(57)【要約】【課題】シャワーヘッドを使うことにより、極めて均一に原料を供給するとともに、シャワーヘッド内部の残留ガスを短時間で除去する。【解決手段】真空排気される反応室、該反応室内に基板を戴置する戴置部、該戴置部上方に設置され該基板表面にガスを供給するガス分散ガイド、該ガス分散ガイドにガスを導入するガス供給口、該ガス分散ガイドの基板側に配置され複数のガス吐出孔を有するガス分散板、該ガス分散板より基板表面に供給されるガスを該ガス分散板の下流で排気するための第一の排気口、及び該ガス分散ガイドの内部のガスを該ガス分散ガイドと該ガス分散板の間を介して該ガス分散板上流で排気するための第二の排気口、から成る薄膜形成装置。【選択図】図１A
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空排気される反応室、
前記反応室内に基板を戴置する戴置部、
前記戴置部上方に設置され前記基板表面にガスを供給するガス分散ガイド、
前記ガス分散ガイドにガスを導入するガス供給口、
前記ガス分散ガイドの基板側に配置され複数のガス吐出孔を有するガス分散板、
前記ガス分散板より基板表面に供給されるガスを該ガス分散板の下流で排気するための第一の排気口、及び
前記ガス分散ガイドの内部のガスを前記ガス分散ガイドと前記ガス分散板の間を介して前記ガス分散板上流で排気するための第二の排気口、
から成る薄膜形成装置。
【請求項２】
前記ガス分散ガイドの内部空間、前記ガス分散ガイドと前記ガス分散板との間の空間、及び前記ガス分散板と基板との間の空間が前記第一の排気口に連通して第一のガス流路を構成し、
前記ガス分散ガイドの内部空間、前記ガス分散ガイドと前記ガス分散板との間の空間、及び前記ガス分散ガイドの外周壁に接する空間が前記第二の排出口に連通して第二のガス流路を構成する、請求項１に記載の薄膜形成装置。
【請求項３】
前記第二のガス流路において、前記ガス分散ガイドと前記ガス分散板との間の空間及び前記ガス分散ガイドの外周壁に接する空間は、前記ガス分散ガイド外周縁と前記ガス分散板の外周部との間に設けられた排気孔または環状排気スリットにより連通している、請求項２に記載の薄膜形成装置。
【請求項４】
前記ガス分散ガイドは、下方に広がり下方が開口された円錐台形である、請求項１に記載の薄膜形成装置。
【請求項５】
前記ガス分散ガイドは、前記ガス供給口付近に、前記ガス分散板に向けてガスを吐出するための孔またはスリットを有する中間分散体を更に有する、請求項１に記載の薄膜形成装置。
【請求項６】
前記第二の排気口には外部排気装置につながるバルブが接続されている、請求項1に記載の薄膜形成装置。
【請求項７】
前記バルブは、排気コンダクタンスを１００msec以下の高速で変更可能である、請求項６に記載の薄膜形成装置。
【請求項８】
前記バルブは、最大コンダクタンスに対して最小コンダクタンスが１％以下に制御される、請求項７に記載の薄膜形成装置。
【請求項９】
前記バルブのコンダクタンスが最大のときに前記第二のガス流路によりガスを優先的に排気し、前記バルブのコンダクタンスが最小のとき前記第一のガス流路によりガスを優先的に排気するように構成された、請求項７に記載の薄膜形成装置。
【請求項１０】
更に高周波印加電極が前記ガス分散板に設置されている、請求項１に記載の薄膜形成装置。
【請求項１１】
更に高周波印加電極が前記ガス分散ガイドを構成する壁に設置されている、請求項１に記載の薄膜形成装置。
【請求項１２】
更に前記ガス分散板を通過するガスを加熱するための加熱源が前記ガス分散板に設置されている、請求項１に記載の薄膜形成装置。
【請求項１３】
更に前記ガス分散ガイド内のガスを加熱するための加熱源が前記ガス分散ガイドを構成する壁に設置されている、請求項１に記載の薄膜形成装置。
【請求項１４】
前記壁は50℃から450℃の範囲で温度制御され、前記ガス分散板は250℃以下に制御される、請求項１３に記載の薄膜形成装置。
【請求項１５】
前記ガス分散ガイドは、前記ガス分散板と前記ガス供給口の間に中間板を更に備え、前記中間板は前記ガス分散板のガス吐出孔と重ならない位置に中間ガス吐出孔を有し第二の分散板として機能する、請求項１に記載の薄膜形成装置。
【請求項１６】
前記ガス分散板に対する、前記バルブのコンダクタンスは、前記バルブが最大に開いた場合には、前記分散板のコンダクタンスの10倍から1000倍であり、前記バルブが最小のコンダクタンスになった場合には、前記ガス分散板のコンダクタンスの0.001倍から0.1倍となるように調整される、請求項６に記載の薄膜形成装置。
【請求項１７】
前記バルブは最大に開いた場合の排気コンダクタンスが30リットル/秒である、請求項６に記載の薄膜形成装置。
【請求項１８】
前記載置部の側面から一定距離でパージガス用リングを前記載置部と同心円状に配置し、前記載置部の側面と前記パージガス用リングでスリットを構成し、前記載置部の下方の下部空間から前記スリットを経て前記第一の排気口に連通する第三のガス流路を構成する、請求項２に記載の薄膜形成装置。
【請求項１９】
前記スリットの厚みは約0.5mm〜約1.5mm、前記載置部の軸方向の長さは約15mm〜約40mmである、請求項１８に記載の薄膜形成装置。
【請求項２０】
前記第一の排気口の入口として環状スリットが、前記載置部の外側で同心円状に、前記載置部の基板載置面と実質的または近似的に同じ位置に配置されている、請求項１８に記載の薄膜形成装置。
【請求項２１】
前記パージガス用リングは前記載置部の側面で基板載置面よりも下方に設けられており、前記パージガス用リングの上方に前記載置部の側面に沿って排気用リングを前記載置部と同心円状に配置して前記載置部の側面との間に排気用スリットを構成し、前記排気用リングと前記パージガス用リングとの間に前記第一の排気口の入口として環状スリットが配置されている、請求項１８に記載の薄膜形成装置。
【請求項２２】
前記排気用スリットの厚みは前記パージガス用スリットの厚みよりも大きい、請求項２１に記載の薄膜形成装置。
【請求項２３】
前記排気用スリットの厚みは約2mm〜約4mmである、請求項２２に記載の薄膜形成装置。
【請求項２４】
薄膜形成方法であって、
排気された反応室内の戴置部に基板を戴置する工程と、
前記戴置部の上方に設置されたガス分散ガイドにガス供給口からガスを導入する工程と、
前記ガス分散ガイドの基板側に配置され複数のガス吐出孔を有するガス分散板を介して前記基板の表面にガスを供給する工程と、
前記ガス分散板より前記基板の表面に供給されたガスを前記ガス分散板の下流で第一の排気口から排気する工程と、
前記ガス供給口から前記ガス分散ガイドへ導入されるガスを切り替える際に、    前記ガス分散ガイドの内部のガスを前記ガス分散ガイドと前記ガス分散板の間を介し前記ガス分散板の上流で第二の排気口から排気する工程と、
からなる方法。
【請求項２５】
前記ガス分散ガイドは、下方に広がり下方が開口された円錐台形であり、前記ガス供給口付近に前記ガス分散板に向けてガスを吐出するための孔またはスリットを有する中間分散体を更に備え、前記ガス分散板には前記中間分散体を介してガスを供給する、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記ガス分散ガイドの内部空間、前記ガス分散ガイドと前記ガス分散板との間の空間、及び前記ガス分散板と基板との間の空間が前記第一の排気口に連通して第一のガス流路を構成し、
前記ガス分散ガイドの内部空間、前記ガス分散ガイドと前記ガス分散板との間の空間、及び前記ガス分散ガイドの外周壁に接する空間が前記第二の排出口に連通して第二のガス流路を構成し、
前記第二のガス流路の排気コンダクタンスを前記第一のガス流路の排気コンダクタンスに対して変化させることで前記第一の排気口及び前記第二の排気口からの排気量を制御する、請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
前記第二のガス流路において、前記ガス分散ガイドと前記ガス分散板との間の空間及び前記ガス分散ガイドの外周壁に接する空間は、前記ガス分散ガイド外周縁と前記ガス分散板の外周部との間に設けられた排気孔または環状排気スリットを介して連通しており、前記第二のガス流路の排気は排気孔または前記環状排気スリットを介して行なわれる、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
切り替え後のガスを、前記第二の排気口からの排気開始とほぼ同時に前記ガス供給口から前記ガス分散ガイドへ導入する、請求項２４に記載の方法。
【請求項２９】
切り替え後のガスを、前記第二の排気口からの排気がほぼ完了した後、前記ガス供給口から前記ガス分散ガイドへ導入する、請求項２４に記載の方法。
【請求項３０】
ガスの切り替えに合わせて前記第二のガス流路のコンダクタンスを変化させる、請求項２６に記載の方法。
【請求項３１】
前記第一のガス流路に対する前記第二のガス流路のコンダクタンスを約10倍から約1000倍にすることで、前記第二の排気口から優先的に排気し、前記第一のガス流路に対する前記第二のガス流路のコンダクタンスを約0.001倍から約0.1倍にすることで、前記第一の排気口から優先的に排気する、請求項２６に記載の方法。
【請求項３２】
排気コンダクタンスを約１００msec以下の高速で変化させてガス切り替えを行う、請求項２６に記載の方法。
【請求項３３】
前記第二のガス流路の最大コンダクタンスに対する最小コンダクタンスは１％以下で制御し前記第二の排気口からの排気を制御する、請求項２６に記載の方法。
【請求項３４】
前記載置部の側面から一定距離でパージガス用リングを前記載置部と同心円状に配置し、前記載置部の側面と前記パージガス用リングでスリットを構成し、前記載置部の下方の下部空間から前記スリットを経て前記第一の排気口に連通する第三のガス流路を構成し、前記第一のガス流路を使っている際に前記第三のガス流路からパージガスを導入し、前記第一のガス流路からのガスが前記載置部の下方の下部空間に拡散することを抑制する、請求項２６に記載の方法。
【請求項３５】
前記スリットの厚みを約0.5mm〜約1.5mm、前記載置部の軸方向の長さを約15mm〜約40mmとしてパージガスの導入を行う、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記第一の排気口の入口として環状スリットを、前記載置部の外側で同心円状に、前記載置部の基板載置面と実質的または近似的に同じ位置に配置して排気を行う、請求項３４に記載の方法。
【請求項３７】
前記パージガス用リングを前記載置部の側面で基板載置面よりも下方に設け、前記パージガス用リングの上方に前記載置部の側面に沿って排気用リングを前記載置部と同心円状に配置して前記載置部の側面との間に排気用スリットを構成し、前記排気用リングと前記パージガス用リングの間に前記第一の排気口の入口として環状スリットを配置して排気を行う、請求項３４に記載の方法。
【請求項３８】
前記排気用スリットの厚みを前記パージガス用スリットの厚みよりも大きくして排気を行う、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記排気用スリットの厚みを約2mm〜約4mmとして排気を行う、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記ガス切り替え工程は、
（I）ガスとしてプロセスガスを前記ガス分散ガイドへ導入するとき、前記第二のガス流路のコンダクタンスをほぼ最小にし、基板を通る前記第一のガス流路を経て前記ガスを排気する工程と、
（II）ガスとしてパージガスを前記ガス分散ガイドへ導入するとき、前記第二のガス流路のコンダクタンスをほぼ最大にし、基板を通らない前記第二のガス流路を経て前記プロセスガスを前記パージガスと共に排気する工程と、
（III）順次、次のプロセスガスに対して工程（I）と（II）を繰り返し、全てのプロセスガスが基板を通過したとき１サイクルとし、前記サイクルを基板上に成膜される膜が所定の膜厚になるまで繰り返す工程と、
から成る請求項２９に記載の方法。
【請求項４１】
前記１サイクルは約０．５秒から約３秒である、請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記１サイクルを原子層毎に成膜されるように制御する、請求項４０に記載の方法。
【請求項４３】
前記第二のガス流路の最小コンダクタンス（Cpse）、前記第一のガス流路のコンダクタンス（Cpde）、前記第二のガス流路の最大コンダクタンス（Cse）の比を、
Cpse：Cpde：Cse＝０．１〜１：５〜２０：１００
としてガス切り替えを行う、請求項４０に記載の方法。
【請求項４４】
ガスを基板に向けて供給する際、高周波を前記ガス分散板と前記戴置部との間で印加する、請求項２４に記載の方法。
【請求項４５】
ガスを基板に向けて供給する際、高周波を前記ガス分散ガイドと前記戴置部との間で印加する、請求項２４に記載の方法。
【請求項４６】
前記ガス分散板に設置された加熱源により前記ガス分散板を通過するガスを加熱する、請求項２４に記載の方法。
【請求項４７】
前記ガス分散ガイドを構成する壁に設置された加熱源により前記ガス分散ガイド内のガスを加熱する、請求項２４に記載の方法。
【請求項４８】
前記壁は50℃から450℃の範囲で制御され、前記ガス分散板は200℃以下に制御される、請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
前記ガス分散ガイドは、前記ガス分散板と前記ガス供給口の間に設置された中間板を更に備え、前記中間板は前記ガス分散板のガス吐出孔と重ならない位置に中間吐出孔を有し、ガスが前記中間吐出孔を通過することで前記ガス分散板の上流で分散する、請求項２４に記載の方法。
【請求項５０】
真空排気される反応室、
前記反応室内に基板を戴置する戴置部、
前記戴置部の上方に設置され前記基板の表面にガスを供給するガス分散ガイド、
前記ガス分散ガイドにガスを導入するガス供給口、
前記ガス分散ガイドの基板側に配置され複数のガス吐出孔を有するガス分散板、
前記ガス分散板より基板表面に供給されるガスを前記載置部の周囲から放射状に排気するための排気口、及び
前記載置部の側面から一定距離を置いて同心円状に配置されたパージガス用リング、
から成り、
前記載置部の側面と前記パージガス用リングでパージガス用スリットが構成され、前記載置部の下方の下部空間から前記パージガス用スリットを経て前記排気口に連通するガス流路が構成される薄膜形成装置。
【請求項５１】
前記パージガス用スリットの厚みは約0.5mm〜約1.5mm、前記載置部の軸方向の長さは約15mm〜約40mmである、請求項５０に記載の薄膜形成装置。
【請求項５２】
前記排気口の入口として環状スリットが、前記載置部の外側で同心円状に、前記載置部の基板載置面と実質的または近似的に同じ位置に配置されている、請求項５０に記載の薄膜形成装置。
【請求項５３】
前記パージガス用リングは前記載置部の側面で基板載置面よりも下方に設けられており、前記パージガス用リングの上方に前記載置部の側面に沿って排気用リングを前記載置部と同心円状に配置して前記載置部の側面との間に排気用スリットを構成し、前記排気用リングと前記パージガス用リングとの間に前記排気口の入口として環状スリットが配置されている、請求項５０に記載の薄膜形成装置。
【請求項５４】
前記排気用スリットの厚みは前記パージガス用スリットの厚みよりも大きい、請求項５３に記載の薄膜形成装置。
【請求項５５】
前記排気用スリットの厚みは約2mm〜約4mmである、請求項５４に記載の薄膜形成装置。
【請求項５６】
薄膜形成方法であって、
排気された反応室内の戴置部に基板を戴置する工程と、
前記戴置部の上方に設置されたガス分散ガイドにガス供給口からガスを導入する工程と、
前記ガス分散ガイドの基板側に配置され複数のガス吐出孔を有するガス分散板を介して基板表面にガスを供給する工程と、
前記ガス分散板より基板表面に供給されたガスを前記載置部の周囲に環状に設けられた排気口から排気する工程と、
前記載置部の側面から一定距離を置いて前記載置部と同心円状に配置したパージガス用リングと前記載置部の側面とで構成されるパージガス用スリットを経て、前記載置部の下方の下部空間からパージガスを導入し前記排気口から排気し、ガスが前記載置部の下方の下部空間に拡散することを抑制する工程と、
から成る方法。
【請求項５７】
前記パージガス用スリットの厚みを約0.5mm〜約1.5mm、前記載置部の軸方向の長さを約15mm〜約40mmとしてパージガスの導入を行う、請求項５６に記載の方法。
【請求項５８】
第一の排気口の入口として環状スリットを、前記載置部の外側で同心円状に、前記載置部の基板載置面と実質的または近似的に同じ位置に配置して排気を行う、請求項５６に記載の方法。
【請求項５９】
前記パージガス用リングを前記載置部の側面で基板載置面よりも下方に設け、前記パージガス用リングの上方に前記載置部の側面に沿って排気用リングを前記載置部と同心円状に配置して前記載置部の側面との間に排気用スリットを構成し、前記排気用リングと前記パージガス用リングとの間に第一の排気口の入口として環状スリットを配置して排気を行う、請求項５６に記載の方法。
【請求項６０】
前記排気用スリットの厚みを前記パージガス用スリットの厚みよりも大きくして排気を行う、請求項５９に記載の方法。
【請求項６１】
前記排気用スリットの厚みを約2mm〜約4mmとして排気を行う、請求項６０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体ウエハである被処理体を１枚ずつ成膜を行う枚葉式薄膜形成装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子層成長のための薄膜形成装置としては、各種の形成装置が提案されている。代表的には、基板に対向するガス分散装置、いわゆる、シャワーヘッドから供給する場合と、シャワーヘッドを用いないで、基板の一端より他端に向かう層流を形成することにより、シャワーヘッドを用いない場合がある。シャワーヘッド方式の場合には、均一なガス濃度により原料を基板表面に供給できるが、層流方式では、上流と下流とでガス濃度が変化する傾向がある。なお、シャワーヘッドでは基板表面に均一にガスを供給するために、シャワーヘッド内に原料ガスをためて、比較的小さいコンダクタンスの分散板より基板に供給することになる。例えば、第一のガスを供給した後、第二のガスで残留する第一のガスを排気し、第三のガスを流すが、第一の残留ガスが残っていると、気相での化学反応により固形物が生成される場合がある。このため、第三のガスを供給する場合には、十分に分散装置内部に残留ガスが残らないようにすることが必要になる。これは、ガスをシャワーヘッド内に溜める本来のシャワーヘッドの機能と相反するものである。したがって、シャワーヘッド方式は均一性には優れているが生産性は低く、シャワーヘッド方式を用いない方法が反応ガスを排気しやすいので有利と考えられていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
シャワーヘッド方式の利点の一つは、均一な濃度分布もしくは、任意の濃度分布で基板上にプリカーサを供給できることである。一方、均一な濃度分布を達成するには、シャワーヘッドから基板への分散板によるコンダクタンスの制御が必要であり、これが、シャワーヘッド内からの反応ガスのパージを妨げる要因となる。そこで、本発明者らは均一な原料濃度で原料を基板表面に供給し、また、シャワーヘッドの中心より外周に向かってガスが排出される際の基板の周辺部でのプリカーサの濃度変化をより小さくすること、特に、基板載置台の下方部に原料が拡散することを防止するパージガスの影響を低減させるとともに、第一の原料ガスから第二の原料ガスに切り替える際には、短時間にこの原料をシャワーヘッド内、及び、反応室から排除する方法を考案した。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
ある態様において本発明は次の薄膜形成装置を提供する。真空排気される反応室、該反応室内に基板を戴置する戴置部、該戴置部上方に設置され該基板表面にガスを供給するガス分散ガイド、該ガス分散ガイドにガスを導入するガス供給口、該ガス分散ガイドの基板側に配置され複数のガス吐出孔を有するガス分散板、該ガス分散板より基板表面に供給されるガスを該ガス分散板の下流で排気するための第一の排気口（「下流排気口」ということがある）、及び該ガス分散ガイドの内部のガスを該ガス分散ガイドと該ガス分散板の間を介して該ガス分散板上流で排気するための第二の排気口（「上流排気口」ということがある）、とを備えた薄膜形成装置である。
【０００５】
また本発明は以下の態様に限定されるものではないが次の装置を包含する。
【０００６】
該ガス分散ガイドの内部空間、該ガス分散ガイドと該ガス分散板の間の空間（該内部空間を含めて分散ガイドと該ガス分散板の間の「空間」ということがある）、および該ガス分散板と基板の間の空間が第一の排気口に連通して第一のガス流路を構成し、該ガス分散ガイドの内部空間、該ガス分散ガイドと該ガス分散板の間の空間、および該ガス分散ガイドの外周壁に接する空間が該第二の排出口に連通して第二のガス流路を構成する薄膜形成装置。
【０００７】
該第二のガス流路において、該ガス分散ガイドと該ガス分散板の間の空間と該ガス分散ガイドの外周壁に接する空間は、該ガス分散ガイド外周縁と該ガス分散板の外周部との間に設けられた排気孔或いは環状排気スリットにより連通している薄膜形成装置。
【０００８】
該ガス分散ガイドは、下方に広がり下方が開口された円錐台形である薄膜形成装置。
【０００９】
該ガス分散ガイドは、該ガス供給口付近に、ガスを該ガス分散板に対して、該ガス分散板に向けてガスを吐出するための孔あるいはスリットを有する中間分散体を更に備えている薄膜形成装置。
【００１０】
該第二の排気口には外部排気装置につながるバルブが接続されている薄膜形成装置。
【００１１】
該バルブは、排気コンダクタンスを１００msec以下の高速で変化できるバルブである薄膜形成装置。
【００１２】
該バルブは、最大コンダクタンスに対して最小コンダクタンスは１％以下に制御される薄膜形成装置。
【００１３】
該バルブのコンダクタンスが最大のときに該第二のガス流路によりガスを優先的に排気し、該バルブのコンダクタンスが最小のとき該第一のガス流路によりガスを優先的に排気するように構成された薄膜形成装置。
【００１４】
更に高周波印加電極が該ガス分散板に設置されている薄膜形成装置。
【００１５】
更に高周波印加電極が該ガス分散ガイドを構成する壁に設置されている薄膜形成装置。
【００１６】
更に該ガス分散板を通過するガスを加熱するための加熱源が該ガス分散板に設置されている薄膜形成装置。
【００１７】
更に該ガス分散ガイド内のガスを加熱するための加熱源が該ガス分散ガイドを構成する壁に設置されている薄膜形成装置。
【００１８】
基板を載置する該載置部は50℃から450℃の範囲（100℃、150℃、200℃、300℃、350℃、400℃、更にそれぞれの間の値を含み、好ましくは100℃から400℃）で制御され、該ガス分散板は250℃以下（200℃、150℃、100℃、50℃、更にそれぞれの間の値を含む）に制御される薄膜形成装置。
【００１９】
該ガス分散ガイドは、該ガス分散板と該ガス供給口の間に中間板を更に備え、該中間板は該ガス分散板のガス吐出孔と重ならない位置に中間ガス吐出孔を有し第二の分散板として機能する薄膜形成装置。
【００２０】
該ガス分散板に対する、該バルブのコンダクタンスは、該バルブが最大に開いた場合には、該分散板のコンダクタンスの10倍から1000倍であり、該バルブが最小のコンダクタンスになった場合には、該ガス分散板のコンダクタンスの0.001倍から0.1倍、あるいはそれ以下となるよう調整されるように構成された薄膜形成装置。
【００２１】
薄膜形成プロセス実行時において、該載置台の下方の空間と載置台上方の空間が、載置台側面に沿った加工可能な範囲の狭い幅（例えば約0.5mmから約1.5mmの間）で長い距離（例えば約10mmから約30mmの間）を有する空間により連通していることを特徴とし、載置台の下方より不活性ガスを供給することにより、該狭い幅を有する空間を通じて原料ガスが該上方の空間より該下方の空間へ拡散するのを防止できるように、該空間の幅、長さが設定されていることを特徴とする薄膜形成装置。
【００２２】
該第一の排気口は該載置台の側面部を囲むように配置（あるいは該第一の排気口は該載置台の上面外周部よりも下方に配置）するように構成されており、ガス分散板より吐出したガスは、該載置台の側面部に回りこみ、該第一の排気口より排出されるように構成された薄膜形成装置。
【００２３】
該第一の排気口は該載置台の側面部を囲むように配置するように構成されており、この該第一の排気口の該ガス分散板側の該載置台側面のガス流路（あるいは該載置台の上面外周部から該第一の排気口までの該載置台側面のガス流路）の幅（例えば約2mmから約5mmの間）は、該第一の排気口の該載置台の下方部分のガス流路（あるいは該第一の排気口から更に下方の該載置台側面のガス流路）の幅（例えば約0.5mmから約1.5mmの間）より広いように構成されたことを特徴とし、該載置台の下方より不活性ガス（パージガス）を供給することにより、該上下のガス流路（該第一の排気口を挟んで上方、下方のガス流路）を通じて原料ガスが該上方の空間より該下方の空間へ拡散することを防止するとともに、該上方空間の基板の外周端から該第一の排気口までのガス流路の距離（例えば約10mmから約45mmの間）を確保することにより、該下方空間からのパージガスが該上方空間の基板に影響を与えない（基板端における原料ガスのパージガスによる希釈等の問題を低減する）ように構成された薄膜形成装置。
【００２４】
また、本発明は方法にも適用でき、ある態様によれば次の方法を提供する。
【００２５】
排気された反応室内の戴置部に基板を戴置し、該戴置部上方に設置されたガス分散ガイドにガス供給口からガスを導入し、該ガス分散ガイドの基板側に配置され複数のガス吐出孔を有するガス分散板を介して基板表面にガスを供給し、該ガス分散板より基板表面に供給されたガスを該ガス分散板の下流で第一の排気口から排気し、該ガス供給口から該ガス分散ガイドへ導入されるガスを切り替える際に、該ガス分散ガイドの内部のガスを該ガス分散ガイドと該ガス分散板の間を介して該ガス分散板の上流で第二の排気口から排気する、工程からなる薄膜の形成方法である。
【００２６】
また本発明は以下の態様に限定されるものではないが次の方法を包含する。
【００２７】
該ガス分散ガイドは、下方に広がり下方が開口された円錐台形であり、該ガス供給口付近に該ガス分散板に向けてガスを吐出するための孔あるいはスリットを有する中間分散体を更に備え、該ガス分散板には該中間分散体を介してガスを供給する薄膜形成方法。
【００２８】
該分散ガイドの内部空間、該ガス分散ガイドと該ガス分散板の間の空間、および該ガス分散板と基板の間の空間が第一の排気口に連通し第一のガス流路を構成し、該ガス分散ガイドの内部空間、該ガス分散ガイドと該ガス分散板の間の空間、および該ガス分散ガイドの外周壁に接する空間が該第二の排出口に連通し第二のガス流路を構成し、該第二のガス流路の排気コンダクタンスを第一のガス流路の排気コンダクタンスに対して変化させることで該第一と該第二の排気口からの排気量を制御する薄膜形成方法。
【００２９】
該第二のガス流路において、該ガス分散ガイドと該ガス分散板の間の空間と該ガス分散ガイドの外周壁に接する空間は、該ガス分散ガイド外周縁と該ガス分散板の外周部との間に設けられた排気孔或いは環状排気スリットを介して連通しており、該第二のガス流路の排気は排気孔或いは該環状排気スリットを介して行なわれる薄膜形成方法。
【００３０】
切り替え後のパージガスを、第二の排気口からの排気開始とほぼ同時に該ガス供給口から該ガス分散ガイドへ導入する薄膜形成方法。
【００３１】
切り替え後の第二の原料ガスを、第二の排気口からの排気がほぼ完了した後、該ガス供給口から該ガス分散ガイドへ導入する薄膜形成方法。
【００３２】
原料ガスとパージガスの切り替えに合わせて第二のガス流路のコンダクタンスを小から大、もしくは、閉から開へ変化させる薄膜形成方法。
【００３３】
該第一のガス流路に対する該第二のガス流路のコンダクタンスを約10倍から約1000倍にすることで、第二の排気口から優先的に排気し、該第一のガス流路に対する該第二のガス流路のコンダクタンスを約0.001倍から約0.1倍、もしくは０〈閉〉にすることで、第一の排気口から優先的に排気する薄膜形成方法。
【００３４】
排気コンダクタンスを１００msec以下の高速で変化させてガスの切り替えを行う薄膜形成方法。
【００３５】
第二のガス流路の最大コンダクタンスに対する最小コンダクタンスは１％以下で制御し第二の排気口からの排気を制御する薄膜形成方法。
【００３６】
第一のガス流路から排出されたガスは、載置台上から、該第一の排気口より排出され、また、載置台下方より導入された原料ガス拡散防止用の不活性ガスは、該載置台の側面に沿って、該第一の排気口より排出される。この際、プロセスガスは該載置台の下方に拡散しないように、また、載置台上への影響を最小にして、該不活性ガスがスムーズに該第一の排気口より排出されるようにした薄膜形成方法。
【００３７】
ガス切り替え工程は、（I）ガスとしてプロセスガスを該ガス分散ガイドへ導入するとき、第二のガス流路のコンダクタンスをほぼ最小にし、該ガスを基板を通る第一のガス流路を経て排気し、（II）ガスとしてパージガスを該ガス分散ガイドへ導入するとき、第二のガス流路のコンダクタンスをほぼ最大にし、該プロセスガスを基板を通らない第二のガス流路を経て該パージガスと共に排気し、（III）順次、次のプロセスガスに対して工程（I）と（II）を繰り返し、全てのプロセスガスが基板を通過したとき１サイクルとし、（IV）該サイクルを基板上に成膜される膜が所定の膜厚になるまで繰り返す、ことからなる薄膜形成方法。
【００３８】
１サイクルは約０．５秒から約３秒である薄膜形成方法。
【００３９】
１サイクルを原子層毎に成膜されるように制御する薄膜形成方法。
【００４０】
第二のガス流路の最小コンダクタンス（Cpse）、第一のガス流路のコンダクタンス（Cpde）、第二のガス流路の最大コンダクタンス（Cse）の比を、
Cpse：Cpde：Cse＝１以下：５−２０：１００
としてガス切り替えを行う薄膜形成方法（Cpseは例えば０．１−１であるが０であってもよい）。
【００４１】
ガスを基板に向けて供給する際、高周波を該ガス分散板と該戴置部との間で印加する薄膜形成方法。
【００４２】
ガスを基板に向けて供給する際、高周波を該ガス分散ガイドと該戴置部との間で印加する薄膜形成方法。
【００４３】
該ガス分散板に設置された加熱源により該ガス分散板を通過するガスを加熱する薄膜形成方法。
【００４４】
該ガス分散ガイドを構成する壁に設置された加熱源により該ガス分散ガイド内のガスを加熱する薄膜形成方法。
【００４５】
該壁は50℃から450℃の範囲で制御され、該ガス分散板は250℃以下に制御される薄膜形成方法。
【００４６】
該ガス分散ガイドは、該ガス分散板と該ガス供給口の間に中間板を更に備え、該中間板は該ガス分散板のガス吐出孔と重ならない位置に中間吐出孔を有し、ガスが該中間吐出孔を通過することで該ガス分散板の上流で分散する薄膜形成方法。
【００４７】
発明及び従来技術に対する利点を要約するために、発明のある目的及び利点が上記された。発明の特定の実施例にしたがってそれらすべての目的または利点が達成される訳ではない。当業者は、ここに教示または示唆された他の目的または利点を必ずしも達成することなく、ここに教示された利点を達成または最適化する方法で発明が実施または実行されることを知っている。
【００４８】
本発明の他の態様、特徴及び利点は以下の好適実施例の詳細な説明により明らかになる。
【発明の効果】
【００４９】
本発明のある態様による薄膜形成装置によれば、シャワーヘッドを使うことにより、極めて均一に原料を供給するとともに、従来困難であった、シャワーヘッド内部の反応ガスの残留を短時間で除くことを可能とする。例えば、サーボモータによる高速のコンダクタンス可変バルブを使用することにより、約５０ｍsecの高速でコンダクタンスを2‐3桁可変とすることで可能となり、残留ガスのパージを完全に短時間で達成できるようになる。また、高速に開閉できるバルブを用いることにより、バルブの長期的な信頼性を確保できれば、同様な効果を得ることができる。このため、従来では考えられないような高い生産性で、かつ、均一な膜の形成が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
本発明の好ましい形態では、原子層成長におけるシャワーヘッドの不利を解消するために、シャワーヘッド自体に排気口、および、排気口につながるバルブを設けて、このバルブの開閉により、容易にシャワーヘッド内の反応ガスの残留を低減できるようにしている。また、従来、原子層成長では、1原子層毎の成長であるために、ガス供給バルブ、排気バルブの開閉回数はきわめて多く、長期的な信頼性を維持することが難しいという問題があった。このため、ある態様によれば、ガス排気バルブとしては、例えばコンダクタンスを１００％−１％、望ましくは、１００％−０．５％程度に制御できるコンダクタンスバルブにより、バルブを完全に閉じることなく、ガスの流れを制御する。このような態様においては、膜形成時には、排気側のバルブを通過するよりは、シャワーヘッドの分散板より基板にガスが供給される一方、排気時には、排気側バルブから殆どのガスが排気されることが必要である。このため、排気側バルブを開いた場合の排気側バルブにむけたコンダクタンス（Ｓｈｏｗｅｒ  ＥＶＡＣ）：Ｃｓｅと、排気側バルブを最小のコンダクタンスとした場合の排気側バルブに向けたコンダクタンスと（Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｓｈｏｗｅｒ  ＥＶＡＣ）、：Ｃｐｓｅ、シャワーヘッドの分散板を経由して基板側へガスが向かい、該装置に接続された排気装置に排気されるコンダクタンス（Ｐｒｏｃｅｓｓ）：Ｃｐｄｅのバランスが重要である。もちろん、長期的な信頼性を確保できる場合には、コンダクタンスを100%−0%まで制御できるバルブを使用することもできる。また、単に、開閉のみのバルブを用いることも本発明の構成に含まれる。
【００５１】
このバランスの一態様として、成膜時にはＣｐｓｅ：Ｃｐｄｅ＝１以下：５−２０（好ましくは０．１−１：１０−２０）シャワーヘッド内排気時にはＣｓｅ：Ｃｐｄｅ＝１００：＜２０従って一態様として次の関係が成立する：
Ｃｐｓｅ：Ｃｐｄｅ：Ｃｓｅ＝１以下：５−２０：１００
（好ましくは０．１−１：１０−２０：１００）
【００５２】
つまり、シャワーヘッド分散板からの排気に対して、排気側のバルブコンダクタンスの影響が、上記のような関係になるように設定することが有効である。他の態様では、排気バルブを通過する排気と分散板を通過する排気との間で優先的な排気を実施するにはコンダクタンスの差が約５倍以上（10倍、15倍、20倍、100倍、500倍、1000倍、及びそれぞれの間の値を含む）であると有効である。もちろん、Ｃｐｄｅに比較して、Ｃｐｓｅはできるだけ小さく、Ｃｓｅはできるだけ大きいことが望ましいが、ＣｐｓｅとＣｓｅは同じ排気バルブのコンダクタンスであり、その最大最小は1−０％が妥当であるが、ある態様によれば、0.5％以下から0％まで小さくする。
【００５３】
本発明において、コンダクタンス（F）は次のように定義される。
【００５４】
F=Qf/(p2-p1)
Qf：ガス流量、Qf=p(dV/dt)
ｄV/dt：体積流量
ｐ：体積流量を測る場所の圧力
【００５５】
コンダクタンスの逆数1/Fは抵抗（インピーダンス）に相当する。即ち、1/Fが大きいと抵抗が大きく流れづらいことを意味し、また1/Fが小さいと流れやすいことを意味する。本発明のある態様ではこの抵抗に相当する量をほとんど瞬間的に１から１００、もしくは１から１０００の範囲で可変する。例えば、約５０msec（１０msec、２５msec、５０msec、７５msec、１００msec、１５０msec、及びそれぞれの間の数値を含む）の高速でコンダクタンスを２から３桁可変とする。即ち、あるときの抵抗が１（コンダクタンスが１）とすると、次の瞬間には抵抗が約１００から約１０００（コンダクタンスが約１％から約０．１％）となり極めて流れ難くなる。このような瞬間的な抵抗値の変化を繰り返し、流れやすい状態と流れ難い状態を短時間に繰り返すことで、シャワーヘッドを使った装置において反応ガスの残留をほぼ完全に排除することができ、従来では考えられないような高い生産性で、均一な膜を形成することが可能となる。最小コンダクタンスは上記のように約０．１％から約１％の範囲（０．２５％、０．５％、０．７５％、及びそれぞれの間の値を含む）で好適に高速バルブ制御が可能であるが、ある態様では約１％から約１０％程度（２％、３％、５％、及びそれぞれの間の値を含む）でも制御が可能である。
【００５６】
このような瞬間的なコンダクタンスの制御は、例えばサーボモータ等で軸回転を行い、その動力を真空中の弁体に伝達して回転させることで実現できる。サーボモータは１秒間に数万回のパルスで制御されるので、回転起動、高速回転、回転停止等は軸回転のスピード制御により問題なく実現できる。この他にも高速で真空中へ回転運動を導入できる機構であり、約０．１秒、０．２秒の単位、その他、態様により、約１秒以下の単位で弁体の開閉を制御できる機構であれば採用することができる。本願の好ましい形態ではプロセスガスのレシピと連動して高速にバルブを動かし、生産性と膜の均一性を向上させる。なお、排気バルブの開閉のみを行った場合でも、十分なバルブの信頼性が確保できるのであれば、同様な効果を得ることができる。
【００５７】
なお、プロセスガスのレシピと連動して高速でバルブを制御する場合、高速でプロセスガスが変化するため、リアクターの構造により、あるいはシャワーヘッドの構造により次のプロセスガスを導入するときにその前の反応ガスがシャワーヘッド内に残留する場合がある。このような残留ガスが発生すると膜質に悪影響がある場合は、高速バルブ制御操作のほかに真空排気操作を実施することが有効である。但し、真空排気操作を実施すればその間、プロセスガスの導入は待機になり、それだけ時間が掛かるので、好ましくは、シャワーヘッド等の構造を、ガス導入によって残留ガスが全て押し流されるような構造とする。即ち、ガスが残留しやすい場所を排除した流体力学的に流線型の構造とすることで、高速バルブ操作のみでガスの残留を発生することなく、連続的にプロセスを遂行することができる。
【００５８】
高速バルブ操作では、プロセスガス導入（シャワー排気バルブのコンダクタンス小、もしくは、閉）、ガスパージ（シャワー排気バルブのコンダクタンス大）、次のプロセスガス導入（シャワー排気バルブの排気コンダクタンス小もしくは、閉）、ガスパージ（シャワー排気バルブの排気コンダクタンス大）、の繰り返しになり、所定のプロセスガスが全て導入されて１サイクルとなる。
【００５９】
高速バルブ操作のみで成膜を実施した場合、ガスのレシピにもよるが、１サイクルの長さは約０．２秒から約５秒（０．３秒、０．４秒、０．５秒、０．６秒、０．７秒、０．８秒、０．９秒、１秒、２秒、３秒、４秒、或いはそれぞれの間の値を含み、好ましくは約０．５秒から約３秒）である。ガス導入、ガスパージの時間はコンダクタンス制御、対象とする膜の種類、シャワーヘッドの構造等により適宜決定されるが、ある態様においては約０．０５秒から約１秒の範囲（０．１秒、０．２秒、０．３秒、０．４秒、０．５秒、０．７秒、及びそれぞれの間の値を含む）である。
【００６０】
また、１サイクルで生成される膜厚はある態様においては約０．１原子層から約２原子層の範囲であり、好ましくは約０．２原子層から約１．１原子層であるが、基本的には１サイクルで１原子層であり、原子層毎に生成することが好ましい。実際の膜厚は物質により異なり、実施例では約０．８Aから約１．２Aであったが、他の態様によっては約０．５Aから約１．５A程度の範囲で生成され得る。
【００６１】
最終的な膜形成に必要なサイクル数は目標の膜厚により適宜決定される。態様により約１０から約２００サイクル（２０、３０、５０、１００、１５０サイクル、およびそれぞれの間の値を含む）程度で成膜が完了する。
【００６２】
なお、反応チャンバ内の圧力は、ある態様においては、成膜時は約０．１Torrから約１０Torr（好ましくは約０．５Torrから約５Torr）、パージ時は約０．１Torrから約３０Torr（好ましくは約１Torrから約１０Torr）の範囲である。
【００６３】
対象となるプロセスガスとしては特に限定されないが、W、Ta、Mo、Nb、N、C、H、B、Si、F等を含有するガス類を用いることができる。対象となる膜によりプラズマを適宜適用する。
【００６４】
パージガスとしてはHe、Ar、Ne、等を適宜使用する。
【００６５】
図を参照して、本発明の薄膜形成装置の構成の一例を説明する。本発明はかかる構造に限定されるものではない。
【００６６】
図1A−Eは本発明のある態様による薄膜形成装置の断面図を示している。図2は本発明のある態様によるプロセスシーケンスの一例を示している。
【００６７】
図1Aの本薄膜形成装置は被処理体である半導体基板を真空搬送室(図示せず)より、反応チャンバ１に搬送し、薄膜形成プロセスをこの反応チャンバ１で実施することができる。この反応チャンバは上部リッド２、分散板３、排気ダクト４、下部チャンバ５、基板搬送ゲート６、排気口７、基板加熱用ヒータ８、基板加熱台上下移動用ベローズ９から構成されている。
【００６８】
半導体基板１５は反応チャンバ１内に導入された後、基板加熱用ヒータ８’上に載置され、この基板加熱台が上方に移動することにより、分散板3と基板との距離が最適な位置に移動することができる。
【００６９】
また、上部リッド２にはガス導入用の配管10、および、ガス導入部11が接続されている。
【００７０】
反応ガスは配管10に接続されており、また、反応ガスのパージ用の窒素ガスあるいは不活性ガスが接続されている。また、配管10にはゲートバルブ１６を介して、ラジカルソース12が接続されており、ゲートバルブ１６を開くことにより、ラジカルソース１2で生成された各種ラジカル化したガスを導入することができる。
【００７１】
ガス導入部11はガス分散ガイド13に接続されており、ガス導入部１１より導入されたガスはガス分散ガイド１3の内部を拡散して分散する。また、ガス導入部11はガス分散ガイド13にガスが分散して導入できるような分散機構を設置することもできる。例えば図１Bに示すような円筒型のキャップ形状の中間分散体４３’をガス導入部１１の先端に設置することができる。該中間分散体43’の側面は、ガス分散板3に水平方向で円周方向に均等にガスが吐出されるよう開孔４４（複数の孔あるいは一つ以上のスリット）されており、及び／又は、該中間分散体の底面は、分散板3の孔位置と重ならない位置に垂直方向にガスが吐出されるように開孔４５（複数の孔あるいは一つ以上のスリット）されていてもよい。なお、図１A中の中間分散体４３は図１Bに示された中間分散体４３’よりも扁平に描かれているが、キャップ状の中間分散体４３の高さはガスの流動状態により適宜決定することができる。
【００７２】
また、上記の例ではガス分散ガイド１３はラッパ状で下方に開口しているが、上記中間分散体４３の代わりに、下端の開口部を中間板で塞ぎ、該中間板に複数のスリットや孔を設けてもよい。該中間板も第二の分散板として機能する。
【００７３】
なお、排気コンダクタンスが短時間で変化するのに対応するため、ガス分散ガイド１３の内容積は小さい方が好ましく、扁平な円錐台形の場合の例としては、その円錐面の角度は水平に対して約３°から約３０°（５°、１０°、１５°、２０°、２５°、およびそれらの間の値を含み、好ましくは約５°から約１５°）である。０°ではガスが均一にガス分散板に分散するのが困難になる。また、ガス分散ガイドの下端とガス分散板の間の距離はある態様によれば約２mmから約１０mm（３ｍｍ、５ｍｍ、７ｍｍ、およびそれらの間の値を含む）であり、ガスが適度に分散できる範囲で狭い方が好ましい。また、ガス分散ガイド１３は流体力学的な観点から内壁を流線型に近似させることもできる。
【００７４】
また、分散ガイド１３の内壁４１にはヒータ４２が備えられており、分散ガイドへ導入されたガスを加熱することができる。なお、分散板３にヒータ２６を設けて成膜を調整することもできる。
【００７５】
このガス分散ガイド13の先端部と分散板３の間にはスリットの排気口17が形成されている。このスリットは分散ガイド１３の先端に例えば円状に設けられている。排気口の形状は特に制限されることなく、流体力学的に流れが滞る箇所が発生しないような形状、位置、にすればよく、例えば、複数の円弧状のスリット、複数の円形孔、等、で構成することができる。スリット１７（或いは孔）の間隙はある実施態様ではガス分散ガイド下端とガス分散板の間隙と同程度とするか、約２ｍｍから約５ｍｍ程度である。
【００７６】
この排気スリット１７には空間18が連通しており、この空間18は分散ガイド13の外壁と上部リッド２により形成され、ガス導入部11を囲む空間に連通する。上部リッドにはこの空間1８に連通して排気用のフランジ接続ポート1９が形成されており、さらに、排気用の配管とコンダクタンス可変バルブ20が接続されている。空間１８の間隙もある実施態様ではガス分散ガイド下端とガス分散板の間隙と同程度とする。
【００７７】
なお、ガスはスリット１７を介し空間１８を通ることで圧力損失を生じ、短時間での排気コンダクタンス変化への応答性が低下する場合があり得る。従って、ある態様においては、空間１８を設けることなく、スリット１７を環状とし、そこに環状のダクトを設け該ダクトに接続ポート１９を接続してもよい。環状ダクトを用いる態様では空間１８を用いた態様に比べ、ガスが接触する面積が小さくて済むので、排気コンダクタンス変化への応答性はある程度よいが、環状ダクトでは接続ポートが環状ダクトに対して偏った位置に設けられるため均一にガスを排気させることに劣る。一方、空間１８を使った態様では接続ポート１９を空間１８の中心付近に設置することができ、ガスを均一に排気することが可能である。
【００７８】
一方、ガス分散ガイド13を通過し、空間14に到達し、さらに分散板３に設けられたガス吐出口21を通過して、基板加熱台８と分散板３の間の空間22に到達したガスは、基板15の表面に到達し、さらに、排気ダクト4に形成されているリング状のスリット23を通過して、連通する排気管24より排気される。分散板３から空間２２へのガス流量は毎秒約２から３リットル程度である。分散板３には高周波電極が25より導入され、分散板３と基板加熱台8の間でプラズマを生成することができる。
【００７９】
図１Cは本発明のある態様による薄膜形成装置の断面図を示している。
【００８０】
本薄膜形成装置は被処理体である半導体基板を真空搬送室(図示せず)より、反応チャンバ５０１に搬送し、薄膜形成プロセスをこの反応チャンバ５０１で実施することができる。この反応チャンバは上部リッド５０２、分散板５０３、排気ダクト５０４、下部チャンバ５０５、基板搬送ゲート５０６、排気口５０７、基板加熱用ヒータ５０８、基板加熱台上に設置されたウエハサセプター５０８A、基板加熱台上下移動用ベローズ５０９から構成されている。
【００８１】
半導体基板５１５は反応チャンバ５０１内に導入された後、基板加熱台上に設置されたウエハサセプター５０８A上に載置され、この基板加熱台５０８が上方に移動することにより、分散板５０3と基板５１５との距離が最適な位置に移動することができる。
【００８２】
また、上部リッド５０２にはガス導入用の配管５１０、および、ガス導入部５１１が接続されている。
【００８３】
反応ガスは配管５１０に接続されており、また、反応ガスのパージ用の窒素ガスあるいは不活性ガスが接続されている。また、配管５１０にはゲートバルブ５１６を介して、ラジカルソース５１２が接続されており、ゲートバルブ５１６を開くことにより、ラジカルソース５１２で生成された各種ラジカル化したガスを導入することができる。
【００８４】
ガス導入部５１１はガス分散ガイド５１３に接続されており、ガス導入部５１１より導入されたガスはガス分散ガイド５１３の内部を拡散して分散する。また、ガス導入部５１１にはガス分散ガイド５１３にガスが分散して導入できるような分散機構を設置することもできる。例えば図１Bに示すような円筒型のキャップ形状の中間分散体４３’をガス導入部５１１の先端に設置することができる。該中間分散体43’の側面は、ガス分散板５０３に水平方向で円周方向に均等にガスが吐出されるよう開孔４４（複数の孔あるいは一つ以上のスリット）されており、及び／又は、該中間分散体の底面は、分散板５０３の孔位置と重ならない位置に垂直方向にガスが吐出されるように開孔４５（複数の孔あるいは一つ以上のスリット）されていてもよい。なお、図１C中の中間分散体５４３は図１Bに示された中間分散体４３’よりも扁平に描かれているが、キャップ状の中間分散体５４３の高さはガスの流動状態により適宜決定することができる。
【００８５】
また、上記の例ではガス分散ガイド５１３はラッパ状で下方に開口しているが、上記中間分散体５４３の代わりに、下端の開口部を中間板で塞ぎ、該中間板に複数のスリットや孔を設けてもよい。該中間板も第二の分散板として機能する。
【００８６】
なお、排気コンダクタンスが短時間で変化するのに対応するため、ガス分散ガイド５１３の内容積は小さい方が好ましく、扁平な円錐台形の場合の例としては、その円錐面の角度は水平に対して約３°から約３０°（５°、１０°、１５°、２０°、２５°、およびそれらの間の値を含み、好ましくは約５°から約１５°）である。０°ではガスが均一にガス分散板に分散するのが困難になる。また、ガス分散ガイドの下端とガス分散板の間の距離はある態様によれば約２mmから約１０mm（３ｍｍ、５ｍｍ、７ｍｍ、およびそれらの間の値を含む）であり、ガスが適度に分散できる範囲で狭い方が好ましい。また、ガス分散ガイド５１３は流体力学的な観点から内壁を流線型に近似させることもできる。
【００８７】
また、分散ガイド５１３にはヒータ５４２が備えられており、分散ガイドへ導入されたガスを加熱することができる。なお、分散板５０３にヒータ５２６を設けて成膜を調整することもできる。
【００８８】
このガス分散ガイド５１３の先端部と分散板５０３の間にはスリットの排気口５１７が形成されている。このスリットは分散ガイド５１３の先端に例えば円状に設けられている。排気口の形状は特に制限されることなく、流体力学的に流れが滞る箇所が発生しないような形状、位置、にすればよく、例えば、複数の円弧状のスリット、複数の円形孔、等、で構成することができる。スリット５１７（或いは孔）の間隙はある実施態様ではガス分散ガイド下端とガス分散板の間隙と同程度とするか、約２ｍｍから約５ｍｍ程度である。
【００８９】
この排気スリット５１７には空間５１８が連通しており、この空間５１８は分散ガイド５１３の外壁と上部リッド５０２により形成され、このガス排出路はリング上に形成されており、上部リッド５０２に形成された複数の貫通穴５５２により、空間５１８の空間は上部リッド５０２の上面に形成されたリング状の５５３の空間から、絶縁体５５１を貫通して形成された排気用のフランジ接続用貫通孔５１９に連通しており、さらに、排気用の配管とコンダクタンス可変バルブ５２０が接続されている。空間５１８の間隙はある実施態様ではガス分散ガイド下端とガス分散板の間隙と同程度とする。
【００９０】
ここでは、スリット５１７および５１８は、環状のダクトであり、複数の貫通孔５５２を介して、上部リッド５０２上部にリング状に形成された空間５５３に接続しており、このリング状の空間５５３に接続用貫通孔５１９が接続している。貫通孔５５２を介することにより、排気用のフランジ接続ポートがリング状の５５３の空間に一箇所に接続されていたとしても、貫通孔５５２に整流作用により、均一な排気が達成することができる。
【００９１】
一方、ガス分散ガイド５１３を通過し、空間５１４に到達し、さらに分散板５０３に設けられたガス吐出口５２１を通過して、基板加熱台５０８上の設置された基板加熱台上に設置されたウエハサセプター５０８Aと分散板５０３の間の空間５２２に到達したガスは、基板５１５の表面に到達し、さらに、排気ダクト５０４に形成されているリング状のスリット５２３を通過して、連通する排気管（図示せず）より排気される。この際、分散板５０３から空間５２２へ供給された原料ガスが下部リッド５０５側の基板加熱台５０８の下方の空間５５４に拡散すると、原料が残留して、次の原料ガス導入の際に気相反応がおこり、パーティクルとなる微細な生成物が発生しやすい。原料ガス拡散防止リング５５０は基板加熱台５０８の周辺を囲むリング状をしており、基板加熱台５０８と５５０のリングの間隔５５９を極めて小さい距離、例えば、１ｍｍ程度（ある態様では約0.3mmから約2mmの間、或いは約0.5mmから約1.5mmの間、或いは約0.5mmから約1mmの間、或いは前記数値の組み合わせによる範囲）の間隔とすること、および、加熱台５０８側面に沿った長さを２０−３０ｍｍ程度（ある態様では約5mmから約100mmの間、或いは約10mmから約50mmの間、或いは前記数値の組み合わせによる範囲）とし、空間５５４から空間５２２にパージガスを流すことにより、空間５５４への原料ガスの拡散を防止することができる。加熱台５０８とリング５５０の間を通過するパージガス流量は約100sccmから約3000sccm程度（200sccm、400sccm、600sccm、800sccm、1000sccm、1500sccm、2000sccm、およびそれらの数値の組み合わせによる範囲を含む）である。分散板５０３にはマッチングボックス５６４より導入された高周波が高周波電極５２５より導入され、分散板５０３と基板加熱台上に設置されたウエハサセプター５０８Aの間でプラズマを生成することができる。
【００９２】
図１Dは図１Cに示す本発明のある態様による薄膜形成装置の上面図を示している。下部チャンバ５０５（図１Dには図示されていない）上に設置された排気ダクト５０４上にガス分散板５０３が設置され、この上に５１３ガス分散ガイド（図示せず）、５０２上部リッド（図示せず）が設置され、この上部リッド上に絶縁体５５１が設置されており、この絶縁体上にガスバルブの設置されたガスマニホルド５５８が設置されている。５３０：パージガス用バルブ、５３１：ガスA用バルブ、５３１A:  ガスA用パージガスバルブ、５３２：ガスB用バルブ、５３２A：ガスB用パージガスバルブ、５３３：ガスC 用バルブ、５３３A：ガスC用パージバルブである。この図では、図1Cで示す５１２のラジカルソース、５１６のラジカルソース導入用ゲートバルブ、５６４のマッチングボックスは示されていない。５５８は５１０のセンターパイプがあるガスマニホルドであり、この５５８の周りに上記のガスバルブが配置されている。ここで、シャワーヘッドの排気バルブ５２０がリング状の図１Cの５５３の空間に、絶縁体５５１に形成されたフランジ接続用貫通孔５１９の連通しており、５２０の排気バルブが接続されている。
【００９３】
図１Eは本発明の別の態様による薄膜形成装置の断面図を示している。この断面では、図1Cで示す原料ガス拡散防止リング５５０の代わりに、拡散防止および排気スリット位置調整リング５５６、５５７（排気用リング５５６、ガス拡散防止リング５５７）が設置されている。排気用リング５５６と加熱台５０８の間隔はガス拡散防止リング５５７と加熱台５０８の間隔よりも一般に大きい（例えば、約1mm以上、2mm、3mm、4mm、5mm、及びそれらの間の値を含み、好ましくは約2mm−約5mm、更に約2mm-約4mm程度）。これにより排気が効率よく行われる。このリングにより５２１のガス分散板の吐出口より供給された原料ガスが排気ダクト５０４に流入する位置５５５を図1Cに示す構造よりも、より基板加熱台上の上面位置より離れた位置にすることができる。このため、基板５１５の端から排気スリット５５９’の出口までの距離を図1Cに示す構造よりも長く保持することができるので、基板端での原料濃度の低下を抑制することができる。即ち、スリット５５９’を通過してパージガスが反応空間５２２へ向けて導入され、その際、排気ダクト５０４の入口５５５からはパージガスと共に反応空間５２２からの原料ガスも排気されるが、スリット５５９’の出口から基板端までの距離が短いと基板端付近における原料ガス濃度がパージガスの影響により低下する場合がある。図１E、１Gの態様では、スリット５５９’の出口と基板端の間の距離を十分に確保できるので、基板端での原料濃度の低下を抑制することができる。また、基板加熱台５０８の直径を最適な値に調整することができる。即ち、基板の大きさに対して、基板加熱台５０８もしくは基板、基板加熱台上に設置されたウエハサセプター５０８Aの径を大きくしなくとも、基板５１５の端からスリット５５９’の出口までの距離（「スリットまでの距離」ということがある）を適正範囲で確保することができる。
【００９４】
例えば、基板加熱台５０８の大きさは基板径の約１２０％以下（例えば約１１０％から約１２０％）にすることが好ましい（これ以上は装置の大型化につながるので好ましくないが、一方、前記した通り加熱台の径が基板径に比べて大きければ大きい程、基板端付近における原料ガスの濃度変化を抑制できるので好ましいので、ジレンマに陥る）が、排気ダクト５０４の入口５５５を加熱台の上面よりも下方で加熱台の側面に設け、スリット５５９’の出口を加熱台の側面で排気ダクト５０４の入口５５５の近傍に設けることで、加熱台の径を大きくすることなく、スリット５５９’の出口までの距離を長くすることができる。図１C、１Fではスリット５５９の出口は加熱台の上面外周端に設けられているので、基板端からスリット５５９の出口までの距離は、基板端から加熱台の外周端までの距離に等しくなるが、図１D、１Gではスリット５５９’の出口が加熱台の側面に設けられているので、加熱台の径を大きくすることなく、基板端からスリット５５９’の出口までの距離を長くできる。
【００９５】
例えば、基板端からスリットまでの距離を基板の直径の約５％から約１５％に設定する場合、基板端から加熱台の端までの距離を約５％（即ち加熱台の径が基板径の１１０％）とすると、加熱台の端からスリットまでの距離を基板直径の約０％から約１０％の範囲で設定すればよいことになる。なお、ある態様においては、基板端からスリットまでの距離は基板の直径の約３％から約２０％（５％、７．５％、１０％、１２．５％、１５％、およびそれらの数値の間の数値を含む）に設定し、基板端から加熱台の端までの距離は約０％から約１０％（２．５％、５％、７．５％、およびそれらの数値の間の数値を含む）とし、加熱台の端からスリットまでの距離も約０％から約１０％（２．５％、５％、７．５％、およびそれらの数値の間の数値を含む）の範囲で設定することができる。例えば、３００ｍｍ径の基板の場合には、基板端からスリットまでの距離は１５ｍｍ−４５ｍｍ程度の値（基板径の５％から１５％）となり、このうち、基板の端から基板加熱台５０８もしくは基板加熱台上に設置されたウエハサセプター５０８Aの端までの距離が２０ｍｍであった場合には、排気口の位置は基板加熱台５０８もしくは基板加熱台上に設置されたウエハサセプター５０８Aの上面より０ｍｍから２５ｍｍまでの範囲でスリットを配置すればよいことになる。これらの配置は分散板５０２と基板５１５の最適な距離を考慮して最適な値に決めることができる。
【００９６】
なお、スリット５５９’の長さ（リング５５７と加熱台５０８の側面で形成される間隙の加熱台軸方向の長さ）は図１Fにおけるスリット５５９の長さと同程度とすることができる。
【００９７】
図2は反応チャンバへの代表的なガスの導入シーケンスについて示している。
【００９８】
図2では工程1はバルブ20を閉じるか、もしくは、全開のコンダクタンスの1％以下となるようにしてあり、ガスAをバルブ31を開いて、ガス供給配管10に導入する。この場合に、ガスAはガス導入部11からガス分散ガイド13内に導入され、分散板３を通過して、基板表面にガスが供給され、排気スリット23より排気管24に排気される。この際、バルブ20側からガスAが排気されるよりは、分散板３を通過して排気される量が圧倒的に多いので、十分に基板表面に供給することができる。
【００９９】
所定時間、ガスAを供給した後、次に、工程2ではガスAのバルブ31を閉じた後、窒素ガスをバルブ30よりガス供給配管10に導入され、この際、バルブ20は全開の状態にする。このため、残留するガスAは窒素ガスでパージするが、この際、ガスは分散板３を通過して、排気スリット23より排気されるよりは、排気スリット17を経由して、バルブ20から排気される量が圧倒的に大きくなる。このため、容易に残留するガスAは排気される。
【０１００】
次に工程3ではバルブ30を閉じ、窒素ガスを閉じた後、バルブ20を閉じるか、もしくは、全開のコンダクタンスの1％以下となるようにした後、ガスBはバルブ32を開き、ガス供給配管10に導入する。この場合に、ガスBはガス導入部11からガス分散ガイド13内に導入され、分散板３を通過して、基板表面にガスが供給され、排気スリット23をより排気管24に排気される。この際、バルブ20側からガスBが排気されるよりは、分散板３を通過して排気される量が圧倒的に多いので、十分に基板表面に供給することができる。
【０１０１】
所定時間、バルブ32を閉じ、ガスBを供給した後、次に、ガスBの供給を閉じ、工程2に示す状態として、残留するガスBをバルブ20より排気する。この4工程を繰り返すことにより、反応ガスA,  反応ガスBを繰り返し供給することにより、原子層毎の膜形成を実現することができる。
【０１０２】
また、反応ガスが3種類以上であっても、同様の方式により、3種類以上の複数の反応ガスを供給する工程とそれぞれをパージする工程を繰り返すことにより、3種類以上の反応ガスを用いた成膜も容易に達成することができる。
【０１０３】
これらの方式では、バルブ20を高速でコンダクタンスをかえることにより、分散板３より内側の領域を容易にパージすることができるので、極めて高い生産性を達成することができる。また、このバルブ20はコンダクタンスを2‐3桁の範囲で変化させるものなので、完全なシャットオフを必要としないので、極めて高い信頼性を確保することができる。つまり、原子層成長装置で問題となる繰り返しの開閉動作による、バルブの信頼性の低下を防止することができる。
【０１０４】
また、複数の反応ガスのうちの少なくとも、一種の反応ガスの供給の際に、分散板３に高周波を印加することにより、反応ガスをプラズマ化して供給することもできる。また、ガス分散ガイド13に加熱台４２を導入することにより、分散ガイド13内を容易に高温化することができるので、蒸気圧が低く、凝集しやすい有機金属原料の使用に対しても、供給時、排気時とも凝集させることなく、排気することができる。
【０１０５】
上記の操作において優先的な排気を実施するため、ある態様においては、
排気側バルブを開いた場合の排気側バルブにむけたコンダクタンス（Ｓｈｏｗｅｒ  ＥＶＡＣ）：Ｃｓｅと、排気側バルブを最小のコンダクタンスとした場合の排気側バルブに向けたコンダクタンス（Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｓｈｏｗｅｒ  ＥＶＡＣ）、：Ｃｐｓｅと、シャワーヘッドの分散板を経由して基板側へガスが向かい、該装置に接続された排気装置に排気されるコンダクタンス（Ｐｒｏｃｅｓｓ）：Ｃｐｄｅとの間には次の関係が成立している：
Ｃｐｓｅ：Ｃｐｄｅ：Ｃｓｅ＝１以下：５−２０：１００（好ましくは０．１−１：１０−２０：１００）
以下では、具体的な実施例を示す。本発明はかかる実施例に限定されるものではない。
【０１０６】
（実施例１）
ここでは、6フッ化タングステン(以下WF6)とアンモニア(以下、NH3)とテトラエトキシボロン（TEB）を用いたタングステンカーバイドナイトライド（WCN）膜の形成プロセスについて示す。シリコン基板を真空搬送室(図示せず)より反応チャンバ１に搬送した後、ターボポンプ７（図１A参照）により残留水分、酸素などを十分に排気する。次に、基板加熱台８の上下機構により、所定の位置に基板を移動する。この際、分散板３と基板表面とのギャップは２−８ｍｍの範囲（ある態様によれば１−１０mmであり、３、４、５、６、７、８、９mm、及びそれぞれの間の値も取り得る）で設定されている。本実施例では５ｍｍでプロセスを実施した。
【０１０７】
図3、図4はプロセスのシーケンスを示している。まず、シリコン基板を真空搬送室(図示せず)より反応チャンバ1に搬送される、反応チャンバはターボポンプにより、１０−６Torr以下に排気され、水分、酸素などの残留ガスを低下させた後、基板加熱台８が上方に移動し、分散板３と基板加熱台８上のシリコン基板表面との間隔が５ｍｍとなるように移動する。次に、搬送空間部の排気はターボポンプからドライポンプに切り替えられる(図示せず)。また、反応チャンバは排気スリット23を介して、排気ダクト４から排気される。この際、基板加熱台８と排気ダクト４の間隔を狭めて、反応ガスは殆ど、排気ダクト４より排気される。基板加熱台8と排気ダクト４をシールすることもできる。ただし、本実施例では、基板加熱台８と排気ダクト4の間隔を狭め、かつ、搬送スペース１１０の圧力を窒素ガスの導入量の制御（例えば図１Aの配管１１１により）による圧力制御により制御することにより、反応ガスが搬送室側に入る量を抑制することができる。基板加熱台8は320℃に維持されている。
【０１０８】
工程1はバルブ20を最大コンダクタンスの１％のコンダクタンスに低下した状態で、まずバルブ101よりWF6ガスを0.2秒供給する。
【０１０９】
次に、工程2では、バルブ101を閉じ、バルブ20を最大コンダクタンス（約毎秒３８リットル）とした後、バルブ100を開き、窒素ガス2000sccmを供給する。この供給時間は0.1秒である。
【０１１０】
次に、工程3ではバルブ100を閉じ、バルブ20を最大コンダクタンスの１％のコンダクタンスに低下した状態で、まずバルブ102よりNH3ガスを供給する。この供給時間は0.5秒である。
【０１１１】
次に、工程4ではバルブ20を最大コンダクタンスとした後、バルブ100を開き、窒素ガス2000sccmを供給する。この供給時間は0.3秒である。
【０１１２】
工程5では、バルブ20を最大コンダクタンスの１％のコンダクタンスに低下した状態で、まずバルブ102よりTEBガスを0.１秒供給する。
【０１１３】
次に、工程6では、工程4と同様にバルブ20を最大コンダクタンスとした後、バルブ100を開き、窒素ガス2000sccmを供給する。この供給時間は0.1秒である。
【０１１４】
なお、反応チャンバ内の圧力は、成膜中は約１Torr、パージ中は約５Torrであった。
【０１１５】
これらの6工程を行う所要時間は1.3秒である。これを1サイクルの所要時間とする。これを50回繰り返したところ、膜厚は40Åとなり、1サイクルで形成されるWCN膜の膜厚は0.8Åとなった。また、５０回のサイクルの必要な時間は65秒であり、本発明の上記態様による構成の装置を用いることにより、極めて高い生産性を得ることができることがわかった。
【０１１６】
また、本発明の上記態様による方法では、極めて高い生産性を実現しながら、膜厚均一性は1シグマで1.8％（５ｍｍエッジ除去）となり、パーティクルレベルは0.16ミクロン以上で１０ヶ以下(直径300mmのシリコン基板)と低いレベルに保持することができた。このことは、短いサイクルタイムでも、各工程での反応ガスの残留ガスをほぼ完全に排除できることを意味している。これは分散板３の内部容積、また、分散板３から排気ダクト4までの容積をなるべく最小化するとともに、ガスの流れが滞留しやすい場所をなくしたことにより、短時間の窒素パージにより完全に反応ガスの残留を排除することができたことによる。
【０１１７】
以上より、本発明の上記態様による薄膜形成装置によれば、極めて効率良くWCN膜を形成することができることがわかった。
【０１１８】
本発明の実施は図１C−Eに示す構造の装置においても、同様に達成可能である。シリコン基板を真空搬送室(図示せず)より反応チャンバ５０１に搬送した後、ターボポンプ（図示せず）により残留水分、酸素などを十分に排気する。次に、基板加熱台５０８の上下機構により、所定の位置に基板が移動する。この際、分散板５０３と基板５１５表面とのギャップは２−８ｍｍの範囲（ある態様によれば１−１０mmであり、３、４、５、６、７、８、９mm、及びそれぞれの間の値も取り得る）で設定されている。本実施例では６ｍｍでプロセスを実施した。
【０１１９】
図3、図4はプロセスのシーケンスを示している。まず、シリコン基板を真空搬送室(図示せず)より反応チャンバ５０１に搬送される、反応チャンバはターボポンプにより、１０−６Torr以下に排気され、水分、酸素などの残留ガスを低下させた後、基板加熱台５０８が上方に移動し、分散板５０３と基板加熱台５０８上のシリコン基板５１５との間隔が６ｍｍとなるように移動する。次に、搬送空間部の排気はターボポンプからドライポンプに切り替えられる(図示せず)。また、反応チャンバ（図１C）は排気スリット５２３を介して、排気ダクト５０４から排気される。この際、基板加熱台５０８と排気ダクト５０４の間隔を５５０の原料ガス拡散防止リングにより狭めて、反応ガスは殆ど、排気ダクト５０４より排気される。基板加熱台５０８と排気ダクトサポートリング５５７の間を真空シールすることにより、５５４の空間を５２２の空間から分離することも可能であるが、通常、この場合にはシール部分に成膜しないようにすることが必要となるので、構造が複雑になる。本実施例では、基板加熱台５０８と原料ガス拡散防止リング５５０との間隔を狭め、かつ、搬送スペース５５４の圧力を窒素ガスの導入量の制御による圧力制御により制御することにより、反応ガスが搬送室側に入らないようにしている。基板加熱台５０８は基板が２９０−３４０℃の範囲の温度に維持されるように制御される。図１Fはこの際の基板加熱台５０８、原料ガス拡散防止リング５５０と基板５１５の関係をしめしている。ある態様においては、原料ガス拡散防止リング５５０はAl2O3のセラミックで製作され、基板加熱台508の側面と原料ガス拡散防止リング５５０との幅は約１ｍｍに設定されており、基板５１５の端と基板加熱台５０８の端との距離は１０ｍｍに設定されている。また、基板加熱台の下方よりパージガスとしてヘリウムを１２００ｓｃｃｍ供給しており、このヘリウムガスは原料拡散防止リング５５０と基板加熱台５０８の間を経由して、排気スリット５２３より排出される。ここで、拡散防止リング550と基板加熱台５０８により幅が１ｍｍに保持されている距離は３４ｍｍであり、つまり、原料ガス拡散防止リング550と基板加熱台508に沿った部分の長さが３４ｍｍに設定されている。この幅１ｍｍ長さ３４ｍｍによる空間と連通することにより、吐出口521より供給された原料が空間554に拡散することを防止できる。
【０１２０】
以下に、図１Dに示す原料ガスバルブ５３１，５３２，５３３をそれぞれWF6、TEB, NH3原料ガスに割り当てた一例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【０１２１】
図３において、工程1はバルブ520を閉じた状態で、まずバルブ５３１よりWF6ガスを0.2秒供給する。次に、工程2では、バルブ５３１を閉じ、バルブ５２０を開いた後（約毎秒３８リットル）、バルブ５３０を開き、窒素ガス2000sccmを供給する。この供給時間は0.1秒である。
【０１２２】
次に、工程3ではバルブ５３０を閉じ、バルブ５２０を閉じた状態で、まずバルブ５３３よりNH3ガスを供給する。この供給時間は0.5秒である。
【０１２３】
次に、図４において、工程4ではバルブ５２０を開いた後、バルブ５３０を開き、窒素ガス2000sccmを供給する。この供給時間は0.3秒である。
【０１２４】
工程5では、バルブ５２０を閉じた状態で、まずバルブ５３２よりTEBガスを0.１秒供給する。
【０１２５】
次に、工程6では、工程4と同様にバルブ５２０を最大コンダクタンスとした後、バルブ５３０を開き、窒素ガス2000sccmを供給する。この供給時間は0.1秒である。
【０１２６】
なお、反応チャンバ内の圧力は、成膜中は約１Torr、パージ中は約５Torrであった。
【０１２７】
これらの6工程を行う所要時間は1.3秒である。これを1サイクルの所要時間とする。これを50回繰り返したところ、膜厚は40Åとなり、1サイクルで形成されるWCN膜の膜厚は0.8Åとなった。また、５０回のサイクルの必要な時間は65秒であり、本発明の上記態様による構成の装置を用いることにより、極めて高い生産性を得ることができることがわかった。
【０１２８】
また、本発明の図1C 、１Eによる態様による方法では、極めて高い生産性を実現しながら、膜厚均一性は1シグマで1.５％以下（３ｍｍエッジ除去）となり、パーティクルレベルは0.16ミクロン以上で10ヶ以下(直径300mmのシリコン基板)と低いレベルに保持することができた。このことは、短いサイクルタイムでも、各工程での反応ガスの残留ガスをほぼ完全に排除できることを意味している。原料ガス拡散防止リング５５０により、パーティクルは下部リアクターの空間５５４での生成を防止することができることを示している。
【０１２９】
同様に、図１E,図１Gで示す構造を用いた場合について示す。原料拡散防止リング５５０の代わりに、原料拡散防止、および、排気スリット位置調整リング５５６、５５７（排気用リング５５６、ガス拡散防止リング５５７）を用いている。
【０１３０】
また、基板加熱台５０８は図1C,Fに示すよりも直径が２０ｍｍ大きい構造を採用している。図1Gに示すように、この場合には基板515の端と基板加熱台の端との距離は２０ｍｍとなっている。また、排気スリットの位置５５５（加熱台側面における位置はスリット５５９’の出口と同じ）は基板加熱台５０８の表面よりも約１０mm下方に配置されている。また、排気スリット位置５５５より上方の部分でのリング５５６と基板加熱台５０８との幅５５８は３ｍｍに設定されている。また排気スリット位置５５５より下方のリング５５７と基板加熱台５０８との幅５５９’は１ｍｍであり、長さは２０ｍｍに設定されている。
【０１３１】
これにより、基板５１５の端より排気口５５５までの距離を約３０ｍｍとするとともに、空間554からの不活性ガスのパージが基板加熱台５０８表面に吐出されずに、排気口５５５に排気される効果により、基板５１５の基板の端での原料の表面濃度の低下が抑制され、WNC膜のシート抵抗の均一性、及び、膜厚の均一性とも1シグマで０．９％〈３００mm  ３ｍｍエッジ除く、４９ポイント測定〉とすることができた。
【０１３２】
以上より、本発明の上記態様による薄膜形成装置によれば、シャワー部に高速の開閉ができる排気バルブを形成したことにより、極めて効率良くWCN膜を形成するとともに、また、図1C-図１Eに示すように、基板加熱台の下部からのガスパージ、および、排気位置、基板端から排気口への距離を最適化することにより、パーティクルを低減しながら、良好な均一性を達成することができることが示された。
【０１３３】
(実施例２)
ここでは、Taの有機金属原料であるTertiaryamylimidotris(dimethylamido)Tantalum：TaN（C4H9）(NC2H6)3とNH3を用いた窒化タンタル膜形成プロセスについて示す。シリコン基板を真空搬送室(図示せず)より反応チャンバ１に搬送した後、ターボポンプ７（図１A参照）により残留水分、酸素などを十分に排気する。次に、基板加熱台８の上下機構により、所定の位置に基板が移動する。この際、分散板３と基板表面とのギャップは２−８ｍｍの範囲で設定されている。本実施例では５ｍｍでプロセスを実施した。
【０１３４】
図５、図６はプロセスのシーケンスを示している。まず、シリコン基板を真空搬送室(図示せず)より反応チャンバ1に搬送される、反応チャンバはターボポンプにより、１０−６Torr以下に排気され、水分、酸素などの残留ガスを低下させた後、基板加熱台８が上方に移動し、分散板３と基板加熱台８上のシリコン基板表面との間隔が５ｍｍとなるように移動する。次に、搬送空間部の排気はターボポンプからドライポンプに切り替えられる(図示せず)。また、反応チャンバは排気スリット23を介して、排気ダクト４から排気される。この際、基板加熱台８と排気ダクト４の間隔を狭めて、反応ガスは殆ど、排気ダクト４より排気される。基板加熱台8と排気ダクト４をシールすることもできる。ただし、本実施例では、基板加熱台８と排気ダクト4の間隔を狭め、かつ、搬送スペースの圧力を窒素ガス導入量の制御（図１Aの配管１１１参照）による圧力制御により制御することにより、反応ガスが搬送室側に入る量を抑制することができる。基板加熱台8は400℃に維持している。
【０１３５】
図5の工程1はバルブ20を最大コンダクタンスの１％のコンダクタンスに低下した状態で、まずバルブ201よりTaガスを0.2秒供給する。
【０１３６】
次に、工程2ではバルブ201を閉じ、バルブ20を最大コンダクタンスとした後、バルブ200を開き、窒素ガス2000sccmを供給する。この供給時間は0.1秒である。
【０１３７】
次に、工程3ではバルブ200を閉じ、バルブ20を最大コンダクタンスの１％のコンダクタンスに低下した状態で、まずバルブ202よりNH3ガスを供給する。この際、高周波13.56MHzを高周波電極２５を介して分散板３に導入することにより、NH3ガスをプラズマ化する。この供給時間は0.5秒である。
【０１３８】
次に、高周波の導入を停止し、工程4ではバルブ20を最大コンダクタンスとした後、バルブ200を開き、窒素ガス2000sccmを供給する。この供給時間は0.１秒である。これらの４工程を行う所要時間は0.9秒である。これを1サイクルの所要時間とする。これを100回繰り返したところ、膜厚は20Åとなり、1サイクルで形成されるTaN膜の膜厚は0.2Åとなった。また、100回のサイクルの必要な時間は90秒であり、本発明の上記態様による構成の装置を用いることにより、極めて高い生産性を得ることができることがわかった。また、本発明の上記態様による方法では、極めて高い生産性を実現しながら、膜厚均一性は1シグマで1.8％(5ｍｍエッジ除去)となり、パーティクルレベルは0.16ミクロン以上で10ヶ以下(直径300mmのシリコン基板)に低いレベルに保持することができた。このことは、短いサイクルタイムでも、各工程での反応ガスの残留ガスをほぼ完全に排除できることを意味する。これは分散板３の内部容積、また、分散板３から排気ダクト4までの容積をなるべく最小化するとともに、ガスの流れが滞留しやすい場所をなくしたことにより、短時間の窒素パージにより完全に反応ガスの残留を排除することができたことによる。
【０１３９】
本発明のプロセスは図１C-Eに示すような装置においても同様に達成することができる。
【０１４０】
ここでは、Taの有機金属原料であるTertiaryamylimidotris(dimethylamido)Tantalum：TaN（C4H9）(NC2H6)3とNH3を原料ガスバルブ５３１，５３３とする。シリコン基板を真空搬送室(図示せず)より反応チャンバ５０１に搬送した後、ターボポンプ（図１A参照）により残留水分、酸素などを十分に排気する。次に、基板加熱台５０８の上下機構により、所定の位置に基板が移動する。この際、分散板５０３と基板表面とのギャップは２−８ｍｍの範囲で設定されている。本実施例では５ｍｍでプロセスを実施した。
【０１４１】
図５、図６はプロセスのシーケンスを示している。まず、シリコン基板を真空搬送室(図示せず)より反応チャンバ５０１に搬送される、反応チャンバはターボポンプにより、１０−６Torr以下に排気され、水分、酸素などの残留ガスを低下させた後、基板加熱台５０８が上方に移動し、分散板５０３と基板加熱台５０８上のシリコン基板表面との間隔が５ｍｍとなるように移動する。次に、搬送空間部の排気はターボポンプからドライポンプに切り替えられる(図示せず)。また、反応チャンバは排気スリット５２３を介して、排気ダクト５０４から排気される。この際、基板加熱台５０８と排気ダクト５０４の間隔を原料ガス拡散防止リング550により狭めて、反応ガスは殆ど、排気ダクト５０４より排気される。基板加熱台５０８と排気ダクト５０４の間隔を狭め、かつ、搬送スペース５５４の圧力を窒素ガスの導入量の制御による圧力制御により制御することにより、反応ガスが搬送室側に入らないようにすることができる。基板加熱台５０８は基板が２９０−４００℃の範囲の温度に維持されるように制御される。
【０１４２】
図5の工程1はバルブ５２０を閉じた状態で、まずバルブ５３１よりTaガスを0.2秒供給する。
【０１４３】
次に、工程2ではバルブ５３１を閉じ、バルブ５２０を最大コンダクタンスとした後、バルブ５３０を開き、窒素ガスを2000sccm供給する。この供給時間は0.1秒である。
【０１４４】
次に、工程3ではバルブ５３０を閉じ、バルブ５２０を閉じた状態で、まずバルブ５３３よりNH3ガスを供給する。この際、高周波13.56MHzを高周波電極５２５を介して分散板５０３に導入することにより、NH3ガスをプラズマ化する。この供給時間は0.5秒である。
【０１４５】
次に、高周波の導入を停止し、工程4ではバルブ５２０を最大コンダクタンスとした後、バルブ５３０を開き、窒素ガス2000sccmを供給する。この供給時間は0.１秒である。これらの４工程を行う所要時間は0.9秒である。これを1サイクルの所要時間とする。これを100回繰り返したところ、膜厚は20Åとなり、1サイクルで形成されるTaN膜の膜厚は0.2Åとなった。また、100回のサイクルの必要な時間は90秒であり、本発明の上記態様による構成の装置を用いることにより、極めて高い生産性を得ることができることがわかった。また、本発明の上記態様による方法では、極めて高い生産性を実現しながら、膜厚均一性は1シグマで1.5％(３ｍｍエッジ除去)となり、パーティクルレベルは0.16ミクロン以上で１５ヶ以下(直径300mmのシリコン基板)に低いレベルに保持することができた。このことは、短いサイクルタイムでも、各工程での反応ガスの残留ガスをほぼ完全に排除できることを意味する。これは分散板５０３の内部容積、また、分散板５０３から排気ダクト５０４までの容積をなるべく最小化するとともに、ガスの流れが滞留しやすい場所をなくしたことにより、短時間の窒素パージにより完全に反応ガスの残留を排除することができたことによる。
【０１４６】
以上より、本発明の上記態様による薄膜形成装置によれば、極めて効率良くTaN膜を形成することができることがわかった。これはシャワー部に高速の開閉ができる排気バルブを形成したことと、また、図1C-図１Eに示すように、基板加熱台の下部からのガスパージ、および、排気位置、基板端から排気口への距離を最適化することにより、パーティクルを低減しながら、良好な均一性を達成するとともに、生産性を高くすることができることがわかった。
【０１４７】
同様に、図１Eまたは図１Gで示す構造を用いた場合について示す。原料拡散防止リング５５０の代わりに、原料拡散防止、および、排気スリット位置調整リング５５６、５５７を用いている。
【０１４８】
また、基板加熱台５０８は図1Cまたは図１Fに示すよりも直径が２０ｍｍ大きい構造を採用している。図1Gに示すように、この場合には基板515の端と基板加熱台の端との距離は２０ｍｍとなっている。また、排気スリットの位置５５５（加熱台側面における位置はスリット５５９’の出口と同じ）は基板加熱台５０８の表面よりも約１０mm下方に配置されている。また、排気スリット位置５５５より上方の部分でのリング５５６と基板加熱台５０８との幅５５８は３ｍｍに設定されている。また排気スリット位置５５５より下方のリング５５７と基板加熱台５０８との幅は１ｍｍであり、長さは２０ｍｍに設定されている。
【０１４９】
これにより、基板５１５の端より排気口５５５までの距離を約３０ｍｍとするとともに、空間554からの不活性ガスのパージが基板加熱台５０８表面に吐出されることなく、排気口５５５に排気される効果により、基板５１５の基板の端での原料の表面濃度の低下が抑制され、WNC膜のシート抵抗の均一性、及び、膜厚の均一性とも1シグマで０．９％〈３００mm  ３ｍｍエッジ除く、４９ポイント測定〉とすることができた。
【０１５０】
以上より、本発明の上記態様による薄膜形成装置によれば、シャワー部に高速の開閉ができる排気バルブを形成したことにより、極めて効率良くWCN膜を形成するとともに、また、図1C-図１Eに示すように、基板加熱台の下部からのガスパージ、および、排気位置、基板端から排気口への距離を最適化することにより、パーティクルを低減しながら、良好な均一性を達成することができることが示された。
【０１５１】
本発明の上記態様による薄膜形成装置によれば、極めて効率良くTaN膜を形成することができることがわかった。
【０１５２】
なお、図１Fまたは１Gに示した下流排気機構は、好ましくは、前述した上流排気機構と組み合わせて採用するが、それに限らず、上流排気機構を備えていない薄膜形装置、或いは前記した上流排気機構とは異なる排気機構を備えた薄膜形成装置においても採用することができ、所望の効果を達成することができる。
【０１５３】
例えば、（A）真空排気される反応室、（B）該反応室内に基板を戴置する戴置部、（C）該戴置部上方に設置され該基板表面にガスを供給するガス分散ガイド、（D）該ガス分散ガイドにガスを導入するガス供給口、（E）該ガス分散ガイドの基板側に配置され複数のガス吐出孔を有するガス分散板、（F）該ガス分散板より基板表面に供給されるガスを該載置台の周囲から放射状に排気するための排気口、及び（G）該載置台の側面から一定距離を置いて同心円状に配置されたパージガス用リング、とを備え、該載置台の側面と該パージガス用リングでパージガス用スリットが構成され、該載置台下方の下部空間から該スリットを経て該排気口に連通するガス流路が構成されている薄膜形成装置とすることができる。この態様は更に次の態様を包含する。
【０１５４】
該パージガス用スリットの厚みは約0.5mm−約1.5mm、該載置台軸方向の長さは約15mm−約40mmである薄膜形成装置。
【０１５５】
該排気口の入口として環状スリットが、該載置台の外側で同心円状に、該載置台の基板載置面と実質的または近似的に同じ位置に配置されている薄膜形成装置。
【０１５６】
該パージガス用リングは該載置台側面で基板載置面よりも下方に設けられており、該パージガス用リングの上方に該載置台側面に沿って排気用リングを該載置台と同心円状に配置して該載置台側面との間に排気用スリットを構成し、該排気用リングと該パージガス用リングの間に該排気口の入口として環状スリットが配置されている薄膜形成装置。
【０１５７】
該排気用スリットの厚みは該パージガス用スリットの厚みよりも大きい薄膜形成装置。
【０１５８】
該排気用スリットの厚みは約2mm−約4mmである薄膜形成装置。
【０１５９】
更に、上記の態様は方法にも適用でき、例えば、（A）排気された反応室内の戴置部に基板を戴置し、（B）該戴置部上方に設置されたガス分散ガイドにガス供給口からガスを導入し、（C）該ガス分散ガイドの基板側に配置され複数のガス吐出孔を有するガス分散板を介して基板表面にガスを供給し、（D）該ガス分散板より基板表面に供給されたガスを該載置台の周囲に環状に設けられた排気口から排気し、（E）該載置台の側面から一定距離を置いて該載置台と同心円状に配置したパージガス用リングと該載置台の側面とで構成されるパージガス用スリットを経て、該載置台下方の下部空間からにパージガスを導入し該排気口から排気し、ガスが該載置台下方の下部空間に拡散することを抑制する、工程からなる薄膜の形成方法に適用できる。
【０１６０】
上記の方法は次の態様を包含する。
【０１６１】
該パージガス用スリットの厚みを約0.5mm−約1.5mm、該載置台軸方向の長さを約15mm−約40mmとしてパージガスの導入を行う方法。
【０１６２】
該第一の排気口の入口として環状スリットを、該載置台の外側で同心円状に、該載置台の基板載置面と実質的または近似的に同じ位置に配置して排気を行う方法。
【０１６３】
該パージガス用リングを該載置台側面で基板載置面よりも下方に設け、該パージガス用リングの上方に該載置台側面に沿って排気用リングを該載置台と同心円状に配置して該載置台側面との間に排気用スリットを構成し、該排気用リングと該パージガス用リングの間に該第一の排気口の入口として環状スリットを配置して排気を行う方法。
【０１６４】
該排気用スリットの厚みを該パージガス用スリットの厚みよりも大きくして排気を行う方法。
【０１６５】
該排気用スリットの厚みを約2mm−約4mmとして排気を行う方法。
【０１６６】
以上の装置、方法におけるいろいろな態様における各要素は相互に置換することが可能であり、適宜、組み合わせて実施することができる。
【０１６７】
更に本発明は以下の装置の態様を包含するが、これらに限定されるものではなく、また、本発明は装置と同様に方法にも適用されるものである。
【０１６８】
１）真空排気された反応室と該反応室内に基板を戴置する戴置部と該戴置部上に設置された該基板表面にガスを供給するように設置されたガス分散ガイドがあり、該ガス分散ガイドにガスを導入する供給口と該ガス分散ガイドの基板側にある複数のガス吐出口を設けたガス分散板（シャワーヘッドに相当する）があり、該ガス分散板より基板表面に供給されたガスを排気する第一の排気口があり、該ガス供給口と該ガス分散板の間に該ガス分散ガイドの内部を排気するための第二の排気口を設けたことを特徴とする薄膜形成装置。
【０１６９】
２）前記１において、該ガス分散ガイドの該複数のガス吐出口を有する該ガス分散板とガス供給口の間にあり、かつ、該ガス分散板の周囲を囲むように排気口、あるいは、排気スリットが形成されており、この排気孔、あるいは、排気スリットより排気されたガスは該ガス分散ガイドに導入されたガスが該排気孔あるいは排気スリットに到達するまでに通過する領域を規定するガス分散ガイドの壁の外壁に接する空間を通過して該第二の排気口に接続されていることを特徴とする薄膜形成装置。
【０１７０】
3）前記２において、該排気口、排気スリットより連通する空間はガス供給口を囲む空間に連通され、その空間より第二の排気口となる排気装置につながるバルブが接続されていることを特徴とする薄膜形成装置。
【０１７１】
４）前記３において、該排気装置につながるバルブは排気コンダクタンスを可変とする機能を有することを特徴とし、最大コンダクタンスに対して、最小コンダクタンス１％以下に制御することを特徴とする薄膜形成装置。
【０１７２】
５）前記3または4において、第一のガスが該ガス供給口より該ガス分散装置に導入され、その際、該排気装置につながるバルブは閉じられているか、最大コンダクタンスに対して1％以下のコンダクタンスで制御しており、該第一のガスは該分散板を通過して、該基板表面に供給され、該第一のガスの供給を停止し、該排気装置につながるバルブを開き、該分散装置内の空間を排気した後、該第二のガスを該ガス供給口より導入し、所定時間後に該第二のガスを閉じ、次に、該排気装置につながるバルブは閉じられているか、最大コンダクタンスに対して1％以下のコンダクタンスに制御した状態として、第三のガスを該ガス供給口より供給し、所定時間経過後に、該第三のガス供給を停止し、該排気装置につながるバルブを開き、該分散装置内の空間を排気した後、該第二のガスを該ガス供給口より導入し、所定時間後に該第二のガスを閉じる、もしくは、これらの工程を複数回繰り返すことを特徴とする薄膜形成装置。
【０１７３】
６）前記3または4において、第一のガスが該ガス供給口より該ガス分散装置に導入され、その際、該排気装置につながるバルブは閉じられているか、最大コンダクタンスに対して1％以下のコンダクタンスを制御しており、該第一のガスは該分散板を通過して、該基板表面に供給され、該第一のガスの供給を停止し、該排気装置につながるバルブを開き、該分散装置内の空間を排気した後、該第二のガスを該ガス供給口より導入し、所定時間後に該第二のガスを閉じ、次に、該排気装置につながるバルブは閉じられているか、最大コンダクタンスに対して1％以下のコンダクタンスに制御した状態として、第三のガスを該ガス供給口より供給し、所定時間経過後に、該第三のガス供給を停止し、該排気装置につながるバルブは閉じられているか、最大コンダクタンスに対して1％以下のコンダクタンスに制御して、該分散装置内の空間を排気した後、該第二のガスを該ガス供給口より導入し、所定時間後に該第二のガスを閉じ、次に、該排気装置につながるバルブは閉じられているか、最大コンダクタンスに対して1％以下のコンダクタンスに制御した状態として、第四のガスを該ガス供給口より供給し、所定時間経過後に、該第四のガス供給を停止し、該排気装置につながるバルブは閉じられているか、最大コンダクタンスに対して1％以下のコンダクタンスに制御して、該分散装置内の空間を排気した後、該第二のガスを該ガス供給口より導入し、所定時間後に該第二のガスを閉じる工程、もしくは、これらの工程を複数回繰り返すことを特徴とする薄膜形成装置。
【０１７４】
７）前記3または4において、第一のガスが該ガス供給口より該ガス分散装置に導入され、その際、該排気装置につながるバルブは閉じられているか、最大コンダクタンスに対して1％以下のコンダクタンスを制御しており、該第一のガスは該分散板を通過して、該基板表面に供給され、該第一のガスの供給を停止し、該排気装置につながるバルブを開き、該第二のガスを該ガス供給口より導入し、所定時間後に該第二のガスを閉じ、次に、該排気装置につながるバルブは閉じられているか、最大コンダクタンスに対して1％以下のコンダクタンスに制御した状態として、第三のガスを該ガス供給口より供給し、所定時間経過後に、該第三のガス供給を停止し、該排気装置につながるバルブを開き、該第二のガスを該ガス供給口より導入する工程、もしくは、これらの工程を複数回繰り返すことを特徴とする薄膜形成装置。
【０１７５】
８）前記3または4において、第一のガスが該ガス供給口より該ガス分散装置に導入され、その際、該排気装置につながるバルブは閉じられているか、最大コンダクタンスに対して1％以下のコンダクタンスを制御しており、該第一のガスは該分散板を通過して、該基板表面に供給され、該第一のガスの供給を停止し、該排気装置につながるバルブを開き、該第二のガスを該ガス供給口より導入し、所定時間後に該第二のガスを閉じ、次に、該排気装置につながるバルブは閉じられているか、最大コンダクタンスに対して1％以下のコンダクタンスに制御した状態として、第三のガスを該ガス供給口より供給し、所定時間経過後に、該第三のガス供給を停止し、該排気装置につながるバルブを開き、該第二のガスを該ガス供給口より導入し、所定時間後に該第二のガスを閉じ、次に、該排気装置につながるバルブは閉じられているか、最大コンダクタンスに対して1％以下のコンダクタンスに制御した状態として、第四のガスを該ガス供給口より供給し、所定時間経過後に、該第四のガス供給を停止し、該排気装置につながるバルブを開き、該第二のガスを該ガス供給口より導入し、所定時間後に該第二のガスを閉じる工程、もしくは、これらの工程を複数回繰り返すことを特徴とする薄膜形成装置。
【０１７６】
９）前記１から８において、該ガス分散板に高周波を印加することを特徴とする薄膜形成装置。
【０１７７】
１０）前記１から８において、該ガス分散機構へのガス導入口から導入されたガスが第二の排気口に連通する排気口、もしくは排気スリットに到達するまでに通過する空間を規制するガス分散ガイドを構成する壁に高周波が印加されたことを特徴とする薄膜形成装置。
【０１７８】
１１）前記１から10において、該ガス分散板に加熱源を設置し、分散板を加熱することを特徴とする薄膜形成装置。
【０１７９】
１２）前記１から10において、該ガス分散ガイドへのガス導入口から導入されたガスが分散板に到達するまでに通過する空間を仕切る壁に加熱源を設置し、該壁を加熱することを特徴とする薄膜形成装置。
【０１８０】
13）前記１２において、該ガス分散機構へのガス導入口から導入されたガスが分散板に到達するまでに通過する空間を仕切る壁が50−450℃の範囲で制御されるとともに、その他の部分は250℃以下に制御されることを特徴とする薄膜形成装置。
【０１８１】
１４）前記1から13において、該ガス分散板と該ガス導入口の間に、第二のガス分散機能を有するものが設置されていることを特徴とする。
【０１８２】
１５）前記１４において、該第二のガス分散機構を有するものは、該ガス供給口を基板側より隠すように設置されており、ガス供給口より導入されたガスは、該分散板の端へ向かう方向に分散されることを特徴とする薄膜形成装置。
【０１８３】
１６）前記15に示す、該分散機構を有するものは、ガス供給口に対抗する面が覆われ、その面に垂直な方向にガス吐出口が形成されていることを特徴とする薄膜形成装置。
【０１８４】
１７）前記１４において、該第二のガス分散機能を有するものは、該分散板と平行に設置され、該ガス分散板のガス吐出口と重ならない位置に、ガス吐出口を有する第二のガス分散板であることを特徴とする薄膜形成装置。
【０１８５】
１８）前記3から18において、該ガス分散板に対する、該排気装置につながるバルブのコンダクタンスは、該排気装置が最大に開いた場合には、該分散板のコンダクタンスの少なくとも10倍から1000倍であり、該排気装置につながるバルブが最小のコンダクタンスになった場合には、該ガス分散板のコンダクタンスの0.001から0.1以下となるように調整されていることを特徴とする薄膜形成装置。
【０１８６】
１９）前記1から18において、該載置台の周囲に該載置台の側面から一定距離（該側面部との距離を最小距離、例えば1mm程度の幅）を置いて、原料ガス拡散防止のためのリングを該載置台と同心円状に配置し、該一定距離を厚みとするスリットを経て該載置台下方から不活性ガスを上方に導入することにより、該ガス分散板より吐出した原料ガスが該載置台の側面部を経由して該載置台の下方部に回りこまないように構成されていることを特徴とする薄膜形成装置。
【０１８７】
２０）前記１９において、該リングの上方端の更に外周に排気のための環状スリットが設けられていることを特徴とする薄膜形成装置。
【０１８８】
２１）前記1から18において、該載置台の周囲に該載置台の側面から一定距離（該側面部との距離を最小距離、例えば1mm程度の幅）を置いて、原料ガス拡散防止のためのリングを該載置台と同心円状で、該リングの上方端を該載置台の上面端よりも下方になるように配置し、更に該リング上方端近傍から該載置台の側面部に沿って排気用リングが同心円状に設けられており、該原料ガス拡散防止リングと該排気用リングとの間隙に排気のための環状スリットが形成されており、該原料ガス拡散防止リングと該載置台側面部との間に形成されたスリットを経て該載置台下方から不活性ガスを上方に導入することにより、該ガス分散板より吐出した原料ガスが該載置台の側面部を経由して該載置台の下方部に回りこまないように構成されていることを特徴とする薄膜形成装置。
【０１８９】
２２）前記２１において、該原料ガス拡散防止リングと該載置台側面部との間隙は、該排気用リングと該載置台側面部との間隙よりも小さいことを特徴とする薄膜形成装置。
【０１９０】
２３）前記３において、該排気装置につながるバルブの排気コンダクタンスは30リットル/秒以上であることを特徴とする薄膜形成装置。
【０１９１】
本発明の思想から離れることなく、さまざまな修正が可能であることは当業者の知るところである。したがって、本発明の実施形式は例示に過ぎず、本発明の態様を制限するものでないことを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【０１９２】
【図１Ａ】図1Aは、本発明による装置の一例を示す概略図であり、理解を容易にするため過度に模式化されている（ガス分散板のガス通過量は２-３リットル/秒）。
【図１Ｂ】図１Bは、本発明による装置に適用し得る中間分散体の一例を示す概略図であり、理解を容易にするため過度に模式化されている。
【図１Ｃ】図1Cは、本発明による装置の一例を示す概略図である。
【図１Ｄ】図1D は、図1Cに示す装置の上面概略図である。
【図１Ｅ】図1Eは、図１Cに示す本発明による装置の一例に変更を加えた装置の概略図である。
【図１Ｆ】図１Fは、図１Cに示す構造を用いた、実施例１及び２に適用された構造を示す拡大断面概略図である（リフトピン、搬出入ゲート等の構造は略してある）。
【図１Ｇ】図１Gは、図１Fに示す構造を用いた、実施例１及び２に適用された構造を示す拡大断面概略図である（リフトピン、搬出入ゲート等の構造は略してある）。
【図２】図２は、工程１、２、３からなる本発明による成膜工程の一例を示す概略説明図である。これらの図は説明のため過度に模式化されている。工程１ではガスAが供給されガス分散板前における排気弁（上流側排気弁）は閉じている。工程２ではN2ガスによるパージ（１-５Standard liter par minute(SLM)）がなされ上流側排気弁（最大排気コンダクタンス38リットル／秒以上）が100％開いた状態となっている。工程３ではガスBが供給され上流側排気弁は閉じている。
【図３】図３は、本発明による成膜工程の一例を示す概略説明図であり、工程１、２、３が示されている。これらの図は説明のため過度に模式化されている。工程１ではWF6ガスが供給されガス分散板前における排気弁（上流側排気弁）は閉じている。工程２ではN2ガスによるパージ（１-５  SLM）がなされ上流側排気弁（最大排気コンダクタンス38リットル／秒以上）が100％開いた状態となっている。工程３ではNH3ガスが供給され上流側排気弁は閉じている。
【図４】図４は、図３に示した本発明による成膜工程の一例の更なる工程４、５、６を示す概略説明図である。これらの図は説明のため過度に模式化されている。工程４ではN2ガスによるパージ（１−５  SLM）がなされガス分散板前における排気弁（上流側排気弁：最大排気コンダクタンス38リットル／秒以上）が100％開いた状態となっており、（上流側排気量＞＞分散板通過ガス量）の関係となる。工程５ではでは前駆体TEBが供給され上流側排気弁は閉じている（上流側排気量＜＜分散板通過ガス量）。ステップ６ではN2ガスによるパージがなされ上流側排気弁は開いている（上流側排気量＞＞分散板通過ガス量）。
【図５】図５は、本発明による成膜工程の別の一例を示す概略説明図であり、工程１、２、３が示されている。これらの図は説明のため過度に模式化されている。工程１では前駆体TEBが供給されガス分散板前における排気弁（上流側排気弁）は開いている（上流側排気量＜＜分散板通過ガス量）。工程２ではN2ガスによるパージ（１−５  SLM）がなされ上流側排気弁（最大排気コンダクタンス38リットル／秒以上）は100％開いており、（上流側排気量＞＞分散板通過ガス量）の関係となる。工程３ではH2ガスが供給され上流側排気弁は閉じらておりH2プラズマが生成される（上流側排気量＜＜分散板通過ガス量）。
【図６】図６は、図５に示した本発明による成膜工程の別の一例の更なる工程４を示す概略説明図である。この図は説明のため過度に模式化されている。工程４ではN2ガスによるパージ（１−５  SLM）がなされ上流側排気弁（最大排気コンダクタンス38リットル／秒）は開いている（上流側排気量＞＞分散板通過ガス量）。
【符号の説明】
【０１９３】
1：反応チャンバ
2：上部リッド
3：分散板
4：排気ダクト
5：下部リッド
6：搬送用ゲート
7：排気口
8：加熱用ヒータ
9：ベローズ
10：ガス導入配管
11：ガス導入管
12：ラジカルソース
13：ガス分散ガイド
14：ガス分散ガイド13と分散板3の間の空間
15：基板
16：ラジカルソース導入用ゲートバルブ
17：排気スリット
18：排気スリット17と排気フランジ19の間の空間
19：排気フランジ
20：排気バルブ
21：分散板3のガス吐出口
22：分散板3と基板か熱台8の間の空間
23：排気スリット
24：排気管
25：高周波印加電極
26：カートリッジヒータ
30：窒素用バルブ
31：ガスA用バルブ
32：ガスB用バルブ
33：ガスC 用バルブ
41：分散ガイド13の内壁
42：カートリッジヒータ
43：中間分散体
100：窒素パージ用ガスバルブ
101：WF6用ガスバブル
102：NH3用ガスバルブ
103：TEB用ガスバルブ
200：窒素パージ用ガスバルブ
201：Ta プリカーサ用ガスバルブ
202：NH3用ガスバルブ
203：水素用ガスバルブ
501：反応チャンバ
502：上部リッド
503：分散板
504：排気ダクト
505：下部リッド
506：搬送用ゲート
507：排気口
508：加熱用ヒータ
508A:基板加熱台上に設置されたサセプター
509：ベローズ
510：ガス導入配管
511：ガス導入管
512：ラジカルソース
513：ガス分散ガイド
514：ガス分散ガイド13と分散板３の間の空間
515：基板
516：ラジカルソース導入用ゲートバルブ
517：排気スリット
518：排気スリット17と排気フランジ19の間の空間
519：排気フランジ接続用貫通孔
520：排気バルブ
521：分散板３のガス吐出口
522：分散板３と基板か熱台8の間の空間
523：排気スリット
524：排気管
525：高周波印加電極
526：カートリッジヒータ
530：窒素用バルブ
531：ガスA用バルブ
531A：ガスA用パージバルブ
532：ガスB用バルブ
532A：ガスB用パージバルブ
533：ガスC 用バルブ
533A：ガスC用パージバルブ
542：カートリッジヒータ
543：中間分散体
550：原料拡散防止リング
551：絶縁体
552：上部リッド502に設けられた複数の空間518と553を連通する貫通孔
553：上部リッド502に設けられたリング状の空間
554：下部チャンバ505内の空間
555：排気ダクト504に連通する排気口
556：排気位置調整リング（排気用リング）
557：原料ガス拡散防止リング
558：ガスマニホルド
559:原料拡散防止リング550と基板加熱台508との間に形成されたスリットまたはその幅
559’：原料拡散防止リング557と基板加熱台508との間に形成されたスリットまたはその幅
564：マッチングボックス
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図１Ｆ】
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【図１Ｇ】
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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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