(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と、
前記載置台の回転により前記軸線に対して周方向に移動する前記被処理基板が順に通過する複数の領域の中の１つの領域であるプラズマ処理領域に設けられたアンテナと、
前記プラズマ処理領域に反応ガスを供給するガス供給部と
を備え、
前記ガス供給部は、
前記軸線の方向から見た場合に、前記アンテナよりも前記軸線に近い位置に設けられ、前記軸線から遠ざかる方向へ反応ガスを噴射する内側噴射口と、
前記軸線の方向から見た場合に、前記アンテナよりも前記軸線から遠い位置に設けられ、前記軸線に近づく方向へ、前記内側噴射口から噴射される反応ガスの流量とは独立に制御された流量の反応ガスを噴射する外側噴射口と
を有することを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記内側噴射口および前記外側噴射口は、
前記軸線の方向から見た場合に、前記アンテナが設けられた領域へ向けて反応ガスを噴射することを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記内側噴射口および前記外側噴射口は、
前記載置台に載置された前記被処理基板の面に平行な方向へ向けて反応ガスを噴射することを特徴とする請求項１または２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記ガス供給部は、前記内側噴射口および前記外側噴射口を複数有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記アンテナは、前記プラズマ処理領域に複数設けられ、
前記内側噴射口および前記外側噴射口は、
前記アンテナ毎にそれぞれ１つ以上割り当てられ、前記アンテナ毎に噴射する反応ガスの流量を独立に制御可能であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記載置台の周縁に沿って設けられ、複数の排気穴から排気を行う排気領域をさらに備え、
前記複数の排気穴は、
前記軸線の方向から見た場合に、前記アンテナが設けられた角度の領域とは異なる角度の領域に設けられることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記排気領域は、前記載置台の周縁に沿って複数設けられることを特徴とする請求項６に記載の基板処理装置。
【請求項８】
それぞれの前記排気領域からの排気量は同一であることを特徴とする請求項７に記載の基板処理装置。
【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、基板処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
基板上に成膜を行う手法の一種として、プラズマ励起原子層堆積（PE-ALD：Plasma  Enhanced  Atomic  Layer  Deposition）法が知られている。ＰＥ−ＡＬＤ法においては、基板を前駆体ガスに晒すことにより、薄膜の構成元素を含有する前駆体ガスを基板上に化学吸着させる。次いで、基板をパージガスに晒すことにより、当該基板に過剰に化学吸着した前駆体ガスを除去する。そして、薄膜の構成元素を含有する反応ガスのプラズマに基板を晒すことにより、基板上に所望の薄膜を形成する。ＰＥ−ＡＬＤ法では、このような工程が繰り返されることにより、前駆体ガスに含まれる原子又は分子を含有する膜が基板上に生成される。
【０００３】
ＰＥ−ＡＬＤ法を実現する装置の一つとして、セミバッチ式の成膜装置が知られている。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。
【０００４】
このような成膜装置は、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、導波管から略扇形のアンテナにマイクロ波を供給し、アンテナの領域から反応ガスを供給することにより、アンテナの領域内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】
【０００５】
【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】
【０００６】
ところで、上記文献に記載されたセミバッチ式の成膜装置では、載置台の回転中心から載置台の径方向における基板上の膜厚分布は、載置台の回転方向における膜厚分布よりも均一性が低い。そのため、セミバッチ式の成膜装置において、載置台の回転中心から載置台の径方向において、基板上の膜厚の均一性等の膜厚分布の制御性の向上が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
開示する基板処理装置は、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と、前記載置台の回転により前記軸線に対して周方向に移動する前記被処理基板が順に通過する複数の領域の中の１つの領域であるプラズマ処理領域に設けられたアンテナと、前記プラズマ処理領域に反応ガスを供給するガス供給部とを備え、前記ガス供給部は、前記軸線の方向から見た場合に、前記アンテナと前記軸線との間に設けられ、前記アンテナよりも前記軸線に近い位置から、前記軸線から遠ざかる方向へ反応ガスを噴射する内側噴射口と、前記軸線の方向から見た場合に、前記アンテナよりも前記軸線から遠い位置に設けられ、前記アンテナよりも前記軸線から遠い位置から、前記軸線に近づく方向へ、前記内側噴射口から噴射される反応ガスの流量とは独立に制御された流量の反応ガスを噴射する外側噴射口とを有する。
【発明の効果】
【０００８】
開示する基板処理装置の１つの態様によれば、載置台の回転中心から載置台の径方向における基板上の膜厚分布の制御性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、基板処理装置の一例を示す断面図である。
【図２】図２は、上方から見た場合の基板処理装置の一例を示す模式図である。
【図３】図３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、ユニットＵの下面の一例を示す図である。
【図６】図６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７】図７は、上方から見た場合の実施例１の基板処理装置の一例を示す模式図である。
【図８】図８は、実施例１における基板処理装置の一例を示す断面図である。
【図９】図９は、上方から見た場合の実施例２の基板処理装置の一例を示す模式図である。
【図１０】図１０は、実施例２における基板処理装置の一例を示す断面図である。
【図１１】図１１は、上方から見た場合の実施例３の基板処理装置の一例を示す模式図である。
【図１２】図１２は、実施例３における基板処理装置の一例を示す断面図である。
【図１３】図１３は、実施例１〜３において、反応ガスの流量およびＲＤＣを変えた場合の基板上の膜厚分布の一例を示す図である。
【図１４】図１４は、実施例１〜３において、反応ガスの流量およびＲＤＣを変えた場合の基板上の膜厚分布の一例を示す図である。
【図１５】図１５は、実施例１〜３において、反応ガスの流量およびＲＤＣを変えた場合の基板上の膜厚分布の一例を示す図である。
【図１６】図１６は、実施例１〜３において、反応ガスの流量およびＲＤＣを変えた場合の基板上の膜厚分布の一例を示す図である。
【図１７】図１７は、実施例１〜３において、反応ガスの流量およびＲＤＣを変えた場合の基板上の膜厚分布の一例を示す図である。
【図１８】図１８は、実施例１〜３において、反応ガスの流量およびＲＤＣを変えた場合の基板上の膜厚分布の一例を示す図である。
【図１９】図１９は、上方から見た場合の実施例４の基板処理装置の一例を示す模式図である。
【図２０】図２０は、実施例１、実施例４、および実施例５において、反応ガスの流量を変えた場合の基板上の膜厚分布の一例を示す図である。
【図２１】図２１は、図２０の破線部分の拡大図である。
【図２２】図２２は、実施例１、実施例４、および実施例５において、反応ガスの流量を変えた場合の基板上の膜厚分布の一例を示す図である。
【図２３】図２３は、図２２の破線部分の拡大図である。
【図２４】図２４は、実施例１、実施例４、および実施例５において、反応ガスの流量を変えた場合の基板上の膜厚分布の一例を示す図である。
【図２５】図２５は、図２４の破線部分の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
開示する基板処理装置の１つの実施形態は、載置台と、アンテナと、ガス供給部とを備える。載置台は、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る。アンテナは、載置台の回転により軸線に対して周方向に移動する被処理基板が順に通過する複数の領域の中の１つの領域であるプラズマ処理領域に設けられる。ガス供給部は、プラズマ処理領域に反応ガスを供給する。ガス供給部は、内側噴射口と、外側噴射口とを有する。内側噴射口は、軸線の方向から見た場合に、アンテナと軸線との間に設けられ、アンテナよりも軸線に近い位置から、軸線から遠ざかる方向へ反応ガスを噴射する。外側噴射口は、軸線の方向から見た場合に、アンテナよりも軸線から遠い位置に設けられ、アンテナよりも軸線から遠い位置から、軸線に近づく方向へ、内側噴射口から噴射される反応ガスの流量とは独立に制御された流量の反応ガスを噴射する。
【００１１】
また、開示する基板処理装置の１つの実施形態において、内側噴射口および外側噴射口は、軸線の方向から見た場合に、アンテナが設けられた領域へ向けて反応ガスを噴射する。
【００１２】
また、開示する１つの実施形態において、内側噴射口および外側噴射口は、載置台に載置された被処理基板の面に平行な方向へ向けて反応ガスを噴射する。
【００１３】
また、開示する基板処理装置の１つの実施形態において、ガス供給部は、内側噴射口および外側噴射口を複数有する。
【００１４】
また、開示する１つの実施形態において、アンテナは、プラズマ処理領域に複数設けられる。内側噴射口および外側噴射口は、アンテナ毎にそれぞれに１つ以上割り当てられ、アンテナ毎に噴射する反応ガスの流量を独立に制御可能である。
【００１５】
また、開示する１つの実施形態において、基板処理装置は、載置台の周縁に沿って設けられ、複数の排気穴から排気を行う排気領域をさらに備える。排気部は、軸線の方向から見た場合に、アンテナが設けられた角度の領域とは異なる領域に設けられる。
【００１６】
また、開示する１つの実施形態において、排気領域は、載置台の周縁に沿って複数設けられる。
【００１７】
また、開示する１つの実施形態において、それぞれの排気領域からの排気量は同一である。
【００１８】
以下に、開示する基板処理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。
【００１９】
（実施形態）
図１は、基板処理装置１０の一例を示す断面図である。図２は、上方から見た場合の基板処理装置１０の一例を示す模式図である。図２におけるＡ−Ａ断面が図１である。図３および図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は、ユニットＵの下面の一例を示す図である。図６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６に示す基板処理装置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。
【００２０】
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。
【００２１】
基板処理装置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。
【００２２】
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。これにより、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を密閉する例えばＯリング等の弾性封止部材が設けられる。
【００２３】
基板処理装置１０は、処理室Ｃ内部の載置台１４の下方に、載置台１４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。
【００２４】
処理容器１２は、例えば図２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。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。基板処理装置１０は、処理容器１２内に複数のプラズマ生成部２２を有する。
【００２５】
それぞれのプラズマ生成部２２は、処理容器１２の上部に、マイクロ波を出力するアンテナ２２ａを備える。本実施形態において、それぞれのアンテナ２２ａの外形は、角に丸みを帯びた三角形状である。また、それぞれのアンテナ２２ａの外形には、軸線Ｘの方向から見た場合に、３つの直線状の辺が存在し、当該３つの辺は、アンテナ２２ａの外形を囲む三角形の辺に含まれる。本実施形態において、アンテナ２２ａの外形を囲む三角形は、軸線Ｘの方向から見た場合に、例えば正三角形であり、隣り合う辺がなす角度は例えば６０°である。図２において、処理容器１２の上部にはアンテナ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。
【００２６】
基板処理装置１０は、例えば図２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２の例では５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。
【００２７】
基板処理装置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、基板処理装置１０は、載置台１４の外縁の下方に、載置台１４の周縁に沿って排気部２２ｈを備える。排気部２２ｈには、排気装置５２が接続される。排気部２２ｈには、軸線Ｘの方向から見た場合に、載置台１４の回転方向において、アンテナ２２ａが設けられた角度θ１の領域に隣接する角度θ２の領域に複数の排気穴を有する。基板処理装置１０は、排気装置５２の動作を制御し、排気穴から処理室Ｃ内のガスを排気することにより、処理室Ｃ内の圧力を目的とする圧力に維持する。
【００２８】
処理室Ｃは、例えば図２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。本実施形態において、図２に示した載置台１４は、上から見た場合に例えば時計回りの方向に回転する。第２の領域Ｒ２は、プラズマ処理領域の一例である。
【００２９】
第１のガス供給部１６は、例えば図３および図４に示すように、内側ガス供給部１６１、中間ガス供給部１６２、および外側ガス供給部１６３を有する。また、第１の領域Ｒ１の上方には、例えば図３および図４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、パージ、および排気を行うユニットＵが設けられる。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。
【００３０】
ユニットＵには、例えば図３および図４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、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。
【００３１】
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、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。
【００３２】
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、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。
【００３３】
内側ガス供給部１６１のバッファ空間１６１ｄ、中間ガス供給部１６２のバッファ空間１６２ｄ、および外側ガス供給部１６３のバッファ空間１６３ｄは、例えば図３および図４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によってそれぞれ独立に制御される。
【００３４】
ユニットＵには、例えば図３および図４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。
【００３５】
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には、第１の部材Ｍ１〜第３の部材Ｍ３を収容する凹部が形成される。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。
【００３６】
ユニットＵには、例えば図３および図４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。
【００３７】
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。
【００３８】
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５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。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５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。
【００３９】
内側噴射部１６１ａは、例えば図５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。
【００４０】
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５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。
【００４１】
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５に示すように、複数の噴射口１６ｈを備える。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。内側噴射部１６１ａ、中間噴射部１６２ａ、および外側噴射部１６３ａのそれぞれの噴射口１６ｈから第１の領域Ｒ１へ噴射される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、それぞれ独立に制御される。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、前駆体ガスの原子または分子が化学的に吸着する。前駆体ガスは、例えば、ＤＣＳ（ジクロロシラン）やモノクロロシラン、トリクロロシラン、ヘキサクロロジシラン等である。
【００４２】
第１の領域Ｒ１の上方には、例えば図３および図４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５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。
【００４３】
第１の領域Ｒ１の上方には、例えば図３および図４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５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に過剰に化学吸着した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、前駆体ガスの原子または分子が化学吸着した原子層または分子層が形成される。
【００４４】
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から載置台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から載置台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に供給される反応ガスまたは反応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。
【００４５】
基板処理装置１０は、例えば図６に示すように、第２の領域Ｒ２の上方にある上部部材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にマイクロ波を供給する同軸導波管２２ｂと、第２の領域Ｒ２に反応ガスを供給する反応ガス供給部２２ｃを有する。本実施形態において、上部部材１２ｂには例えば３つの開口ＡＰが形成され、基板処理装置１０は、例えば３つのアンテナ２２ａを備える。
【００４６】
プラズマ生成部２２は、アンテナ２２ａおよび同軸導波管２２ｂから第２の領域Ｒ２にマイクロ波を供給し、反応ガス供給部２２ｃから第２の領域Ｒ２に反応ガスを供給することにより、第２の領域Ｒ２において反応ガスのプラズマを生成する。そして、プラズマ生成部２２は、基板Ｗに化学的に吸着した原子層または分子層に対してプラズマ処理を施す。本実施形態において、反応ガスとしては窒素含有ガスが用いられ、プラズマ生成部２２は、基板Ｗに化学的に吸着した原子層または分子層を窒化させる。反応ガスとしては、例えばＮ２（窒素）またはＮＨ３（アンモニア）等の窒素含有ガスを用いることができる。
【００４７】
プラズマ生成部２２は、例えば図６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角の丸い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。
【００４８】
天板４０の上面には、スロット板４２が設けられる。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、複数のスロット対が形成されている。各スロット対には、互いに直交する二つのスロット穴が含まれている。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
同軸導波管２２ｂは、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。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。なお、アンテナ２２ａは、電極として機能してもよい。あるいは、処理容器１２内に設けられた電極をアンテナ２２ａとして用いてもよい。
【００５２】
基板処理装置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。
【００５３】
第２の領域Ｒ２には、反応ガス供給部２２ｃから反応ガスが供給される。反応ガス供給部２２ｃは、複数の内側噴射口５０ｂおよび複数の外側噴射口５１ｂを有する。それぞれの内側噴射口５０ｂ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、反応ガスのガス供給源５０ｇに接続される。
【００５４】
それぞれの内側噴射口５０ｂは、例えば図２および図６に示すように、処理容器１２の上部部材１２ｂの下面に設けられる。さらに、それぞれの内側噴射口５０ｂが設けられる位置は、例えば図２および図６に示すように、軸線Ｘの方向から見た場合に、アンテナ２２ａの領域よりも軸線Ｘに近い位置である。本実施形態において、アンテナ２２ａの領域とは、軸線Ｘの方向から見た場合に、例えば第２の領域Ｒ２の中でアンテナ２２ａの天板４０が配置されている領域である。
【００５５】
複数の内側噴射口５０ｂは、所定数毎に各アンテナ２２ａに割り当てられる。そして、それぞれのアンテナ２２ａに割り当てられた所定数の内側噴射口５０ｂは、例えば図２に示すように、軸線Ｘの方向から見た場合に、載置台１４の回転方向におけるアンテナ２２ａが設けられた角度θ１の領域に、載置台１４の回転方向に沿って配置される。本実施形態において、それぞれのアンテナ２２ａには、例えば図２に示すように、３個の内側噴射口５０ｂが割り当てられる。そして、３個の内側噴射口５０ｂは、載置台１４の回転方向におけるアンテナ２２ａが設けられた角度θ１の領域である６０°の角度範囲内に、例えば２０°の間隔で分散配置されている。
【００５６】
そして、それぞれの内側噴射口５０ｂは、弁５０ｖおよび流量制御部５０ｃを介してガス供給源５０ｇから供給された反応ガスを、軸線Ｘから遠ざかる方向へ向けて、アンテナ２２ａの下方の第２の領域Ｒ２に噴射する。本実施形態において、それぞれの内側噴射口５０ｂは、例えば載置台１４の面方向に反応ガスを噴射する。それぞれの内側噴射口５０ｂは、例えば、載置台１４の基板載置領域１４ａに載置された基板Ｗの面と並行な方向に反応ガスを噴射する。
【００５７】
それぞれの外側噴射口５１ｂは、弁５１ｖおよびマスフローコントローラ等の流量制御部５１ｃを介して、反応ガスのガス供給源５０ｇに接続される。それぞれの外側噴射口５１ｂは、例えば図２および図６に示すように、処理容器１２の上部部材１２ｂの下面に設けられる。さらに、それぞれの外側噴射口５１ｂが設けられる位置は、例えば図２および図６に示すように、軸線Ｘの方向から見た場合に、アンテナ２２ａの領域よりも軸線Ｘから遠い位置である。
【００５８】
また、複数の外側噴射口５１ｂは、所定数毎に各アンテナ２２ａに割り当てられる。そして、それぞれのアンテナ２２ａに割り当てられた所定数の外側噴射口５１ｂは、例えば図２に示すように、軸線Ｘの方向から見た場合に、載置台１４の回転方向におけるアンテナ２２ａが設けられた角度θ１の領域に、載置台１４の回転方向に沿って配置される。本実施形態において、それぞれのアンテナ２２ａには、３７個の外側噴射口５１ｂが割り当てられる。そして、３７個の外側噴射口５１ｂは、載置台１４の回転方向におけるアンテナ２２ａが設けられた角度θ１の領域である６０°の角度範囲内に、例えば約１．６°の間隔で分散配置されている。
【００５９】
そして、それぞれの外側噴射口５１ｂは、弁５１ｖおよび流量制御部５１ｃを介してガス供給源５０ｇから供給された反応ガスを、軸線Ｘに近づく方向へ向けて、アンテナ２２ａの下方の第２の領域Ｒ２に噴射する。本実施形態において、それぞれの外側噴射口５１ｂは、例えば載置台１４の面方向に反応ガスを噴射する。それぞれの外側噴射口５１ｂは、例えば、載置台１４の基板載置領域１４ａに載置された基板Ｗの面と並行な方向に反応ガスを噴射する。また、内側噴射口５０ｂおよび外側噴射口５１ｂは、例えば図６に示すように、処理容器１２を上方から閉蓋する上部部材１２ｂやアンテナ２２aとは別の部材として上部部材１２ｂの下面に取り付けられている。これにより、内側噴射口５０ｂおよび外側噴射口５１ｂを上部部材１２ｂやアンテナ２２aから容易に取り外すことができ、内側噴射口５０ｂおよび外側噴射口５１ｂのメンテナンスが容易になる。
【００６０】
また、本実施形態において、内側噴射口５０ｂおよび外側噴射口５１ｂから噴射される反応ガスの流量は、流量制御部５０ｃおよび流量制御部５１ｃによってそれぞれ独立に制御される。さらに、流量制御部５０ｃおよび流量制御部５１ｃは、アンテナ２２ａ毎に設けられてもよく、内側噴射口５０ｂおよび外側噴射口５１ｂから噴射される反応ガスの流量が、アンテナ２２ａ毎に独立に制御されてもよい。
【００６１】
プラズマ生成部２２は、複数の内側噴射口５０ｂおよび複数の外側噴射口５１ｂにより第２の領域Ｒ２に反応ガスを供給し、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において反応ガスのプラズマを生成する。
【００６２】
載置台１４の周縁には、例えば図２に示すように、排気部２２ｈが設けられる。排気部２２ｈは、例えば図６に示すように、上部が開口した溝部２２２と、溝部２２２の上部に設けられる蓋部２２１とを有する。溝部２２２は、排気装置５２に接続される。蓋部２２１は、例えば図２に示した基板処理装置１０において、軸線Ｘの方向から見た場合に、載置台１４の回転方向において、アンテナ２２ａが設けられた角度θ１の領域に隣接する角度θ２の領域である排気領域２２０ｈに複数の排気穴を有する。なお、アンテナ２２ａが設けられた角度θ１の領域において、蓋部２２１には、排気穴は設けられていない。
【００６３】
また、外側噴射口５１ｂの下方であって、蓋部２２１上には、スペーサ２２０が設けられる。スペーサ２２０は、載置台１４の周縁であって、軸線Ｘの方向から見た場合に、載置台１４の回転方向において、アンテナ２２ａが設けられた角度θ１の領域に設けられる。スペーサ２２０は、例えば図６に示すように、蓋部２２１の上面から載置台１４の上面までの高さと略同一の厚みを有する。スペーサ２２０は、外側噴射口５１ｂの下方において、載置台１４と蓋部２２１との段差によって生じるガスの流速の増加を抑制する。
【００６４】
排気部２２ｈは、それぞれの排気領域２２０ｈにおいて、排気装置５２の動作により、蓋部２２１に設けられた複数の排気穴から溝部２２２を介して処理室Ｃ内のガスを排気する。なお、蓋部２２１に設けられた排気穴は、それぞれの排気領域２２０ｈからの排気量が略同一となるように、それぞれの排気領域２２０ｈに設けられた排気穴の位置、大きさ、および数が調整されている。
【００６５】
基板処理装置１０は、例えば図１に示すように、基板処理装置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、基板処理装置１０の各構成要素を制御する。
【００６６】
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、前駆体ガスの流量を制御する制御信号を弁１６１ｖ〜１６３ｖおよび流量制御器１６１ｃ〜１６３ｃ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。
【００６７】
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、反応ガスの流量を制御する制御信号を弁５０ｖ、弁５１ｖ、流量制御部５０ｃ、および流量制御部５１ｃへ送信する。また、制御部７０は、排気部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。
【００６８】
上述のように構成された基板処理装置１０により、第１のガス供給部１６から前駆体ガスが基板Ｗ上に噴射され、過剰に化学吸着した前駆体ガスが第２のガス供給部２０によって基板Ｗから除去される。そして、基板Ｗは、プラズマ生成部２２によって生成された反応ガスのプラズマに晒される。基板処理装置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。
【００６９】
ここで、基板処理装置１０の実施例である基板処理装置１０−１〜１０−３について説明する。図７は、上方から見た場合の実施例１の基板処理装置１０−１の一例を示す模式図である。図８は、実施例１における基板処理装置１０−１の一例を示す断面図である。図８は、図７に示した基板処理装置１０−１におけるＢ−Ｂ断面を示している。
【００７０】
実施例１における基板処理装置１０−１は、例えば図７に示すように、各アンテナ２２ａについて、アンテナ２２ａの領域内における軸線Ｘに近い側に３個の内側噴射口５０ｂを有する。それぞれの内側噴射口５０ｂは、例えば図８に示すように、アンテナ２２ａの天板４０の軸線Ｘ側の外縁よりも軸線Ｘから遠い位置に設けられる。それぞれの内側噴射口５０ｂは、例えば図８に示した矢印のように、基板載置領域１４ａに載置された基板Ｗの軸線Ｘ側のエッヂが通過する載置台１４上の位置へ向けて、斜め下方に反応ガスを噴射する。
【００７１】
また、実施例１における基板処理装置１０−１は、例えば図７に示すように、各アンテナ２２ａについて、アンテナ２２ａの領域内における軸線Ｘから遠い側に３個の外側噴射口５１ｂを有する。それぞれの外側噴射口５１ｂは、例えば図８に示すように、アンテナ２２ａの天板４０の軸線Ｘから遠い側の外縁よりも軸線Ｘに近い位置に設けられる。それぞれの外側噴射口５１ｂは、例えば図８に示した矢印のように、基板載置領域１４ａに載置された基板Ｗの軸線Ｘから遠い側のエッヂが通過する載置台１４上の位置へ向けて、斜め下方に反応ガスを噴射する。また、実施例１における基板処理装置１０−１では、内側噴射口５０ｂおよび外側噴射口５１ｂは、例えば図８に示すように、上部部材１２ｂの内部に設けられている。
【００７２】
また、実施例１における基板処理装置１０−１では、例えば図７に示すように、載置台１４の周縁に沿って排気部２２ｈの排気領域２２０ｈが設けられる。各アンテナ２２ａが設けられた角度の領域には、例えば図８に示すように、複数の排気穴２２３が形成された蓋部２２１が溝部２２２の上に設けられる。排気部２２ｈは、それぞれの排気領域２２０ｈにおいて、排気装置５２の動作により、蓋部２２１に設けられた複数の排気穴２２３から溝部２２２を介して処理室Ｃ内のガスを排気する。
【００７３】
図９は、上方から見た場合の実施例２の基板処理装置１０−２の一例を示す模式図である。図１０は、実施例２における基板処理装置１０−２の一例を示す断面図である。図１０は、図９に示した基板処理装置１０−２におけるＢ−Ｂ断面を示している。
【００７４】
実施例２における基板処理装置１０−２は、例えば図９に示すように、各アンテナ２２ａについて、アンテナ２２ａの領域よりも軸線Ｘに近い位置に３個の内側噴射口５０ｂを有する。それぞれの内側噴射口５０ｂは、例えば図１０に示した矢印のように、載置台１４の面方向に沿って、軸線Ｘから離れる方向へ反応ガスを噴射する。それぞれの内側噴射口５０ｂは、例えば、載置台１４の基板載置領域１４ａに載置された基板Ｗの面と並行な方向に反応ガスを噴射する。
【００７５】
また、実施例２における基板処理装置１０−２は、例えば図９に示すように、各アンテナ２２ａについて、アンテナ２２ａの領域よりも軸線Ｘから遠い側に７５個の外側噴射口５１ｂを有する。各アンテナ２２ａについて、外側噴射口５１ｂが設けられる角度の範囲は、４８°である。それぞれの外側噴射口５１ｂは、例えば図１０に示した矢印のように、載置台１４の面方向に沿って、軸線Ｘに近づく方向へ反応ガスを噴射する。それぞれの外側噴射口５１ｂは、例えば、載置台１４の基板載置領域１４ａに載置された基板Ｗの面と並行な方向に反応ガスを噴射する。また、実施例２における基板処理装置１０−２では、内側噴射口５０ｂおよび外側噴射口５１ｂは、例えば図１０に示すように、上部部材１２ｂやアンテナ２２aとは別の部材として上部部材１２ｂの下部に取り付けられている。これにより、内側噴射口５０ｂおよび外側噴射口５１ｂを上部部材１２ｂやアンテナ２２aから容易に取り外すことができ、内側噴射口５０ｂおよび外側噴射口５１ｂのメンテナンスが容易になる。
【００７６】
また、実施例２における基板処理装置１０−２では、例えば図９に示すように、載置台１４の周縁に沿って排気部２２ｈの排気領域２２０ｈが設けられる。各アンテナ２２ａが設けられた角度の領域には、例えば図１０に示すように、複数の排気穴２２３が形成された蓋部２２１が溝部２２２の上に設けられる。実施例２における基板処理装置１０−２では、外側噴射口５１ｂの下方に、排気領域２２０ｈが設けられる。排気部２２ｈは、排気領域２２０ｈにおいて、排気装置５２の動作により、蓋部２２１に設けられた複数の排気穴２２３から溝部２２２を介して処理室Ｃ内のガスを排気する。
【００７７】
図１１は、上方から見た場合の実施例３の基板処理装置１０−３の一例を示す模式図である。図１２は、実施例３における基板処理装置１０−３の一例を示す断面図である。図１２は、図１１に示した基板処理装置１０−３におけるＢ−Ｂ断面を示している。
【００７８】
実施例３における基板処理装置１０−３は、例えば図１１に示すように、各アンテナ２２ａについて、アンテナ２２ａの領域よりも軸線Ｘに近い位置に３個の内側噴射口５０ｂを有する。それぞれの内側噴射口５０ｂは、例えば図１２に示した矢印のように、載置台１４の面方向に沿って、軸線Ｘから離れる方向へ反応ガスを噴射する。それぞれの内側噴射口５０ｂは、例えば、載置台１４の基板載置領域１４ａに載置された基板Ｗの面と並行な方向に反応ガスを噴射する。
【００７９】
また、実施例３における基板処理装置１０−３は、例えば図１１に示すように、各アンテナ２２ａについて、アンテナ２２ａの領域よりも軸線Ｘから遠い側に７５個の外側噴射口５１ｂを有する。各アンテナ２２ａについて、外側噴射口５１ｂが設けられる角度の範囲は、４８°である。それぞれの外側噴射口５１ｂは、例えば図１２に示した矢印のように、載置台１４の面方向に沿って、軸線Ｘに近づく方向へ反応ガスを噴射する。それぞれの外側噴射口５１ｂは、例えば、載置台１４の基板載置領域１４ａに載置された基板Ｗの面と並行な方向に反応ガスを噴射する。また、実施例３における基板処理装置１０−３においても、内側噴射口５０ｂおよび外側噴射口５１ｂは、例えば図１２に示すように、上部部材１２ｂとは別の部材として上部部材１２ｂの下部に取り付けられている。
【００８０】
また、実施例３における基板処理装置１０−３では、例えば図１１に示すように、載置台１４の周縁に沿って排気部２２ｈの排気領域２２０ｈが設けられる。排気領域２２０ｈは、載置台１４の周縁であって、アンテナ２２ａが設けられていない角度の領域に設けられる。また、実施例３における基板処理装置１０−３では、外側噴射口５１ｂの下方であって、蓋部２２１上には、スペーサ２２０が設けられる。スペーサ２２０は、載置台１４の周縁であって、外側噴射口５１ｂが設けられた４８°の角度範囲に設けられ、蓋部２２１の上面から載置台１４の上面までの高さと略同一の厚みを有する。スペーサ２２０は、外側噴射口５１ｂの下方において、載置台１４と蓋部２２１との段差によって生じるガスの流速の増加を抑制する。
【００８１】
図１３〜図１８は、実施例１〜３において、反応ガスの流量およびＲＤＣ（Radical  Distribution  Control）を変えた場合の基板Ｗ上の膜厚分布の一例を示す図である。ＲＤＣは、各アンテナ２２ａについて、内側噴射口５０ｂから噴射される反応ガスの流量と外側噴射口５１ｂから噴射される反応ガスの流量との合計流量に対する、内側噴射口５０ｂから噴射される反応ガスの流量の割合で表される。図１３〜図１８において、Ｙ軸とは、基板Ｗの面上において、軸線Ｘから離れる方向を示しており、Ｙ軸における０は、基板Ｗの中央を示している。
【００８２】
図１３は、反応ガスの合計流量が６３０ｓｃｃｍであり、ＲＤＣが０％である場合の基板Ｗの膜厚分布を示している。図１４は、反応ガスの合計流量が６３０ｓｃｃｍであり、ＲＤＣが１００％である場合の基板Ｗの膜厚分布を示している。図１３および図１４の実験で用いた反応ガスは、ＮＨ３／Ｈ２／Ａｒの混合ガスであり、それぞれの流量は、８６／４６４／８０ｓｃｃｍである。
【００８３】
図１５は、反応ガスの合計流量が１７３０ｓｃｃｍであり、ＲＤＣが０％である場合の基板Ｗの膜厚分布を示している。図１６は、反応ガスの合計流量が１７３０ｓｃｃｍであり、ＲＤＣが１００％である場合の基板Ｗの膜厚分布を示している。図１５および図１６の実験で用いた反応ガスの流量比は、ＮＨ３／Ｈ２／Ａｒ＝２６０／１３９０／８０ｓｃｃｍである。
【００８４】
図１７は、反応ガスの合計流量が４８３０ｓｃｃｍであり、ＲＤＣが０％である場合の基板Ｗの膜厚分布を示している。図１８は、反応ガスの合計流量が４８３０ｓｃｃｍであり、ＲＤＣが１００％である場合の基板Ｗの膜厚分布を示している。図１７および図１８の実験で用いた反応ガスの流量比は、ＮＨ３／Ｈ２／Ａｒ＝７５０／４０００／８０ｓｃｃｍである。
【００８５】
図１３、図１５、および図１７を参照すると、ＲＤＣが０％、即ち、外側噴射口５１ｂからのみ反応ガスを噴射した場合、実施例２および実施例３は、実施例１よりもＧ／Ｒ（Growth  Rate）が低い。実施例１では、実施例２および実施例３よりも外側噴射口５１ｂの数が少ないため、同じ流量の反応ガスを噴射した場合でも、実施例１の方が反応ガスの流速が速い。そのため、実施例１では、外側噴射口５１ｂから噴射された反応ガスの多くが載置台１４の周縁に設けられた排気部２２ｈから離れる方向へ流れ、実施例２および実施例３よりも、反応ガスが基板Ｗ上を流れる量が多くなったと考えられる。しかし、基板Ｗ上を流れる反応ガスの流速が速すぎると、基板Ｗ上で反応ガスの元素が十分に解離せず、基板Ｗ上に形成された膜の質が悪くなる。基板Ｗに形成された膜の質は、例えばＷＥＲＲ（Wet  Etching  Rate  Ratio）を用いて評価することができる。
【００８６】
一方、実施例２および実施例３では、実施例１よりも外側噴射口５１ｂの数が多いため、実施例１と同じ流量の反応ガスを噴射した場合に、実施例１よりも反応ガスの流速が遅い。そのため、実施例２および３では、基板Ｗ上に形成された膜の質の向上が期待できる。しかし、実施例２および実施例３では、反応ガスの流速が遅く、外側噴射口５１ｂの近傍に排気領域２２０ｈが設けられているため、外側噴射口５１ｂから噴射された反応ガスの多くが排気領域２２０ｈへ流れ込んでしまう。そのため、実施例２および実施例３では、基板Ｗ上に流れる反応ガスの量が減少し、実施例１よりもＧ／Ｒが低下したと考えられる。
【００８７】
ただし、実施例２では、図９および図１０で説明したように、載置台１４の周縁において、外側噴射口５１ｂの下方に排気領域２２０ｈが設けられているが、実施例３では、図１１および図１２で説明したように、載置台１４の周縁において、外側噴射口５１ｂが配置されている角度の領域には排気領域２２０ｈが設けられておらず、外側噴射口５１ｂが配置されていない角度の領域に排気領域２２０ｈが設けられている。そのため、実施例３では、外側噴射口５１ｂから噴射された反応ガスが、アンテナ２２ａの下面と基板Ｗの上面との間の空間を漂う時間が実施例２よりも長くなり、実施例２よりもＧ／Ｒが増加したと考えられる。このように、外側噴射口５１ｂと排気領域２２０ｈとの位置関係を変えることで、Ｇ／Ｒを変えることができる。さらに、実施例３においても、外側噴射口５１ｂの数を減らし、それぞれの外側噴射口５１ｂから噴射される反応ガスの流速を上げることで、基板Ｗ上へ流れる反応ガスの量を増加させることができ、Ｇ／Ｒを増加させることができると考えられる。
【００８８】
また、図１３、図１５、および図１７と、図１４、図１６、および図１８とを比較すると、ＲＤＣが０％では、外側噴射口５１ｂに近い方の基板Ｗの膜厚が大きく、ＲＤＣが１００％では、内側噴射口５０ｂに近い方の基板Ｗの膜厚が大きい。そして、図１３〜１８を参照すると、実施例２および実施例３では、実施例１よりも、膜厚分布の傾きが大きい。このように、実施例２および実施例３では、実施例１よりも、基板Ｗの膜厚分布の制御性が向上している。
【００８９】
次に、実施例３よりも外側噴射口５１ｂの数を減らした場合の実験結果について説明する。図１９は、上方から見た場合の実施例４の基板処理装置１０−４の一例を示す模式図である。実施例４における基板処理装置１０−４のＢ−Ｂ断面は、図１２と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００９０】
実施例４における基板処理装置１０−４は、例えば図１９に示すように、各アンテナ２２ａについて、アンテナ２２ａの領域よりも軸線Ｘに近い位置に３個の内側噴射口５０ｂを有する。それぞれの内側噴射口５０ｂは、例えば図１２に示した矢印のように、載置台１４の面方向に沿って、軸線Ｘから離れる方向へ反応ガスを噴射する。それぞれの内側噴射口５０ｂは、例えば、載置台１４の基板載置領域１４ａに載置された基板Ｗの面と並行な方向に反応ガスを噴射する。
【００９１】
また、実施例４における基板処理装置１０−４は、例えば図１９に示すように、各アンテナ２２ａについて、アンテナ２２ａの領域よりも軸線Ｘから遠い側に３７個の外側噴射口５１ｂを有する。実施例４では、各アンテナ２２ａについて、外側噴射口５１ｂが設けられる角度の範囲は２４°である。それぞれの外側噴射口５１ｂは、例えば図１２に示した矢印のように、載置台１４の面方向に沿って、軸線Ｘに近づく方向へ反応ガスを噴射する。それぞれの外側噴射口５１ｂは、例えば、載置台１４の基板載置領域１４ａに載置された基板Ｗの面と並行な方向に反応ガスを噴射する。
【００９２】
また、実施例４における基板処理装置１０−４では、例えば図１９に示すように、載置台１４の周縁に沿って排気部２２ｈの排気領域２２０ｈが設けられる。排気領域２２０ｈは、載置台１４の周縁であって、アンテナ２２ａが設けられていない角度の領域に設けられる。また、実施例４の基板処理装置１０−４において、外側噴射口５１ｂの下方に設けられたスペーサ２２０は、載置台１４の周縁であって、外側噴射口５１ｂが設けられた２４°の角度範囲に設けられる。
【００９３】
図２０〜図２５は、実施例１、実施例４、および実施例５において、反応ガスの流量を変えた場合の基板上の膜厚分布の一例を示す図である。実施例５における基板処理装置１０の構成は、図１〜図６を用いて説明した基板処理装置１０である。図２０は、反応ガスの合計流量が６３０ｓｃｃｍであり、ＲＤＣが０％である場合の基板Ｗの膜厚分布を示している。図２０の実験で用いた反応ガスの流量比は、ＮＨ３／Ｈ２／Ａｒ＝８６／４６４／８０ｓｃｃｍである。図２１は、図２０の破線部分の拡大図である。
【００９４】
図２２は、反応ガスの合計流量が１６５０ｓｃｃｍであり、ＲＤＣが０％である場合の基板Ｗの膜厚分布を示している。図２２の実験で用いた反応ガスの流量比は、ＮＨ３／Ｈ２＝２６０／１３９０ｓｃｃｍである。図２３は、図２２の破線部分の拡大図である。
【００９５】
図２４は、反応ガスの合計流量が４７５０ｓｃｃｍであり、ＲＤＣが０％である場合の基板Ｗの膜厚分布を示している。図２４の実験で用いた反応ガスの流量比は、ＮＨ３／Ｈ２＝７５０／４０００ｓｃｃｍである。図２５は、図２４の破線部分の拡大図である。
【００９６】
図２０〜図２５を参照すると、それぞれのアンテナ２２ａについて、外側噴射口５１ｂの数を３７個に減らした実施例４および実施例５では、Ｇ／Ｒが実施例１と同程度まで増加した。実施例４および実施例５では、外側噴射口５１ｂを３７個に減らすことにより、それぞれの外側噴射口５１ｂから噴射される反応ガスの流速が上がり、基板Ｗ上を流れる反応ガスの量が多くなったと考えられる。ただし、実施例４および実施例５では、外側噴射口５１ｂは３７個であり、実施例１では、外側噴射口５１ｂは３個である。そのため、実施例４および実施例５において、それぞれの外側噴射口５１ｂから噴射される反応ガスの流速は、実施例１において、それぞれの外側噴射口５１ｂから噴射される反応ガスの流速よりも遅い。そのため、実施例４および実施例５では、実施例１と比べて、反応ガスがアンテナ２２ａの下面と基板Ｗの上面との間の空間を漂う時間が長くなり、反応ガスの元素が解離する確率が上がる。そのため、実施例４および実施例５では、基板Ｗに形成される膜の質を向上させることができる。
【００９７】
また、図２１、図２３、および図２５を参照すると、実施例１では、反応ガスの流量が増加するのに伴い、外側噴射口５１ｂ側の基板Ｗのエッジ付近のＧ／Ｒが、基板Ｗ上の他の領域のＧ／Ｒよりも相対的に低下している。これは、反応ガスの流量の増加に伴い、それぞれの外側噴射口５１ｂから噴射される反応ガスの流速が上昇し、反応ガスの多くが、軸線Ｘ側に流れてしまい、外側噴射口５１ｂ側の基板Ｗのエッジ付近の反応ガスの濃度が相対的に低下したためと考えられる。
【００９８】
これに対し、実施例４では、反応ガスの流量が増加した場合、外側噴射口５１ｂ側の基板Ｗのエッジ付近において、Ｇ／Ｒの伸びが鈍化するものの、Ｇ／Ｒの相対的な低下は見られない。また、実施例５では、反応ガスの流量が増加しても、外側噴射口５１ｂ側の基板Ｗのエッジ付近においてＧ／Ｒの相対的な低下は見られず、Ｇ／Ｒの伸びの鈍化も見られない。これは、実施例４および実施例５では、実施例１に比べて外側噴射口５１ｂの数が多く、反応ガスの流量に対する流速の増加量が低いためと考えられる。また、実施例５では、実施例４よりも広い角度の範囲に複数の外側噴射口５１ｂが分散配置されているため、複数の外側噴射口５１ｂが密に配置された実施例４よりも、複数の外側噴射口５１ｂから噴射された反応ガスの流速の低下が速い。そのため、実施例５では、実施例４よりも、基板Ｗ上に到達する反応ガスの流速が抑制され、反応ガスの元素が解離する確率が高く保たれたと考えられる。
【００９９】
以上、一実施形態について説明した。本実施形態の基板処理装置１０によれば、載置台１４の回転中心から載置台１４の径方向における基板Ｗ上の膜厚分布の制御性を向上させることができる。
【０１００】
なお、上記した実施形態では、基板処理装置１０として、ＰＥ−ＡＬＤ法を用いて基板Ｗ上に所定の膜を形成する成膜装置を例に説明したが、開示の技術はこれに限られない。例えば、上記した実施形態に開示した技術は、基板Ｗに対して反応ガスのプラズマを用いた処理を行う装置であれば、プラズマエッチング装置（例えば、ＡＬＥ（Atomic  Layer  Etching）装置等）や、プラズマを用いた改質処理を行う装置などに適用することもできる。
【０１０１】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者には明らかである。また、そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【０１０２】
Ｃ  処理室
Ｇ  ゲートバルブ
Ｒ１  第１の領域
Ｒ２  第２の領域
Ｕ  ユニット
Ｘ  軸線
Ｗ  基板
Ｗ１  直径
１０  基板処理装置
１２  処理容器
１４  載置台
１４ａ  基板載置領域
１６ａ  噴射部
２２ａ  アンテナ
２２ｈ  排気部
２２０ｈ  排気領域
５０ｂ  内側噴射口
５１ｂ  外側噴射口
【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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