JP2009094421A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】オゾンを速やかに酸素に分解して無害化する。
【解決手段】ウエハ２を処理する処理室４１内にオゾンガスを供給するオゾンガス供給管５９Ｂと、処理室４１内を排気する排気管６２とを備えた成膜装置４０において、排気管６２における圧力コントローラ６４と真空ポンプ６３との間には、上流側端に酸素ガス供給源７２が接続された酸素含有ガス供給配管７１の下流側端を接続し、酸素含有ガス供給配管７１の途中には酸素ガスを加熱するための加熱装置７３を介設する。加熱装置７３の上流側にはガス流量コントローラ７４とバルブ７５とを上流側から順に介設し、加熱装置７３の下流側にはバルブ７６を介設する。排気管から排気されるオゾンと高温の酸素ガスとを混合することにより、オゾンを速やかに酸素に分解して無害化できるので、そのまま大気中に排気できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板処理装置に関する。
特に、オゾンを使用する基板処理装置に関する。

半導体集積回路装置（以下、ＩＣという。）の製造方法において、半導体素子を含む集積回路が作り込まれる半導体ウエハ（以下、ウエハという。）に薄膜を形成する工程には、オゾンを使用した基板処理装置が使用されることがある。

オゾンは酸素原子３個からなる気体であるが、許容濃度０．１ｐｐｍと非常に毒性の強いガスであり、そのまま無害化せずに廃棄することは非常に危険である。
一方で、オゾンは放置しておくと、徐々に無害な酸素に分解する性質を持つ。
したがって、処理に関与しなかった未反応のオゾンは、何らかの方法で速やかに酸素に分解して許容濃度以下に無害化してから廃棄する必要がある。
そこで、余剰の未反応オゾンを分解するために、活性炭や触媒に通して酸素に分解する方法、湿式（水、薬液）や燃焼式の除害装置で分解する方法、不活性ガスで許容濃度以下に希釈して廃棄する方法が、従来から採られていた。

しかしながら、前述した無害化方法には、以下の問題があった。
以下の問題点はオゾン濃度が高いほど顕著になるために、高濃度のオゾンを扱う基板処理装置ではオゾンの分解にも非常に多くの手間とコストがかかることになる。
（１）活性炭を使った方法の場合には、 炭素はオゾンによって二酸化炭素や一酸化炭素に分解されるため、 活性炭自体が消耗する。そのため、活性炭は適当な時期に交換しなければならない。
また、活性炭は炭素の微粉末を含んでいるため、処理室内のウエハ（基板）が炭素で汚染される危惧がある。処理室から活性炭まで常にガスの流れがあれば、処理室への逆拡散の懸念は少ないが、減圧処理では平均自由行程が長くなるため、炭素の微粒子は容易に逆拡散してウエハを汚染する懸念がある。
（２）触媒を使った方法の場合は活性炭のような寿命の問題は無いが、触媒も長時間オゾンに晒されると劣化することが知られている。
また、分解に数秒程度触媒と接触する必要があるとされており、ポンプで高速排気するような装置では、完全に分解するための接触時間が充分取れない懸念がある。
（３）除害装置で処理する場合には、除害装置自体が非常に高価なために、コストが増大するという問題がある。
また、このような除害装置は建物のユーティリティーとして基板処理装置と離れた場所に設置されることが多いが、基板処理装置から除外装置までの配管には、オゾンの強力な酸化力に耐性を持つ材質を使用しなければならない。耐酸化性を持つ素材は高価であり、配管延長が長くなるに従って配管敷設コストが増加する。
（４）窒素等の不活性ガスによりオゾンを希釈する場合には、オゾンの酸化力によって窒素酸化物（ＮＯ、ＮＯ₂ 等）が生成される。生成された窒素酸化物は大気汚染の原因となるほか、水分と反応して硝酸を作るために、配管の腐食や酸性雨の原因となる。
したがって、窒素酸化物の生成濃度によっては、さらなる除害処理や希釈を行う必要がある。

本発明の目的は、未反応で排出される余剰の高濃度オゾンを速やかに酸素に分解して無害化することができる基板処理装置を提供することにある。

前記した課題を解決するための手段のうち代表的なものは、次の通りである。
（１）基板を処理する処理室と、
前記処理室内に基板を処理するためのオゾンガスを供給するオゾンガス供給系と、
前記処理室内を排気するガス排気系と、
前記ガス排気系に設けられ、前記ガス排気系内に酸素含有ガスを供給するための酸素含有ガス供給配管と、
前記酸素含有ガス供給配管に設けられ、酸素含有ガスを加熱するための加熱装置と、
を有することを特徴とする基板処理装置。
（２）前記ガス排気系に設けられて前記処理室内を排気するポンプとをさらに備え、
前記酸素含有ガス供給配管は、前記処理室と前記ポンプとの間に設けられていることを特徴とする前記（１）に記載の基板処理装置。
（３）前記処理室内から排気されるガスを前記ガス排気系内に排気し、前記加熱装置により前記酸素含有ガスを加熱して前記ガス排気系内に供給するように制御するコントローラを有することを特徴とする前記（１）に記載の基板処理装置。

前記（１）の基板処理装置によれば、未反応で排出される余剰の高濃度オゾンを速やかに酸素に分解して無害化することができる。

以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。

本実施の形態においては、本発明に係る基板処理装置は、構造的には、図１に示されているように、枚葉式基板処理装置（以下、成膜装置という。）として構成されている。
成膜装置４０は処理室４１を形成する筐体４２を備えている。
筐体４２にはウエハ搬入搬出口４３が開設されており、ウエハ搬入搬出口４３はゲートバルブ４４によって開閉されるように構成されている。

筐体４２により形成される処理室４１内には、ウエハ２を支持する支持台４５が設けられている。支持台４５の上部にはウエハ２を支持する支持板としてのサセプタ４６が設けられている。
支持台４５の内部にはサセプタ４６上に載置されたウエハ２を加熱する加熱器（以下、メインヒータという。）４７が設けられている。メインヒータ４７の電力供給装置４８はＰＩＤ動作によってフィードバック制御されるように構成されており、ウエハ２の温度は所定の温度となるように制御される。

処理室４１の外部には回転機構（回転手段）４９が設けられている。回転機構４９は処理室４１内の支持台４５を回転させてサセプタ４６上のウエハ２を回転させる。
処理室４１の外部には昇降機構（昇降手段）５０が設けられている。昇降機構５０は支持台４５を処理室４１内において昇降させる。

処理室４１の上部にはガスをシャワ状に噴出するシャワヘッド５１が設けられており、シャワヘッド５１はサセプタ４６と対向するように設けられている。
シャワヘッド５１は分散板５１ａとシャワ板５１ｂとを有する。分散板５１ａは内部に供給されたガスを分散させる。シャワ板５１ｂは多数個のガス噴出口５１ｅを有し、分散板５１a により分散されたガスをシャワ板５１ｂのガス噴出口５１ｅを介して処理室４１内へシャワ状に噴出させる。
シャワヘッド５１の天井部と分散板５１a との間には、第一バッファ空間５１ｃが設けられており、分散板５１a とシャワ板５１ｂとの間には第二バッファ空間５１ｄが設けられている。

処理室４１の外部には、液体原料である第一原料を供給する第一原料供給源５２Ａと、液体原料である第二原料を供給する第二原料供給源５２Ｄとが設けられている。
第一原料供給源５２Ａには第一液体原料供給管５３Ａが接続されており、第二原料供給源５２Ｄには第二液体原料供給管５３Ｄが接続されている。
第一液体原料供給管５３Ａおよび第二液体原料供給管５３Ｄはそれぞれ、原料の液体供給流量を制御する流量制御装置（流量制御手段）としての液体流量コントローラ（液体マスフローコントローラ）５４Ａ、５４Ｄを介して、原料を気化する気化器５５Ａ、５５Ｄに接続されている。
気化器５５Ａ、５５Ｄには第一原料ガス供給管５６Ａ、第二原料ガス供給管５６Ｄがそれぞれ接続されており、第一原料ガス供給管５６Ａ、第二原料ガス供給管５６Ｄはバルブ５７Ａ、５７Ｄを介してシャワヘッド５１にそれぞれ接続されている。
以上のように、供給系が構成されている。

また、処理室４１の外部には不活性ガス供給源５２Ｃが設けられており、不活性ガス供給源５２Ｃは非反応性ガスとしての不活性ガスを供給する。
不活性ガス供給源５２Ｃには不活性ガス供給管５３Ｃが接続されており、不活性ガス供給管５３Ｃの途中には不活性ガスの供給流量を制御する流量制御装置（流量制御手段）としてのガス流量コントローラ（マスフローコントローラ）５４Ｃが設けられている。
不活性ガス供給管５３Ｃはガス流量コントローラ５４Ｃよりも下流側で二つの供給管に分岐している。分岐した一方の供給管はバルブ５７Ｃを介して第一原料ガス供給管５６Ａに接続され、分岐した他方の供給管はバルブ５７Ｅを介して第二原料ガス供給管５６Ｄに接続されている。
不活性ガスとしては、例えば、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎ₂ を用いる。

第一原料ガス供給管５６Ａでは、気化器５５Ａにて第一原料を気化して得た第一原料ガスと、不活性ガス供給管５３Ｃからの不活性ガスとが混合される。
第二原料ガス供給管５６Ｄでは、気化器５５Ｄにて第二原料を気化して得た第二原料ガスと、不活性ガス供給管５３Ｃからの不活性ガスとが混合される。
混合されたガスは第一原料ガス供給管５６Ａおよび第二原料ガス供給管５６Ｄからシャワヘッド５１の第一バッファ空間５１ｃにそれぞれ供給される。
第一原料ガス供給管５６Ａ、第二原料ガス供給管５６Ｄ、不活性ガス供給管５３Ｃにそれぞれ設けられたバルブ５７Ａ、５７Ｄ、５７Ｃ、５７Ｅは開閉することにより、それぞれのガスの供給を制御する。

処理室４１の外部にはオゾナイザ５８が設けられており、オゾナイザ５８は酸素ガス（Ｏ₂ ）からオゾンガス（Ｏ₃ ）を生成する。
オゾナイザ５８の上流側には酸素ガス供給管５３Ｂが設けられており、酸素ガス供給管５３Ｂには酸素ガス供給源５２Ｂが接続されている。酸素ガス供給源５２Ｂは酸素ガスをオゾナイザ５８に酸素ガス供給管５３Ｂを介して供給する。
酸素ガス供給管５３Ｂには酸素ガスの供給流量を制御するガス流量コントローラ５４Ｂとバルブ５７Ｂとが設けられている。バルブ５７Ｂは開閉することにより、酸素ガスの供給を制御する。
オゾナイザ５８の下流側にはオゾンガス供給管５９Ｂが設けられており、オゾンガス供給管５９Ｂはバルブ６０Ｂを介してシャワヘッド５１に接続されている。
オゾンガス供給管５９Ｂはオゾナイザ５８によって生成されたオゾンガスをシャワヘッド５１の第一バッファ空間５１ｃに供給する。バルブ６０Ｂは開閉することにより、オゾンガスの供給を制御する。

筐体４２の下部側壁には排気口６１が設けられており、排気口６１には排気管６２の一端が接続されている。排気管６２の他端は排気装置（排気手段）としての真空ポンプ６３および除害装置（図示せず）に接続されている。排気口６１および排気管６２で排気系が構成されている。
排気管６２には圧力制御部（圧力制御手段）としての圧力コントローラ６４と、原料回収トラップ６５とが設けられている。圧力コントローラ６４は処理室４１内の圧力を制御する。原料回収トラップ６５は原料を回収する。

第一原料ガス供給管５６Ａと第二原料ガス供給管５６Ｄとオゾンガス供給管５９Ｂとには、原料回収トラップ６５に接続された第一原料ガスバイパス管（ベント管）６６Ａと、第二原料ガスバイパス管（ベント管）６６Ｃと、オゾンガスバイパス管（ベント管）６６Ｂとがそれぞれ設けられている。バイパス管６６Ａ、６６Ｃ、６６Ｂには、バルブ６７Ａ、６７Ｃ、６７Ｂがそれぞれ設けられている。

処理室４１内の支持台４５上には整流板としてのプレート６８が設けられており、プレート６８はシャワヘッド５１の第一バッファ空間５１ｃ、分散板５１ａ、第二バッファ空間５１ｄ、シャワ板５１ｂを介して供給されたガスの流れを調整する。プレート６８は円環（リング）形状であり、ウエハ２の周囲に位置する。
シャワヘッド５１を介してウエハ２に供給されたガスはウエハ２の径方向外方に向かって流れ、プレート６８上を通り、プレート６８と筐体４２の側壁（内壁）との間を通り、排気口６１より排気される。
なお、ウエハ２の外周縁部のように、ウエハ２に膜を形成したくない箇所がある場合は、プレート６８の内径をウエハ２の外形より小さくして、ウエハ２の外周部を覆うようにしてもよい。
この場合は、ウエハ２の搬送を可能とするために、プレート６８を処理室４１内のウエハ２の処理位置に固定したり、プレート６８を昇降させる機構を設ける。

ガス排気系の排気管６２における圧力コントローラ６４と真空ポンプ６３との間には、ガス排気系内に酸素含有ガスを供給するための酸素含有ガス供給配管７１の下流側端が接続されており、酸素含有ガス供給配管７１の上流側端には、酸素含有ガスとしての酸素ガスを供給する酸素ガス供給源７２が接続されている。
酸素含有ガス供給配管７１の途中には、酸素含有ガスとしての酸素ガスを加熱するための加熱装置７３が介設されている。加熱装置７３は酸素ガスを２００〜３００℃に加熱する能力を持つ。酸素含有ガス供給配管７１における加熱装置７３の上流側には、ガス流量コントローラ７４とバルブ７５とが上流側から順に介設されており、酸素含有ガス供給配管７１における加熱装置７３の下流側にはバルブ７６が介設されている。

加熱装置７３、ガス流量コントローラ７４およびバルブ７５、７６はコントローラ８０に通信回線（図示せず）によって接続されている。コントローラ８０は処理室４１内から排気されるガスをガス排気系内に排気し、加熱装置７３により酸素含有ガスを加熱してガス排気系内に供給するように制御する。

コントローラ８０はバルブ５７Ａ〜６７Ｃ、流量コントローラ５４Ａ〜５４Ｄ、圧力コントローラ６４、気化器５５Ａ、５５Ｄ、オゾナイザ５８、回転機構４９、昇降機構５０、メインヒータ４７の電力供給装置４８を、制御する。

次に、以上の構成に係る成膜装置４０を使用して高誘電率膜としてのハフニウムシリケート膜をＡＬＤ法によってウエハ２上に成膜する場合を例として説明する。
なお、以下の説明において、成膜装置４０を構成する各部の動作はメインコントローラ８０により制御される。

図１において、支持台４５がウエハ搬送位置まで下降した状態で、ゲートバルブ４４が開かれ、ウエハ搬入搬出口４３が開放されると、ウエハ２が処理室４１内に負圧移載装置（図示せず）により搬入される（ウエハ搬入ステップ）。
ウエハ２が処理室４１内に搬入され、図示しない突き上げピン上に載置された後、ゲートバルブ４４が閉じられる。
支持台４５がウエハ搬送位置からそれよりも上方のウエハ処理位置まで上昇する。
その間に、ウエハ２は突き上げピン上からサセプタ４６上に載置される（ウエハ載置ステップ）。

支持台４５がウエハ処理位置に到達すると、ウエハ２は回転機構４９により回転される。また、メインヒータ４７に電力が供給されることにより、ウエハ２は所定の処理温度となるように均一に加熱される（ウエハ昇温ステップ）。
同時に、処理室４１内は真空ポンプ６３により排気され、所定の処理圧力となるように制御される（圧力調整ステップ）。
なお、ウエハ搬送時やウエハ昇温時や圧力調整時においては、不活性ガス供給管５３Ｃに設けられたバルブ５７Ｃ、５７Ｅは常時開いた状態とされ、不活性ガス供給源５２Ｃより処理室４１内に不活性ガスが常に流される。
これにより、パーティクルや金属汚染物のウエハ２への付着を防ぐことができる。

まず、界面層形成ステップについて説明する。
ウエハ昇温ステップの途中で、処理室４１内の圧力が所定の処理圧力に到達して安定すると、処理室４１内にオゾンガスが供給される。
すなわち、バルブ５７Ｂが開かれると、酸素ガス供給源５２Ｂから供給された酸素ガスが酸素ガス供給管５３Ｂを通り、ガス流量コントローラ５４Ｂで流量制御されてオゾナイザ５８へ供給される。オゾナイザ５８はオゾンガスを生成する。
オゾンガスが生成された後に、バルブ６７Ｂが閉じられると共に、バルブ６０Ｂが開かれると、生成されたオゾンガスがオゾナイザ５８からオゾンガス供給管５９Ｂを通り、シャワヘッド５１の第一バッファ空間５１ｃ、分散板５１ａ、第二バッファ空間５１ｄ、シャワ板５１ｂを介してウエハ２上へシャワ状に供給される。ウエハ２に対して供給されたオゾンガスは排気管６２より排気される。
このとき、後述する高誘電率膜形成ステップ時のウエハ温度（以下、成膜温度という。）よりも低い温度に加熱されたウエハ２表面にオゾンガスが接触することにより、ウエハ２表面に極薄い界面層としてのシリコン酸化膜が形成される（界面層形成ステップ）。
なお、このときも、バルブ５７Ｃ、５７Ｅは開いたままの状態とされ、処理室４１内には不活性ガスが常に供給される。
なお、界面層形成ステップはウエハ昇温ステップの途中ではなく、成膜温度よりも低い一定の温度に維持した状態で実施してもよい。

オゾンガスの供給が所定時間行われ、界面層としてのシリコン酸化膜が形成された後、バルブ６０Ｂが閉じられ、オゾンガスのウエハ２への供給が停止される。
このときも、バルブ５７Ｃ、５７Ｅは開いたままの状態なので、処理室４１内への不活性ガスの供給は維持される。
なお、処理室４１へ供給された不活性ガスは排気管６２より排気される。これにより、処理室４１内が不活性ガスによりパージされ、処理室４１内の残留ガスが除去される（パージステップ）。
この際、バルブ６７Ｂを開き、バイパス管６６Ｂによってオゾンガスを排気することにより、オゾナイザ５８からのオゾンガスの供給を停止しないようにするのが好ましい。

処理室４１内のパージが所定時間行われ、ウエハ２の温度や処理室４１内の圧力がそれぞれ、所定の処理温度や所定の処理圧力に到達して安定した後、高誘電率膜形成ステップが行われる。

次に、高誘電率膜形成ステップについて説明する。
ウエハ２表面に界面層としてのシリコン酸化膜が形成された後に、ウエハ２の温度や処理室４１内の圧力がそれぞれ、所定の処理温度や所定の処理圧力に到達して安定すると、処理室４１内に第一原料ガスが供給される。
すなわち、第一原料供給源５２Ａから供給された第一原料としての有機金属液体原料、例えば、Ｈｆ［ＯＣ（ＣＨ₃ ）₂ ＣＨ₂ ＯＣＨ₃ ］₄ （テトラキス（１−メトキシ−２−メチル−２−プロポキシ）ハフニウム、以下、ＭＭＰと略す。）が、第一液体原料供給管５３Ａを通り、液体流量コントローラ５４Ａで流量制御され、気化器５５Ａへ供給される。気化器５５Ａは第一原料を気化させる。
バルブ６７Ａが閉じられると共に、バルブ５７Ａが開かれると、第一原料が気化した第一原料ガスは第一原料ガス供給管５６Ａを通り、シャワヘッド５１の第一バッファ空間５１ｃ、分散板５１ａ、第二バッファ空間５１ｄ、シャワ板５１ｂを経由してウエハ２上へ供給される。
このときも、バルブ５７Ｃは開いたままの状態とされ、処理室４１内には不活性ガスが常に流される。
第一原料ガスと不活性ガスとは第一原料ガス供給管５６Ａ内で混合されてシャワヘッド５１に導かれ、第一バッファ空間５１ｃ、分散板５１ａ、第二バッファ空間５１ｄ、シャワ板５１ｂを経由してサセプタ４６上のウエハ２上へシャワ状に供給される（第一原料ガス供給ステップ）。
ウエハ２に対して供給された第一原料ガスは、排気管６２より排気される。
なお、第一原料ガスは不活性ガスで希釈されることにより撹拌され易くなる。

第一原料ガスの供給が所定時間行われた後、バルブ５７Ａが閉じられ、第一原料ガスのウエハ２への供給が停止される。
このときも、バルブ５７Ｃは開いたままの状態なので、処理室４１内への不活性ガスの供給は維持される。
なお、処理室４１へ供給された不活性ガスは排気管６２より排気される。これにより、処理室４１内が不活性ガスによりパージされ、処理室４１内の残留ガスが除去される（パージステップ）。
この際、バルブ６７Ａを開いてバイパス管６６Ａによって第一原料ガスを排気することにより、気化器５５Ａからの第一原料ガスの供給を停止しない方が好ましい。

処理室４１内の残留ガスパージが所定時間行われた後に、処理室４１内に第二原料ガスが供給される。
すなわち、第二原料供給源５２Ｄから供給された第二原料としての有機金属液体原料、例えば、Ｓｉ−ＭＭＰが第二液体原料供給管５３Ｄを通り、液体流量コントローラ５４Ｄで流量制御され、気化器５５Ｄへ供給される。気化器５５Ｄは第二原料を気化させる。
バルブ６７Ｃが閉じられると共に、バルブ５７Ｄが開かれると、気化した第二原料ガスは第二原料ガス供給管５６Ｄを通り、シャワヘッド５１の第一バッファ空間５１ｃ、分散板５１ａ、第二バッファ空間５１ｄおよびシャワ板５１ｂを経由してウエハ２上へ供給される。
このときも、バルブ５７Ｅは開いたままの状態とされ、処理室４１内には不活性ガスが常に流される。
第二原料ガスと不活性ガスとは第二原料ガス供給管５６Ｄ内で混合されてシャワヘッド５１に導かれ、第一バッファ空間５１ｃ、分散板５１ａ、第二バッファ空間５１ｄ、シャワ板５１ｂを経由してサセプタ４６上のウエハ２上へシャワ状に供給される（第二原料ガス供給ステップ）。
ウエハ２に対して供給された第二原料ガスは、排気管６２より排気される。
なお、第二原料ガスは不活性ガスで希釈されることにより撹拌され易くなる。

第二原料ガスの供給が所定時間行われた後、バルブ５７Ｄが閉じられ、第二原料ガスのウエハ２への供給が停止される。
このときも、バルブ５７Ｅは開いたままの状態なので、処理室４１内への不活性ガスの供給は維持される。
なお、処理室４１へ供給された不活性ガスは排気管６２より排気される。これにより、処理室４１内が不活性ガスによりパージされ、処理室４１内の残留ガスが除去される（パージステップ）。
この際、バルブ６７Ｃを開いて、バイパス管６６Ｃによって第二原料ガスを排気することにより、気化器５５Ｄからの第二原料ガスの供給を停止しない方が好ましい。

処理室４１内の残留ガスパージが所定時間行われた後に、処理室４１内に酸化剤としてのオゾンガスが供給される。
すなわち、バルブ５７Ｂが開かれると、酸素ガス供給源５２Ｂから供給された酸素ガスが酸素ガス供給管５３Ｂを通り、ガス流量コントローラ５４Ｂで流量制御されてオゾナイザ５８へ供給される。オゾナイザ５８はオゾンガスを生成する。
オゾンガスが生成された後、バルブ６７Ｂが閉じられると共に、バルブ６０Ｂが開かれると、生成されたオゾンガスがオゾナイザ５８からオゾンガス供給管５９Ｂを通り、シャワヘッド５１の第一バッファ空間５１ｃ、分散板５１ａ、第二バッファ空間５１ｄ、シャワ板５１ｂを経由してウエハ２上へシャワ状に供給される（酸化剤供給ステップ）。
ウエハ２に対して供給されたオゾンガスは排気管６２より排気される。
なお、このときも、バルブ５７Ｃ、５７Ｅは開いたままの状態とされ、処理室４１内には不活性ガスが常に供給される。

オゾンガスの供給が所定時間行われた後、バルブ６０Ｂが閉じられ、オゾンガスのウエハ２への供給が停止される。
このときも、バルブ５７Ｃ、５７Ｅは開いたままの状態なので、処理室４１内への不活性ガスの供給は維持される。
なお、処理室４１へ供給された不活性ガスは排気管６２より排気される。これにより、処理室４１内が不活性ガスによりパージされ、処理室４１内の残留ガスが除去される（パージステップ）。
この際、バルブ６７Ｂを開き、バイパス管６６Ｂによってオゾンガスを排気することにより、オゾナイザ５８からのオゾンガスの供給を停止しない方が好ましい。

処理室４１内の残留ガスパージが所定時間行われた後に、再び、バルブ６７Ａが閉じられると共に、バルブ５７Ａが開かれると、気化した第一原料ガスが不活性ガスと共にシャワヘッド５１の第一バッファ空間５１ｃ、分散板５１ａ、第二バッファ空間５１ｄ、シャワ板５１ｂを経由してウエハ２上へ供給される。すなわち、第一原料ガス供給ステップが実施される。

以上の第一原料ガス供給ステップ、パージステップ、第二原料ガス供給ステップ、パージステップ、酸化剤供給ステップ、パージステップを、１サイクルとして、このサイクルを複数回繰り返すサイクル処理を行うことにより、ウエハ２上すなわちウエハ２表面に形成された界面層としてのシリコン酸化膜上に所定膜厚の高誘電率膜を形成することができる（高誘電率膜形成ステップ）。

以上のようにして、ウエハ２上に高誘電率膜としてのハフニウムシリケート膜が形成される。
ハフニウムシリケート膜の形成が終了すると、ゲートバルブ４４が開かれ、成膜済みのウエハ２は負圧移載装置によって搬出（ウエハアンローディング）される。

ところで、界面層形成ステップおよび酸化剤供給ステップにおいて反応に寄与しなかった余剰のオゾンおよび処理室４１を経由せずに廃棄されたオゾンは、真空ポンプ６３によって排気される。
本実施の形態においては、これらのオゾンには高温の酸素ガスが混合される。
すなわち、酸素含有ガス供給配管７１のバルブ７５および７６がコントローラ８０の制御により開かれると、酸素ガス供給源７２から供給された酸素ガスが、コントローラ８０によって制御された加熱装置７３によって２００〜３００℃程度に加熱されるため、高温の酸素ガスが酸素含有ガス供給配管７１から排気管６２へ供給され、加熱された酸素含有ガス、例えば、酸素ガスが排気管６２へ排気されたオゾンと混合される。

前述したように、オゾンは徐々に酸素へ分解するが、その分解速度は温度に比例して加速度的に速くなることが知られている。その分解速度は２００℃以上の環境で数秒以内に半減し、３００℃程度では数秒以内にすべての酸素が分解するとされる。
したがって、高温の酸素と混合したオゾンは速やかに酸素へ分解する。
この際、オゾンと高温の酸素とは混合されているので、触媒式で懸念される接触時間の問題は少ない。
また、加熱混合するガスは酸素であるので、窒素希釈の場合に問題になった窒素酸化物の生成が無い。
したがって、そのまま大気中に排気することができる。

前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。

（１）高価な除害設備や活性炭等の消耗部材を使う必要が無いので、低コストでオゾンを分解することができる。

（２）酸素ガスを加熱する加熱装置はサイズが小さいので、オゾン分解のための専用の広い場所を必要とせず、成膜装置内に収めることができる。

（３）オゾンの構成元素である酸素自体を分解に使用しているため、 分解時に窒素酸化物等の新たな毒性物質を発生する可能性が少ない。

図２は本発明の他の実施の形態を示している。

本実施の形態が前記実施形態と異なる点は、加熱装置が配管加熱ヒータ７３Ａによって構成されている点である。
本実施の形態においても、排気管６２へ排気されたオゾンと高温の酸素ガスとが混合されて、加熱されるので、前記実施形態と同等の作用および効果が奏される。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々に変更が可能であることはいうまでもない。

例えば、酸素含有ガス供給管の酸素ガス供給源は、オゾンガス供給管の酸素ガス供給源（５２Ｂ）を共用してもよい。

前記実施の形態においては、枚葉式基板処理装置について説明したが、本発明はこれに限らず、枚葉式またはバッチ式の酸化装置やアニール装置およびその他の熱処理装置等の複数のヒータを具備する基板処理装置全般に適用することができる。

被処理基板はウエハに限らず、ＬＣＤ装置の製造工程におけるガラス基板や液晶パネル等の基板であってもよい。
また、成膜の種類等も限定はない。

本発明の一実施の形態である成膜装置を示す正面断面図である。 本発明の他の実施の形態である成膜装置を示す正面断面図である。

符号の説明

２…ウエハ（被処理基板）、
４０…成膜装置（基板処理装置）、４１…処理室、４２…筐体、
４３…ウエハ搬入搬出口、４４…ゲートバルブ、４５…支持台、４６…サセプタ、
４７…メインヒータ、４８…メインヒータの電力供給装置、
４９…回転機構、５０…昇降機構、５１…シャワヘッド、５１ａ…分散板、５１ｂ…シャワ板、５１ｃ…第一バッファ空間、５１ｄ…第二バッファ空間、５１ｅ…ガス噴出口、 ５２Ａ…第一原料供給源、５３Ａ…第一液体原料供給管、５４Ａ…液体流量コントローラ（液体マスフローコントローラ）、５５Ａ…気化器、５６Ａ…第一原料ガス供給管、５７Ａ…バルブ、
５２Ｄ…第二原料供給源、５３Ｄ…第二液体原料供給管、５４Ｄ…液体流量コントローラ（液体マスフローコントローラ）、５５Ｄ…気化器、５６Ｄ…第二原料ガス供給管、５７Ｄ…バルブ、
５２Ｃ…不活性ガス供給源、５３Ｃ…不活性ガス供給管、５４Ｃ…ガス流量コントローラ、５７Ｃ、５７Ｅ…バルブ、
５２Ｂ…酸素ガス供給源、５３Ｂ…酸素ガス供給管、５４Ｂ…ガス流量コントローラ、５７Ｂ…バルブ、５８…オゾナイザ、５９Ｂ…オゾンガス供給管、６０Ｂ…バルブ、
６１…排気口、６２…排気管、６３…真空ポンプ、６４…圧力コントローラ、６５…原料回収トラップ、
６６Ａ…第一原料ガスバイパス管（ベント管）、６６Ｂ…オゾンガスバイパス管（ベント管）、６６Ｃ…第二原料ガスバイパス管（ベント管）、６７Ａ、６７Ｃ、６７Ｂ…バルブ、
６８…プレート、
７１…酸素含有ガス供給配管、７２…酸素ガス供給源、７３…加熱装置、７３Ａ…配管加熱ヒータ、７４…ガス流量コントローラ、７５…バルブ、７６…バルブ、
８０…コントローラ（制御システム）。

Claims (1)

1. 基板を処理する処理室と、
   前記処理室内に基板を処理するためのオゾンガスを供給するオゾンガス供給系と、
   前記処理室内を排気するガス排気系と、
   前記ガス排気系に設けられ、前記ガス排気系内に酸素含有ガスを供給するための酸素含有ガス供給配管と、
   前記酸素含有ガス供給配管に設けられ、酸素含有ガスを加熱するための加熱装置と、
   を有することを特徴とする基板処理装置。

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