(57)【要約】【課題】雰囲気の高速な切り換えの可能な、信頼性の高い処理装置を提供する。【解決手段】第１および第２の給排気口１８、１９が互いに対向するように設けられた処理容器１２を、ウェハＷの中心を中心として回転させる。処理容器１２の周囲には、給気ノズル２１ａ〜２１ｄおよび排気ノズル２２ａ〜２２ｄが略等間隔に配置されている。給気ノズル２１ａ〜２１ｄからは常にそれぞれ所定のガスが供給されている。処理容器１２の自転に応じて、第１および第２の給排気口１８、１９は、給気ノズル２１ａ〜２１ｄおよび排気ノズル２２ａ〜２２ｄに順に接続され、処理容器１２内は所定のガス雰囲気に順に切り換えられる。【選択図】　図３
2004014953.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理体に所定の処理を施す処理装置であって、
その内部に前記被処理体が収容され、給気口を備える中空の処理容器と、
複数のガス供給ノズルを備え、前記複数のガス供給ノズルからそれぞれガスを供給するガス供給機構と、
前記給気口と前記複数のガス供給ノズルとが順に接続され、前記処理容器内に前記複数のガスが所定の順に供給されるように、前記処理容器と前記ガス供給機構とを相対的に移動させる移動機構と、
を備える、ことを特徴とする処理装置。
【請求項２】
前記処理容器は排気口を備え、
前記給気口が前記ガス供給ノズルに接続された状態で、前記排気口に接続可能な複数のガス排気ノズルを備え、
前記ガス排気ノズルに接続され、前記排気口を介して前記処理容器内を排気する排気機構をさらに備える、ことを特徴とする請求項１に記載の処理装置。
【請求項３】
前記複数のガス供給ノズルは、略等間隔に設けられている、ことを特徴とする請求項１または２に記載の処理装置。
【請求項４】
前記複数のガス供給ノズルのうちの少なくとも１つは不活性ガスを供給し、前記不活性ガスを供給する前記ガス供給ノズルと、前記不活性ガス以外の前記ガスを供給する前記ガス供給ノズルと、は交互に配置されている、ことを特徴とする請求項１、２または３に記載の処理装置。
【請求項５】
さらに、隣接する前記ガス供給ノズルの間に配置され、前記処理容器の近傍の前記ガス供給ノズルの間のガス雰囲気を吸引可能な吸引ノズルを備える、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項６】
前記給気口と前記ガス供給ノズルとの接触部分には、気密に摺動可能な摺動部材がそれぞれ設けられている、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項７】
前記排気口と前記ガス排気ノズルとの接触部分には、気密に摺動可能な摺動部材がそれぞれ設けられている、ことを特徴とする請求項２乃至６のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項８】
前記摺動部材は、フッ素樹脂から構成されている、ことを特徴とする請求項６または７に記載の処理装置。
【請求項９】
前記処理容器は前記被処理体の主面に垂直な方向から見て略円形の断面を有し、かつ、その側壁に前記給気口を備え、
前記複数のガス供給ノズルは、前記処理容器の外周に沿うように環状に設けられ、前記給気口を介して前記被処理体の主面に略水平な方向から前記ガスを供給する、ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項１０】
前記移動機構は、前記被処理体の中心を中心として前記処理容器を回転させる、ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項１１】
前記給気口と前記排気口とは、互いに対向するように設けられている、ことを特徴とする請求項２乃至１０のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項１２】
前記給気口と前記排気口とは実質的に同一の開口から構成され、前記処理容器の回転に応じて前記給気口は前記排気口として、前記排気口は前記給気口として機能する、ことを特徴とする請求項２乃至１１のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項１３】
被処理体に所定の処理を施す処理装置であって、
その内部に前記被処理体が収容され、給気管を備える中空の処理容器と、
その内部に前記処理容器を収容する外部容器と、
前記外部容器に固定されかつ前記給気管に接続可能な複数のガス供給ノズルを備え、前記複数のガス供給ノズルから前記被処理体の主面に略垂直に前記ガスをそれぞれ供給可能なガス供給機構と、
前記給気管と前記複数のガス供給ノズルとが順に接続され、前記処理容器内に前記複数のガスが所定の順に供給されるように、前記外部容器内に収容された前記処理容器を前記被処理体の主面に略平行な方向に回転可能な回転駆動機構と、
を備える、ことを特徴とする処理装置。
【請求項１４】
前記外部容器は複数の前記処理容器を収容し、前記回転駆動機構は複数の前記処理容器の重心を中心として、前記複数の処理容器を回転させる、ことを特徴とする請求項１３に記載の処理装置。
【請求項１５】
前記処理容器は排気管を備え、
前記給気管が前記ガス供給ノズルに接続された状態で、前記排気管に接続可能な複数のガス排気ノズルを備え、
前記ガス排気ノズルに接続され、前記排気管を介して前記処理容器内を排気可能な排気機構をさらに備える、ことを特徴とする請求項１３または１４に記載の処理装置。
【請求項１６】
前記複数のガス供給ノズルは、前記外部容器に環状に固定されている、ことを特徴とする請求項１３乃至１５のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項１７】
前記複数のガス供給ノズルは、略等間隔に配置されている、ことを特徴とする請求項１３乃至１６のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項１８】
前記複数のガス供給ノズルのうちの少なくとも１つは不活性ガスを供給し、前記不活性ガスを供給する前記ガス供給ノズルと、前記不活性ガス以外の前記ガスを供給する前記ガス供給ノズルと、は交互に配置されている、ことを特徴とする請求項１３乃至１７のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項１９】
さらに、隣接する前記ガス供給ノズルの間に配置され、前記処理容器の近傍の前記ガス供給ノズルの間のガス雰囲気を吸引可能な吸引ノズルを備える、ことを特徴とする請求項１３乃至１８のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項２０】
前記給気管と前記ガス供給ノズルとの接触部分には、気密に摺動可能な摺動部材がそれぞれ設けられている、ことを特徴とする請求項１３乃至１９のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項２１】
前記排気管と前記ガス排気ノズルとの接触部分には、気密に摺動可能な摺動部材がそれぞれ設けられている、ことを特徴とする請求項１５乃至２０のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項２２】
前記摺動部材は、フッ素樹脂から構成されている、ことを特徴とする請求項２０または２１に記載の処理装置。
【請求項２３】
被処理体に所定の処理を施す処理装置であって、
その内部に前記被処理体が収容され、給気管を備える中空の処理容器と、
略直線状に配置された複数のガス供給ノズルを備え、前記複数のガス供給ノズルからそれぞれガスを供給するガス供給機構と、
前記給気管と前記複数のガス供給ノズルとが順に接続され、前記処理容器内に前記複数種のガスが所定の順に供給されるように、前記処理容器と前記ガス供給機構とを相対的に移動させる移動機構と、
を備える、ことを特徴とする処理装置。
【請求項２４】
前記移動機構は、前記処理容器を前記複数のガス供給ノズルに沿って略直線状に移動させる、ことを特徴とする請求項２３に記載の処理装置。
【請求項２５】
前記ガス供給ノズルは、前記処理容器内に前記複数種のガスが所定の順序で繰り返し供給されるように配置されている、ことを特徴とする請求項２３または２４に記載の処理装置。
【請求項２６】
前記処理容器は排気管を備え、
前記給気管が前記ガス供給ノズルに接続された状態で、前記排気管に接続可能な複数のガス排気ノズルを備え、
前記ガス排気ノズルに接続され、前記排気管を介して前記処理容器内を排気可能な排気機構をさらに備える、ことを特徴とする請求項２３乃至２５のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項２７】
前記複数のガス供給ノズルは、略等間隔に配置されている、ことを特徴とする請求項２３乃至２６のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項２８】
前記複数のガス供給ノズルのうちの少なくとも１つは不活性ガスを供給し、前記不活性ガスを供給する前記ガス供給ノズルと、前記不活性ガス以外の前記ガスを供給する前記ガス供給ノズルと、は交互に配置されている、ことを特徴とする請求項２３乃至２７のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項２９】
さらに、隣接する前記ガス供給ノズルの間に配置され、前記処理容器の近傍の前記ガス供給ノズルの間のガス雰囲気を吸引可能な吸引ノズルを備える、ことを特徴とする請求項２３乃至２８のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項３０】
前記給気管と前記ガス供給ノズルとの接触部分には、気密に摺動可能な摺動部材がそれぞれ設けられている、ことを特徴とする請求項２３乃至２９のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項３１】
前記排気管と前記ガス排気ノズルとの接触部分には、気密に摺動可能な摺動部材がそれぞれ設けられている、ことを特徴とする請求項２６乃至３０のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項３２】
前記摺動部材は、フッ素樹脂から構成されている、ことを特徴とする請求項３０または３１に記載の処理装置。
【請求項３３】
被処理体に所定の処理を施す処理方法であって、
その内部に前記被処理体が収容され、給気口または給気管を備える中空の処理容器と、
複数のガス供給ノズルを備え、前記複数のガス供給ノズルからそれぞれガスを供給するガス供給機構と、を備える処理装置を用いた処理方法であって、
前記処理容器と前記ガス供給機構とを互いに相対的に移動させて前記給気口または給気管と前記複数のガス供給ノズルと順に接続させ、前記処理容器内に前記複数種のガスを所定の順に供給する工程を備える、ことを特徴とする処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェハ等の被処理体の表面に所定の処理を施す処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、半導体集積回路の微細化、高集積化が進行した結果、基板等の基板表面に形成される配線溝等のパターンの微細化が進行している。これにより、配線金属の下地膜として薄膜を形成する場合など、微細な配線溝内に極めて薄い膜を均一に、良好なカバレッジで形成することが求められる。このため、近年、微細な溝内にも、良好な膜質で、原子層レベルの極薄膜を形成可能な方法として、原子層堆積法（Ａｔｏｍｉｃ　Ｌａｙｅｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＡＬＤ）と呼ばれる方法が開発されている。
【０００３】
ＡＬＤは、例えば、以下のような工程から構成される。以下に示す例では、配線パターン（配線溝）が形成された基板の表面に、四塩化チタンガスおよびアンモニアガスを用いて、窒化チタンからなる下地膜を形成する場合について説明する。
【０００４】
まず、チャンバ内に基板を収容し、チャンバ内を真空引きする。続いて、チャンバ内に四塩化チタンガスを所定時間導入する。このとき、基板は四塩化チタンの吸着に適した温度に加熱されている。これにより、基板の表面に四塩化チタン分子が多層に吸着する。その後、チャンバ内を不活性ガスでパージし、これにより、基板表面に吸着したほぼ１層分の四塩化チタン分子を除いて、チャンバ内から四塩化チタンを除去する。
【０００５】
パージ後、チャンバ内にアンモニアガスを所定時間導入する。このとき、基板はアンモニアの吸着に適した温度に加熱されている。これにより、基板の表面に吸着した四塩化チタン分子とアンモニア分子とが反応して、基板の表面にほぼ１原子層分の窒化チタン層が形成される。このとき、形成された窒化チタン層の上には、アンモニア分子が多層に吸着している。その後、チャンバ内を不活性ガスでパージし、窒化チタン層上に吸着したほぼ１層分のアンモニア分子を除いて、チャンバ内からアンモニア分子を除去する。
【０００６】
続いて、再び、基板を四塩化チタンガスの吸着に適した温度として四塩化チタンガスをチャンバ内に所定時間導入する。これにより、吸着したアンモニア分子と四塩化チタンとが反応して新たな窒化チタン層が形成される。すなわち、この状態ではほぼ２原子層の窒化チタン層が形成されていることになる。
【０００７】
また、このとき、窒化チタン層上には四塩化チタン分子が多層に吸着している。その後、チャンバ内を不活性ガスでパージすることにより、窒化チタン層上にほぼ１層分の四塩化チタンが吸着した状態となる。その後、上記のように、アンモニアガスの導入、パージ、四塩化チタンガスの導入、パージ、…、というように、チャンバ内の雰囲気を切り替えることにより、所定原子層分、すなわち、所定厚さの窒化チタン層を形成することができる。
【０００８】
このように、２種の反応ガスを、不活性ガスによるパージを挟んで繰り返し導入して、ほぼ１原子層ずつ吸着させ、形成することにより、微細な配線溝の内部においても均一性が高く、品質の高い極薄の膜を形成することができる。
【０００９】
上記したＡＬＤでは、ウェハが曝されるガス雰囲気を多数回、例えば、数百回、数千回切り替えて所望の厚さ、例えば、数ｎｍ〜数十ｎｍの膜を形成する。従って、高いスループットを得るには、ガス雰囲気の切り替えを高速に行う必要がある。
【００１０】
ガス供給の高速な切り替えには、ガス供給系の応答性、すなわち、マスフローコントローラ等の流量制御装置やバルブの応答性が問題となる。しかし、流量制御装置やバルブの応答性には限界がある。この点において、プロセス中にプロセスガス（およびパージガス）を流し続けることにより、応答性の問題は回避され、また、高頻度での開閉等によるバルブ等の耐久性についても考慮する必要はなくなる。
【００１１】
プロセス中にガスを流し続けた状態でＡＬＤプロセスを行うことが可能な装置として、例えば、特公平８−２４１９１号公報、特開平７−３２１０４５号公報、特開２００１−２５４１８１号公報等に開示されているものがある。
【００１２】
特公平８−２４１９１号公報に開示されている装置は、扇形のチャンバと、扇形の両端に設けられたそれぞれ異なる種のガスを導入するための２つのガス導入口と、扇形の中央部に設けられた不活性ガスが噴出されるバリアガス出口と、扇形の要の部分に設けられた吸気口と、基板が載置され前記チャンバ内で扇形の左右を移動可能な機構と、から構成される。プロセス中は、同一のチャンバ内に、扇形の中心に噴出される不活性ガスのバリアを境に２つのプロセス雰囲気が形成され、基板が扇形の左右に交互に移動する。
【００１３】
また、特開平７−３２１０４５号公報に開示されている装置は、円筒部と、円筒部の上流側端部をふさぐ端面と、を有する。端面にはそれぞれ異なる種の原料ガスを導入するための２つのガス導入口が設けられ、円筒部の下流側には排気管が設けられている。円筒部内には端面に対向するように、円板状の基板ホルダが設けられ、基板がその一面上に載置される。円筒部内には、円筒部内をほぼ半分に分離するように、端面および基板ホルダに垂直な平板状のガス分離手段が設けられている。ガス分離手段により、円筒部内には、２つの原料ガス供給領域が形成される。基板ホルダは、駆動手段によって回転可能となっており、駆動手段の回転により、基板は異なる原料ガス供給領域に交互に移動する。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、従来の構成は、同一のチャンバ内に不活性ガスを用いたエアカーテンあるいは板状の分離手段を設けて、複数の異なるガス雰囲気を形成するものである。しかし、このような構成では、基板が複数のガス雰囲気内を移動することなどから、ガス雰囲気同士は高精度に分離することは難しい。また、このような構成では、上記したＡＬＤ工程における、不要な吸着分子の除去のためのパージを十分に行うことは難しい。このため、吸着状態が悪く品質の高い膜が形成されないなど、信頼性の高い処理が行われないおそれがあった。
【００１５】
上記事情を鑑みて、本発明は、信頼性の高い処理装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、雰囲気を高精度に切り換え可能な、信頼性の高い処理装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る処理装置は、
被処理体に所定の処理を施す処理装置であって、
その内部に前記被処理体が収容され、給気口を備える中空の処理容器と、
複数のガス供給ノズルを備え、前記複数のガス供給ノズルからそれぞれガスを供給するガス供給機構と、
前記給気口と前記複数のガス供給ノズルとが順に接続され、前記処理容器内に前記複数のガスが所定の順に供給されるように、前記処理容器と前記ガス供給機構とを相対的に移動させる移動機構と、
を備える、ことを特徴とする。
【００１７】
上記第１の観点に係る処理装置において、
前記処理容器は排気口を備えてもよく、
前記給気口が前記ガス供給ノズルに接続された状態で、前記排気口に接続可能な複数のガス排気ノズルを備えてもよく、
前記ガス排気ノズルに接続され、前記排気口を介して前記処理容器内を排気する排気機構をさらに備えてもよい。
【００１８】
上記構成において、前記複数のガス供給ノズルは、例えば、略等間隔に設けられている。
【００１９】
上記構成において、前記複数のガス供給ノズルのうちの少なくとも１つは不活性ガスを供給し、前記不活性ガスを供給する前記ガス供給ノズルと、前記不活性ガス以外の前記ガスを供給する前記ガス供給ノズルと、は交互に配置されていることが望ましい。
【００２０】
上記構成において、さらに、隣接する前記ガス供給ノズルの間に配置され、前記処理容器の近傍の前記ガス供給ノズルの間のガス雰囲気を吸引可能な吸引ノズルを備えてもよい。
【００２１】
上記構成において、前記給気口と前記ガス供給ノズルとの接触部分には、気密に摺動可能な摺動部材がそれぞれ設けられていてもよい。
また、前記排気口と前記ガス排気ノズルとの接触部分には、気密に摺動可能な摺動部材がそれぞれ設けられていてもよい。
また、前記摺動部材は、例えば、フッ素樹脂から構成されている。
【００２２】
上記構成において、前記処理容器は前記被処理体の主面に垂直な方向から見て略円形の断面を有し、かつ、その側壁に前記給気口を備えてもよく、
前記複数のガス供給ノズルは、前記処理容器の外周に沿うように環状に設けられ、前記給気口を介して前記被処理体の主面に略水平な方向から前記ガスを供給してもよい。
【００２３】
上記構成において、前記移動機構は、例えば、前記被処理体の中心を中心として前記処理容器を回転させる。
【００２４】
上記構成において、前記給気口と前記排気口とは、互いに対向するように設けられていてもよい。
また、前記給気口と前記排気口とは実質的に同一の開口から構成され、前記処理容器の回転に応じて前記給気口は前記排気口として、前記排気口は前記給気口として機能するようにしてもよい。
【００２５】
上記目的を達成するため、本発明の第２の観点に係る処理装置は、
被処理体に所定の処理を施す処理装置であって、
その内部に前記被処理体が収容され、給気管を備える中空の処理容器と、
その内部に前記処理容器を収容する外部容器と、
前記外部容器に固定されかつ前記給気管に接続可能な複数のガス供給ノズルを備え、前記複数のガス供給ノズルから前記被処理体の主面に略垂直に前記ガスをそれぞれ供給可能なガス供給機構と、
前記給気管と前記複数のガス供給ノズルとが順に接続され、前記処理容器内に前記複数のガスが所定の順に供給されるように、前記外部容器内に収容された前記処理容器を前記被処理体の主面に略平行な方向に回転可能な回転駆動機構と、
を備える。
【００２６】
上記構成において、前記外部容器は複数の前記処理容器を収容し、前記回転駆動機構は複数の前記処理容器の重心を中心として、前記複数の処理容器を回転させるようにしてもよい。
【００２７】
上記構成において、前記処理容器は排気管を備えてもよく、
前記給気管が前記ガス供給ノズルに接続された状態で、前記排気管に接続可能な複数のガス排気ノズルを備え、
前記ガス排気ノズルに接続され、前記排気管を介して前記処理容器内を排気可能な排気機構をさらに備えてもよい。
【００２８】
上記構成において、前記複数のガス供給ノズルは、例えば、前記外部容器に環状に固定されている。
また、前記複数のガス供給ノズルは、例えば、略等間隔に配置されている。
【００２９】
上記構成において、前記複数のガス供給ノズルのうちの少なくとも１つは不活性ガスを供給し、前記不活性ガスを供給する前記ガス供給ノズルと、前記不活性ガス以外の前記ガスを供給する前記ガス供給ノズルと、は交互に配置されていてもよい。
【００３０】
上記構成において、さらに、隣接する前記ガス供給ノズルの間に配置されてもよく、前記処理容器の近傍の前記ガス供給ノズルの間のガス雰囲気を吸引可能な吸引ノズルを備えてもよい。
【００３１】
上記構成において、前記給気管と前記ガス供給ノズルとの接触部分には、気密に摺動可能な摺動部材がそれぞれ設けられていてもよい。
また、前記排気管と前記ガス排気ノズルとの接触部分には、気密に摺動可能な摺動部材がそれぞれ設けられていてもよい。
また、前記摺動部材は、例えば、フッ素樹脂から構成されている。
【００３２】
上記目的を達成するため、本発明の第３の観点に係る処理装置は、
被処理体に所定の処理を施す処理装置であって、
その内部に前記被処理体が収容され、給気管を備える中空の処理容器と、
略直線状に配置された複数のガス供給ノズルを備え、前記複数のガス供給ノズルからそれぞれガスを供給するガス供給機構と、
前記給気管と前記複数のガス供給ノズルとが順に接続され、前記処理容器内に前記複数のガスが所定の順に供給されるように、前記処理容器と前記ガス供給機構とを相対的に移動させる移動機構と、
を備える、ことを特徴とする。
【００３３】
上記構成において、前記移動機構は、例えば、前記処理容器を前記複数のガス供給ノズルに沿って略直線状に移動させる。
また、前記ガス供給ノズルは、例えば、前記処理容器内に前記複数種のガスが所定の順序で繰り返し供給されるように配置されている。
【００３４】
上記構成において、前記処理容器は排気管を備えてもよく、
前記給気管が前記ガス供給ノズルに接続された状態で、前記排気管に接続可能な複数のガス排気ノズルを備えてもよく、
前記ガス排気ノズルに接続され、前記排気管を介して前記処理容器内を排気可能な排気機構をさらに備えてもよい。
また、前記複数のガス供給ノズルは、略等間隔に配置されていてもよい。
【００３５】
上記構成において、前記複数のガス供給ノズルのうちの少なくとも１つは不活性ガスを供給し、前記不活性ガスを供給する前記ガス供給ノズルと、前記不活性ガス以外の前記ガスを供給する前記ガス供給ノズルと、は交互に配置されていてもよい。
【００３６】
上記構成において、さらに、隣接する前記ガス供給ノズルの間に配置されてもよく、前記処理容器の近傍の前記ガス供給ノズルの間のガス雰囲気を吸引可能な吸引ノズルを備えてもよい。
【００３７】
上記構成において、前記給気管と前記ガス供給ノズルとの接触部分には、気密に摺動可能な摺動部材がそれぞれ設けられていてもよい。
また、前記排気管と前記ガス排気ノズルとの接触部分には、気密に摺動可能な摺動部材がそれぞれ設けられていてもよい。
また、前記摺動部材は、例えば、フッ素樹脂から構成されている。
【００３８】
上記目的を達成するため、本発明の第４の観点に係る処理方法は、
被処理体に所定の処理を施す処理方法であって、
その内部に前記被処理体が収容され、給気口または給気管を備える中空の処理容器と、
複数のガス供給ノズルを備え、前記複数のガス供給ノズルからそれぞれガスを供給するガス供給機構と、を備える処理装置を用いた処理方法であって、
前記処理容器と前記ガス供給機構とを互いに相対的に移動させて前記給気口または給気管と前記複数のガス供給ノズルと順に接続させ、前記処理容器内に前記複数種のガスを所定の順に供給する工程を備える、ことを特徴とする。
【００３９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態にかかる処理装置について、以下図面を参照して説明する。本実施の形態では、四塩化チタン（ＴｉＣｌ４）とアンモニア（ＮＨ３）とを用いて半導体ウェハ（以下、ウェハＷ）の表面に窒化チタン（ＴｉＮ）膜を形成する処理装置を例として説明する。
【００４０】
（第１の実施の形態）
図１に、第１実施の形態にかかる処理装置１１の断面構成を示す。図１に示すように、処理装置１１は、略円筒状の処理容器１２を備える。処理容器１２は、例えば、ステンレススチールから構成される。処理容器１２の底部には、円盤状のステージ１３が設けられている。ステージ１３の上面には、被処理体であるウェハＷが載置される。ステージ１３には抵抗体等のヒータ１４が埋設され、ステージ１３上のウェハＷを加熱可能に構成されている。
【００４１】
処理容器１２は、回転テーブル１５上に支持されている。回転テーブル１５は、シャフト１６を介して駆動機構１７に接続されている。これにより、処理容器１２は、ウェハＷの主面に略平行に回転可能に構成されている。
【００４２】
処理容器１２の側壁には、第１および第２の給排気口１８、１９が設けられている。第１および第２の給排気口１８、１９は、それぞれ略同径に形成され、互いに対向するように設けられている。
【００４３】
処理容器１２の外壁には、処理容器１２を包囲するように帯状の摺動部２０が設けられている。摺動部２０は、例えば、摩擦係数の小さいフッ素樹脂、例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）から構成されている。摺動部２０は、処理容器１２外壁の、第１および第２の給排気口１８、１９の高さに、これと重なるように設けられている。摺動部２０には、第１および第２の給排気口１８、１９と通じる、これらと略同径の開口が形成されている。
【００４４】
摺動部２０の構成を、図２に示す。図２に示すように、摺動部２０の外側の面には、開口２０ａ、２０ａの直径よりもやや大きい幅の溝２０ｂが、開口と重なるように、帯状に形成されている。
【００４５】
処理容器１２の近傍には、図１に示すように、給気ノズル２１と、排気ノズル２２と、が配置されている。給気ノズル２１は、後述するように、所定のガス源に流量制御装置等を介して接続され、所定のガスを供給可能に構成されている。また、排気ノズル２２は、後述するように真空ポンプ等の排気装置に接続されている。給気ノズル２１と排気ノズル２２とは、共通の環状の支持部材２３によって支持、固定されている。ここで、上記のように処理容器１２は駆動機構１７によって回転可能であり、図１は、給気ノズル２１と第１の給排気口１８とが接続され、排気ノズル２２と第２の給排気口１９とが接続された状態を示している。
【００４６】
給気ノズル２１および排気ノズル２２の先端には、摺動部材２４、２５が設けられている。摺動部材２４、２５はＰＴＦＥ等から構成されている。摺動部材２４、２５の先端は、摺動部２０の溝２０ｂの幅とほぼ同じ直径を有し、溝２０ｂと嵌合可能に構成されている。
【００４７】
ここで、摺動部２０は処理容器１２の外壁に固定されており、処理容器１２とともに回転する。処理容器１２の回転時、固定部材により固定された給気ノズル２１および排気ノズル２２は、摺動部２０の溝２０ｂに沿って相対的に動く。このとき、給気ノズル２１および排気ノズル２２の先端の摺動部材２４、２５は摺動部２０の溝２０ｂの底部と接触し、低抵抗状態である程度の気密性を保ちつつ摺動可能となっている。
【００４８】
処理容器１２の回転とともに、第１および第２の給排気口１８、１９の位置が、図１に示すように、給気ノズル２１および排気ノズル２２の先端の位置と重なった際には、給気ノズル２１から処理容器１２内に所定のガスが供給される一方で、このガスは排気ノズル２２から排気される。従って、第１および第２の給排気口１８、１９と、給気ノズル２１および排気ノズル２２と、の配置が重なったこのとき、処理容器１２内に所定のガスの流れが形成され、処理容器１２内は所定のガス雰囲気とされる。
【００４９】
図３に、処理装置１１の平面図を示す。図３に示すように、処理容器１２の外壁には、上述した摺動部２０が形成されている。また、摺動部２０の外側には、これを包囲するように、給気ノズル２１および排気ノズル２２が支持された環状の支持部材が設けられている。支持部材２３は、脚部２３ａによって処理容器１２の外部に固定されている。
【００５０】
支持部材２３には、上述した給気ノズル２１および排気ノズル２２のセットが、４セット支持されている。給気ノズル２１ａ〜２１ｄおよび排気ノズル２２ａ〜２２ｄは、それぞれ略等間隔に、例えば、互いに４５°の角度をなすように設けられている。給気ノズル２１ａはマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２６ａを介してＴｉＣｌ４供給源２７に接続されている。給気ノズル２１ｂおよび給気ノズル２１ｄはＭＦＣ２６ｂを介して窒素（Ｎ２）供給源２８に接続されている。給気ノズル２１ｃはＭＦＣ２６ｃを介してＮＨ３供給源２９に接続されている。
【００５１】
排気ノズル２２ａ〜２２ｄは、共通の排気ラインに接続され、排気ラインの一端には排気装置３０が設けられている。また、排気装置３０に接続された排気ラインには、図示しない圧力調整装置等が設けられている。
【００５２】
処理容器１２内での成膜処理の間、給気ノズル２１ａ〜２１ｄからは常にガス供給が行われており、排気ノズル２２ａ〜２２ｄからの排気も常に行われている。これにより、第１および第２の給排気口１８、１９の位置が、給気ノズル２１ａ〜２１ｄおよび排気ノズル２２ａ〜２２ｄの先端のいずれかの位置と重なる状態では、重なった給気ノズル２１ａ〜２１ｄの１つから供給される所定ガスの流れが処理容器１２内に形成され、処理容器１２内には、所定のガス雰囲気が形成される。
【００５３】
処理容器１２は、駆動機構１７により反時計回りに回転する。図３に示すように、処理容器１２の周囲には給気ノズル２１ａ〜２１ｄ、および、排気ノズル２２ａ〜２２ｄが、反時計回りに配置されている。従って、処理容器１２の回転に応じて、第１および第２の給排気口１８、１９は、給気ノズル２１ａ〜２１ｄと排気ノズル２２ａ〜２２ｄとの各セットに順に接続される。これにより、処理容器１２内には、ＴｉＣｌ４ガス雰囲気、Ｎ２ガス雰囲気、ＮＨ３ガス雰囲気、Ｎ２ガス雰囲気というように、所定のガス雰囲気が順に形成される。
【００５４】
さらに、第１の給排気口１８が給気ノズル２１ｄに、第２の給排気口１９が排気ノズル２２ｄに接続された状態から、さらに処理容器１２が回転すると、第１の給排気口１８は排気ノズル２２ａに、第２の給排気口１９が給気ノズル２１ａに接続される。第１および第２の給排気口１８、１９は、実質的に同一の開口であり、第１の給排気口１８が排気口として、第２の給排気口１９が給気口として機能する。これにより、再び、処理容器１２内には、ＴｉＣｌ４ガス雰囲気が形成される。
【００５５】
このように、処理容器１２の回転（自転）に応じて、第１および第２の給排気口１８、１９は、給気ノズル２１と排気ノズル２２とのセットに連続的に接続される。給気ノズル２１からは常に所定ガスが供給されており、処理容器１２内の雰囲気は処理容器１２の回転に応じて制御性良く切り換えられる。このため、ガス供給系（ＭＦＣ、バルブ等）の応答性、耐久性に制限されることなく、雰囲気の高速な切り換えが可能となる。
【００５６】
また、処理容器１２内に供給されるガスは常に１種類であり、ウェハＷの表面への所定分子の吸着およびパージによる除去を高精度で行うことができる。これにより、ＡＬＤにより形成される膜は品質の高いものとなり、信頼性の高い処理が可能となる。
【００５７】
次に、上記のように構成された処理装置１１を用い、ウェハＷ表面にＴｉＮ膜を成膜する方法について、図面を参照して説明する。図４に、処理装置１１内のガス雰囲気の変化プロファイルの一例を示す。なお、以下に示す処理は一例であり、同様の結果が得られれば、どのような構成であってもよい。
【００５８】
まず、処理容器１２内のステージ１３上にウェハＷを載置する。続いて、給気ノズル２１ａからＴｉＣｌ４ガス、給気ノズル２１ｂ、２１ｄからＮ２ガス、給気ノズル２１ｃからＮＨ３ガスの供給をそれぞれ開始する。また、これと同時に、排気装置による排気ノズル２２ａ〜２２ｄからの排気を開始する。また、ガスの供給の開始とともに、駆動機構１７により処理容器１２を所定回転数で回転させ始める。
【００５９】
ここで、各給気ノズル２１ａ〜２１ｄからのガス供給、および、各排気ノズル２２ａ〜２２ｄによる排気は、成膜処理の間、常に行われている。すなわち、処理容器１２の回転に応じて、第１および第２の給排気口１８、１９が、給気ノズル２１および排気ノズル２２の各セットと接続されたと同時に、処理容器１２内へのガスの供給および排気が開始される。また、逆に、互いの配置がずれて、互いに非接続状態となった時点で、ガスの供給および排気は停止される。
【００６０】
回転開始の際、例えば、第１の給排気口１８は、排気ノズル２２ｄに接続され、第２の給排気口１９はＮ２供給源２８に接続された給気ノズル２１ｄに接続されている。従って、処理が開始されてガス供給および排気が開始されると、処理容器１２内はＮ２ガスによってパージされる。
【００６１】
その後、処理容器１２の回転により、第２の給排気口１９と給気ノズル２１ｄとの互いの位置がずれて非接続状態となると、Ｎ２ガスの処理容器１２内への供給、および、処理容器１２内からの排気は停止する。
【００６２】
さらに回転して、第１の給排気口１８はＴｉＣｌ４供給源２７に接続された給気ノズル２１ａに、第２の給排気口１９は排気ノズル２２ａに接続される。これにより、処理容器１２内にＴｉＣｌ４ガスの流れが形成され、処理容器１２内はＴｉＣｌ４ガス雰囲気とされる。このとき、ウェハＷの表面には、ＴｉＣｌ４分子が多層に吸着する。その後、処理容器１２の回転により、第１および第２の給排気口１８、１９と、給気ノズル２１ａ〜２１ｄおよび排気ノズル２２ａ〜２２ｄと、は非接続状態となり、処理容器１２内へのＴｉＣｌ４ガスの供給は絶たれる。
【００６３】
次いで、さらなる回転により、第１の給排気口１８はＮ２供給源２８に接続された給気ノズル２１ｂに接続され、第２の給排気口１９は排気ノズル２２ｂに接続される。これにより、処理容器１２内に、Ｎ２ガスの流れが形成され、処理容器１２内はＮ２ガスによりパージされる。このとき、処理容器１２内に残った、または、ウェハＷの表面に吸着したＴｉＣｌ４分子は、ウェハＷの表面に吸着したほぼ１原子層を除いて、排気、除去される。また、このとき、ヒータ１４により、ウェハＷはＮＨ３分子の吸着に適した温度、例えば、３００℃程度に加熱される。その後、第１の給排気口１８と給気ノズル２１ｂとは非接続状態となり、処理容器１２内におけるＮ２ガスの供給は絶たれる。
【００６４】
次いで、さらなる回転により、第１の給排気口１８は、ＮＨ３供給源２９に接続された排気ノズル２２ｃへと至る。これにより、処理容器１２内にはＮＨ３ガスが供給され、ウェハＷはＮＨ３ガス雰囲気に曝される。このとき、ＮＨ３分子は、ウェハＷ上に吸着したＴｉＣｌ４分子と接触して反応し、ウェハＷ上には、ほぼ１原子層分のＴｉＮ層が形成される。また、形成されたＴｉＮ層の上には、ＮＨ３分子が多層に吸着する。その後、処理容器１２の回転とともに、処理容器１２内へのＮＨ３ガスの供給は絶たれる。
【００６５】
次いで、さらなる回転により、第１の給排気口１８はＮ２供給源２８に接続された給気ノズル２１ｄに接続される。これにより、処理容器１２内はＮ２ガスの供給によりパージされる。これにより、処理容器１２内に残った、または、ウェハＷ上に吸着したＮＨ３分子は、ＴｉＮ層上に吸着したほぼ１分子層を除いて、排気、除去される。このとき、ヒータ１４により、ウェハＷは、ＴｉＣｌ４分子の吸着に適した温度に加熱される。その後、処理容器１２の回転とともに、処理容器１２内へのＮ２ガスの供給は絶たれる。
【００６６】
次いで、さらなる回転により、これまで排気ノズル２２ａ〜２２ｄと接続していた第２給排気口１９が、ＴｉＣｌ４供給源２７に接続された給気ノズル２１ａに接続される。一方、これまで給気口として機能していた第１の給排気口１８は、給気ノズル２１ａに接続される。これにより、再び、処理容器１２内にＴｉＣｌ４ガスが供給される。これにより、ＴｉＮ層上に吸着したＮＨ３分子とＴｉＣｌ４分子とが反応して新たなＴｉＮ層が形成される。従って、この時点で、ほぼ２原子層分のＴｉＮ層が形成されることとなる。また、ＴｉＮ層の上には、ＴｉＣｌ４分子が多層に吸着している。その後、処理容器１２の回転に伴い、ＴｉＣｌ４ガスの供給は絶たれる。
【００６７】
以降、処理容器１２の回転により、第２の給排気口１９は給気ノズル２１ｂ、２１ｃ、２１ｄに順に接続され、処理容器１２内には、Ｎ２ガス雰囲気、ＮＨ３ガス雰囲気、Ｎ２ガス雰囲気が順に形成される。これにより、ＴｉＣｌ４分子およびＮＨ３分子の吸着が、Ｎ２ガスによるパージを挟んで繰り返され、ウェハＷ上にはＴｉＮ層がほぼ１原子層ずつ形成されてゆく。このように、処理容器１２を所定回数回転させることにより、所定厚さ（所定原子層分）のＴｉＮ層が形成される。
【００６８】
以上説明したように、第１の実施の形態においては、処理容器１２の自転により、処理容器１２の第１および第２の給排気口１８、１９が、給気ノズル２１および排気ノズル２２の４つのセットに順に接続される。給気ノズル２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄからはＴｉＣｌ４ガス、Ｎ２ガス、ＮＨ３ガス、Ｎ２ガスがそれぞれ常に供給されており、処理容器１２内は回転に応じてＮ２ガスによるパージを挟んで、ＴｉＣｌ４ガス雰囲気とＮＨ３ガス雰囲気とに交互に切り換えられる。
【００６９】
上記構成では、給排気口１８、１９と給気ノズル２１および排気ノズル２２とがそれぞれ一対一で接続されるため、処理容器１２内には常に１種類のガスが供給される。従って、処理容器１２内に高精度で所定のガス雰囲気を形成することができ、ウェハＷ表面への分子の吸着およびパージによる不要な分子の除去を高精度で行うことができる。これにより、品質の高い成膜処理が可能となるなど、信頼性の高い処理が可能となる。
【００７０】
また、上記構成では、各給気ノズル２１からガスを常に供給した状態で雰囲気の切り換えを行うことができる。従って、成膜処理中にガス供給のオン・オフを頻繁に開閉する必要はなく、ガス供給系のＭＦＣ２６ａ〜２６ｃ、バルブ等の開閉機構の応答性、耐久性等を考慮する必要はない。ガス雰囲気の切り換え速度は、処理容器１２の回転数によって律速され、処理容器１２の回転数を高く設定することにより、スループットを可能な限り高めることができる。
【００７１】
さらに、処理容器１２を自転させる上記構成では、枚葉式の処理が可能であり、比較的小さい装置構成とすることができる。従って、処理容器１２の容積も小さく設定することができ、使用するガスの量を比較的少なくすることができるなど、低コストでの製造が可能となる。
【００７２】
第１の実施の形態において、さらに、図５に示すように、隣接する給気ノズル２１同士の間に吸引ノズル３１ａ〜３１ｃを設けた構成としてもよい。図５に示す構成では、吸引ノズル３１ａ〜３１ｃは隣接する給気ノズル２１ａ〜２１ｄの間に、３本設けられている。吸引ノズル３１ａ〜３１ｃは、給気ノズル２１ａ〜２１ｄと同じ支持部材２３に支持されており、給気ノズル２１ａ〜２１ｄと略同一平面上にあるように配置されている。
【００７３】
吸引ノズル３１ａ〜３１ｃは排気装置３２に接続されている。また、吸引ノズル３１ａ〜３１ｃの先端は、処理容器１２外部の摺動部２０とは接しない程度に隣接して設けられている。吸引ノズル３１ａ〜３１ｃは、隣接する給気ノズル２１同士の間を吸気し、これらを互いに分離する機能と有する。このような吸引ノズル３１ａ〜３１ｃを設けることにより、処理容器１２の外部でのガスの混合は低減される。
【００７４】
なお、吸引ノズル３１ａ〜３１ｃに接続された排気装置３２は、排気ノズル２２ａ〜２２ｄに接続された排気装置３０と同一であってもよいが、高い排気圧は必要でないのでドライポンプ等として別に配置してもよい。
【００７５】
上記第１の実施の形態では、ＴｉＣｌ４ガス、Ｎ２ガス、ＮＨ３ガス、Ｎ２ガスの供給に合わせて、４つの給気ノズル２１および排気ノズル２２のセットを設けた。しかし、これに限らず、処理容器１２内に、ＴｉＣｌ４ガスとＮＨ３ガスとが、Ｎ２ガスによるパージを挟んで交互に供給される構成であればよい。従って、４の倍数個、例えば、８つの給気ノズル２１と排気ノズル２２のセットを用いてもよい。
【００７６】
また、給気ノズル２１と排気ノズル２２とは、互いに対向するように配置され、ガス流が直線的に形成されるものとしたが、これに限られない。例えば、図６に示すように、給気ノズル２１および／または排気ノズル２２を、その先端が処理容器１２壁に対して斜めに向かうように配置し、例えば、第１の給排気口１８から供給されるガスの流れが、直接第２の給排気口１９に向かわないように構成してもよい。
【００７７】
また、処理容器１２は、第１および第２の給排気口１８、１９という、２つの開口を備える構成としたが、これに限られない。例えば、第１および第２の給排気口１８、１９をそれぞれ上下に複数個、例えば、２つ形成する構成としてもよい。これにより、処理容器１２内のガス雰囲気の切り換え速度がさらに高められる。このとき、図６に示すような斜め供給排気構造を用い、例えば、上下２つの開口からそれぞれ時計回りおよび反時計回りにガスを供給するようにしてもよい。さらには、ウェハＷの主面に平行な方向だけでなく、所定の角度で上下方向にガスが供給されるように給気ノズル２１を設置してもよい。
【００７８】
上記第１の実施の形態では、ウェハＷは、ステージ１３に埋設されたヒータ１４によって加熱するものとした。しかし、これに限らず、図７に示すようにランプ３３を用いて加熱する、高周波を用いて加熱する等の構成としてもよい。
【００７９】
上記第１の実施の形態において、ウェハＷを下向きに配置する構成としてもよい。この場合、駆動機構を処理容器１２の上方に配置する構成とすればよい。
また、処理容器１２およびガス給排気系の一部を収容する、所定圧力に設定可能な外部容器を用いた構成としてもよい。このような外部容器を用いることにより、ガスによる処理容器１２周辺の汚染は防がれる。
【００８０】
（第２の実施の形態）
以下、本発明の第２の実施の形態に係る処理装置１１について説明する。第２の実施の形態に係る処理装置１１の構成を図８に示す。なお、図８中、理解を容易にするため、図１〜図３と同様の構成には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００８１】
図８に示す処理装置１１は、その内部に処理容器１２が２つ収容された外部容器３５を備える。外部容器３５は、上下に端面３５ａ、３５ｂを有する円筒形状を有し、例えば、ステンレススチールから構成されている。
【００８２】
外部容器３５の中心には、その下端面３５ｂを貫通してシャフト３６が起立している。シャフト３６の上端は、処理容器１２内部の略中央まで伸びており、その上端には、ステンレススチール等からなる棒状の支持体３７が取り付けられている。支持体３７は、その略中心がシャフト３６の上端に接続されている。支持体３７の両端には、処理容器１２がそれぞれ支持されている。
【００８３】
シャフト３６は、外部容器３５の外部で駆動機構３８に接続され、２つの処理容器１２の重心（シャフト３６の延伸方向）を中心として回転可能に構成されている。これにより、支持体３７に支持された処理容器１２は、外部容器３５の内部で回転（公転）する。
【００８４】
また、外部容器３５の上端面には、これを貫通するように４つの給気ノズル孔３９ａ〜３９ｄが形成されている。供給ノズル孔３９ａ〜３９ｄは、略同心円上に略等間隔（約９０°間隔）で形成されている。各供給ノズル孔３９ａ〜３９ｄには、給気ノズル２１ａ〜２１ｄが接続されている。給気ノズル２１ａ〜２１ｄと供給ノズル孔３９ａ〜３９ｄとは接合され、ガスを略垂直に吹き出し可能に固定されている。給気ノズル２１ａ〜２１ｄは、反時計回りに順に配置されている。
【００８５】
略同心円上に隣接する供給ノズル孔３９ａ〜３９ｄの間には、これと略同心円上に吸引ノズル孔４０ａ〜４０ｄが形成されている。各吸引ノズル孔４０ａ〜４０ｄは、隣接する２つの供給ノズル孔３９から略等距離（約４５°間隔）に設けられている。吸引ノズル孔４０ａ〜４０ｄには、吸引ノズル３１ａ〜３１ｄが接合されている。吸引ノズル３１ａ〜３１ｄは、図示しない排気装置に接続されている。吸引ノズル３１ａ〜３１ｄは、隣接する給気ノズル２１から供給されるガスが処理容器１２の外部で混合することを防ぐ機能を有する。
【００８６】
外部容器３５の下端面３５ｂには、これを貫通するように４つの排気ノズル孔４１ａ〜４１ｄが形成されている。排気ノズル孔４１ａ〜４１ｄは、略同心円上に略等間隔（約９０°間隔）で形成されている。各排気ノズル孔４１ａ〜４１ｄには、排気ノズル２２ａ〜２２ｄが接合されている。排気ノズル２２ａ〜２２ｄは、図示しない排気装置に接続されている。
【００８７】
図９に、図８に示す処理装置１１の断面構成を示す。図９に示す処理装置１１は、図１に示すものと同様に構成されているが、第１および第２の給排気口１８、１９の代わりに、給気管４２が処理容器１２の天井部に、排気管４３が処理容器１２の底部にそれぞれ接続されている点で異なっている。給気管４２と排気管４３とは、ウェハＷの主面に対して略垂直に起立するようにそれぞれ設けられている。
【００８８】
給気管４２および排気管４３の先端には、第１の実施の形態と同様の、ＰＴＦＥ等から構成される摺動部材４４、４５が設けられている。
【００８９】
外部容器３５の上端面には、その内部側に、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂等から構成される上方摺動部４６が設けられている。上方摺動部４６は、図１０に示すように、所定の幅および厚さを有して、環状の帯状に形成されている。上方摺動部４６は８つの開口４６ａ、…、４６ａを有し、各開口４６ａ、…、４６ａが供給ノズル孔３９ａ〜３９ｄおよび吸引ノズル孔４０ａ〜４０ｄと連通するように、外部容器３５に接着されている。
【００９０】
上方摺動部４６は、給気管４２の摺動部材４４と接するように配置されている。上方摺動部４６には、処理容器１２に向かう面（図１０の下面）に図示しない溝が形成されており、処理容器１２の回転時には、給気管４２の摺動部材４４はこの溝に嵌合した状態で摺動する。
【００９１】
また、外部容器３５の下端面の内部側には、図１０に示すものと同様の下方摺動部４７が設けられている。下方摺動部４７は、上方摺動部４６よりも小径に形成され、排気ノズル孔４１と連通する開口が形成されている。下方摺動部４７は、排気管４３の摺動部材４５の先端と嵌合する溝４７ａが形成されている。処理容器１２の回転時には、排気管４３の摺動部材４５は溝４７ａに接した状態で摺動する。
【００９２】
処理容器１２の回転（公転）の際、排気管４３および給気管４２は、外部容器３５に固定された給気ノズル２１および排気ノズル２２と接続可能に設けられている。すなわち、処理容器１２の公転時の給気管４２の軌跡が、供給ノズル孔３９ａ〜３９ｄが形成する円と略同心の円を描くように構成されている。これにより、図９に示すような給気ノズル２１と給気管４２とが接続され、かつ、排気ノズル２２と排気管４３とが接続された状態で、処理容器１２内には所定のガス雰囲気が形成される。
【００９３】
また、処理容器１２の回転に伴い、給気管４２は処理容器１２の上端面３５ａと上方摺動部４６とを介して、４つの給気ノズル２１ａ〜２１ｄに順に接続される。このとき、同時に、排気管４３は、処理容器１２の下端面３５ｂと下方摺動部４７を介して４つの排気ノズル２２ａ〜２２ｄに順に接続される。成膜処理の間給気ノズル２１ａ〜２１ｄからは常にガスが供給されており、処理容器１２内には、例えば、ＴｉＣｌ４ガス、Ｎ２ガス、ＮＨ３ガス、Ｎ２ガスの雰囲気が順に形成される。
【００９４】
また、駆動機構３８は処理容器１２を所定回数回転させ、処理容器１２内には上記雰囲気が所定回数繰り返して形成される。このように、処理容器１２内は、Ｎ２ガスによるパージを挟んでＴｉＣｌ４ガス雰囲気とＮＨ３ガス雰囲気とに交互に切り換えられ、処理容器１２内に収容されたウェハＷには、ＡＬＤ処理が施される。このように、処理容器１２内の雰囲気は、その内部に複数のガスが供給されることなく、高精度に切り換えられる。従って、品質の高い膜が形成可能となるなど、信頼性の高い処理が可能となる。
【００９５】
また、処理装置１１内の雰囲気の切り換えには、ガス供給系は関与しておらず、よって、ＭＦＣ、バルブ等の応答性、耐久性等を考慮することなく、雰囲気の切り換えの高速化、すなわち、スループットの向上が図れる。
【００９６】
さらに、外部容器３５内には、処理容器１２が２つ設けられ、２つの処理容器１２ではその内部に形成されるガス雰囲気の順序は異なるものの、ＴｉＣｌ４ガスをＮＨ３ガスがＮ２ガスによるパージを挟んで交互に供給される。これにより、２枚のウェハＷを同時に処理することができ、高いスループットが得られる。
【００９７】
以上説明したように、第２の実施の形態では、処理容器１２の公転により、給気管４２および排気管４３が、給気ノズル２１ａ〜２１ｄおよび排気ノズル２２ａ〜２２ｄにそれぞれ順に接続される。従って、処理容器１２内での複数種のガスの混合を防ぎつつ、処理容器１２内のガス雰囲気を高精度に切り換えることができる。従って、特に、多数回のプロセス雰囲気の切り換えが必要なＡＬＤ処理において、信頼性の高い処理が可能となる。また、処理容器１２内の雰囲気の切り換えは、ガス供給系のＭＦＣ、バルブ等の応答性、耐久性に制約されず、高い切り換え速度、高い生産性が得られる。
【００９８】
上記第２の実施の形態では、外部容器３５内に２つの処理容器１２を収容して処理を行うものとした。しかし、スループットの向上のため、外部容器３５内に３つ以上、例えば、４つの処理容器１２を収容した状態で処理を行う構成も可能である。
また、勿論、外部容器３５内に処理容器１２を１つ収容し、処理容器１２の中心（あるいはウェハＷ）の中心を中心として回転させる構成としてもよい。
【００９９】
また、外部容器３５内の清浄度を高めるため、吸引ノズル３１を５つ以上設けてもよい。さらに、吸引ノズル３１を、外部容器３５の上端面３５ａ以外に、側壁および／または下端面３５ｂに設けてもよい。
【０１００】
上記第２の実施の形態では、給気ノズル２１は４つ設けるものとした。しかし、これに限らず、同心円上に等間隔に４つ以上、例えば、８つ設けた構成としてもよい。すなわち、処理容器１２内にＴｉＣｌ４ガスとＮＨ３ガスとが、Ｎ２ガスによるパージを挟んで交互に供給可能な構成であればよい。
【０１０１】
（第３の実施の形態）
以下、第３の実施の形態に係る処理装置１１について図面を参照して説明する。第３の実施の形態に係る処理装置１１の構成を図１１および図１２に示す。図１１は、処理装置１１の断面図を示し、図１２は、断面構成を示す。なお、図１１および図１２中、理解を容易にするため、図１〜図１０と同様の構成には同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１０２】
第３の実施の形態に係る処理装置１１は、図１１に示すように、多数の給気ノズル２１ａ〜２１ｄおよび吸引ノズル３１と、排気ノズル２２と、がそれぞれ対向するように配置された構成を有する。給気ノズル２１は、略直線状に延伸する囲い部材５０に接続され、固定されている。
【０１０３】
囲い部材５０は、図１２に示すように、その側部が開放された方形の断面形状を有する。囲い部材５０は、その内側に処理容器１２を収容可能に構成されている。囲い部材５０は、開放部分から囲い部材５０の内側に進入する支持体５１によって支持されている。
【０１０４】
支持体５１は、囲い部材５０の延伸方向（図１２中の紙面に垂直な方向）に延びる搬送部材５２に接続されている。搬送部材５２は、図示しない搬送機構に接続され、搬送機構によりその延伸方向、例えば、図１１中の紙面右側に進行可能となっている。搬送部材５２に支持体５１を介して支持された処理容器１２は、囲い部材５０の内側をその延伸方向に搬送される。
【０１０５】
処理容器１２は図９に示す第２の実施の形態のものと同様の構成を有し、その天井部と底部とにそれぞれ給気管４２と排気管４３とを備える。また、図１１および図１２に示すように、給気管４２および排気管４３は、囲い部材５０の天井部および底部に接するように設けられている。
【０１０６】
給気管４２および排気管４３の先端には、第２の実施の形態のものと同様のフッ素樹脂等からなる摺動部材５３、５４がそれぞれ設けられている。また、囲い部材５０の天井部および底部の、給気管４２および排気管４３と接する部分には、第１および第２の実施の形態と同様のフッ素樹脂等からなる摺動部５５、５６が設けられている。これにより、給気管４２および排気管４３は、囲い部材５０の天井部および底部を低摩擦状態で摺動可能となっている。
【０１０７】
上述したように、給気ノズル２１および排気ノズル２２は、囲い部材５０に接続されている。囲い部材５０の天井部および底部の、給気ノズル２１および排気ノズル２２との接続部分には、開口５７、５８が形成されている。また、開口５７、５８は摺動部５５、５６を貫通するように形成されており、これにより、給気ノズル２１および排気ノズル２２から、囲い部材５０および摺動部５５、５６を介して、ガスを給気および排気可能となっている。ここで、給気管４２が給気ノズル２１と接続した状態では、同時に排気管４３は排気ノズル２２と接続するように構成されている。
また、吸引ノズル３１も同様に囲い部材５０の天井部に接続されており、囲い部材５０の内側を吸引排気可能となっている。
【０１０８】
図１１に戻り、給気ノズル２１ａ〜２１ｄは、いずれも図示しないＴｉＣｌ４供給源、Ｎ２供給源、ＮＨ３供給源、Ｎ２供給源にそれぞれ接続されている。給気ノズル２１ａ〜２１ｄは、図１１に示すように、この順序で、図中右方向に多数繰り返し配置されている。また、給気ノズル２１の間には、吸引ノズル３１が配置されている。吸引ノズル３１は図示しない排気装置に接続されて給気ノズル２１の間のガスを吸引し、処理容器１２外部におけるガスの混合を低減する。
【０１０９】
囲い部材５０の内側は、複数の処理容器１２を搬送可能に構成されている。搬送機構は、複数の処理容器１２を所定間隔をおいて、囲い部材５０の内側をその延伸方向に搬送する。このとき、処理容器１２の給気管４２は、囲い部材５０に接続された給気ノズル２１ａ〜２１ｄに順に接続される。一方で、このとき排気管４３は排気ノズル２２に接続されている。給気ノズル２１ａ〜２１ｄからは成膜処理の間常に所定のガスが供給されており、処理容器１２内には順次所定のガス雰囲気が、例えば、ＴｉＣｌ４ガス、Ｎ２ガス、ＮＨ３ガス、Ｎ２ガス、ＴｉＣｌ４ガス、Ｎ２ガス、…、というように形成される。このようにして、処理容器１２内のガス雰囲気は高精度かつ高速に切り換えられ、品質の高い膜が形成可能となるなど、信頼性の高い処理が可能となる。
【０１１０】
以上説明したように、第３の実施の形態では、給気ノズル２１および排気ノズル２２がそれぞれ対向するように多数配置された囲い部材５０の内側を処理容器１２が搬送させる。このとき、処理容器１２の給気管４２および排気管４３は、給気ノズル２１ａ〜２１ｄおよび排気ノズル２２にそれぞれ順に接続される。給気ノズル２１ａ〜２１ｄは所定の順で繰り返し配置されており、処理容器１２の進行とともに処理容器１２内は複数種のガス雰囲気に繰り返し高精度に切り換えられる。従って、特に、多数回のプロセス雰囲気の切り換えが必要なＡＬＤ処理において、信頼性の高い処理が可能となる。また、処理容器１２内の雰囲気の切り換えは、ガス供給系のＭＦＣ、バルブ等の応答性、耐久性に制約されず、高い切り換え速度、高い生産性が得られる。
【０１１１】
上記第３の実施の形態では、給気ノズル２１および排気ノズル２２は略直線状に配置されるものとした。しかし、これに限らず、円弧状、Ｓ字状など、他のいかなる構造であってもよい。
【０１１２】
また、上記第３の実施の形態では、処理容器１２の天井部および底部に給気管４２および排気管４３を設けた構成とした。しかし、図１３に示すように、処理容器１２の側部に給気管４２および排気管４３を設けた構成としてもよい。この場合、給気ノズル２１および排気ノズル２２が、ウェハＷの主面に略平行な方向からガスを供給および排気するように構成すればよい。
【０１１３】
また、上記第２および第３の実施の形態では、処理容器１２は、給気管４２および排気管４３をそれぞれ１つを備える構成としたが、これに限られない。例えば、給気管４２および／または排気管４３をそれぞれ複数個設ける構成としてもよい。これにより、コンダクタンスの上昇により、処理容器１２内の雰囲気の切り換え速度を一層高めることができる。
【０１１４】
上記第１〜第３の実施の形態では、ＴｉＣｌ４とＮＨ３とを用いて、ウェハＷの表面にＴｉＮ膜を形成するものとした。しかし、用いる物質、および、成膜する膜の種類は、これに限られない。ＴｉＮ膜の他に、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＴａＮ、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＷＮ、ＷＳｉ、ＲｕＯ２等、他の金属膜や金属酸化物膜であってもよい。また、この場合、使用するガス種は、ＴｉＣｌ４の代わりに、ＴａＢｒ５、Ｔａ（ＯＣ２Ｈ５）５、ＳｉＣｌ４、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＷＦ６等のいずれか１種を用い、ＮＨ３の代わりに、Ｎ２、Ｏ２、Ｏ３、ＮＯ、Ｎ２Ｏ、Ｎ２Ｏ３、Ｎ２Ｏ５等のいずれか１種を用いることができる。
また、パージガスは、不活性なガスであればよく、Ｎ２に限らず、アルゴン、ネオン等を用いてもよい。
【０１１５】
また、本実施の形態に係る処理装置１１は、アニール等の他の処理を行う処理装置１１と、インラインで接続され、または、クラスタリングされてもよい。
【０１１６】
また、本発明は、成膜処理に限らず、酸化処理、エッチング処理等、複数種のガスを用い、プロセス雰囲気を高速に切り替える必要のあるすべての処理に適用することができる。また、本発明は、半導体ウェハに限らず、液晶表示装置用の基板にも適用することができる。
【０１１７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、信頼性の高い処理装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる処理装置の断面構成を示す図である。
【図２】第１の実施の形態にかかる摺動部の構成を示す図である。
【図３】図１に示す処理装置の平面図である。
【図４】処理工程におけるガス雰囲気の変化プロファイルを示す図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態の変形例を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態の変形例を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態の変形例を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態にかかる処理装置の構成を示す図である。
【図９】図８に示す処理装置の断面構成を示す図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係る摺動部の構成を示す図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態にかかる処理装置の断面構成を示す図である。
【図１２】図１１に示す処理装置の断面構成を示す図である。
【図１３】
本発明の第３の実施の形態の変形例を示す図である。
【符号の説明】
１１　処理装置
１２　処理容器
１７　駆動機構
１８　第１の給排気口
１９　第２の給排気口
２０　摺動部
２１　給気ノズル
２２　排気ノズル
２４、２５　摺動部材
３１　吸引ノズル
【図１】
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【図２】
2004014953.tif 000004
【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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