ａを介して前記処理ガス供給口１３Ａに供給される。また前記バルブＶ２を閉鎖しバルブＶ４を開放することにより、パージラインＬｐ２中のＡｒガスが前記ポート１３ｂを介して前記処理ガス供給口１３Ａに供給される。さらに前記バルブＶ３が閉鎖されている状態では、パージラインＬＰ１中のＡｒガスは別のバルブＶ５を介してベントラインＬｖに排気され、また前記バルブＶ４が閉鎖されている状態では、パージラインＬＰ２中のＡｒガスは別のバルブＶ６を介してベントラインＬｖに排気される。
【００２５】
前記処理ガス供給口１３Ａにこのようなガス供給系を設けることにより、前記反応容器１０２中にＴＭＡガスとＨｆＭＯガスとを切り替えながら供給することが可能になり、例えばＺｒＡｌ２Ｏ５のような高誘電体膜を原子層成長により形成することが可能になる。
【００２６】
しかしながら、図２のような構成の処理ガス供給口１３Ａあるいは１３Ｂを使った場合、処理ガス供給口１３Ａ中に原料ガスが滞留しやすく、処理ガスを切り替える際にＡｒなどのパージガスによりパージを行っても、次の処理ガスを供給する際に処理ガス供給口１３Ａ中に前の工程の処理ガスが残留してしまう問題が生じる。この問題は、処理ガス供給口１３Ａから供給される処理ガスが反応容器１０２中において層流を形成するように、処理ガス供給口１３Ａが細長い、面積の小さな吐出口を有している基板処理装置１０において、特に深刻である。
【００２７】
また図２の構成では、前記ラインＬｐ１あるいはＬｐ２中のＡｒガスを使ったパージ工程において、処理ガス供給口１３Ａ中に滞留していた処理ガスが反応容器１０２中に排出されることになるため、パージ工程において不要な、望ましくない処理ガス分子の吸着が生じてしまう。
【００２８】
また、図２の構成において一方の処理ガスが、他方の処理ガスと反応する性質を有するものである場合には、供給された処理ガスが、残留している前の工程の処理ガスと反応してパーティクルを発生させてしまうおそれがある。従って、このようなパーティクル発生の問題を確実に回避するには、前記処理ガス供給口１３Ａの近傍に、別の処理ガス供給口を独立に設ける必要があるが、このような構成は、処理容器１０１、従って石英反応容器１０２の容積減少を困難にする。原子層堆積技術など、処理ガスとパージガスとを繰り返し供給することで膜を形成する技術においては、迅速なパージが可能なように、反応容器内部の容積を可能な限り減少させることが必要である。しかしながら、図２の構成では、このような反応容器内部の容積の減少が困難であり、パージに長い時間が必要になる。
【００２９】
そこで、本発明は上記の課題を解決した、新規で有用な基板処理装置を提供することを概括的課題とする。
【００３０】
本発明のより具体的な課題は、効率的にパージ可能な処理ガス導入口を有する基板処理装置を提供することにある。
【００３１】
本発明の他の課題は、効率的に処理ガスを切り替えることが可能な基板処理装置を提供することにある。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の課題を、
請求項１に記載したように、
被処理基板を保持する基板保持台を備え、排気ポートにおいて排気される処理容器と、
前記処理容器に原料ガスを、前記被処理基板の表面に沿って層流の形で供給する原料ガス供給系とを備えた基板処理装置において、
前記原料ガス供給系は、前記処理容器内に設けられ、前記層流の流れる方向に略直交する方向に延在し、前記原料ガスの層流を形成する処理ガスノズルを含み、
前記処理ガスノズルの一端には前記処理ガスを供給する処理ガス供給ラインが接続され、前記処理ガスノズルの他端には、排気ラインが接続されていることを特徴とする基板処理装置により、または
請求項２に記載したように、
前記処理ガスラインには、複数のガスを供給され、前記供給されたガスのうちの選択されたガスを前記処理ガス供給ラインに供給する集積化バルブ装置が接続されていることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置により、または
請求項３に記載したように、
前記集積化バルブ装置は、前記処理ガスラインに接続された共通ガスラインと、各々ガスラインに接続され、前記共通ガスラインに、前記処理ガス供給ノズルからの距離が異なったそれぞれ複数の位置で接続された複数のバルブを含むことを特徴とする請求項２記載の基板処理装置により、または
請求項４に記載したように、
前記複数のバルブのうち、前記共通ガスラインに前記処理ガス供給ノズルからの距離が最も大きい位置において接続されたバルブは、対応するガスラインからパージガスを供給されることを特徴とする請求項３記載の基板処理装置により、または
請求項５に記載したように、
前記ガスノズルは、前記一端に対応する第１の端部から前記他端に対応する第２の端部まで延在し長手方向に沿って複数の開口部を形成された導管と、内部に空間を有し、前記空間に前記導管を格納したノズル本体とよりなり、前記ガス供給ラインは、前記導管の前記第１の端部に接続され、前記排気ラインは前記導管の前記第２の端部に接続されることを特徴とする請求項１〜４のうち、いすれか一項記載の基板処理装置により、または
請求項６に記載したように、
前記ノズル本体には、前記処理ガスを吐出するスリット状吐出口が、前記被処理基板の表面に平行に、前記層流の流れる方向に直交するように形成されていることを特徴とする請求項１〜５のうち、いずれか一項記載の基板処理装置により、または
請求項７に記載したように、
前記空間には、パージガスラインが接続されていることを特徴とする請求項６記載の基板処理装置により、または
請求項８に記載したように、
前記処理ガスノズルは前記処理容器中、前記基板保持台の第１の側に形成され、前記処理ガスノズルは前記処理ガスを、前記被処理基板の表面に沿って、前記第２の側へと流すことを特徴とする請求項１〜７のうち、いずれか一項記載の基板処理装置により、または
請求項９に記載したように、
前記処理容器中には、前記基板保持台の第２の側に形成された別の処理ガスノズルが設けられており、前記別の処理ガスノズルは、供給された処理ガスを、前記被処理基板の表面に沿って、前記第１の側へと流すことを特徴とする請求項８記載の基板処理装置により、または
請求項１０に記載したように、
被処理基板を保持する基板保持台を備え、前記基板保持台に対して第１の側に形成された第１の排気ポートおよび前記基板保持台に対して前記第１の側に対向する第２の側に形成された第２の排気ポートにおいて排気される処理容器と、
前記処理容器の前記第２の側に設けられ、前記処理容器に複数の原料ガスから選ばれた原料ガスを、層流の形で供給する第１の原料ガス供給系と、
前記処理容器の前記第１の側に設けられ、前記処理容器に複数の原料ガスから選ばれた原料ガスを、層流の形で供給する第２の原料ガス供給系とを備えた基板処理装置において、
前記第１および第２の排気ポートは前記層流の流れる方向に対して略直交する方向に延在するスリット形状を有し、
前記第１の排気ポートには、前記排気ポートのスリット形状に対応した開口部を有する弁体を備えた第１のバルブが係合し、
前記第２の排気ポートには、前記排気ポートのスリット形状に対応した開口部を有する弁体を備えた第２のバルブが係合し、
前記第１および第２のバルブの各々において前記開口部は、前記排気ポートに対して、前記排気ポートの延在方向に略直交する方向に変位可能に設けられ、前記バルブは、前記開口部が変位することにより開度を変化させ、
第１の前記原料ガス供給系は、前記処理容器内に設けられ、前記層流の流れる方向に略直交する方向に延在し、前記原料ガスの層流を形成する第１の処理ガスノズルを含み、
第２の前記原料ガス供給系は、前記処理容器内に設けられ、前記層流の流れる方向に略直交する方向に延在し、前記原料ガスの層流を形成する第２の処理ガスノズルを含み、
前記第１の処理ガスノズルの一端には前記処理ガスを供給する第１の処理ガス供給ラインが接続され、前記第１の処理ガスノズルの他端には、排気ラインが接続され、
前記第２の処理ガスノズルの一端には前記処理ガスを供給する第２の処理ガス供給ラインが接続され、前記第１の処理ガスノズルの他端には、排気ラインが接続され、
前記第１の処理ガス供給ラインには、第１および第２の処理ガスの一方が、第１の集積バルブユニットを介して選択的に供給され、
前記第２の処理ガス供給ラインには、第３および第４の処理ガスの一方が、第２の集積バルブユニットを介して選択的に供給されることを特徴とする基板処理装置により、または
請求項１１に記載したように、
被処理基板の表面に沿って、前記被処理基板の第１の側に設けた第１の処理ガス供給ノズルから、前記第１の側に対向する第２の側に向かって第１の処理ガスを層流の形で流し、前記被処理基板の表面に前記第１の処理ガス分子を吸着させる工程と、
前記被処理基板表面のプロセス空間および前記第１の処理ガス供給ノズルから、前記第１の処理ガスを除去する工程と、
前記被処理基板の表面に沿って、前記被処理基板の前記第２の側に設けた第２の処理ガス供給ノズルから、前記第１の側に向かって第２の処理ガスを層流の形で流し、前記被処理基板表面に吸着している前記第１の処理ガス分子とを化合させる工程と、
前記プロセス空間および前記第２の処理ガス供給ノズルから前記第２の処理ガスを除去する工程と、
前記被処理基板の表面に沿って前記第２の処理ガス供給ノズルから、前記第１の側に向かって第３の処理ガスを層流の形で流し、前記被処理基板表面に第３の処理ガス分子を吸着させる工程と、
前記プロセス空間および前記第２の処理ガス供給ノズルから前記第３の処理ガスを除去する工程と、
前記被処理基板の表面に沿って前記第１の処理ガス供給ノズルから、前記第２の側に向かって第４の処理ガスを層流の形で流し、前記被処理基板表面に吸着している前記第３の処理ガス分子とを化合させる工程と、
前記プロセス空間および前記第１の処理ガス供給ノズルから前記第４の処理ガスを除去する工程とよりなることを特徴とする基板処理方法により、または
請求項１２に記載したように、
前記第１および第２の処理ガス供給ノズルは、いずれも前記被処理基板に平行な面内において前記第１および第２の側を結んだ線に対して略直交する方向に延在しており、
前記第１の処理ガス供給ノズルから前記第１の処理ガスおよび前記第４の処理ガスを除去する工程は、前記第１の処理ガス供給ノズルの第１の端部にパージガスを導入し、前記処理ガスノズルの長手方向上、前記第１の端部に対向する第２の端部から排気する工程を含み、
前記第２の処理ガス供給ノズルから前記第２の処理ガスおよび前記第３の処理ガスを除去する工程は、前記第２の処理ガス供給ノズルの第３の端部にパージガスを導入し、前記処理ガスノズルの長手方向上、前記第３の端部に対向する第４の端部から排気する工程を含むことを特徴とする請求項１１記載の基板処理方法により、または
請求項１３に記載したように、
第１の端部から第２の端部まで延在する中空の本体部材と、
前記本体部材中の空間に収納された、前記第１の端部に対応する第３の端部から前記第２の端部に対応する第４の端部まで延在する導管と、
前記導管に、長手方向に沿って形成された複数の開口部と、
前記本体部材中に、前記本体部材の延在方向に沿って形成されたスリット状のガス吐出口と、
前記導管の前記第３の端部に設けられたガス導入口と、
前記導管の前記第４の端部に設けられたガス排出口と、
前記本体部材に設けられ、前記空間に連通するパージガス導入口とよりなることを特徴とするガスノズルにより、解決する。
【００３３】
本発明によれば、処理ガスが処理ガス供給ノズルに、前記処理ガス供給ノズルの一端から導入され他端から排出されるため、前記処理ガス導入後、前記一端にパージガスを導入することにより、前記処理ガス供給ノズル中に残留している処理ガスを前記他端から効率的に排出することができ、処理ガスノズルのパージを容易に行うことが可能になる。その結果、単一の処理ガス供給ノズルを使って、複数の処理ガスを基板処理装置の処理容器内に導入することが可能になり、処理容器内部の容積を減少させつつ、多元系の高誘電体膜を被処理基板上に形成することが可能になる。その結果、処理容器内部のパージ効率が向上し、高いスループットで被処理基板を処理することが可能になる。
【００３４】
また本発明によれば、堆積性の原料ガスを被処理基板の両側から交互に供給することが可能になるため、被処理基板を回転させなくても、被処理基板上に一様な厚さで膜を形成することが可能になる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
［第１実施例］
図３は、本発明の第１実施例による基板処理装置２００の構成を、また図４（Ａ），（Ｂ）は前記基板処理装置２００の概略的構成を示す。ただし図４（Ａ）は図３を簡素化した断面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）の平面図を示す。
【００３６】
図３を参照するに、基板処理装置２００はアルミニウム合金よりなる外側容器２０１と前記外側容器２０１を覆うカバープレート２０１Ａを含み、前記外側容器２０１と前記カバープレート２０１Ａとにより画成される空間には、プロセス空間を画成する石英反応容器２０２が設けられている。
【００３７】
さらに前記プロセス空間の下端部は、被処理基板１２を保持する基板保持台２０３により画成されており、前記基板保持台２０３は前記外側容器２０１から下方に延在し、また基板搬送口２０４Ａを設けられた基板搬送部２０４内を、上端位置と下端位置との間で上下に昇降可能に設けられている。前記保持台２０３は、上端位置において前記石英反応容器２０２と共に、前記プロセス空間を画成する。
【００３８】
図示の状態では、前記保持台２０３は前記基板搬送部２０４中に下降しており、被処理基板１２が前記基板搬送口２０４Ａに対応する高さに位置しているのがわかる。この状態でリフタピン２０４Ｂを駆動することにより、基板１２の出し入れが可能になる。
【００３９】
また前記保持台２０３は磁気シールを含む軸受け部２０５により回動自在に保持されており、さらに前記保持台２０３の上下動を可能にするために、前記保持台に結合された回動軸の回りにはベローズ２０６が設けられている。
【００４０】
前記カバープレート２０１Ａは中央部が肉厚の構成となっており、このため前記外側容器２０１とカバープレート２０１Ａとにより画成される前記空間は、前記保持台２０３が上端位置まで上昇した状態において被処理基板１２が位置している中央部において高さ、すなわち容積が減少し、また両端部において徐々に高さが増大する構成を有するのがわかる。
【００４１】
図３の基板処理装置２００では、これらプロセス空間の両端部に、それぞれ排気管２０７ａおよび２０７ｂに排気口２５５を介して連通した高速ロータリバルブ２５Ａ，２５Ｂが設けられている。また、前記プロセス空間の両端部には、前記高速ロータリバルブ２５Ａあるいは２５Ｂへのガス流路を整流するようにバーズビーク状（鳥のくちばし状）に整形された処理ガスノズル８３Ａ，８３Ｂが、それぞれ前記高速ロータリバルブ２５Ａおよび２５Ｂに対向するように設けられている。
【００４２】
なお、図３の構成において前記基板保持台２０３の外周部は石英ガードリング２０３Ａにより覆われており、また前記プロセス空間底部には、前記基板保持台２０３が上端位置に上昇した場合に前記基板保持台２０３を側方から囲むように、石英底板２０２Ａが設けられている。
【００４３】
図４（Ａ），（Ｂ）に示すように前記処理ガスノズル８３Ｂには集積化バルブユニット８３ＢＩが接続され、前記集積化バルブユニットを介して有機Ｈｆ原料（Ｈｆ−ＭＯ）や有機Ａｌ原料（ＴＭＡ）などの原料ガス、酸素やオゾンなどの酸化ガス、アンモニアなどの窒化ガスおよびＡｒなどのパージガスが選択的に供給され、また前記処理ガスノズル８３Ａには集積化バルブユニット８３ＡＩが接続され、前記集積化バルブユニット８３ＡＩを介して同様な原料ガス、酸化ガス、窒化ガスあるいはパージガスが選択的に供給される。
【００４４】
図５（Ａ）は、図３の基板処理装置２００で使われる処理ガスノズル８３Ｂおよびこれに協働する集積化バルブユニット８３ＢＩの構成を、図５（Ｂ）は図５（Ａ）における前記処理ガスノズル８３Ｂの近傍を拡大して示す。
【００４５】
図５（Ａ），（Ｂ）を参照するに、前記処理ガスノズル８３Ｂは一端がベントバルブ８３ＢＶを介して排気され、他端に前記集積化バルブユニット８３ＢＩが接続されている。
【００４６】
より具体的に説明すると、前記集積化バルブユニット８３ＢＩは前記処理ガスノズル８３Ｂの前記他端に接続されるガスライン８３ＢＬを含み、前記ガスライン８３ＢＬに複数のバルブ８３ＢＶ１〜８３ＢＶ７が共通に接続される。
【００４７】
このうち、ライン８３ＢＬの下流側に位置するバルブ８３ＢＶ１〜８３ＢＶ５には、それぞれの原料供給ラインＳＢ１〜ＳＢ５から原料ガスが供給され、また各々の原料供給ラインには対応するベントバルブ８３Ｂｖ１〜８３Ｂｖ５が設けられている。そこで、前記ベントバルブ８３ＢＶを閉鎖し、さらにこれらのバルブの一つを選択的に開放することにより、対応する原料供給ライン中の原料ガスを、前記処理ガスノズル８３Ｂを介して、前記石英反応容器２０２中のプロセス空間に、層流の形で導入することができる。
【００４８】
さらに前記バルブ８３ＢＶ６，８３ＢＶ７は前記バルブ８３ＢＶ１〜８３ＢＶ５の外側に配設されており、それそれパージガスライン８３ＢＰ１および８３ＢＰ２に接続されている。そこで前記ベントバルブ８３ＢＶを開放し、さらに前記バルブ８３ＢＶ６を開放することにより、処理ガス供給ノズル８３Ｂの内部を、これに直列に接続された前記ガス供給ライン８３ＢＬの内部をも含めて、前記パージガスライン８３ＢＰ１から供給されるＡｒなどのパージガスにより、前記他端から一端に向かって残留ガスを残すことなく実質的に完全に、かつ効率的にパージすることができる。また、前記ベントバルブ８３ＢＶを閉鎖し、前記バルブ８３ＢＶ７を開放することにより、前記石英反応容器２０２内部のプロセス空間を、前記パージガスライン８３ＢＰ２を介して供給されるＡｒなどのパージガスにより、前記処理ガス供給ノズル８３Ｂを介してパージすることができる。その際、先に前記処理ガス供給ノズル８３Ｂの内部をパージしておくことにより、前記プロセス空間に前記処理ガス供給ノズル８３Ｂ内に滞留していた残留ガスが排出され余計な化学吸着などの汚染を生じる問題が解消する。
【００４９】
図５と同様な構成は、前記処理ガス供給ノズル８３Ａにも設けられるが、その構成および動作は同様であり、説明を省略する。
【００５０】
図６（Ａ）〜（Ｃ）は図３の基板処理装置２００で使われる高速ロータリバルブ２５Ａ，２５Ｂの構成を示す。
【００５１】
図６（Ａ）を参照するに、前記高速ロータリバルブ２５Ａ，２５Ｂ中には、円筒形状の弁体２５２Ａ，２５２Ｂがそれぞれ回動自在に挿入されており、前記弁体２５２Ａおよび２５２Ｂには図６（Ｂ），（Ｃ）に示すように開口部▲１▼〜▲３▼が形成されている。図６（Ａ）では、前記高速ロータリバルブ２５Ａ，２５Ｂの各々において、前記開口部▲１▼〜▲３▼の位置を矢印で示してある。
【００５２】
図６（Ａ）を参照するに、前記処理ガス供給ノズル８３Ｂには、前記バルブ８３Ｂ１〜８３Ｂ７を含む集積化バルブ８３ＢＩが接続されており、同様に前記処理ガスノズル８３Ａには、前記集積化バルブ８３ＢＩと同様な構成を有し、バルブ８３Ａ１〜８３Ａ７を含む集積化バルブ８３ＡＩが接続されている。以下の説明では、集積化バルブ８３ＡＩではバルブ８３Ａ１および８３Ａ６，８３Ａ７だけが使われ、また集積化バルブ８３ＢＩではバルブ８３Ｂ１および８３Ｂ６，８３Ｂ７だけが使われる。
【００５３】
以下、図３の基板処理装置２００を使って行うＡＬＤ工程の例を、図７（Ａ）〜（Ｄ）および図８（Ｅ）〜（Ｈ）を参照しながら説明する。
【００５４】
図７（Ａ）の工程では前記高速ロータリバルブ２５Ａ，２５Ｂは図７（Ａ）の状態に設定され、その結果、前記石英処理容器２０２内部のプロセス空間が、バルブ２５Ａ，２５Ｂのいずれにおいても開口部▲１▼および▲３▼を通る経路により排気管２０７ａあるいは２０７ｂへと排気される。また図７（Ａ）の状態ではバルブ２５Ａ，２５Ｂのいずれにおいても開口部▲２▼が処理ガス導入口８３Ａあるいは８３Ｂに整合し、その結果、処理ガス導入口８３Ａ，８３Ｂも開口部▲３▼および排気管２０７ａあるいは２０７ｂを通って排気される。
【００５５】
次に図７（Ｂ）の工程では高速ロータリバルブ２５Ｂの状態が図７（Ａ）のまま、前記高速ロータリバルブ２５Ａの弁体２５２が、前記開口部▲１▼が排気管２０７ａに連通するが開口部▲２▼〜▲３▼のいずれも前記プロセス空間あるいは処理ガス導入口８３Ｂに連通しない位置に回転され、さらに前記集積化バルブ８３ＢＩ中のバルブ８３ＢＶ１が開かれ、ラインＳＢ１中の有機金属Ｈｆ原料が前記処理ガス導入口８３Ｂを介して前記プロセス空間中に導入される。導入された有機金属Ｈｆ原料は前記プロセス空間中を被処理基板１２の表面に沿って流れ、被処理基板１２表面に吸着される。
【００５６】
次に図７（Ｃ）の工程において、前記高速ロータリバルブ２５Ａおよび２５Ｂ中の弁体２５２の位置をそのままに保持し、処理容器２０２内部のプロセス空間が排気管２０７ｂへと排気される。また図７（Ｃ）の工程では図示していないベントバルブ８３ＢＶと前記集積化バルブ８３ＢＩ中のバルブ８３ＢＶ６が開かれ、前記ライン８３ＢＰ１中のＡｒパージガスが前記処理ガスノズル８３Ｂ中に導入され、前記導入されたＡｒパージガスが前記ベントバルブ８３ＢＶから排出されることにより、前記処理ガスノズル８３Ｂがパージされる。続いて前記集積化バルブ８３ＢＩ中のバルブ８３ＢＶ７が開かれ、ライン８３ＢＰ２中のＡｒパージガスが前記処理ガス導入口８３Ｂから前記プロセス空間に導入され、前記プロセス空間がパージされる。
【００５７】
次に図８（Ｄ）の工程において前記高速ロータリバルブ２５Ａ，２５Ｂ中の弁体２５２がいずれも図７（Ａ）の状態に戻され、前記処理容器２０２内部のプロセス空間が排気される。
【００５８】
次に図８（Ｅ）の工程において前記高速ロータリバルブ２５Ａの弁体２５２は図８（Ｄ）の状態のまま、前記高速ロータリバルブ２５Ｂ中の弁体２５２が、前記開口部▲１▼が前記排気管２０７ｂに連通するが開口部▲２▼〜▲３▼のいずれも前記プロセス空間あるいは処理ガス導入口８３Ａに連通しない位置に位置に回転され、さらに前記集積化バルブ８３ＡＩ中のバルブ８３ＡＶ１が開かれ、ラインＳＡ１中のオゾンガスが前記処理ガス導入口８３Ａを介して前記プロセス空間中に導入される。導入されたオゾンガスは前記プロセス空間中を被処理基板１２の表面に沿って流れ、被処理基板１２表面に吸着された有機金属Ｈｆ原料分子を酸化し、１分子層の厚さのＨｆＯ２膜を形成する。
【００５９】
次に図８（Ｆ）の工程において、前記高速ロータリバルブ２５Ａおよび２５Ｂ中の弁体２５２の位置をそのままに保持し、前記処理容器２０２内部のプロセス空間が排気管２０７ａへと排気される。その際、図８（Ｆ）の工程では前記ベントバルブ８３ＡＶおよび前記バルブ８３ＡＶ６が開かれ、ライン８３ＡＰ１中のＡｒパージガスが前記処理ガス導入口８３Ａへと導入され、導入されたＡｒパージガスが前記ベントバルブ８３ＡＶから排出されることにより、処理ガス導入口８３Ａがパージされる。さらに図８（Ｆ）の工程では前記バルブ８３ＡＶ７が開かれ、ライン８３ＡＰ２中のＡｒパージガスが前記処理ガス導入口８３Ａから前記プロセス空間に導入され、前記プロセス空間がパージされる。
【００６０】
さらに図７（Ａ）〜図８（Ｆ）の工程を繰り返すことにより、被処理基板１２上にＨｆＯ２膜の原子層成長が実現される。
【００６１】
本実施例によれば、処理ガス供給ノズル８３Ａ，８３Ｂにノズルパージ機能が付与されるため、ノズルをパージすることにより、同一の処理ガス供給ノズルから前記プロセス空間に、例えばＳＡ２〜ＳＡ５，ＳＢ２〜ＳＢ５に接続された、異なった処理ガスを供給することが可能になる。このため処理ガスごとに異なった処理ガス供給ノズルを設ける必要がなくなり、プロセス空間の容積を最小限に減少させることができる。これに伴い、前記プロセス空間のパージが短時間で可能になり、原子層堆積工程の処理効率が大きく向上すると同時に、ＺｒＳｉＯ４やＨｆＡｌ２Ｏ５など、複数の金属元素を含む多元系の膜を堆積することが可能になる。
【００６２】
図９（Ａ），（Ｂ）は、基板処理装置２００で行われる成膜工程における、本実施例によるノズルパージの効果を示す図である。ただし図９（Ａ），（Ｂ）の成膜工程では、前記処理ガス供給ノズル８３ＡにＴＭＡガスを、処理ガス供給ノズル８３Ｂにオゾンガスを供給することにより、前記被処理基板１２上にＡｌ２Ｏ３膜を形成している。
【００６３】
図９（Ａ）は、前記処理ガス供給ノズル８３Ａ、８３Ｂのパージ時間を変化させ、得られたＡｌ２Ｏ３膜の膜厚均一性を調べた結果を示す。また図９（Ｂ）は、前記処理ガス供給ノズル８３Ａ，８３Ｂにおけるパージガス流量を変化させ、得られたＡｌ２Ｏ３膜の膜厚均一性を調べた結果を示す。なお成膜条件は、以下の表１〜表３の通りとした。
【００６４】
【表１】
2004288900.tif 000003
【００６５】
【表２】
2004288900.tif 000004
【００６６】
【表３】
2004288900.tif 000005
図９（Ａ），（Ｂ）中、■はＴＭＡガスが供給されるノズル８３Ａにおけるパージ効果を示し▲はオゾンガスが供給されるノズル８３Ｂにおけるパージ効果を示す。
【００６７】
図９（Ａ），（Ｂ）を参照するに、ノズルパージを行わない場合には膜の均一性が４％程度であったのが、パージ時間あるいはパージガス流量を増大させることにより、１〜２％前後まで減少しているのがわかる。
【００６８】
図１０は、基板処理装置２００において前記表１〜３の条件でＡｌ２Ｏ３膜を形成した場合における基板上の粒子数を示す。ただし図１０中、◆は成膜前の初期状態を、○は成膜後の状態を示す。
【００６９】
図１０を参照するに、ノズル排気ラインを設けなかった場合には、１枚のウェハ処理後において１５００個を超えるパーティクルが基板上に存在するのに対し、図４（Ｂ）で説明した排気ライン８３ＡＶあるいは８３ＢＶを設けた場合には、基板上に堆積するパーティクルの数を５０個以下に抑制することが可能になるのがわかる。
［第２実施例］
図１１（Ａ），（Ｂ）は、前記処理ガス供給ノズル８３Ｂの本第２実施例による構成を示す。なお同様な構成が処理ガス供給ノズル８３Ａにも適用されるが、その説明は省略する。
【００７０】
図１１（Ａ）を参照するに、本発明第２実施例による処理ガス供給ノズル８３Ｂは、前記一端から前記他端まで延在し、先端部にスリット状の吐出口８３ｂを形成され、高さが先端部に向かって徐々に減少するような形状を有する中空筐体部材８３Ｈにより構成されている。
【００７１】
前記中空筐体部材８３Ｈ中には、図１１（Ｂ）に示すように中空パイプ部材８３ｈが、前記中空筐体部材８３Ｈの前記一端から他端まで連続して延在するように設けられており、前記中空パイプ部材８３ｈには、多数の開口部８３ｐが、長手方向に沿って形成されている。さらに前記中空パイプ部材８３ｈの一端には、前記ベントバルブ８３ＢＶが接続されており、また他端には前記集積化バルブ８３ＢＩが接続されている。
【００７２】
そこで、前記集積化バルブ８３ＢＩから処理ガスが供給された場合、前記処理ガスは前記中空パイプ部材８３ｈの前記開口部８３ｐから前記中空筐体部材８３Ｈ中の空間に吐出され、均一化した後、前記スリット状の吐出口８３ｂから前記石英反応容器２０２中のプロセス空間に、層流の形で排出される。
【００７３】
一方、前記集積化バルブ８３ＢＩからパージガスが供給された場合、前記パージガスバルブ８３ＢＶ６からのパージガスは前記中空パイプ部材８３ｈの前記他端に導入され、前記一端からベントバルブ８３ＢＶを介して排出される。このため、前記中空パイプ部材８３ｈの内部は前記他端から前記一端まで順次パージされ、処理ガスが中空パイプ部材８３ｈ内部に滞留することはない。
【００７４】
なお、本実施例では、前記プロセス空間をパージするために、前記中空筐体部材８３Ｈにパージガスライン８３ＢＰ２が接続されており、バルブ８３ＢＶ７は集積化バルブユニット８３ＢＩ中ではなく、前記パージライン８３ＢＰ２中に設けられている。
［第３実施例］
図１２は、先の実施例の処理ガス供給ノズル８３Ａ，８３Ｂを使った本発明の第３実施例による基板処理装置４００の構成を示す。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００７５】
図１２を参照するに、本実施例では被処理基板１２上にＡｌ２Ｏ３膜を、被処理基板１２の回転を行うことなく形成する。従って基板処理装置４００では、図３における回転機構２０５およびこれに協働する磁気シールなどの部品を省略することができ、構成が大幅に簡素化される。
【００７６】
図１３は、図１２の基板処理装置４００で実行されるＡｌ２Ｏ３膜の形成工程を示す。
【００７７】
図１３を参照するに、ステップ１において、処理ガス供給ノズル８３Ｂが閉じられ、この状態で前記処理ガス供給ノズル８３ＡからＴＭＡガスが前記プロセス空間に導入され、被処理基板１２の表面にＴＭＡ分子の吸着が生じる。
【００７８】
次にステップ２において前記処理ガス供給ノズル８３Ｂを閉じたまま前記処理ガス供給ノズル８３Ａがパージされ、さらにステップ３において前記処理ガス供給ノズル８３Ｂを閉じたままプロセス空間が、前記処理ガス供給ノズル８３Ａからのパージガスによりパージされる。
【００７９】
次にステップ４において、処理ガス供給ノズル８３Ａが閉じられ、この状態で前記処理ガス供給ノズル８３Ｂからオゾンガスが前記プロセス空間に導入され、被処理基板１２の表面に吸着したＴＭＡ分子が酸化され、Ａｌ２Ｏ３の分子層が形成される。
【００８０】
次にステップ５において前記処理ガス供給ノズル８３Ａを閉じたまま前記処理ガス供給ノズル８３Ｂがパージされ、さらにステップ６において前記処理ガス供給ノズル８３Ａを閉じたままプロセス空間が、前記処理ガス供給ノズル８３Ｂからのパージガスによりパージされる。
【００８１】
次にステップ７において、処理ガス供給ノズル８３Ａを閉じたまま、前記処理ガス供給ノズル８３ＢからＴＭＡガスが前記プロセス空間に導入され、先にＡｌ２Ｏ３分子層が形成された被処理基板１２の表面にＴＭＡ分子の吸着が生じる。
【００８２】
次にステップ８において前記処理ガス供給ノズル８３Ａを閉じたまま前記処理ガス供給ノズル８３Ｂがパージされ、さらにステップ９において前記処理ガス供給ノズル８３Ａを閉じたままプロセス空間が、前記処理ガス供給ノズル８３Ｂからのパージガスによりパージされる。
【００８３】
次にステップ１０において、処理ガス供給ノズル８３Ｂが閉じられ、この状態で前記処理ガス供給ノズル８３Ａからオゾンガスが前記プロセス空間に導入され、被処理基板１２の表面に吸着したＴＭＡ分子が酸化され、Ａｌ２Ｏ３の分子層が形成される。
【００８４】
次にステップ１１において前記処理ガス供給ノズル８３Ｂを閉じたまま前記処理ガス供給ノズル８３Ａがパージされ、さらにステップ１２において前記処理ガス供給ノズル８３Ｂを閉じたままプロセス空間が、前記処理ガス供給ノズル８３Ａからのパージガスによりパージされる。
【００８５】
本実施例のプロセスによれば、ＴＭＡガスが被処理基板１２の両側から供給されるため、被処理基板１２を回転させずとも、被処理基板１２の全面にわたり、均一なＡｌ２Ｏ３膜の形成が得られ、同一の処理ガス供給ノズルから同一の処理ガスを供給するときに起こりがちな、図１４に示すような被処理基板１２の片側のみで膜厚が増大する不均一な膜形成を抑制することができる。
【００８６】
本実施例は特に、一度の吸着工程で被処理基板上に複数の分子層が吸着される、ＣＶＤ法に近い条件で実行される、不均一な膜形成の生じやすい成膜プロセスにおいて特に有用である。
【００８７】
なお上記の説明では被処理基板上にＡｌ２Ｏ３膜を形成する例を説明したが、本発明はかかる特定の材料系に限定されるものではなく、多元系材料を含む他の様々な系に対して適用可能である。
【００８８】
また以上の説明では、超高速ＭＯＳトランジスタの高誘電体ゲート絶縁膜を形成する例を説明したが、本発明は、例えばＤＲＡＭのメモリセルキャパシタなど、高誘電体キャパシタ絶縁膜を有するキャパシタの形成にも有用である。また本発明は、ＤＲＡＭメモリセルキャパシタの電極など、複雑形状を有する金属膜を形成する目的にも好適である。
【００８９】
以上、本発明を好ましい実施例について説明したが、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内において様々な変形・変更が可能である。
【００９０】
【発明の効果】
本発明によれば、処理ガスが処理ガス供給ノズルに、前記処理ガス供給ノズルの一端から導入され他端から排出されるため、前記処理ガス導入後、前記一端にパージガスを導入することにより、前記処理ガス供給ノズル中に残留している処理ガスを前記他端から効率的に排出することができ、処理ガスノズルのパージを容易に行うことが可能になる。その結果、単一の処理ガス供給ノズルを使って、複数の処理ガスを基板処理装置の処理容器内に導入することが可能になり、処理容器内部の容積を減少させつつ、多元系の高誘電体膜を被処理基板上に形成することが可能になる。その結果、処理容器内部のパージ効率が向上し、高いスループットで被処理基板を処理することが可能になる。
【００９１】
また本発明によれば、堆積性の原料ガスを被処理基板の両側から交互に供給することが可能になるため、被処理基板を回転させなくても、被処理基板上に一様な厚さで膜を形成することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の基板処理装置の構成を示す図である。
【図２】図１の基板処理装置の一部を拡大して示す図である。
【図３】本発明第１実施例による基板処理装置の構成を示す図である。
【図４】（Ａ），（Ｂ）は、図３の基板処理装置の構成を示す別の図である。
【図５】図３の基板処理装置の一部を詳細に示す図である。
【図６】（Ａ）〜（Ｃ）は、図３の基板処理装置の一部を詳細に示す図である。
【図７】（Ａ）〜（Ｃ）は、図３の基板処理装置を使って実行される本発明第１実施例による基板処理プロセスを示す図（その１）である。
【図８】（Ｄ）〜（Ｆ）は、図３の基板処理装置を使って実行される本発明第１実施例による基板処理プロセスを示す図（その２）である。
【図９】（Ａ），（Ｂ）は、処理ガスノズルのパージ効果を示す図である。
【図１０】本発明第１実施例における基板上に堆積した粒子数を示す図である。
【図１１】（Ａ），（Ｂ）は、本発明第２実施例による処理ガス供給ノズルの構成を示す図である。
【図１２】本発明第３実施例による基板処理装置の構成を示す図である。
【図１３】本発明第３実施例による基板処理プロセスを示す図である。
【図１４】図１３の基板処理プロセスに対する比較例を示す図である。
【符号の説明】
２００，４００  基板処理装置
１２  被処理基板
２５Ａ，２５Ｂ  高速ロータリバルブ
８３Ａ，８３Ｂ  処理ガス供給ノズル
８３ＡＩ，８３ＢＩ  集積化バルブユニット
８３ＡＰ１，８３ＡＰ２，８３ＢＰ１，８３ＢＰ２  パージガスライン
８３ＡＶ，８３ＢＶ，８３Ｂｖ１〜８３Ｂｖ５  ベントバルブ
８３ＡＶ１，８３ＡＶ６．８３ＡＶ７，８３ＢＶ１〜８３ＢＶ７  バルブ
８３ＢＬ，ＳＢ１〜ＳＢ５  ガス供給ライン
８３ＢＰ１，８３ＢＰ２  パージガスライン
２０１  外側容器
２０１Ａ  カバープレート
２０１ａ，２０１ｂ  排気溝部
２０１ｄ  石英ライナー
２０１Ｄ  開口部
２０２  石英反応容器
２０２Ａ  石英底板
２０３  基板保持台
２０３Ａ  ガードリング
２０４  基板搬送室
２０４Ａ  基板搬入出開口部
２０４Ｂ  リフタピン
２０５  軸受け
２０５Ａ  磁気シール
２０６  ベローズ
２０７ａ，２０７ｂ  排気管
２０８  石英ガラスライナー
２０９Ａ，２０９Ｂ  スリット状開口部
２５２Ａ，２５２Ｂ  弁体
２５５  排気口
【図１】
2004288900.tif 000006
【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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