JP2010074048A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】温度分布均一性および安定性を向上し、ヒータの短絡を防止する。
【解決手段】ウエハを加熱するヒータを備えた成膜装置において、パネルヒータ７０にインゾーンヒータ７１とアウトゾーンヒータ７２を設け、インゾーンヒータ７１とアウトゾーンヒータ７２はインゾーン用サイリスタ７３とアウトゾーン用サイリスタ７４を介してインゾーン用電源７５とアウトゾーン用電源７６に接続する。インゾーン用サイリスタ７３とアウトゾーン用サイリスタ７４とが接続された温度調節部７８に熱電対７７を接続する。温度調節部７８は熱電対７７の検出温度に基づいてインゾーンヒータ７１とアウトゾーンヒータ７２の加熱温度を調節する調節値を算出し、当該算出した調節値と、インゾーンとアウトゾーンとの温度偏差が所定値になるように算出した比率とに基づいてインゾーン用サイリスタ７３およびアウトゾーン用サイリスタ７４をそれぞれ制御する。
【選択図】図２

Description

本発明は、基板処理装置に関する。
例えば、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。）に薄膜を形成するのに利用して有効な基板処理装置に関する。

ＩＣの製造方法において、ウエハに薄膜を形成する基板処理装置として、処理室内に搬入したウエハを、例えば、内側加熱領域（以下、インゾーンという。）および外側加熱領域（以下、アウトゾーンという。）を有するヒータと、インゾーン用温度調節器およびアウトゾーン用温度調節器とを備えており、ウエハの加熱をインゾーンとアウトゾーンとで別々に制御することにより、ウエハの温度分布均一性および安定性を確保するように構成したものがある。

しかしながら、ウエハの加熱をインゾーンとアウトゾーンとで別々に制御する基板処理装置においては、ヒータの温度制御がインゾーンとアウトゾーンとの熱干渉の影響を受けるために、ウエハの温度分布均一性および安定性を充分に確保することができないという問題点があった。
また、インゾーンとアウトゾーンとを有するヒータが処理室に剥き出しになっているために、成膜時にヒータに膜が形成され、ヒータが短絡するという問題点もあった。

本発明の目的は、温度分布均一性および安定性を向上することができ、また、加熱手段（ヒータ）の短絡を防止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、
該処理室内の前記基板を加熱するための複数の加熱領域を有する加熱手段と、
少なくともいずれか一つの前記加熱領域に対応し、かつ、前記複数の加熱領域の数よりも少ない数だけ設けられた温度検出部と、
前記温度検出部に対応する数だけ設けられ、前記温度検出部によって検出された温度に基づいて前記加熱領域の温度を調節する調節値を算出する温度調節部と、
前記調節値と、前記調節値を算出した第一加熱領域と、該第一加熱領域を含む加熱領域との温度偏差が所定値になるように算出した比率と、に基づいて前記複数の加熱領域の温度をそれぞれ制御する制御部と、
を有する基板処理装置。
（２）前記加熱手段は窒化アルミニウムで覆わ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。
これにより、原料ガスによる加熱手段の劣化、すなわちヒータ部の短絡を防止することができる。
（３）前記温度検出部は基板の中心部にあることを特徴とする前記（１）に記載の基板処理装置。
これにより、前記加熱手段を窒化アルミニウムで覆う場合に、構造上前記温度検出部を基板の周縁部に設置できない場合でもヒータ部の温度制御が可能となる。
（４）前記比率は、前記基板を処理する前に予め求めておくことを特徴とする前記（１）に記載の基板処理装置。
これにより、事前に最適な比率を取得することができるので、基板温度制御性および膜厚均一性をより一層向上させることができる。

前記（１）の基板処理装置によれば、温度分布均一性および安定性を向上することができ、また、ヒータの短絡を防止することができる。

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を加熱する加熱手段としてのヒータ（後述する）４７が設けられている。ヒータ４７の電力供給装置４８はＰＩＤ(Proportional Integral Dipferential)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には酸素ガス供給管が接続されており、酸素ガスをオゾナイザ５８に供給する。
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。

次に、ヒータ４７を図２について説明する。
図２（ａ）に示されているように、ヒータ４７は抵抗発熱体が円板形状に敷設されたパネルヒータ７０を備えている。パネルヒータ７０はウエハのインゾーンを加熱するインゾーンヒータ７１と、ウエハのアウトゾーンを加熱するアウトゾーンヒータ７２とによって構成されている。インゾーンヒータ７１およびアウトゾーンヒータ７２は、制御部としてのインゾーン用サイリスタ７３およびアウトゾーン用サイリスタ７４を介してインゾーン用電源７５およびアウトゾーン用電源７６にそれぞれ接続されている。
なお、電源は各ゾーン毎に設けるのではなく、まとめて一つの電源としてもよい。
ヒータ４７は温度検出部としての熱電対７７を一つだけ備えており、熱電対７７はパネルヒータ７０の中心部に配置されている。熱電対７７は一つだけ設けられているので、インゾーンヒータ７１とアウトゾーンヒータ７２よりも一つだけ少ない数が設けられていることになる。
ヒータ４７はＰＬＣ（Programmable Logic Controller)等によって構成された温度調節部７８を備えており、温度調節部７８には熱電対７７と、インゾーン用サイリスタ７３およびアウトゾーン用サイリスタ７４とが接続されている。
温度調節部７８は熱電対７７が検出した温度に基づいてインゾーンヒータ７１およびアウトゾーンヒータ７２の加熱温度を調節する調節値を算出し、当該算出した調節値と、インゾーンとアウトゾーンとの温度偏差が所定値になるように算出した比率とに基づいてインゾーン用サイリスタ７３およびアウトゾーン用サイリスタ７４をそれぞれ制御する。
温度調節部７８のインゾーンとアウトゾーンとの温度偏差が所定値になるように算出した比率は、ウエハ２を処理する前に予め求めておく。これにより、事前に最適な比率を取得することができるので、ウエハ２の温度制御性および膜厚均一性をより一層向上させることができる。
出力比率の算出は、予め以下のように行う。
出荷時の検査の際等のウエハの処理前に、装置毎に、例えば、出力比率の０．１刻みでウエハに複数（例えば１７点）の熱電対を設置し、ウエハ温度が最も均一となる最適な出力比率を求める。
以上のようにして求めた出力比率を装置に入力しておく。
ヒータ４７の温度調節部７８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。

図２（ｂ）に示されているように、パネルヒータ７０は窒化アルミニウムからなるカバー７９で覆われている。これにより、原料ガスによるパネルヒータ７０の劣化すなわちパネルヒータ７０の短絡を防止することができる。
熱電対７７はウエハ２の中心部に設けられているので、パネルヒータ７０を窒化アルミニウム製のカバー７９によって覆う場合に、熱電対７７をウエハ２の周縁部に設置することができない場合であっても、ウエハ２の温度制御が可能となる。

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、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、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。

次に、以上の成膜工程におけるヒータ４７の作用を説明する。
ヒータ４７がサセプタ４６上のウエハ２を加熱するに際して、ウエハ２の温度分布均一性および安定性を確保するために、ウエハ２のインゾーンおよびアウトゾーンをインゾーンヒータ７１およびアウトゾーンヒータ７２によってそれぞれ加熱する。
この際に、ウエハ２のインゾーンとアウトゾーンとがインゾーンヒータ７１による加熱とアウトゾーンヒータ７２の加熱との熱干渉を受けるために、ウエハの温度分布均一性および安定性を充分に確保することができない。

本実施形態においては、次の作用により、ヒータ４７はウエハ２のインゾーンとアウトゾーンとに対するインゾーンヒータ７１による加熱とアウトゾーンヒータ７２の加熱との熱干渉を防止し、ウエハの温度分布均一性および安定性を充分に確保する。
熱電対７７はウエハ２の中心部の温度をリアルタイムに温度調節部７８に送る。
温度調節部７８は熱電対７７が検出した温度に基づいてインゾーンヒータ７１およびアウトゾーンヒータ７２の加熱温度を調節する調節値を算出し、当該算出した調節値と、予め記憶された比率とに基づいてインゾーン用サイリスタ７３およびアウトゾーン用サイリスタ７４をそれぞれ制御する。
インゾーン用サイリスタ７３およびアウトゾーン用サイリスタ７４は、ウエハ２のインゾーンとアウトゾーンとの温度偏差が所定値になるように、各ゾーンの供給電力を調節した上で、電力をインゾーンヒータ７１およびアウトゾーンヒータ７２にそれぞれ印加する。
以上の制御により、ヒータ４７はウエハ２のインゾーンとアウトゾーンとに対するインゾーンヒータ７１による加熱とアウトゾーンヒータ７２の加熱との熱干渉を防止することができるので、ウエハの温度分布均一性および安定性を充分に確保することができる。

前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。

（１）ヒータがウエハのインゾーンとアウトゾーンとに対するインゾーンヒータによる加熱とアウトゾーンヒータの加熱との熱干渉を防止することにより、ウエハの温度分布均一性および安定性を充分に確保することができるため、ウエハ面内の膜厚分布均一性を向上させることができる。

（２）パネルヒータを窒化アルミニウム製のカバーによって被覆することにより、原料ガスによるパネルヒータの劣化を防止することができるので、インゾーンヒータおよびアウトゾーンヒータの短絡等の発生を未然に防止することができる。

（３）熱電対を１台に減少させることにより、成膜装置のイニシャルコストおよびランニングコストを低減することができ、加えて操作性も向上させることができる。

（４）熱電対をパネルヒータすなわちウエハの中心部にのみ配置することにより、成膜装置のイニシャルコストおよびランニングコストを低減することができ、また、パネルヒータを窒化アルミニウムによって覆う場合に構造上、熱電対をパネルヒータすなわちウエハの周縁部に設置できない場合であっても、充分な温度分布均一性および安定性を確保することができる。

（５）温度調節部のインゾーンとアウトゾーンとの温度偏差が所定値になるように算出する比率を、ウエハを処理する前に予め求めておくことにより、事前に最適な比率を取得することができるので、充分な温度分布均一性および安定性をより一層確実に確保することができる。

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、ヒータはインゾーンヒータおよびアウトゾーンヒータの２箇所に分けるに限らず、３箇所以上に分けてもよい。
また、温度検出部も１箇所に設けるに限らず、２箇所以上に設けてもよい。

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縦面断面図である。 ヒータの詳細を示しており、（ａ）は回路図を含む平面図、（ｂ）は縦面断面図である。

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…ヒータ、４８…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、
７０…パネルヒータ、７１…インゾーンヒータ、７２…アウトゾーンヒータ、７３…インゾーン用サイリスタ、７４…アウトゾーン用サイリスタ、７５…インゾーン用電源、７６…アウトゾーン用電源、７７…熱電対（温度検出部）、７８…温度調節部、７９…カバー、
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、
   該処理室内の前記基板を加熱するための複数の加熱領域を有する加熱手段と、
   少なくともいずれか一つの前記加熱領域に対応し、かつ、前記複数の加熱領域の数よりも少ない数だけ設けられた温度検出部と、
   前記温度検出部に対応する数だけ設けられ、前記温度検出部によって検出された温度に基づいて前記加熱領域の温度を調節する調節値を算出する温度調節部と、
   前記調節値と、前記調節値を算出した第一加熱領域と、該第一加熱領域を含む加熱領域との温度偏差が所定値になるように算出した比率と、に基づいて前記複数の加熱領域の温度をそれぞれ制御する制御部と、
   を有する基板処理装置。

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