(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する処理室と、
前記基板を回転させる基板回転機構と、
前記基板に対しガスを供給するガス供給部と、を有し、
少なくとも２種のガスＡ、Ｂを交互に複数回供給し、前記基板上に所望の膜を形成する基板処理装置であって、
ガスＡを流してから次にガスＡを流すまでの時間で規定されるガス供給周期と、基板の回転周期とが、少なくともガスの交互供給が所定の回数実行される間、同期しないように基板の回転周期またはガス供給周期を制御する制御部を備えた基板処理装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記ガス供給周期と前記基板の回転周期とが、少なくともガスの交互供給が所定の回数実行される間、同期しないように前記基板の回転周期を制御する請求項１記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記ガス供給周期と前記基板の回転周期とが、少なくともガスの交互供給が１０サイクル実行される間、同期しないように前記基板の回転周期または前記ガス供給周期を制御する請求項１記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記ガス供給周期と前記基板の回転周期とが、少なくともガスの交互供給が６０サイクル実行される間、同期しないように前記基板の回転周期または前記ガス供給周期を制御する請求項１記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記ガス供給部は、前記ガスを前記基板の周辺方向から基板中心方向へ供給して前記ガスを前記基板上に供給する請求項１記載の基板処理装置。
【請求項６】
基板を処理する処理室と、
前記基板を回転させる基板回転機構と、
前記基板に対しガスを供給するガス供給部と、を有し、
少なくとも２種のガスＡ、Ｂを交互に複数回供給し、前記基板上に所望の膜を形成する基板処理装置であって、
ガスＡが前記基板の任意の箇所に供給されてから、次に該任意の箇所にガスＡが供給されるまでの間に、ガスＡ、Ｂの交互供給数が所定回数実行されるように基板の回転周期またはガス供給時間を制御する制御部を備えた基板処理装置。
【請求項７】
前記制御部は、ガスＡが前記基板の任意の箇所に供給されてから、次に該任意の箇所にガスＡが供給されるまでの間に、ガスＡ、Ｂの交互供給数が所定回数実行されるように前記基板の回転周期を制御する請求項６記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記制御部は、ガスＡが前記基板の任意の箇所に供給されてから、次に該任意の箇所にガスＡが供給されるまでの間に、少なくとも前記ガスＡ、Ｂの交互供給が１０サイクル実行されるように前記基板の回転周期またはガス供給時間を制御する請求項６記載の基板処理装置。
【請求項９】
前記制御部は、ガスＡが前記基板の任意の箇所に供給されてから、次に該任意の箇所にガスＡが供給されるまでの間に、少なくとも前記ガスＡ、Ｂの交互供給が６０サイクル実行されるように前記基板の回転周期またはガス供給時間を制御する請求項６記載の基板処理装置。
【請求項１０】
基板を処理する反応室と、
前記反応室内で前記基板を保持しかつ回転させる回転機構と、
反応ガスを前記反応室内に供給するガス供給系と、
前記反応ガスを周期的に前記反応室内に供給する際、前記反応ガスの供給周期と前記基板の回転周期が、一定時間以上同期しないように前記回転機構と前記ガス供給系とを制御する制御部と、を備える基板処理装置。
【請求項１１】
基板を処理する処理室と、
前記基板を回転させる基板回転機構と、
前記基板に対しガスを供給するガス供給部と、を有し、
少なくとも２種のガスＡ、Ｂを交互に複数回供給し、前記基板上に所望の膜を形成する基板処理装置であって、
ガスＡを流してから次にガスＡを流すまでの時間で規定されるガス供給周期と、基板の回転周期とが、少なくともガスの交互供給が所定の回数実行される間、同期しないように基板の回転周期またはガス供給周期を制御する制御部を備えた基板処理装置を用いて前記基板を処理する工程を備える半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
基板を処理する処理室と、
前記基板を回転させる基板回転機構と、
前記基板に対しガスを供給するガス供給部と、を有し、
少なくとも２種のガスＡ、Ｂを交互に複数回供給し、前記基板上に所望の膜を形成する基板処理装置であって、
ガスＡが前記基板の任意の箇所に供給されてから、次に該任意の箇所にガスＡが供給されるまでの間に、ガスＡ、Ｂの交互供給数が所定回数実行されるように基板の回転周期またはガス供給時間を制御する制御部を備えた基板処理装置を用いて前記基板を処理する工程を備える半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は基板処理装置および半導体装置の製造方法に関し、特にガスを使用して半導体基板を処理する基板処理装置および半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  一般的なＣＶＤ装置では、反応ガスをある時間流しつづけることで基板上に成膜する。その時、ガス供給口からの距離の遠近の影響をなくし、基板面内の膜厚均一性を向上させるために、基板を回転させることがある。この場合は、一般的に回転周期に比べ成膜時間が十分長く、連続ガス供給のため成膜時に多回数回転するので、回転周期については厳密に考慮する必要がなかった。
【発明の開示】
【０００３】  他方、周期的にガス供給する場合は、ガス供給周期と回転周期の関係を考慮する必要がある。例えば、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）という成膜方法は、ある成膜条件（温度、時間等）の下で、成膜に用いる２種類（またはそれ以上）の原料となるガスを１種類ずつ交互に基板上に供給し、１原子層単位で吸着させ、表面反応を利用して成膜を行う手法である。このＡＬＤ法では、例えば、２種類のガスＡ、Ｂを交互に流す場合、ガスＡ供給→パージ（残ガス除去）→ガスＢ供給→パージ（残ガス除去）というサイクルを繰り返すことで成膜が進む。
【０００４】  この１サイクルにかかる時間をガス供給周期Ｔ（秒）とし、基板の回転周期をＰ（秒／回転）とする。ガスの供給サイクルと基板の回転が同期する、つまり、Ｔの整数倍とＰの整数倍の数値が一致したとして、その一致した数字をＬ（秒）とすると、時間Ｌ周期でガスが基板の同一点に向かって供給され（図１参照）、回転によってガス供給口からの距離の遠近の影響をなくそうという意図に反して、均一性向上が図れない事態が生じる。
【０００５】  従って、本発明の主な目的は、反応ガス供給周期と基板の回転周期が同期することを防止または抑制して、成膜した膜の膜厚の基板面内均一性が悪化することを防ぐことができる基板処理装置および半導体装置の製造方法を提供することにある。
【０００６】  本発明の一態様によれば、
基板を処理する処理室と、
前記基板を回転させる基板回転機構と、
前記基板に対しガスを供給するガス供給部と、を有し、
少なくとも２種のガスＡ、Ｂを交互に複数回供給し、前記基板上に所望の膜を形成する基板処理装置であって、
ガスＡを流してから次にガスＡを流すまでの時間で規定されるガス供給周期と、基板の回転周期とが、少なくともガスの交互供給が所定の回数実行される間、同期しないように基板の回転周期またはガス供給周期を制御する制御部を備えた基板処理装置が提供される。
【０００７】  本発明の他の態様によれば、
基板を処理する処理室と、
前記基板を回転させる基板回転機構と、
前記基板に対しガスを供給するガス供給部と、を有し、
少なくとも２種のガスＡ、Ｂを交互に複数回供給し、前記基板上に所望の膜を形成する基板処理装置であって、
ガスＡが前記基板の任意の箇所に供給されてから、次に該任意の箇所にガスＡが供給されるまでの間に、ガスＡ、Ｂの交互供給数が所定回数実行されるように基板の回転周期またはガス供給時間を制御する制御部を備えた基板処理装置が提供される。
【０００９】  本発明のさらに他の態様によれば、
基板を処理する反応室と、
前記反応室内で前記基板を保持しかつ回転させる回転機構と、
反応ガスを前記反応室内に供給するガス供給系と、
前記反応ガスを周期的に前記反応室内に供給する際、前記反応ガスの供給周期と前記基板の回転周期が、一定時間以上同期しないように前記回転機構と前記ガス供給系とを制御する制御部と、を備える基板処理装置が提供される。
【００１０】  本発明のさらに他の態様によれば、
基板を処理する処理室と、
前記基板を回転させる基板回転機構と、
前記基板に対しガスを供給するガス供給部と、を有し、
少なくとも２種のガスＡ、Ｂを交互に複数回供給し、前記基板上に所望の膜を形成する基板処理装置であって、
ガスＡを流してから次にガスＡを流すまでの時間で規定されるガス供給周期と、基板の回転周期とが、少なくともガスの交互供給が所定の回数実行される間、同期しないように基板の回転周期またはガス供給周期を制御する制御部を備えた基板処理装置を用いて前記基板を処理する工程を備える半導体装置の製造方法が提供ｄされる。
【００１１】  本発明のさらに他の態様によれば、
基板を処理する処理室と、
前記基板を回転させる基板回転機構と、
前記基板に対しガスを供給するガス供給部と、を有し、
少なくとも２種のガスＡ、Ｂを交互に複数回供給し、前記基板上に所望の膜を形成する基板処理装置であって、
ガスＡが前記基板の任意の箇所に供給されてから、次に該任意の箇所にガスＡが供給されるまでの間に、ガスＡ、Ｂの交互供給数が所定回数実行されるように基板の回転周期またはガス供給時間を制御する制御部を備えた基板処理装置を用いて前記基板を処理する工程を備える半導体装置の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】被処理基板の回転周期とガスの供給周期が同期したときのガス供給状態を説明するための図である。
【図２】被処理基板の回転周期とガスの供給周期が同期しないきのガス供給状態を説明するための図である。
【図３Ａ】被処理基板を回転しないときの膜厚分布を示す図である。
【図３Ｂ】被処理基板を回転したときであって、被処理基板の回転周期とガスの供給周期が同期したときの膜厚分布を示す図である。
【図３Ｃ】被処理基板を回転したときであって、被処理基板の回転周期とガスの供給周期が同期しないときの膜厚分布を示す図である。
【図４】本発明の一実施例の基板処理装置の縦型の基板処理炉を説明するための概略縦断面図である。
【図５】本発明の一実施例の基板処理装置の縦型の基板処理炉を説明するための概略横断面図である。
【図６】本発明の一実施例の基板処理装置本体を説明するための概略斜視図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】  本発明の好ましい実施例では以下の数式（１）を満たすように回転周期Ｐとガス供給周期Ｔを微調整する。
｜ｍＰ−ｎＴ｜＞≠０（ｎ、ｍは自然数）  （１）
（＞≠０は真に０より大きいということを表し、｜｜は絶対値を表す。）
この式（１）を満たせば、例えばガス供給サイクル中のガスＡの供給開始タイミングが、基板の回転位置と同期することを防ぐことができ（図２参照）、均一性を改善することが可能である。【００１５】  なお、この式（１）が満たされるべき時間について考慮すると、もちろん成膜時間内全てで満たされれば十分であるが、条件は少し弱めてもよく、例えば１０サイクル相当時間（上の記号を使うと１０Ｔ（ｓｅｃ）まで）同期しなければ、ガス吹出しのタイミングは十分分散されて均一性的には問題はないと考えられる。
【実施例１】
【００１６】  ＤＣＳ（ＳｉＨ２Ｃｌ２、ジクロルシラン）とＮＨ３（アンモニア）とを交互に複数回供給し、シリコンウエハ上にＡＬＤ法によりＳｉＮ（窒化珪素）膜を形成する場合を例にとる。【００１７】  ウエハの回転周期：Ｐ＝６．６６６６ｓｅｃ、ガス供給周期：Ｔ＝２０ｓｅｃの場合、３×６．６６６６＝２０であるので、３回転に要する時間２０ｓｅｃがガス供給周期Ｔと等しくなり、ウエハが３回転するとウエハの回転位置とガス供給ノズルの相対位置が以前と同一になり、再び同一の箇所にガスを供給してしまい、その毎回ガス上流になってしまうところが厚くなってしまう。図３Ｂにその時の膜厚分布を示す。向かって左側の膜厚が厚く、右から右下にかけて薄い分布になっている。本来ウエハを回転させた時は同心円状の分布になって均一性が向上するはずであるが、ウエハの回転周期とガス供給周期とが同期した場合はその効果が得られないことが分かる。回転無しでは面内均一性１２％（図３Ａ参照）、同期した時の面内均一性は約７％（図３Ｂ参照）である。【００１８】  なお、図３Ａと図３Ｂとで厚い部分が一致していないが、これは、図３Ｂはウエハを回転させているために、厚くなっている部分がＤＣＳノズル付近に来た時にＤＣＳ供給されているからである。【００１９】  他方、ウエハの回転周期：Ｐ＝６．６６６６ｓｅｃ、ガス供給周期：Ｔ＝２１ｓｅｃとした場合、１２６０ｓｅｃまで経過してはじめてＤＣＳの吹出しタイミングが第１回目の吹出しと同期する。ここまでには６０サイクルも経過しており、ＤＣＳの吹出しは十分分散されており、図３Ｃのように偏りのない同心円状の膜厚分布になっている。このように、ウエハの回転周期とガス供給周期とがかなりのサイクルまで同期しない場合には、膜の面内均一性は３，７％と改善されている（図３Ｃ参照）。【００２０】  図４は、本実施例にかかる縦型の基板処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を縦断面で示し、図５は本実施例にかかる縦型の基板処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を横断面で示す。加熱手段であるヒータ２０７の内側に、基板であるウエハ２００を処理する反応容器として反応管２０３が設けられ、この反応管２０３の下端開口は蓋体であるシールキャップ２１９により気密部材であるＯリング２２０を介して気密に閉塞され、少なくとも、このヒータ２０７、反応管２０３、及びシールキャップ２１９により処理炉２０２を形成し、反応管２０３及びシールキャップ２１９により反応室２０１を形成している。シールキャップ２１９には石英キャップ２１８を介して基板保持手段であるボート２１７が立設され、石英キャップ２１８はボートを保持する保持体となっている。そして、ボート２１７は処理炉２０２に挿入される。ボート２１７にはバッチ処理される複数のウエハ２００が水平姿勢で管軸方向に多段に積載される。ヒータ２０７は処理炉２０２に挿入されたウエハ２００を所定の温度に加熱する。【００２１】  そして、処理炉２０２へは複数種類、ここでは２種類のガスを供給する供給管としての２本のガス供給管２３２ａ、２３２ｂが設けられる。ここでは第１のガス供給管２３２ａからは流量制御手段である第１のマスフローコントローラ２４１ａ及び開閉弁である第１のバ���ブ２４３ａを介し、更に後述する処理炉２０２内に形成されたバッファ室２３７を介して処理炉２０２に反応ガスが供給され、第２のガス供給管２３２ｂからは流量制御手段である第２のマスフローコントローラ２４１ｂ、開閉弁である第２のバルブ２４３ｂ、ガス溜め２４７、及び開閉弁である第３のバルブ２４３ｃを介し、更に後述するガス供給部２４９を介して処理炉２０２に反応ガスが供給されている。【００２２】  処理炉２０２はガスを排気する排気管であるガス排気管２３１により第４のバルブ２４３ｄを介して排気手段である真空ポンプ２４６に接続され、真空排気されるようになっている。尚、この第４のバルブ２４３ｄは弁を開閉して処理炉２０２の真空排気・真空排気停止ができ、更に弁開度を調節して圧力調整可能になっている開閉弁である。【００２３】  処理炉２０２を構成している反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における円弧状の空間には、反応管２０３の下部より上部の内壁にウエハ２００の積載方向に沿って、ガス分散空間であるバッファ室２３７が設けられており、そのバッファ室２３７のウエハ２００と隣接する壁の端部にはガスを供給する供給孔である第１のガス供給孔２４８ａが設けられている。この第１のガス供給孔２４８ａは反応管２０３の中心へ向けて開口している。この第１のガス供給孔２４８ａは、下部から上部にわたってそれぞれ同一の開口面積を有し、更に同じ開口ピッチで設けられている。【００２４】  そしてバッファ室２３７の第１のガス供給孔２４８ａが設けられた端部と反対側の端部には、ノズル２３３が、やはり反応管２０３の下部より上部にわたりウエハ２００の積載方向に沿って配設されている。そしてノズル２３３には複数のガスを供給する供給孔である第２のガス供給孔２４８ｂが設けられている。この第２のガス供給孔２４８ｂの開口面積は、バッファ室２３７と処理炉２０２の差圧が小さい場合には、上流側から下流側まで同一の開口面積で同一の開口ピッチとすると良いが、差圧が大きい場合には上流側から下流側に向かって開口面積を大きくするか、開口ピッチを小さくすると良い。【００２５】  本発明において、第２のガス供給孔２４８ｂの開口面積や開口ピッチを上流側から下流にかけて調節することで、まず、第２の各ガス供給孔２４８ｂよりガスの流速の差はあるが、流量はほぼ同量であるガスを噴出させる。そしてこの各第２のガス供給孔２４８ｂから噴出するガスをバッファ室２３７に噴出させて一旦導入し、ガスの流速差の均一化を行うこととした。【００２６】  すなわち、バッファ室２３７において、各第２のガス供給孔２４８ｂより噴出したガスはバッファ室２３７で各ガスの粒子速度が緩和された後、第１のガス供給孔２４８ａより処理炉２０２に噴出する。この間に、各第２のガス供給孔２４８ｂより噴出したガスは、各第１のガス供給孔２４８ａより噴出する際には、均一な流量と流速とを有するガスとすることができた。【００２７】  さらに、バッファ室２３７に、細長い構造を有する第１の電極である第１の棒状電極２６９及び第２の電極である第２の棒状電極２７０が上部より下部にわたって電極を保護する保護管である電極保護管２７５に保護されて配設され、この第１の棒状電極２６９又���第２の棒状電極２７０のいずれか一方は整合器２７２を介して高周波電源２７３に接続され、他方は基準電位であるアースに接続されている。この結果、第１の棒状電極２６９及び第２の棒状電極２７０間のプラズマ生成領域２２４にプラズマが生成される。【００２８】  この電極保護管２７５は、第１の棒状電極２６９及び第２の棒状電極２７０のそれぞれをバッファ室２３７の雰囲気と隔離した状態でバッファ室２３７に挿入できる構造となっている。ここで、電極保護管２７５の内部は外気（大気）と同一雰囲気であると、電極保護管２７５にそれぞれ挿入された第１の棒状電極２６９及び第２の棒状電極２７０はヒータ２０７の加熱で酸化されてしまう。そこで、電極保護管２７５の内部は窒素などの不活性ガスを充填あるいはパージし、酸素濃度を充分低く抑えて第１の棒状電極２６９又は第２の棒状電極２７０の酸化を防止するための不活性ガスパージ機構が設けられる。【００２９】  さらに、第１のガス供給孔２４８ａの位置より、反応管２０３の内周を１２０°程度回った内壁に、ガス供給部２４９が設けられている。このガス供給部２４９は、ＡＬＤ法による成膜においてウエハ２００へ、複数種類のガスを１種類ずつ交互に供給する際に、バッファ室２３７とガス供給種を分担する供給部である。【００３０】  このガス供給部２４９もバッファ室２３７と同様にウエハと隣接する位置に同一ピッチでガスを供給する供給孔である第３のガス供給孔２４８ｃを有し、下部では第２のガス供給管２３２ｂが接続されている。【００３１】  第３のガス供給孔２４８ｃの開口面積はバッファ室２３７と処理炉２０２の差圧が小さい場合には、上流側から下流側まで同一の開口面積で同一の開口ピッチとすると良いが、差圧が大きい場合には上流側から下流側に向かって開口面積を大きくするか開口ピッチを小さくすると良い。【００３２】  反応管２０３内の中央部には複数枚のウエハ２００を多段に同一間隔で載置するボート２１７が設けられており、このボート２１７は図中省略のボートエレベータ機構により反応管２０３に出入りできるようになっている。また処理の均一性を向上するためにボート２１７を回転するための回転手段であるボート回転機構２６７が設けてあり、ボート回転機構２６７を回転することにより、石英キャップ２１８に保持されたボート２１７を回転するようになっている。【００３３】  制御手段であるコントローラ１２１は、第１、第２のマスフローコントローラ２４１ａ、２４１ｂ、第１〜第４のバルブ２４３ａ、２４３ｂ、２４３ｃ、２４３ｄ、ヒータ２０７、真空ポンプ２４６、ボート回転機構２６７、図中省略のボート昇降機構、高周波電源２７３、整合器２７２に接続されており、第１、第２のマスフローコントローラ２４１ａ、２４１ｂの流量調整、第１〜第３のバルブ２４３ａ、２４３ｂ、２４３ｃの開閉動作、第４のバルブ２４３ｄの開閉及び圧力調整動作、ヒータ２０７温度調節、真空ポンプ２４６の起動・停止、ボート回転機構２６７の回転速度調節、ボート昇降機構の昇降動作制御、高周波電極２７３の電力供給制御、整合器２７２によるインピーダンス制御が行われる。【００３４】  次にＡＬＤ法による成膜例について、ＤＣＳ（ＳｉＨ２Ｃｌ２、ジクロロシラン）及びＮＨ３ガスを用いて窒化膜（ＳｉＮ膜）を成膜する例で説明する。【００３５】  まず成膜しようとするウエハ２００をボート２１７に装填し、処理炉２０２に搬入する。搬入後、次の３つのステップを順次実行する。【００３６】  なお、下の例ではＤＣＳを先に炉内に流しているが、ＮＨ３を先に流す方法でもほぼ同じである。【００３７】（１）ＤＣＳをガス溜め２４７に２４３ｂ開、２４３ｃ閉の状態で所望の量、前もって留めておく（１サイクル目は前もって、２サイクル目以降はガス溜め２４７からの原料を放出するイベント以外の時間に、ガス溜め２４７に原料を溜めこんでおけば時間の無駄が無く好ましい。）【００３８】（２）ガス溜め２４７に溜めたＤＣＳを放出する前に、バッファ室２３７からＮ２等の不活性ガスを前もって流しておくことが好ましい。これは次のイベントでガス溜め２４７に溜まったＤＣＳがガス溜め２４７と反応管２０３との間の差圧で一気に反応管２０３内に流れ込み、さらにそれがバッファ室２３７のガス供給口２４８ａからバッファ室２３７内に逆流することを防ぐためである。【００３９】（３）ガス溜め２４７に溜めたＤＣＳをガス溜め２４７の下流にあるバルブ２４３ｃを開けることで、バッファ室（ガス供給部）２４９を通って、バッファ室（ガス供給部）２４９に基板間隔１枚毎に設けられたガス供給口２４８ｃから被処理基板であるウエハ２００上に供給する。原料の吸着を促進するためにＤＣＳの分圧が高くなるように炉内圧力の調整手段（排気配管途中に設けたバタフライ弁等のバルブ２４３ｄ等）は圧力が高くなるように設定する。この時もバッファ室２３７からはＮ２等の不活性ガスを流しつづけることが好ましい。このときのウエハ温度は、３００〜６００℃である。【００４０】（４）バルブ２４３ｃを閉じてＤＣＳのガス溜め２４７からの供給を止める。バルブ２４３ｃを閉じた後は、次の供給が始まるまでの時間をＤＣＳの溜め時間に当てることができる（つまり、他のイベント実施中にＤＣＳガスをガス溜め２４７に溜めることができるので、溜め時間のみのイベントとして余分に時間をとる必要がない）。【００４１】（５）つぎに反応管２０３内、バッファ室（ガス供給部）２４９内からのＤＣＳの除去を行うが、真空排気手段２４３による排気で行う。この際、バッファ室（ガス供給部）２４９とバルブ２４３ｃの間に不活性ガスのラインを追加して、不活性ガスによる押しだしと真空引きを組み合わせるのもガス置換には効果的である。【００４２】（６）次にガス供給管２３２ａからバッファ室２３７内に接続されたノズル２３３を通してバッファ室２３７内にＮＨ３を供給する。この時も上と同じ理由で、バッファ室（ガス供給部）２４９からは不活性ガスを流しておくのが好ましい。【００４３】（７）ノズル２３３からバッファ室２３７に供給されたＮＨ３は、バッファ室２３７内の圧力が均一になるように供給され、バッファ室２３７に基板間隔１枚毎に設けられたガス供給孔２４８ｂから被処理基板としてのウエハ２００上に供給される。本実施例を用いれば、複数枚の被処理基板としてのウエハ２００上に同じようにＮＨ３を供給可能である。
このときのヒータ２０７温度はウエハ２００が３００〜６００℃になるよう設定してある。ＮＨ３は反応温度が高いため、上記ウエハ温度では反応しないので、プラズマ励起することにより活性種としてから流すようにしており、このためウエハ温度は設定した低い温度範囲のままで行える。【００４４】（８）ＮＨ３を反応管２０３内に流すことを止める。【００４５】（９）つぎに反応管２０３内およびバッファ室２３７内からＮＨ３の除去を行うが、真空排気手段２４３による排気で行う。この際も上と同様に、不活性ガスによる押しだしと真空引きを組み合わせるのも効果的である。
以上で１ｃｙｃｌｅとなり、これら（１）〜（９）を繰り返すことにより、成膜を進行させる。【００４６】  ＡＬＤ装置では、ガスは下地膜表面に吸着する。このガスの吸着量は、ガスの圧力、及びガスの暴露時間に比例する。よって、希望する一定量のガスを、短時間で吸着させるためには、ガスの圧力を短時間で大きくする必要がある。この点で、本実施例では、バルブ２４３ｄを閉めたうえで、ガス溜め２４７内に溜めたＤＣＳを瞬間的に供給しているので、反応管２０３内のＤＣＳの圧力を急激に上げることができ、希望する一定量のガスを瞬間的に吸着させることができる。【００４７】  また、本実施例では、ガス溜め２４７にＤＣＳを溜めている間に、ＡＬＤ法で必要なステップであるＮＨ３ガスをプラズマ励起することにより活性種として供給、及び処理炉２０２の排気をしているので、ＤＣＳを溜めるための特別なステップを必要としない。また、処理炉２０２内を排気してＮＨ３ガスを除去してからＤＣＳを流すことになるので、両者はウエハ２００に向かう途中で反応しない。供給されたＤＣＳは、ウエハ２００に吸着しているＮＨ３とのみ有効に反応させることができる。【００４８】  次に、図６を参照して本発明が適用される基板処理装置の一例である半導体製造装置についての概略を説明する。【００４９】  筐体１０１内部の前面側には、図示しない外部搬送装置との間で基板収納容器としてのカセット１００の授受を行う保持具授受部材としてのカセットステージ１０５が設けられ、カセットステージ１０５の後側には昇降手段としてのカセットエレベータ１１５が設けられ、カセットエレベータ１１５には搬送手段としてのカセット移載機１１４が取りつけられている。又、カセットエレベータ１１５の後側には、カセット１００の載置手段としてのカセット棚１０９が設けられると共にカセットステージ１０５の上方にも予備カセット棚１１０が設けられている。予備カセット棚１１０の上方にはクリーンユニット１１８が設けられクリーンエアを筐体１０１の内部を流通させるように構成されている。【００５０】  筐体１０１の後部上方には、処理炉２０２が設けられ、処理炉２０２の下方には基板としてのウエハ２００を水平姿勢で多段に保持する基板保持手段としてのボート２１７を処理炉２０２に昇降させる昇降手段としてのボートエレベータ１２１が設けられ、ボートエレベータ１２１に取りつけられた昇降部材１２２の先端部には蓋体としてのシールキャップ２１９が取りつけられボート２１７を垂直に支持している。ボートエレベータ１２１とカセット棚１０９との間には昇降手段としての移載エレベータ１１３が設けられ、移載エレベータ１１３には搬送手段としてのウエハ移載機１１２が取りつけられている。又、ボートエレベータ１２１の横には、開閉機構を持ち処理炉２０２の下面を塞ぐ遮蔽部材としての炉口シャッタ１１６が設けられている。【００５１】  ウエハ２００が装填されたカセット１００は、図示しない外部搬送装置からカセットステージ１０５にウエハ２００が上向き姿勢で搬入され、ウエハ２００が水平姿勢となるようカセットステージ１０５で９０°回転させられる。更に、カセット１００は、カセットエレベータ１１５の昇降動作、横行動作及���カセット移載機１１４の進退動作、回転動作の協働によりカセットステージ１０５からカセット棚１０９又は予備カセット棚１１０に搬送される。【００５２】  カセット棚１０９にはウエハ移載機１１２の搬送対象となるカセット１００が収納される移載棚１２３があり、ウエハ２００が移載に供されるカセット１００はカセットエレベータ１１５、カセット移載機１１４により移載棚１２３に移載される。【００５３】  カセット１００が移載棚１２３に移載されると、ウエハ移載機１１２の進退動作、回転動作及び移載エレベータ１１３の昇降動作の協働により移載棚１２３から降下状態のボート２１７にウエハ２００を移載する。【００５４】  ボート２１７に所定枚数のウエハ２００が移載されるとボートエレベータ１２１によりボート２１７が処理炉２０２に挿入され、シールキャップ２１９により処理炉２０２が気密に閉塞される。気密に閉塞された処理炉２０２内ではウエハ２００が加熱されると共に処理ガスが処理炉２０２内に供給され、ウエハ２００に処理がなされる。【００５５】  ウエハ２００への処理が完了すると、ウエハ２００は上記した作動の逆の手順により、ボート２１７から移載棚１２３のカセット１００に移載され、カセット１００はカセット移載機１１４により移載棚１２３からカセットステージ１０５に移載され、図示しない外部搬送装置により筐体１０１の外部に搬出される。尚、炉口シャッタ１１６は、ボート２１７が降下状態の際に処理炉２０２の下面を塞ぎ、外気が処理炉２０２内に巻き込まれるのを防止している。
カセット移載機１１４等の搬送動作は、搬送制御手段１２４により制御される。【００５６】  明細書、特許請求の範囲、図面および要約書を含む２００４年３月１２日提出の日本国特許出願２００４−７０１３６号の開示内容全体は、そのまま引用してここに組み込まれる。【００５７】  種々の典型的な実施の形態を示しかつ説明してきたが、本発明はそれらの実施の形態に限定されない。従って、本発明の範囲は、次の請求の範囲によってのみ限定されるものである。
【産業上の利用可能性】
【００５８】  以上説明したように、本発明の好ましい形態によれば、反応ガス供給周期と基板の回転周期が同期することを防止または抑制して、成膜した膜の膜厚の基板面内均一性が悪化することを防ぐことができる基板処理装置および半導体装置の製造方法が提供される。
その結果、本発明は、ガスを使用して半導体Ｓｉウエハ等の半導体基板を処理する基板処理装置および半導体装置の製造方法に特に好適に利用できる。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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