(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料ガスと反応ガスとを用いて被処理体の表面に薄膜を形成する成膜装置において、
内部に前記被処理体を収容する処理容器と、
前記被処理体を載置する載置台と、
前記処理容器内へ前記原料ガスと反応ガスとを供給する処理ガス供給手段と、
前記処理容器内の雰囲気を排気する排気手段と、
前記載置台の上方の反応空間の周囲を囲むようになされたガスカーテンを形成するためのカーテン用ガスを供給するカーテン用ガス供給手段と、
前記原料ガスを供給して前記原料ガスを前記被処理体に吸着させる吸着工程と前記反応ガスを供給して前記原料ガスと反応させる反応工程とを、間にパージガスを流すパージ工程を挟んで交互に行い、且つ前記吸着工程と前記反応工程と同時に前記カーテン用ガスを供給するカーテン用ガス供給工程を行なうと共に前記パージ工程の時に前記カーテン用ガスの供給を停止するように装置全体の動作を制御する装置制御部と、
を備えたことを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記処理ガス供給手段は、前記載置台の上方に設けられており、前記排気手段の連結される排気口は前記処理容器の底部、或いは側壁に設けられることを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
【請求項３】
前記カーテン用ガス供給手段は、前記処理ガス供給手段の周辺部に沿って設けられることを特徴とする請求項２記載の成膜装置。
【請求項４】
前記処理ガス供給手段は、複数のガス噴射孔が形成されたシャワーヘッド部を有しており、
前記カーテン用ガス供給手段は、前記ガス噴射孔の形成された領域を囲むようにして前記シャワーヘッド部の周辺部に沿って形成されたカーテン用ガス噴射口を有することを特徴とする請求項３記載の成膜装置。
【請求項５】
前記カーテン用ガス噴射口は、該カーテン用ガス噴射口から噴射されるガスの噴射方向が前記載置台に対して垂直になる方向から載置台の半径方向外方へ向けて所定の角度で下向き傾斜する方向の範囲内となるように設定されていることを特徴とする請求項４記載の成膜装置。
【請求項６】
前記カーテン用ガス噴射口は、複数のガス孔よりなることを特徴とする請求項４又は５記載の成膜装置。
【請求項７】
前記カーテン用ガス噴射口は、前記シャワーヘッド部の周方向に沿って形成された円形リング状のガススリットよりなることを特徴とする請求項４又は５記載の成膜装置。
【請求項８】
排気が可能になされた処理容器内の載置台上に被処理体を載置し、原料ガスと反応ガスとを前記処理容器内へ供給して前記被処理体の表面に薄膜を形成する成膜方法において、
前記原料ガスを供給して前記原料ガスを前記被処理体に吸着させる吸着工程と前記反応ガスを供給して前記原料ガスと反応させる反応工程とを、間にパージガスを流すパージ工程を挟んで交互に行い、且つ前記吸着工程と前記反応工程と同時にカーテン用ガスを供給して前記載置台の上方の反応空間の周囲を囲むようにガスカーテンを形成するカーテン用ガス供給工程を行なうと共に前記パージ工程の時に前記カーテン用ガスの供給を停止するようにしたことを特徴とする成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハ等の被処理体に対して薄膜を形成する成膜装置及び成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ＩＣ（集積回路）等の半導体装置を製造するためには、半導体ウエハ等の被処理体に、成膜処理、エッチング処理、熱処理、改質処理等の各種の処理を、プラズマを用いて、或いはプラズマを用いないで繰り返し行って目的とする回路装置等を製造するようになっている。
【０００３】
例えば半導体ウエハに対して１枚毎に熱処理を施す枚葉式の処理装置を例にとれば、真空引き可能になされた処理容器内に、例えば抵抗加熱ヒータや静電チャックを内蔵した載置台構造を設置し、この上面に半導体ウエハを載置した状態で所定の処理ガスを流し、プラズマを用いたり、或いは用いないで所定のプロセス条件下にてウエハに各種の熱処理を施すようになっている（特許文献１〜６）。
【０００４】
ここで半導体ウエハの表面に薄膜を形成する従来の成膜装置を例にとって説明する。図７は従来の一般的な枚葉式の成膜装置を示す概略構成図である。図７において、この成膜装置は筒体状になされた処理容器２を有しており、この処理容器２内には、半導体ウエハＷを上面に載置するための載置台４が設けられている。この処理容器２の天井部には、ガス導入手段としてシャワーヘッド部６が設けられ、この下面のガス噴射孔６ａから必要なガスを噴射するようになっている。
【０００５】
また処理容器２の底部には排気口８が設けられており、処理容器２内の雰囲気を排気できるようになっている。そして、上記載置台４は、容器底部より支柱１０により起立されている。この載置台４は例えば耐熱性及び耐腐食性のあるＡｌＮ等のセラミックよりなり、この内部には加熱手段として例えばカーボンワイヤヒータやタングステンヒータ等よりなる加熱ヒータ１２が埋め込まれており、ウエハＷを加熱するようになっている。
【０００６】
このような成膜装置を用いて薄膜の成膜処理を行う場合には、処理容器２の天井部に設けたシャワーヘッド部６から処理容器２内へ成膜用の原料ガスや反応ガスを同時に供給し、これと同時に載置台４上のウエハＷを加熱ヒータ１２により所定のプロセス温度に加熱すると共に、処理容器２内を所定のプロセス圧力に維持しておく。これにより、上記原料ガスと反応ガスとが載置台４とシャワーヘッド部６とで囲まれた反応空間Ｓにて反応して反応によって生成した物質がウエハＷの表面に薄膜として堆積することになる。このような成膜方法を熱ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法と称す。
【０００７】
また、この熱ＣＶＤによる成膜方法に他に、原料ガスと反応ガスとを交互に処理容器内へ供給し、原子レベル、或いは分子レベルの非常に薄い厚さで薄膜を一層ずつ形成するＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒｅｄ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法も知られている（例えば特許文献６）。このＡＬＤ法は、膜質特性が良好で、しかも膜の厚さが精度よく制御できることから膜厚の均一性、ステップカバレッジに優れた成膜が可能である、という利点を有している。
【０００８】
具体的には、例えばＴｉＮの薄膜を形成する場合には、処理容器２内へ、まず原料ガスとして例えばＴｉＣｌ４ ガスを供給してこのガスをウエハ表面に付着させ、次に、処理容器内をＮ２ ガスパージすることにより残留ガスを排除した後に反応ガスとして例えばＮＨ３ ガスを供給してウエハ表面に付着していた上記ＴｉＣｌ４ ガスと反応させて薄い一層のＴｉＮ膜を形成する。次に、処理容器２内をＮ２ ガスパージすることによって残留ガスを排除する。そして、上記した一連の工程を繰り返し行うことによって薄膜を積層させて行く。
【０００９】
【特許文献１】特開昭６３−２７８３２２号公報
【特許文献２】特開平０７−０７８７６６号公報
【特許文献３】特開平０６−２６０４３０号公報
【特許文献４】特開２００４−３５６６２４号公報
【特許文献５】特開平１０−２０９２５５号公報
【特許文献６】特開２００７−３９８０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、上記したような成膜処理に用いる原料ガスや反応ガスは比較的高価であり、特に原料ガスとして有機金属化合物を用いる場合にはこの原料ガスは非常に高価であり、製品コストの削減のためには上記した各種のガスの有効利用が求められている。
【００１１】
従って、ガス使用量を抑制するためには処理容器２内の空間容量は可能な限り少ない方がよいが、現状の処理容器２内の容量をこれ以上少なくすることは困難である。また、処理容器２内へ供給されるガスは、載置台４とシャワーヘッド部６との間の反応空間Ｓに存在するのみならず、載置台４の裏面側の空間へも拡散して行き、この裏面側のガスは成膜に寄与しないので無駄に排気されてしまう。
【００１２】
特に、ウエハＷのサイズが８インチから１２インチ（直径３００ｍｍ）へと大きくなると、これに従って、処理容器２内の全体容量も格段に大きくなってくるので無駄に消費されるガス量も多くなり、上記した問題点の早期の解決が望まれている。
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、成膜に使用するガスを効率的に使用することが可能な成膜装置及び成膜方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１に係る発明は、原料ガスと反応ガスとを用いて被処理体の表面に薄膜を形成する成膜装置において、内部に前記被処理体を収容する処理容器と、前記被処理体を載置する載置台と、前記処理容器内へ前記原料ガスと反応ガスとを供給する処理ガス供給手段と、前記処理容器内の雰囲気を排気する排気手段と、前記載置台の上方の反応空間の周囲を囲むようになされたガスカーテンを形成するためのカーテン用ガスを供給するカーテン用ガス供給手段と、前記原料ガスを供給して前記原料ガスを前記被処理体に吸着させる吸着工程と前記反応ガスを供給して前記原料ガスと反応させる反応工程とを、間にパージガスを流すパージ工程を挟んで交互に行い、且つ前記吸着工程と前記反応工程と同時に前記カーテン用ガスを供給するカーテン用ガス供給工程を行なうと共に前記パージ工程の時に前記カーテン用ガスの供給を停止するように装置全体の動作を制御する装置制御部と、を備えたことを特徴とする成膜装置である。
【００１４】
このように、原料ガスと反応ガスとを用いて被処理体の表面に薄膜を形成する成膜装置において、処理容器内の反応空間を排気側から遮断するガスカーテンを形成するようにしたので、成膜に使用するガスを効率的に使用することができる。
【００１５】
この場合、例えば請求項２に記載したように、前記処理ガス供給手段は、前記載置台の上方に設けられており、前記排気手段の連結される排気口は前記処理容器の底部、或いは側壁に設けられる。
また例えば請求項３に記載したように、前記カーテン用ガス供給手段は、前記処理ガス供給手段の周辺部に沿って設けられる。
【００１６】
また例えば請求項４に記載したように、前記処理ガス供給手段は、複数のガス噴射孔が形成されたシャワーヘッド部を有しており、前記カーテン用ガス供給手段は、前記ガス噴射孔の形成された領域を囲むようにして前記シャワーヘッド部の周辺部に沿って形成されたカーテン用ガス噴射口を有する。
また例えば請求項５に記載したように、前記カーテン用ガス噴射口は、該カーテン用ガス噴射口から噴射されるガスの噴射方向が前記載置台に対して垂直になる方向から載置台の半径方向外方へ向けて所定の角度で下向き傾斜する方向の範囲内となるように設定されている。
【００１７】
また例えば請求項６に記載したように、前記カーテン用ガス噴射口は、複数のガス孔よりなる。
また例えば請求項７に記載したように、前記カーテン用ガス噴射口は、前記シャワーヘッド部の周方向に沿って形成された円形リング状のガススリットよりなる。
また例えば前記処理ガス供給手段は、前記処理容器の一側壁に設けられ、前記排気手段の連結される排気口は前記処理容器の前記一側壁に対向する他側壁に設けられる。
【００１８】
また例えば前記カーテン用ガス供給手段は、前記処理容器内の雰囲気の流れ方向において前記載置台よりも下流側に位置されたカーテン用ガス噴射口を有する。
また例えば前記装置制御部は、前記処理ガス供給手段から前記原料ガスと反応ガスとを間に間欠期間を挟んで交互に噴射させると共に、前記原料ガスの噴射時と前記反応ガスの噴射時に前記カーテン用ガス供給手段から前記カーテン用ガスを噴射させるように制御する。
【００１９】
また例えば前記装置制御部は、前記原料ガスと反応ガスとカーテン用ガスとを同時に噴射させるように制御する。
【００２０】
請求項８に係る発明は、排気が可能になされた処理容器内の載置台上に被処理体を載置し、原料ガスと反応ガスとを前記処理容器内へ供給して前記被処理体の表面に薄膜を形成する成膜方法において、前記原料ガスを供給して前記原料ガスを前記被処理体に吸着させる吸着工程と前記反応ガスを供給して前記原料ガスと反応させる反応工程とを、間にパージガスを流すパージ工程を挟んで交互に行い、且つ前記吸着工程と前記反応工程と同時にカーテン用ガスを供給して前記載置台の上方の反応空間の周囲を囲むようにガスカーテンを形成するカーテン用ガス供給工程を行なうと共に前記パージ工程の時に前記カーテン用ガスの供給を停止するようにしたことを特徴とする成膜方法である。
【００２１】
本発明の関連技術は、請求項１乃至７のいずれか一項に記載した成膜装置を用いて被処理体の表面に薄膜を形成するに際して、請求項８に記載した成膜方法を実施するように前記成膜装置を制御するコンピュータに読み取り可能なプログラムを記憶することを特徴とする記憶媒体である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る成膜装置及び成膜方法によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
原料ガスと反応ガスとを用いて被処理体の表面に薄膜を形成する成膜装置において、処理容器内の反応空間を排気側から遮断するガスカーテンを形成するようにしたので、成膜に使用するガスを効率的に使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に、本発明に係る成膜装置及び成膜方法の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
図１は本発明に係る成膜装置を示す断面構成図、図２はシャワーヘッド部の下面を示す平面図、図３は図１中のＡ部の拡大断面図、図４は本発明の成膜方法の一例を示す工程図、図５は本発明の成膜方法における各ガスの供給のタイミングを示すタイミングチャートである。尚、ここでは薄膜としてＴｉＮ膜を成膜する場合を例にとって説明する。
【００２４】
図１に示すように、この成膜装置２０は、例えばアルミニウム合金等により縦型の筒体状に成形された処理容器２２を有している。この処理容器２２内には、容器底部より支柱２４により起立させて支持された例えば窒化アルミ等のセラミックよりなる円形の載置台２６が設けられており、この上面側にウエハＷを載置できるようになっている。
【００２５】
この載置台２６内には、例えばカーボンワイヤヒータよりなる加熱手段２８が埋め込んで設けられており、上記ウエハＷを所定の温度に加熱できるようになっている。上記載置台２６の下方には、ウエハＷの搬出入時に、これを下から突き上げて支持する昇降ピン機構３０が設けられる。この昇降ピン機構３０は、載置台２６の周方向に沿って等間隔で配置された例えば３本（図示例では２本のみ記す）の昇降ピン３２を有しており、各昇降ピン３２の下端部は例えば円弧状のベース板３４により支持されている。
【００２６】
このベース板３４は、容器底部を貫通してアクチュエータ３６により上下動可能になされた昇降ロッド３８に連結されており、また昇降ロッド３８の容器底部の貫通部には容器内の気密性を維持しつつ昇降ロッド３８の上下動を許容するために伸縮可能になされたベローズ４０が設けられる。
【００２７】
また上記載置台２６には、上記各昇降ピン３２に対応させてピン挿通孔４２が設けられており、上記昇降ロッド３８を上下動させることにより、上記ピン挿通孔４２内を挿通された昇降ピン３２が、載置面上に出没してウエハＷを突き上げて持ち上げたり、持ち下げたりできるようになっている。
【００２８】
また、この処理容器２２の底部には排気口４４が形成されると共に、この排気口４４には真空ポンプ４６や圧力調整弁４８等を含む排気手段５０が接続されており、上記処理容器２２内の雰囲気を真空引きして所定の圧力に維持できるようになっている。尚、上記排気口４４を処理容器２２の側壁の下部に設ける場合もある。
【００２９】
また処理容器２２の側壁には、ウエハＷを搬出入できる大きさの開口５２が形成されており、この開口５２に開閉可能になされたゲートバルブ５４が設けられている。更に、処理容器２２の天井部は開口されており、この開口部分に原料ガスと反応ガスとを供給する処理ガス供給手段５８が設けられ、この処理ガス供給手段５８の周辺部に沿って本発明の特徴とするカーテン用ガスを供給するカーテン用ガス供給手段６０が設けられている。
【００３０】
ここでは上記処理ガス供給手段５８とカーテン用ガス供給手段６０とは一体的に形成されている。具体的には、上記処理ガス供給手段５８は、例えばアルミニウム合金等よりなるシャワーヘッド部６２を有しており、このシャワーヘッド部６２がＯリング等のシール部材６４を介して天井部の開口に気密に設けられている。
【００３１】
このシャワーヘッド部６２の上部には、第１のガス導入口６６と第２のガス導入口６８が設けられると共に、このシャワーヘッド部６２内には、上記第１のガス導入口６６に連通される第１の拡散室７０と上記第２のガス導入口６８に連通される第２の拡散室７２とがそれぞれ区画分離されて設けられている。ここで第１の拡散室７０同士は連通されており、また第２の拡散室７２同士も連通されている。
【００３２】
そして、図２（Ａ）にも示すように、上記シャワーヘッド部６２の下面のガス噴射面７４には、上記第１の拡散室７０に連通された複数の第１のガス噴射孔７０Ａと、上記第２の拡散室７２に連通された複数の第２のガス噴射孔７２Ａとがそれぞれ設けられており、上記第１及び第２のガス噴射孔７０Ａ、７２Ａから噴射された各ガスを、載置台２６とシャワーヘッド部６２との間で挟まれる反応空間Ｓ内で初めて混合できるようになっている。
【００３３】
このようなガスの混合方式を、いわゆるポストミックスと称す。従って、ガス噴射面７４には、第１及び第２のガス噴射孔７０Ａ、７２Ａが、シャワーヘッド部６２の周辺部を除いてガス噴射面７４の略全面に亘って例えば交互にマトリクス状に形成されている。
そして、上記第１のガス導入口６６には、ガス路７６が接続されると共に、このガス路７６の途中には開閉弁７８が介設されており、原料ガスとして例えばＴｉＣｌ４ ガスを流量制御しつつ供給できるようになっている。
【００３４】
また上記第２のガス導入口６８には、上流側が２つに分岐されたガス路８０が接続されると共に、このガス路８０の各分岐路にはそれぞれ開閉弁８２、８４が介設されており、反応ガスとして例えばＮＨ３ ガスを流量制御しつつ供給でき、また、パージガスとして例えばＮ２ ガスを流量制御しつつ供給できるようになっている。
【００３５】
そして、上記処理ガス供給手段５８の周辺部に沿って設けられる上記カーテン用ガス供給手段６０は、上述したようにここでは上記シャワーヘッド部６２に一体的に形成されている。具体的には、このカーテン用ガス供給手段６０は、上記複数の第１及び第２のガス噴射孔７０Ａ、７２Ａの形成された領域を囲むようにして上記シャワーヘッド部６２の周辺部に沿って形成されたカーテン用ガス噴射口８６を有している。
【００３６】
このカーテン用ガス噴射口８６は、図２（Ａ）に示すようにここではシャワーヘッド部６２のガス噴射面７４に、その周方向に沿って円形リング状に形成されたガススリット８８よりなっている。このシャワーヘッド部６２内の周辺部には、円形リング状になされたカーテン用ガス拡散室９０が形成されており、このカーテン用ガス拡散室９０には、シャワーヘッド部６２の上部に抜けるカーテン用ガス導入口９２が連通されている。
【００３７】
そして、このカーテン用ガス導入口９２には、ガス路９４が接続されると共に、このガス路９４の途中には開閉弁９６が介設されており、カーテン用ガスとして例えばＡｒを流量制御しつつ供給できるようになっている。従って、このカーテン用ガス導入口９２から導入されたカーテン用ガスは上記円形リング状のカーテン用ガス拡散室９０内を、その周方向へ拡散するようになっている。尚、このカーテン用ガス拡散室９０に対して複数のカーテン用ガス導入口９２を連通させるようにしてもよい。
【００３８】
そして、上記カーテン用ガス拡散室９０と上記カーテン用ガス噴射口８６とを連通する連通路９８が形成されており、この連通路９８の先端（下端）である上記ガススリット８８より下方に向けて上記カーテン用ガスを噴射することにより、ここに反応空間Ｓの周囲を囲むようにしてガスカーテン１００（図４（Ａ）参照）を形成し得るようになっている。なおカーテン用ガス噴射口８６がガススリット８８からなる場合には、連通路９８はシャワーヘッド部６２の周方向に沿って形成された多数の円形通路であってもよいし、周方向に沿って形成された円弧状の通路であってもよい。
【００３９】
図１及び図３（Ａ）に示す場合には、上記連通路９８は、下方に位置する載置台２６に向けて鉛直方向に沿って形成されており、従って、上記カーテン用ガス噴射口８６であるガススリット８８から噴射されるカーテン用ガスの噴射方向１０２（図３（Ａ）参照）は載置台２６に対して垂直方向となっている。
【００４０】
そして、この装置全体の動作、例えばウエハ温度、容器内の圧力、各ガスの供給の開始、終了、各ガスの供給量等の各制御は、コンピュータよりなる装置制御部１０４によって行われる。そして、この制御に必要なコンピュータに読み取り可能なプログラムは記憶媒体１０６に予め記憶されている。この記憶媒体１０６は、例えばフレキシブルディスク、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク、フラッシュメモリ或いはＤＶＤ等よりなる。
【００４１】
次に、以上のように構成された成膜装置２０の動作について説明する。ここではＡＬＤ法を用いてＴｉＮ膜を形成する場合を例にとって説明する。まず、この処理容器２２内へ半導体ウエハＷを搬入する場合には、開放されたゲートバルブ５４から開口５２を介して図示しない搬送アームで半導体ウエハＷを処理容器２２内へ搬入し、この状態で昇降ピン機構３０のアクチュエータ３６を駆動して昇降ロッド３８を上方へ延ばし、これにより昇降ピン３２を上昇させる。
【００４２】
これにより、搬送アーム（図示せず）によって処理容器２２内へ搬入されているウエハＷが下方より上昇してくる昇降ピン３２により突き上げられ、これにより搬送アームより昇降ピン３２側へウエハＷが受け渡されて保持される。
【００４３】
次に、搬送アームを処理容器２２内から抜き出して、上述のようにウエハＷを昇降ピン３２で保持した状態で、上記昇降ロッド３８を降下させることにより、図１に示すようにウエハＷは載置台２６上に載置されることになる。そして、ゲートバルブ５４を閉じて処理容器２２内を密閉し、加熱手段２８によりウエハＷを所定のプロセス温度に維持する。
【００４４】
そして、処理ガス供給手段５８から必要なガス、例えばＴｉＣｌ４ 、ＮＨ３ を図５に示すようにそれぞれ流量制御しつつ処理容器２２内へ供給し、更に、排気手段５０を駆動して処理容器２２内を所定の圧力雰囲気に維持して、ＴｉＮ膜を形成する。この排気手段５０は、成膜処理中は連続的に駆動して処理容器２２内を真空引きしている。上記ＴｉＣｌ４ ガスを供給する場合には、このＴｉＣｌ４ ガスはガス路７６から第１のガス導入口６６を介してシャワーヘッド部６２内に導入され、このガスは第１の拡散室７０内で拡散した後に各第１のガス噴射孔７０Ａより反応空間Ｓへ供給される。またＮＨ３ ガスを供給する場合には、このＮＨ３ ガスはガス路８０から第２のガス導入口６８を介してシャワーヘッド部６２内に導入され、このガスは第２の拡散室７２内で拡散した後に各第２のガス噴射孔７２Ａより反応空間Ｓへ供給される。
【００４５】
そして、上記成膜処理を行う時に、本発明の特徴であるカーテン用ガス供給手段６０を駆動してカーテン用ガスであるＡｒガスを流してガスカーテン１００を形成する。上記Ａｒガスを導入する場合には、このＡｒガスはガス路９４からカーテン用ガス導入口９２を介してシャワーヘッド部６２内に導入され、このガスは円形リング状のカーテン用ガス拡散室９０内でその周方向へ拡散した後に各カーテン用ガス噴射口８６であるガススリット８８から反応空間Ｓへ供給される。
【００４６】
ここで上記成膜処理について、図４及び図５も参照して説明する。ＡＬＤ法による成膜処理では、図５に示すように、原料ガスであるＴｉＣｌ４ ガスと反応ガスであるＮＨ３ ガスとを間に間欠期間１１０を挟んで交互に噴射させる。
【００４７】
そして、上記ＴｉＣｌ４ ガスの噴射時とＮＨ３ ガスの噴射時に、これと同期させてカーテン用ガスであるＡｒガスを噴射させる。また、上記間欠期間１１０では処理容器２２内に残留するガスの排除を効率的に行うためにパージガスとしてＮ２ ガスを流す。
【００４８】
原料ガスを１回供給してから次に供給するまでの間が１サイクルであり、このサイクルを所望する膜厚に応じて複数回繰り返してＴｉＮ膜の成膜が行われる。図４は１サイクルの工程を示しており、上記１サイクルの工程を詳しく説明する。
【００４９】
まず、図４（Ａ）に示すように、吸着工程ではシャワーヘッド部６２から原料ガスであるＴｉＣｌ４ ガスを各第１のガス噴射孔７０Ａより反応空間Ｓへ導入する。これと同時に、カーテン用ガスであるＡｒガスをシャワーヘッド部６２の周辺部に設けたカーテン用ガス噴射口８６である円形リング状のガススリット８８から供給する。これにより、載置台２６とシャワーヘッド部６２とに挟まれた反応空間Ｓの周囲は上記Ａｒガスのダウンフローであるガスカーテン１００により囲まれて排気側より遮断されることになる。
【００５０】
従って、この反応空間Ｓ内に上記ＴｉＣｌ４ ガスが上記ガスカーテン１００により閉じ込められた状態となってＴｉＣｌ４ ガスのガス密度、或いは分圧が高くなってＴｉＣｌ４ ガスがウエハＷの表面に多量に吸着されることになる。換言すれば、従来の成膜方法では上記ガスカーテン１００を設けていなかったので、反応空間Ｓに供給されたＴｉＣｌ４ ガスは直ちに載置台２６の半径方向外方へ拡散してこの載置台２６の外側を通って流下して排気側へ排出されていたので、ＴｉＣｌ４ ガスのウエハ表面に対する吸着効率が低かった。
【００５１】
これに対して、本発明の場合には、上述のようにＡｒガスによりガスカーテン１００が形成されているので、反応空間Ｓが排気側から遮断され、反応空間Ｓ内にＴｉＣｌ４ ガスが、いわば閉じ込められた状態となってその分圧が上がるので、その分ウエハＷに対するＴｉＣｌ４ ガスの吸着効率を上げることができる。また、上記ガスカーテン１００により、処理容器２２内の排気側に残留していた前工程のガスが逆流して反応空間Ｓ内に侵入することを防止することができる。
【００５２】
上記吸着工程が完了したならば、次にパージ工程（間欠期間１１０）に入る。このパージ工程では、図４（Ｂ）に示すように上記ＴｉＣｌ４ ガスとＡｒガスの供給を停止すると共に、各第２のガス噴射孔７２ＡよりパージガスとしてＮ２ ガスを噴射する。これにより、反応空間Ｓに滞留していたＴｉＣｌ４ ガスを効率的に排気側へ流して処理容器２２の外へ排出させる。
【００５３】
上記パージ工程が完了したならば、次に反応工程に入る。この反応工程では、図４（Ｃ）に示すように、上記Ｎ２ ガスの供給を停止して、これに切り替えて反応ガスであるＮＨ３ ガスを各第２のガス噴射孔７２Ａより反応空間Ｓへ導入する。これと同時に、上記吸着工程と同様にカーテン用ガスであるＡｒガスをシャワーヘッド部６２の周辺部に設けたカーテン用ガス噴射口８６である円形リング状のガススリット８８から供給する。これにより、載置台２６とシャワーヘッド部６２とに挟まれた反応空間Ｓの周囲は上記Ａｒガスのダウンフローであるガスカーテン１００により囲まれて排気側より遮断されることになる。
【００５４】
従って、この反応空間Ｓ内に上記ＮＨ３ ガスが上記ガスカーテン１００により閉じ込められた状態となってＮＨ３ ガスのガス密度、或いは分圧が高くなってＮＨ３ ガスがウエハＷの表面に多量に吸着しているＴｉＣｌ４ ガスと反応してＴｉＮ膜が形成されることになる。
【００５５】
換言すれば、従来の成膜方法では上記ガスカーテン１００を設けていなかったので、反応空間Ｓに供給されたＮＨ３ ガスは直ちに載置台２６の半径方向外方へ拡散してこの載置台２６の外側を通って流下して排気側へ排出されていたので、ＮＨ３ ガスのウエハ表面に吸着しているＴｉＣｌ４ ガスと反応する確率が低かったが、本発明の場合には、上述のようにＡｒガスによりガスカーテン１００が形成されているので、反応空間Ｓが排気側から遮断され、反応空間Ｓ内にＮＨ３ ガスが、いわば閉じ込められた状態となってその分圧が上がるので、その分ウエハＷの表面に吸着しているＴｉＣｌ４ ガスとの反応効率を上げることができる。
【００５６】
また、上記ガスカーテン１００により、処理容器２２内の排気側に残留していた前工程のガスが逆流して反応空間Ｓ内に侵入することを防止することができる。
【００５７】
上記反応工程が完了したならば、次にパージ工程（間欠期間１１０）に入る。このパージ工程では、図４（Ｄ）に示すように上記ＮＨ３ ガスとＡｒガスの供給を停止すると共に、各第２のガス噴射孔７２ＡよりパージガスとしてＮ２ ガスを噴射する。これにより、反応空間Ｓに滞留していたＮＨ３ ガスを効率的に排気側へ流して処理容器２２の外へ排出させる。
【００５８】
ここで上記各工程の時間は、吸着工程Ｔ１が０．１〜５秒程度、パージ工程（間欠期間）Ｔ２が０．１〜５秒程度、反応工程Ｔ３が１〜５秒程度である。上記間欠期間１１０では、パージガスを供給して処理容器２２内に残留するガスを高速で置換して排気するようにしたが、このパージガスを流さないで高速で真空排気するようにしてもよい。
【００５９】
また、原料ガスや反応ガスを効率的に使用できることから、同一膜厚の薄膜を形成するには１サイクルの時間を短くでき、あるいは同じ成膜時間では膜厚を厚くすることができ、この結果、スループットを向上させることができる。このように、本発明によれば、原料ガスと反応ガスとを用いて被処理体である半導体ウエハＷの表面に薄膜を形成する成膜装置において、処理容器２２内の反応空間Ｓを排気側から遮断するガスカーテン１００を形成するようにしたので、成膜に使用するガス、すなわち原料ガスや反応ガスを効率的に使用することができる。
【００６０】
尚、上記実施形態ではカーテン用ガス噴射口８６として図２（Ａ）に示すように円形リング状のガススリット８８を形成したが、これに限定されず、図２（Ｂ）に示すように、このカーテン用ガス噴射口８６をガス噴射面７４の周辺部において、その周方向に沿って所定のピッチで設けた複数のガス孔１１２で形成してもよい。この場合、ガスカーテン１００（図４参照）の切れ目をなくすために上記ガス孔１１２のピッチＰ１はできるだけ小さくし、例えば３〜１０ｍｍの範囲内に設定するのがよい。この場合にも、図２（Ａ）に示す構成のシャワーヘッド部６を用いた場合と同様な作用効果を発揮することができる。
【００６１】
また上記実施形態では、図３（Ａ）に示すように、カーテン用ガス拡散室９０から延びる連通路９８は鉛直方向に設定して、カーテン用ガスの噴射方向１０２を載置台２６の表面に対して垂直方向となるようにしたが、これに限定されず、図３（Ｂ）に示すように上記垂直方向から載置台２６の半径方向外方へ向けて下向きに傾斜する方向へ傾斜させるようにしてもよい。
【００６２】
これによれば、図３（Ａ）に示す場合には、載置台２６の上面に当接したカーテン用ガスがこの上面で跳ね返って一部のカーテン用ガスが反応空間Ｓ側へ侵入する恐れがあるが、図３（Ｂ）に示すように連通路９８を傾斜させてガス噴射方向１０２を載置台２６の半径方向外方へ向けて下向きに傾斜する方向へ傾斜させるようにしてもよく、これによれば、上記したように載置台２６の上面で跳ね返って反応空間Ｓ側へ侵入するカーテン用ガスの量を抑制することができる。この場合、上記噴射方向１０２の鉛直方向に対する傾斜角度θは、噴射方向１０２の方向が載置台２６のエッジ部になるような角度範囲内が好ましいが、この傾斜角度θを更に大きく設定するようにしてもよい。
【００６３】
また、上記実施形態では、原料ガスや反応ガスを処理容器２２の上方の天井部から供給する場合を例にとって説明したが、これに限定されず、処理容器の一側壁側から供給するようにしてもよい。図６はこのような成膜装置の変形実施形態の一例を示す概略構成図であり、図６（Ａ）は側面図を示し、図６（Ｂ）は平面図を示す。尚、図１乃至図５に示す構成部分と同一構成部分については同一参照符号を付して、その説明を省略する。
【００６４】
ここでは処理容器２２の一側壁に原料ガスであるＴｉＣｌ４ ガスと反応ガスであるＮＨ３ ガス（Ｎ２ ガス）を供給する処理ガス供給手段５８とを設けている。そして、排気口４４は上記一側壁に対向する、すなわち反対側の他側壁に設けており、反応空間Ｓに横方向のガスの流れを形成するようにしている。この場合、載置台２６を回転させるように構成してもよい。
【００６５】
そして、上記載置台２６よりも下流側において上記カーテン用ガス供給手段６０を設けている。具体的には、ここでは、このカーテン用ガス供給手段６０は、載置台２６よりも下流側に位置させて、処理容器２２の天井部に支持された半円弧状のガスヘッド１２０を有している。このガスヘッド１２０は、図６（Ｂ）に示す平面図中では、載置台２６の下流側の半円部分の外周に沿うようにして配置されている。
【００６６】
そして、このガスヘッド１２０の下面側に、カーテン用ガス噴射口８６としてここでは所定のピッチで複数のガス孔１１２が形成されており、これよりカーテン用ガスとして例えばＡｒガスを噴射することにより上記反応空間Ｓを排気側から遮断するガスカーテン１００を形成するようになっている。
【００６７】
この変形実施形態の場合にも、先に図１〜図５を参照して説明した場合と同様な作用効果を発揮することができる。上記各実施形態において、上記ガス孔１１２に替えて、図２（Ａ）において説明したようなガススリット８８を設けてもよいし、また、ガスヘッド１２０を直線状に設けるようにしてもよい。
【００６８】
尚、以上の各実施形態では、加熱手段２８として載置台２６に埋め込んだ抵抗加熱ヒータを用いる場合を例にとって説明したが、これに限定されず、例えば載置台２６自体を薄くして加熱手段２８として処理容器２２の底部側に加熱ランプを設けるようにしてもよい。
【００６９】
また、上記各実施形態では、成膜反応は熱により行ったが、これに限定されず、載置台２６を下部電極とし、シャワーヘッド部６２を上部電極として両電極間に高周波電力を印加することによりプラズマを発生させるようにし、このプラズマを用いて成膜反応をアシストさせるようにしたプラズマ成膜装置にも本発明を適用することができる。
【００７０】
更には、形成する膜種はＴｉＮ膜に限定されず、全ての膜種の成膜処理を行う成膜装置に本発明を適用することができ、この場合、ＡＬＤ法のみならず、熱ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法やプラズマ熱ＣＶＤ法による成膜処理にも、本発明を適用することができる。ここで熱ＣＶＤ法やプラズマ熱ＣＶＤ法により成膜する場合には、原料ガスと反応ガスとカーテン用ガスとをそれぞれ同時に供給するように制御する。
【００７１】
また、ここではパージガスとしてＮ２ ガスを用いたが、これに限定されず、Ａｒ、Ｈｅ等の希ガスを用いてもよい。更には、ここではカーテン用ガスとしてＡｒガスを用いたが、これに限定されず、Ｈｅ等の他の希ガス、或いはＮ２ ガス等の反応に寄与しない不活性ガスを用いてもよい。
【００７２】
また、ここでは被処理体として半導体ウエハを例にとって説明したが、これに限定されず、ガラス基板、ＬＣＤ基板、セラミック基板等にも本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明に係る成膜装置を示す断面構成図である。
【図２】シャワーヘッド部の下面を示す平面図である。
【図３】図１中のＡ部を示す拡大断面図である。
【図４】本発明の成膜方法の一例を示す工程図である。
【図５】本発明の成膜方法における各ガスの供給のタイミングを示すタイミングチャートである。
【図６】成膜装置の変形実施形態の一例を示す概略構成図である。
【図７】図７は従来の一般的な枚葉式の成膜装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００７４】
２０  成膜装置
２２  処理容器
２６  載置台
２８  加熱手段
３０  昇降ピン機構
５０  排気手段
５８  処理ガス供給手段
６０  カーテン用ガス供給手段
６２  シャワーヘッド部
８６  カーテン用ガス噴射口
８８  ガススリット
９０  カーテン用ガス拡散室
９２  カーテン用ガス導入口
１００  ガスカーテン
１０４  装置制御部
１０６  記憶媒体
１１２  ガス孔
Ｓ  反応空間
Ｗ  半導体ウエハ（被処理体）
【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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