JP2011096986A

JP2011096986A - 成膜装置、成膜方法及び記憶媒体

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Publication number: JP2011096986A
Application number: JP2009252375A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Kumagai; 武司熊谷; Yasushi Takeuchi; 靖竹内; Hisashi Kato; 寿加藤
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2009-11-02
Filing date: 2009-11-02
Publication date: 2011-05-12
Anticipated expiration: 2029-11-02
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Abstract

【課題】真空容器内のテーブル上の基板載置領域に基板を載置して、少なくとも２種類の反応ガスを順番に基板に供給し、かつこの供給サイクルを複数回実行することにより反応生成物の層を積層して薄膜を形成するにあたり、基板を加熱する加熱手段の消費エネルギーを小さく抑えること。
【解決手段】回転テーブル２を回転させてウエハＷ上にＢＴＢＡＳガスを吸着させ、次いでウエハＷの表面にＯ3ガスを供給してウエハＷの表面に吸着したＢＴＢＡＳガスを酸化させてシリコン酸化膜を成膜するにあたって、ウエハＷを加熱してシリコン酸化膜を生成させるための加熱手段として、回転テーブル２の内周側から外周側に亘って帯状にレーザ光を照射するレーザ照射部２０１を用いる。
【選択図】図２

Description

本発明は、テーブル上の基板と反応ガス供給手段とを相対的に公転させ、少なくとも２種類の反応ガスを順番に基板に供給して成膜処理を行う技術に関する。

半導体製造プロセスの一つである、真空雰囲気下で反応ガスにより基板に成膜する手法を実施する装置として、複数の半導体ウエハ等の基板を載置台に載置して、反応ガス供給手段に対して基板を相対的に公転させながら成膜処理を行う成膜装置が知られている。特許文献１〜３には、この種のいわばミニバッチ方式の成膜装置が記載されており、このような成膜装置は、例えば反応ガス供給手段から基板に対して複数種類の反応ガスを供給すると共に、これらの複数種類の反応ガスが夫々供給される領域同士の間に例えば物理的な隔壁を設けたり、あるいは不活性ガスをエアカーテンとして吹き出したりすることにより、これら複数の反応ガス同士が互いに混じり合わないようにして成膜処理を行うように構成されている。そして、この成膜装置を用いて、第１の反応ガス及び第２の反応ガスを交互に基板に供給して原子層あるいは分子層を積層していく例えばＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）やＭＬＤ（Molecular Layer Deposition）などを行っている。

この成膜装置では、載置台に載置された複数枚の基板を加熱するにあたり、例えば載置台全体を加熱することによって上記複数の基板を一度に加熱するようにしている。そのため、大型で高出力のヒーターが必要になるので、装置の消費エネルギーが大きくなってしまう。また、ヒーターが大型化すると、ヒーターからの輻射熱などによって真空容器内の雰囲気や装置全体が高温となるので、真空容器や装置全体を冷却するための冷却機構が必要になり、装置構造が複雑化してしまう。

更に、上記のＡＬＤ（ＭＬＤ）法により薄膜の成膜を行うと、成膜温度が低いため、例えば反応ガスに含まれている有機物や水分などの不純物が薄膜中に取り込まれてしまう場合がある。このような不純物を膜中から外部へと排出して緻密で不純物の少ない薄膜を形成するためには、基板に対して例えば数百℃程度で加熱するアニール処理（熱処理）などの後処理を行う必要があるが、薄膜を積層した後にこの後処理を行うと、工程が増えるためコストの増加に繋がってしまう。
例えば特許文献１及び特許文献４には、ウエハを加熱する方法としてレーザ光を用いる技術が記載されているが、具体的な装置構成については触れられていない。

米国特許公報７，１５３，５４２号：図８（ａ）、図８（ｂ）特許３１４４６６４号公報：図１、図２、請求項１米国特許公報６，６３４，３１４号特開２００６−２２９０７５号

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、テーブル上の基板と反応ガス供給手段とを相対的に公転させ、少なくとも２種類の反応ガスを順番に基板に供給して成膜処理を行うにあたり、反応生成物を生成させるための消費エネルギーを小さく抑えることのできる成膜装置、成膜方法及び記憶媒体を提供することにある。また、本発明の他の目的は、上記の成膜処理を行うにあたり、基板上の薄膜の改質を行うことのできる成膜装置、成膜方法及び記憶媒体を提供することにある。

本発明の成膜装置は、
真空容器内にて互いに反応する少なくとも２種類の反応ガスを順番に基板の表面に供給しかつこの供給サイクルを実行することにより反応生成物の層を多数積層して薄膜を形成する成膜装置において、
前記真空容器内に設けられ、基板を載置するための基板載置領域を有するテーブルと、
このテーブル上の前記基板に第１の反応ガスを供給するための第１の反応ガス供給手段と、
前記テーブル上の前記基板に第２の反応ガスを供給するための第２の反応ガス供給手段と、
前記基板載置領域に対向するようにかつ前記基板載置領域上の基板における前記テーブルの中心側の端部と前記テーブルの外周側の端部との間に亘って帯状にレーザ光を照射するように設けられ、前記基板上にて第１の反応ガスの成分と第２の反応ガスの成分とを反応させて反応生成物を生成させるためのレーザ照射部と、
前記第１の反応ガス供給手段、前記第２の反応ガス供給手段及び前記レーザ照射部と前記テーブルとを相対的に回転させるための回転機構と、
前記真空容器内を排気するための真空排気手段と、を備え、
前記第１の反応ガス供給手段、前記第２の反応ガス供給手段及び前記レーザ照射部は、前記相対的な回転時に前記第１の反応ガスが供給される第１の処理領域、前記第２の反応ガスが供給される第２の処理領域及び前記レーザ光が照射される照射領域の順に基板が位置するように配置されていることを特徴とする。

前記レーザ照射部は、前記基板上に反応生成物を生成させることに加えて、当該反応生成物の改質を行うためのものであることが好ましい。
前記レーザ照射部は、第１の反応ガスの成分と第２の反応ガスの成分とを反応させる代わりに、前記基板上の前記反応生成物を改質するためのものであっても良い。
前記第１の処理領域と前記第２の処理領域との雰囲気を分離するために、前記テーブルの相対的回転方向においてこれら処理領域の間に各々設けられ、分離ガス供給手段から分離ガスが供給される分離領域を備え、
前記照射領域は、前記第２の処理領域と、当該第２の処理領域の前記相対的回転方向下流側に位置する分離領域と、の間に配置されていることが好ましい。

本発明の成膜方法は、
真空容器内にて互いに反応する少なくとも２種類の反応ガスを順番に基板の表面に供給しかつこの供給サイクルを実行することにより反応生成物の層を多数積層して薄膜を形成する成膜方法において、
真空容器内に設けられたテーブルの基板載置領域に基板を載置する工程と、
前記真空容器内を真空排気する工程と、
第１の反応ガス供給手段、第２の反応ガス供給手段及びレーザ照射部と前記テーブルとを相対的に回転させる工程と、
前記テーブル上の基板に前記第１の反応ガス供給手段から第１の反応ガスを供給する工程と、
前記テーブル上の基板に前記第２の反応ガス供給手段から第２の反応ガスを供給する工程と、
次いで、前記レーザ照射部から、前記基板における前記テーブルの中心側の端部と前記テーブルの外周側の端部との間に亘って帯状にレーザ光を照射することにより、前記基板上にて第１の反応ガスの成分と第２の反応ガスの成分とを反応させて反応生成物を生成させる工程と、を含むことを特徴とする。

前記反応生成物を生成させる工程は、反応生成物の生成に加えて、当該反応生成物の改質を行う工程であることが好ましい。
前記反応生成物を生成させる工程は、第１の反応ガスの成分と第２の反応ガスの成分とを反応させて反応生成物を生成させる代わりに、前記基板上の前記反応生成物を改質する工程であっても良い。
前記基板を載置する工程の後に、前記第１の反応ガスが供給される第１の処理領域と前記第２の反応ガスが供給される第２の処理領域との雰囲気を分離するために、前記テーブルの相対的回転方向においてこれら処理領域の間に各々設けられた分離領域に対して分離ガス供給手段から分離ガスを供給する工程を行うことが好ましい。

本発明の記憶媒体は、
真空容器内にて互いに反応する少なくとも２種類の反応ガスを順番に基板の表面に供給しかつこの供給サイクルを実行することにより反応生成物の層を多数積層して薄膜を形成する成膜装置に用いられるコンピュータプログラムを格納した記憶媒体において、
前記コンピュータプログラムは、上記いずれか一つに記載の成膜方法を実施するようにステップが組まれていることを特徴とする。

本発明は、テーブル上の基板と反応ガス供給手段とを相対的に公転させ、少なくとも２種類の反応ガスを順番に基板に供給して成膜処理を行うにあたり、テーブル上の基板載置領域に対向するようにかつ前記基板載置領域上の基板における前記テーブルの中心側の端部と前記テーブルの外周側の端部との間に亘って帯状にレーザ光を照射して基板上に反応生成物を生成させるためのレーザ照射部を設けて、このレーザ照射部をテーブル上の基板に対して反応ガス供給手段と共に相対的に公転できるように構成している。そのため、基板の表面がレーザ照射部の下方領域において速やかに加熱されるので、反応生成物を生成させるための消費エネルギーを小さく抑えることができる。また、このレーザ照射部により、反応生成物の生成に代えて、あるいは反応生成物の生成と共に、基板上に生成した反応生成物の改質を行うことによって、緻密で且つ不純物が少ない薄膜を得ることができる。

本発明の実施の形態に係る成膜装置の縦断面を示す図３のＩ−Ｉ’線縦断面図である。上記の成膜装置の内部の概略構成を示す斜視図である。上記の成膜装置の横断平面図である。上記の成膜装置における処理領域及び分離領域を示す縦断面図である。本発明のレーザ照射部の一例を示す成膜装置の縦断面図である。上記の成膜装置において照射されるレーザ光の照射エネルギー密度とウエハの温度との関係の一例を示す特性図である。上記のレーザ照射部によりレーザ光が照射される照射領域を模式的に示す平面図である。分離ガスあるいはパージガスの流れる様子を示す説明図である。本発明において反応生成物が生成する様子を模式的に示す模式図である。第１の反応ガス及び第２の反応ガスが分離ガスにより分離されて排気される様子を示す説明図である。本発明の他の実施の形態に係る成膜装置を示す縦断面図である。分離領域に用いられる凸状部の寸法例を説明するための説明図である。本発明の他の実施の形態に係る成膜装置を示す縦断面図である。

本発明の実施の形態である成膜装置は、図１（図３のＩ−Ｉ’線に沿った断面図）〜図３に示すように平面形状が概ね円形である扁平な真空容器１と、この真空容器１内に設けられ、当該真空容器１の中心に回転中心を有する回転テーブル２と、を備えている。真空容器１は天板１１が容器本体１２から分離できるように構成されている。天板１１は、内部の減圧状態により容器本体１２の上端面に設けられたシール部材例えばＯリング１３を介して容器本体１２側に引きつけられていて気密状態を維持しているが、天板１１を容器本体１２から分離するときには図示しない駆動機構により上方に持ち上げられる。

回転テーブル２は、中心部にて円筒形状のコア部２１に固定され、このコア部２１は、鉛直方向に伸びる回転軸２２の上端に固定されている。回転軸２２は真空容器１の底面部１４を貫通し、その下端が当該回転軸２２を鉛直軸回りにこの例では時計方向に回転させる駆動部２３に取り付けられている。回転軸２２及び駆動部２３は、上面が開口した筒状のケース体２０内に収納されている。このケース体２０はその上面に設けられたフランジ部分が真空容器１の底面部１４の下面に気密に取り付けられており、ケース体２０の内部雰囲気と外部雰囲気との気密状態が維持されている。

回転テーブル２の表面部には、図２及び図３に示すように回転方向（周方向）に沿って複数枚例えば５枚の基板である半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）Ｗを載置するための円形状の凹部２４が設けられている。なお図３には便宜上１個の凹部２４だけにウエハＷを描いてある。ここで図４は、回転テーブル２を同心円に沿って切断しかつ横に展開して示す展開図であり、凹部２４は、図４（ａ）に示すようにその直径がウエハＷの直径よりも僅かに例えば４ｍｍ大きく、またその深さはウエハＷの厚みと同等の大きさに設定されている。従ってウエハＷを凹部２４に落とし込むと、ウエハＷの表面と回転テーブル２の表面（ウエハＷが載置されない領域）とが揃うことになる。ウエハＷの表面と回転テーブル２の表面との間の高さの差が大きいとその段差部分で圧力変動が生じることから、ウエハＷの表面と回転テーブル２の表面との高さを揃えることが、膜厚の面内均一性を揃える観点から好ましい。ウエハＷの表面と回転テーブル２の表面との高さを揃えるとは、同じ高さであるかあるいは両面の差が５ｍｍ以内であることをいうが、加工精度などに応じてできるだけ両面の高さの差をゼロに近づけることが好ましい。凹部２４の底面には、ウエハＷの裏面を支えて当該ウエハＷを昇降させるための例えば後述する３本の昇降ピンが貫通する貫通孔（図示せず）が形成されている。

凹部２４はウエハＷを位置決めして回転テーブル２の回転に伴う遠心力により飛び出さないようにするためのものであり、本発明の基板載置領域に相当する部位であるが、基板載置領域（ウエハ載置領域）は、凹部に限らず例えば回転テーブル２の表面にウエハＷの周縁をガイドするガイド部材をウエハＷの周方向に沿って複数並べた構成であってもよく、あるいは回転テーブル２側に静電チャックなどのチャック機構を持たせてウエハＷを吸着する場合には、その吸着によりウエハＷが載置される領域が基板載置領域となる。

図２及び図３に示すように、回転テーブル２における凹部２４の通過領域と各々対向する位置には、各々例えば石英からなる第１の反応ガスノズル３１及び第２の反応ガスノズル３２と、２本の分離ガスノズル４１、４２と、が真空容器１の周方向（回転テーブル２の回転方向）に互いに間隔をおいてガス供給部として放射状に配置されている。この例では、後述の搬送口１５から見て時計回り（回転テーブル２の回転方向）に分離ガスノズル４１、第１の反応ガスノズル３１、分離ガスノズル４２及び第２の反応ガスノズル３２がこの順番で配列されており、これらのノズル３１、３２、４１、４２は、例えば真空容器１の外周壁から回転テーブル２の回転中心に向かってウエハＷに対向して水平に伸びるようにライン状に取り付けられている。各ノズル３１、３２、４１、４２の基端部であるガス導入ポート３１ａ、３２ａ、４１ａ、４２ａは、真空容器１の外周壁を貫通している。これら反応ガスノズル３１、３２は、夫々第１の反応ガス供給手段、第２の反応ガス供給手段をなし、分離ガスノズル４１、４２は、分離ガス供給手段をなしている。この第２の反応ガスノズル３２と、回転テーブル２の回転方向において第２の反応ガスノズル３２の下流側の分離ガスノズル４１（詳しくは分離ガスノズル４１が設けられた後述の分離領域Ｄにおける回転テーブル２の回転方向上流縁）との間には、天板１１の上方に設けられた後述のレーザ照射部２０１からウエハＷに対してレーザ光が照射される照射領域Ｐ３が形成されているが、これらのレーザ照射部２０１や照射領域Ｐ３については後で詳述する。

反応ガスノズル３１、３２及び分離ガスノズル４１、４２は図示の例では、真空容器１の周壁部から真空容器１内に導入されているが、後述する環状の突出部５から導入してもよい。この場合、突出部５の外周面と天板１１の外表面とに開口するＬ字型の導管を設け、真空容器１内でＬ字型の導管の一方の開口に反応ガスノズル３１（反応ガスノズル３２、分離ガスノズル４１、４２）を接続し、真空容器１の外部でＬ字型の導管の他方の開口にガス導入ポート３１ａ（３２ａ、４１ａ、４２ａ）を接続する構成を採用することができる。

第１の反応ガスノズル３１及び第２の反応ガスノズル３２は、夫々図示しない流量調整バルブなどを介して、夫々第１の反応ガスであるＢＴＢＡＳ（ビスターシャルブチルアミノシラン、ＳｉＨ2（ＮＨ−Ｃ（ＣＨ3）3）2）ガスのガス供給源及び第２の反応ガスであるＯ3（オゾン）ガスのガス供給源（いずれも図示せず）に接続されており、分離ガスノズル４１、４２はいずれも流量調整バルブなどを介して分離ガスであるＮ2ガス（窒素ガス）のガス供給源（図示せず）に接続されている。

第１の反応ガスノズル３１、３２には、下方側に反応ガスを吐出するための例えば口径が０．５ｍｍのガス吐出孔３３が真下を向いてノズルの長さ方向に亘って例えば１０ｍｍの間隔をおいて等間隔に配列されている。また分離ガスノズル４１、４２には、下方側に分離ガスを吐出するための例えば口径が０．５ｍｍのガス吐出孔４０が真下を向いて長さ方向に例えば１０ｍｍ程度の間隔をおいて穿設されている。各反応ガスノズル３１、３２のガス吐出孔３３とウエハＷとの間の距離は例えば１〜４ｍｍ好ましくは２ｍｍであり、分離ガスノズル４１、４２のガス吐出孔４０とウエハＷとの間の距離は例えば１〜４ｍｍ好ましくは３ｍｍである。反応ガスノズル３１、３２の下方領域は、夫々ＢＴＢＡＳガスをウエハＷに吸着させるための第１の処理領域Ｐ１及びＯ3ガスをウエハＷに吸着させるための第２の処理領域Ｐ２となる。

分離ガスノズル４１、４２は、前記第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２とを分離するための分離領域Ｄを形成するためのものであり、この分離領域Ｄにおける真空容器１の天板１１には図２〜図４に示すように、回転テーブル２の回転中心を中心としかつ真空容器１の内周壁の近傍に沿って描かれる円を周方向に分割してなる、平面形状が扇型で下方に突出した凸状部４が設けられている。分離ガスノズル４１、４２は、この凸状部４における前記円の周方向中央にて当該円の半径方向に伸びるように形成された溝部４３内に収められている。即ち分離ガスノズル４１、４２の中心軸から凸状部４である扇型の両縁（回転方向上流側の縁及び下流側の縁）までの距離は同じ長さに設定されている。

なお、溝部４３は、本実施形態では凸状部４を二等分するように形成されているが、他の実施形態においては、例えば溝部４３から見て凸状部４における回転テーブル２の回転方向上流側が前記回転方向下流側よりも広くなるように溝部４３を形成してもよい。

従って分離ガスノズル４１、４２における前記周方向両側には、前記凸状部４の下面である例えば平坦な低い天井面４４（第１の天井面）が存在し、この天井面４４の前記周方向両側には、当該天井面４４よりも高い天井面４５（第２の天井面）が存在することになる。この凸状部４の役割は、回転テーブル２との間への第１の反応ガス及び第２の反応ガスの侵入を阻止してこれら反応ガスの混合を阻止するための狭隘な空間である分離空間を形成することにある。

即ち、分離ガスノズル４１を例にとると、回転テーブル２の回転方向上流側からＯ3ガスが侵入することを阻止し、また回転方向下流側からＢＴＢＡＳガスが侵入することを阻止する。「ガスの侵入を阻止する」とは、分離ガスノズル４１から吐出した分離ガスであるＮ2ガスが第１の天井面４４と回転テーブル２の表面との間に拡散して、この例では当該第１の天井面４４に隣接する第２の天井面４５の下方側空間に吹き出し、これにより当該隣接空間からのガスが侵入できなくなることを意味する。そして「ガスが侵入できなくなる」とは、隣接空間から凸状部４の下方側空間に全く入り込むことができない場合のみを意味するのではなく、多少侵入はするが、両側から夫々侵入したＯ3ガス及びＢＴＢＡＳガスが凸状部４内で交じり合わない状態が確保される場合も意味し、このような作用が得られる限り、分離領域Ｄの役割である第１の処理領域Ｐ１の雰囲気と第２の処理領域Ｐ２の雰囲気との分離作用が発揮できる。従って狭隘な空間における狭隘の程度は、狭隘な空間（凸状部４の下方空間）と当該空間に隣接した領域（この例では第２の天井面４５の下方空間）との圧力差が「ガスが侵入できなくなる」作用を確保できる程度の大きさになるように設定され、その具体的な寸法は凸状部４の面積などにより異なるといえる。またウエハＷに吸着したガスについては当然に分離領域Ｄ内を通過することができ、ガスの侵入阻止は、気相中のガスを意味している。

続いて、上記のレーザ照射部２０１について説明する。このレーザ照射部２０１は、回転テーブル２上のウエハＷに対してレーザ光を照射することにより、ウエハＷの表面を瞬時に加熱するためのものであり、図２及び図３に示すように、第２の反応ガスノズル３２と、回転テーブル２の回転方向において第２の反応ガスノズル３２の下流側の分離領域Ｄと、の間の天板１１上において回転テーブル２と平行になるように設置されている。また、レーザ照射部２０１は、図５に示すように、真空容器１の外縁側から真空容器１の中心部（回転テーブル２の回転中心）側に向かって水平方向（横方向）に上記のレーザ光を照射する光源２０２と、この光源２０２から照射されるレーザ光の光路をウエハＷの直径方向に亘って、即ち凹部２４における回転テーブル２の中心側の端部と外周側の端部とに亘って帯状（ライン状）に拡大すると共に、当該レーザ光の光路を下方側に向けて屈曲させるための光学部材２０３と、を備えている。尚、既述の図２では、上記のレーザ照射部２０１と第２の反応ガスノズル３２及び分離領域Ｄとの位置関係を示すために、天板１１を取り外してレーザ照射部２０１を描画しており、また図１及び図２では、レーザ照射部２０１を簡略化して描画している。

光源２０２は、既述の図３に示した電源２０４から供給される例えば１７Ｊ／ｃｍ^２〜１００Ｊ／ｃｍ^２の照射エネルギー密度により、紫外領域から赤外領域の波長のレーザ光この例では例えば半導体（波長：８０８ｎｍ）のレーザ光をウエハＷに照射して、ウエハＷの表面を瞬時に例えば２００℃〜１２００℃に加熱できるように構成されている。
この光源２０２から照射されるレーザ光の照射エネルギー密度について説明すると、レーザ照射エネルギー密度［Ｊ／ｃｍ^２］は、電力密度［Ｗ／ｃｍ^２］と照射時間［ｓｅｃ］との積で表される。電力密度は、レーザ光の電力をＰ［Ｗ］、レーザ光の照射エリア（後述の照射領域Ｐ３）の面積をＳ［ｃｍ^２］とすると、Ｐ／Ｓとなる。また、照射時間は、照射エリアの弧の長さと回転テーブル２の周速度（回転テーブル２の回転数に比例する値）とで表され、当該弧の長さをｌ［ｃｍ］、回転テーブル２の半径をｒ（ｃｍ）、回転テーブル２の回転数をＮ［ｒｐｍ］とすると、６０ｌ／（２πｒＮ）となる。従って、上記の照射エネルギー密度は、実際にはレシピや装置の寸法を考慮に入れて設定されることになる。また、この照射エネルギー密度は、図６に示すように、例えばウエハＷ表面の測定結果により、ウエハＷの温度に対してほぼリニアな比例関係となっていると予測されるため、既述の範囲に設定されている。

上記の光学部材２０３は、例えばかまぼこ状に一面側が凸に膨らむ形状あるいは一面側が長さ方向に亘って短辺方向において円弧状に窪んだ形状のシリンドリカルレンズや、レーザ光の光路を平行に（コリメント）するレンズなどが組み合わされており、図７に示すように、凹部２４における回転テーブル２の回転中心側の内縁と回転テーブル２の外周側の外縁との間に亘って帯状（矩形状）にレーザ光の光路（照射領域Ｐ３）を引き延ばすことができるように構成されている。この時、回転テーブル２の内周側から外周側に向かう程回転テーブル２の周速度が速くなるので、ウエハＷに対するレーザ光の照射時間が回転テーブル２の内周側から外周側に亘って揃うように、照射領域Ｐ３の幅寸法ｔは、回転テーブル２の内周側から外周側に向かう程拡径して例えば台形状に形成されている。具体的には、凹部２４における回転テーブル２の内周側の幅寸法ｔは１００ｍｍ、回転テーブル２の外周側の幅寸法ｔは３００ｍｍに設定されている。尚、図７では、上記の照射領域Ｐ３について斜線を付してある。また、この図７においては、回転テーブル２以外の部材については描画を省略している。

レーザ照射部２０１の下方における天板１１には、図３〜図５に示すように、レーザ照射部２０１から照射されるレーザ光が回転テーブル２の内周側から外周側に亘って真空容器１内に到達するように、例えば上端側が下端側よりも大きく開口する矩形の開口部２０５が形成されている。また、天板１１には、この開口部２０５を塞ぐように、例えば石英からなる透明窓２０６が気密に設けられている。この図５中２０７は、透明窓２０６の周囲における下端面と天板１１との間に設けられたシール部材である。尚、図１及び図４等では模式的に示しているが、これらの開口部２０５及び透明窓２０６は、上記の幅寸法ｔのレーザ光が回転テーブル２の中心側から外周側に亘って天板１１を介して当該回転テーブル２上に到達するように、回転テーブル２の回転方向において寸法ｔと同程度の寸法となるように形成されている。

この例では直径３００ｍｍのウエハＷを被処理基板としており、この場合既述の凸状部４は、回転テーブル２の回転中心から１４０ｍｍ外周側に離れた部位（後述の突出部５との境界部位）においては、周方向の長さ（回転テーブル２と同心円の円弧の長さ）が例えば１４６ｍｍであり、ウエハＷの載置領域（凹部２４）の最も外側部位においては、周方向の長さが例えば５０２ｍｍである。なお、当該外側部位において分離ガスノズル４１（４２）の両脇から夫々左右に位置する凸状部４の周方向の長さでみれば、この長さは２４６ｍｍである。

また図４（ａ）に示すように凸状部４の下面即ち天井面４４における回転テーブル２の表面までの高さｈは、例えば０．５ｍｍから１０ｍｍであってもよく、約４ｍｍであると好適である。この場合、回転テーブル２の回転数は例えば１ｒｐｍ〜５００ｒｐｍに設定されている。そのため分離領域Ｄの分離機能を確保するためには、回転テーブル２の回転数の使用範囲などに応じて、凸状部４の大きさや凸状部４の下面（第１の天井面４４）と回転テーブル２の表面との高さｈを例えば実験などに基づいて設定することになる。なお分離ガスとしては、窒素（Ｎ2）ガスに限られずアルゴン（Ａｒ）ガスなどの不活性ガスなどを用いることができるが、このようなガスに限らず水素（Ｈ2）ガスなどであってもよく、成膜処理に影響を与えないガスであれば、ガスの種類に関しては特に限定されるものではない。

一方、天板１１の下面には、図４及び図８に示すように回転テーブル２におけるコア部２１よりも外周側の部位と対向するようにかつ当該コア部２１の外周に沿って突出部５が設けられている。この突出部５は凸状部４における前記回転中心側の部位と連続して形成されており、その下面が凸状部４の下面（天井面４４）と同じ高さに形成されている。図２及び図３は、前記天井面４５よりも低くかつ分離ガスノズル４１、４２よりも高い位置にて天板１１を水平に切断して示している。なお突出部５と凸状部４とは、必ずしも一体であることに限られるものではなく、別体であってもよい。

凸状部４及び分離ガスノズル４１（４２）の組み合わせ構造の作り方については、凸状部４をなす１枚の扇型プレートの中央に溝部４３を形成してこの溝部４３内に分離ガスノズル４１（４２）を配置する構造に限らず、２枚の扇型プレートを用い、分離ガスノズル４１（４２）の両側位置にて天板本体の下面にボルト締めなどにより固定する構成などであってもよい。

真空容器１の天板１１の下面、つまり回転テーブル２のウエハ載置領域（凹部２４）から見た天井面は既述のように第１の天井面４４とこの天井面４４よりも高い第２の天井面４５とが周方向に存在するが、図１では、高い天井面４５が設けられている領域についての縦断面を示している。扇型の凸状部４の周縁部（真空容器１の外縁側の部位）は図２に示されているように回転テーブル２の外端面に対向するようにＬ字型に屈曲して屈曲部４６を形成している。扇型の凸状部４は天板１１側に設けられていて、容器本体１２から取り外せるようになっていることから、前記屈曲部４６の外周面と容器本体１２との間には僅かに隙間がある。この屈曲部４６も凸状部４と同様に両側から反応ガスが侵入することを防止して、両反応ガスの混合を防止する目的で設けられており、屈曲部４６の内周面と回転テーブル２の外端面との隙間、及び屈曲部４６の外周面と容器本体１２との隙間は、例えば回転テーブル２の表面に対する天井面４４の高さｈと同様の寸法に設定されている。この例においては、回転テーブル２の表面側領域からは、屈曲部４６の内周面が真空容器１の内周壁を構成していると見ることができる。

容器本体１２の内周壁は、分離領域Ｄにおいては前記屈曲部４６の外周面と接近して垂直面に形成されているが、分離領域Ｄ以外の部位においては、図１に示すように例えば回転テーブル２の外端面と対向する部位から底面部１４に亘って縦断面形状が矩形に切り欠かれて外方側に窪んだ構造になっている。この窪んだ部分における既述の第１の処理領域Ｐ１及び第２の処理領域Ｐ２に連通する領域を夫々第１の排気領域Ｅ１及び第２の排気領域Ｅ２と呼ぶことにすると、これらの第１の排気領域Ｅ１及び第２の排気領域Ｅ２の底部には図１及び図３に示すように例えば夫々排気口６１、６２が形成されている。図１に示すようにこれら排気口６１、６２は各々排気管６３を介して真空排気手段である例えば共通の真空ポンプ６４に接続されている。なお図１中、６５は圧力調整手段であり、各々の排気管６３毎に設けられている。

排気口６１、６２は、分離領域Ｄの分離作用が確実に働くように、図３に示すように平面で見たときに前記分離領域Ｄの前記回転方向両側に設けられている。詳しく言えば、回転テーブル２の回転中心から見て第１の処理領域Ｐ１とこの第１の処理領域Ｐ１に対して例えば回転方向下流側に隣接する分離領域Ｄとの間に第１の排気口６１が形成され、回転テーブル２の回転中心から見て第２の処理領域Ｐ２とこの第２の処理領域Ｐ２に対して例えば回転方向下流側に隣接する分離領域Ｄとの間に第２の排気口６２が形成されている。この排気口６１はＢＴＢＡＳガスの排気を専用に行うように、また排気口６２はＯ3ガスの排気を専用に行うようにその位置が設定されている。この例では一方の排気口６１は、第１の反応ガスノズル３１とこの反応ガスノズル３１に対して前記回転方向下流側に隣接する分離領域Ｄの第１の反応ガスノズル３１側の縁の延長線との間に設けられ、また他方の排気口６２は、第２の反応ガスノズル３２とこの反応ガスノズル３２に対して前記回転方向下流側に隣接する分離領域Ｄの第２の反応ガスノズル３２側の縁の延長線との間に設けられている。即ち、第１の排気口６１は、図３中に一点鎖線で示した回転テーブル２の中心と第１の処理領域Ｐ１とを通る直線Ｌ１と、回転テーブル２の中心と前記第１の処理領域Ｐ１の下流側に隣接する分離領域Ｄの上流側の縁を通る直線Ｌ２との間に設けられ、第２の排気口６２は、この図３に二点鎖線で示した回転テーブル２の中心と第２の処理領域Ｐ２とを通る直線Ｌ３と、回転テーブル２の中心と前記第２の処理領域Ｐ２の下流側に隣接する分離領域Ｄの上流側の縁を通る直線Ｌ４との間に位置している。

排気口の設置数は２個に限られるものではなく、例えば３個以上であってもよい。また、この例では排気口６１、６２は回転テーブル２よりも低い位置に設けることで真空容器１の内周壁と回転テーブル２の周縁との間の隙間から排気するようにしているが、真空容器１の底面部に設けることに限られず、真空容器１の側壁に設けてもよい。更に、排気口６１、６２は、真空容器１の側壁に設ける場合には、回転テーブル２よりも高い位置に設けるようにしてもよい。このように排気口６１、６２を設けることにより回転テーブル２上のガスは、回転テーブル２の外側に向けて流れるため、回転テーブル２に対向する天井面から排気する場合に比べてパーティクルの巻上げが抑えられるという観点において有利である。

前記回転テーブル２の周縁付近の下方側には、回転テーブル２の上方空間から排気領域Ｅに至るまでの雰囲気と回転テーブル２の下方領域の雰囲気とを区画するために、回転テーブル２の周縁部に沿って周方向に亘ってカバー部材７１が設けられている。このカバー部材７１は上縁が外側に屈曲されてフランジ形状に形成され、その屈曲面と回転テーブル２の下面との間の隙間を小さくして、カバー部材７１内に外方からガスが侵入することを抑えている。

回転テーブル２の下方領域における回転中心寄りの部位における底面部１４は、回転テーブル２の下面の中心部付近、コア部２１に接近してその間は狭い空間になっており、また当該底面部１４を貫通する回転軸２２の貫通穴についてもその内周面と回転軸２２との隙間が狭くなっていて、これら狭い空間は前記ケース体２０内に連通している。そして前記ケース体２０にはパージガスであるＮ_２ガスを前記狭い空間内に供給してパージするためのパージガス供給管７２が設けられている。また真空容器１の底面部１４には、回転テーブル２の下方側位置にて周方向の複数部位に、この回転テーブル２の下方領域をパージするためのパージガス供給管７３が設けられている。

このようにパージガス供給管７２、７３を設けることにより図８にパージガスの流れを矢印で示すように、ケース体２０内から回転テーブル２の下方領域に至るまでの空間がＮ_２ガスでパージされ、このパージガスが回転テーブル２とカバー部材７１との間の隙間から排気領域Ｅを介して排気口６１、６２に排気される。これによって既述の第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２との一方から回転テーブル２の下方を介して他方側にＢＴＢＡＳガスあるいはＯ3ガスが回り込むことが防止されるため、このパージガスは分離ガスの役割も果たしている。

また真空容器１の天板１１の中心部には分離ガス供給管５１が接続されていて、天板１１とコア部２１との間の空間５２に分離ガスであるＮ_２ガスを供給するように構成されている。この空間５２に供給された分離ガスは、図８に示すように前記突出部５と回転テーブル２との狭い隙間５０を介して回転テーブル２のウエハ載置領域側の表面に沿って周縁に向けて吐出されることになる。この突出部５で囲まれる空間には分離ガスが満たされているので、第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２との間で回転テーブル２の中心部を介して反応ガス（ＢＴＢＡＳガス及びＯ3ガス）が混合することを防止している。即ち、この成膜装置は、第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２との雰囲気を分離するために回転テーブル２の回転中心部と天板１１とにより区画され、分離ガスがパージされると共に当該回転テーブル２の表面に分離ガスを吐出する吐出口が前記回転方向に沿って形成された中心部領域Ｃを備えているということができる。なおここでいう吐出口は前記突出部５と回転テーブル２との狭い隙間５０に相当する。

更に真空容器１の側壁には図２、図３に示すように外部の搬送アーム１０と回転テーブル２との間で基板であるウエハＷの受け渡しを行うための搬送口１５が形成されており、この搬送口１５は図示しないゲートバルブにより開閉されるようになっている。また回転テーブル２におけるウエハ載置領域である凹部２４はこの搬送口１５に臨む位置にて搬送アーム１０との間でウエハＷの受け渡しが行われることから、回転テーブル２の下方側において当該受け渡し位置に対応する部位に、凹部２４を貫通してウエハＷを裏面から持ち上げるための受け渡し用の昇降ピン及びその昇降機構（いずれも図示せず）が設けられている。

また、この成膜装置には、装置全体の動作のコントロールを行うためのコンピュータからなる制御部１００が設けられており、この制御部１００のメモリ内には後述の成膜処理及び改質処理を行うためのプログラムが格納されている。このプログラムは後述の装置の動作を実行するようにステップ群が組まれており、ハードディスク、コンパクトディスク、光磁気ディスク、メモリカード、フレキシブルディスクなどの記憶媒体から制御部１００内にインストールされる。

次に、上述の実施の形態の作用について説明する。先ず、図示しないゲートバルブを開き、外部から搬送アーム１０により搬送口１５を介してウエハＷを回転テーブル２の凹部２４内に受け渡す。この受け渡しは、凹部２４が搬送口１５に臨む位置に停止したときに凹部２４の底面の貫通孔を介して真空容器の底部側から不図示の昇降ピンが昇降することにより行われる。このようなウエハＷの受け渡しを回転テーブル２を間欠的に回転させて行い、回転テーブル２の５つの凹部２４内に夫々ウエハＷを載置する。続いてゲートバルブを閉じ、真空ポンプ６４により真空容器１内を引き切りの状態にした後、圧力調整手段６５により真空容器１内を予め設定した処理圧力に調整すると共に、回転テーブル２を時計回りに回転させる。そして、反応ガスノズル３１、３２から夫々ＢＴＢＡＳガス及びＯ3ガスを吐出すると共に、電源２０４からレーザ照射部２０１に対して例えば６７Ｊ／ｃｍ^２のエネルギー密度で、ウエハＷの表面が瞬時に例えば８００℃となるようにレーザ照射部２０１から回転テーブル２に向けてレーザ光を照射する。また、分離ガスノズル４１、４２から分離ガスであるＮ2ガスを所定の流量で吐出し、分離カス供給管５１及びパージガス供給管７２、７２からもＮ2ガスを所定の流量で吐出する。

回転テーブル２の回転によりウエハＷが第１の処理領域Ｐ１に到達すると、ウエハＷの表面にはＢＴＢＡＳガスが吸着する。次いで、第２の処理領域Ｐ２では、ウエハＷの表面にＯ3ガスが接触する。このＯ3ガスは、排気口６２からの排気により、あるいは回転テーブル２の回転に連れられて、ウエハＷと共に下流側に通流していく。そして、ウエハＷとＯ3ガスとが照射領域Ｐ３に到達すると、ウエハＷの表面が瞬時に例えば８００℃に加熱されるので、図９に示すように、Ｏ3ガスとウエハＷ上に吸着したＢＴＢＡＳガスとが反応して、つまりＢＴＢＡＳガスが酸化されてシリコン酸化膜の分子層が１層あるいは複数層形成される。

この時、レーザ光による加熱方法に代えて、例えばヒーターなどにより従来のＡＬＤ法におけるウエハＷの加熱温度例えば３５０℃程度にウエハＷを加熱した場合には、例えばＢＴＢＡＳの残留基などが残り、膜中に例えば水分（ＯＨ基）や有機物などの不純物が含まれてしまう場合がある。しかし、レーザ光を用いてウエハＷの表面を瞬時に上記のように高い温度に加熱することによって、シリコン酸化膜の生成と共に、当該シリコン酸化膜から上記の不純物が放出されたり、シリコン酸化膜内の元素が再配列されてシリコン酸化膜の緻密化（高密度化）が図られたりすることになる。いわば、レーザ光により、成膜処理と共にシリコン酸化膜の改質処理が行われていることになる。従って、このシリコン酸化膜は、従来のＡＬＤ法によって成膜した場合よりも、緻密化してウェットエッチングに対する耐性が向上することになる。尚、シリコン酸化膜と共に生成した副生成物は、Ｎ2ガスやＯ3ガスと共に排気口６２に向かって排気されていく。
こうしてウエハＷが帯状に形成された照射領域Ｐ３を通過することにより、面内に亘ってシリコン酸化膜の成膜処理と改質処理とが行われることになる。そして、回転テーブル２の回転によりＢＴＢＡＳガスの吸着と、ＢＴＢＡＳガスの酸化と、成膜処理及び改質処理と、が行われてシリコン酸化膜が順次積層されていき、ウエハＷの面内に亘って、更には膜厚方向において、緻密で且つウェットエッチングに対する耐性が高い薄膜が形成されることになる。

この時、第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２との間においてＮ2ガスを供給し、また中心部領域Ｃにおいても分離ガスであるＮ2ガスを供給しているので、図１０に示すようにＢＴＢＡＳガスとＯ3ガスとが混合しないように各ガスが排気されることとなる。また、分離領域Ｄにおいては、屈曲部４６と回転テーブル２の外端面との間の隙間が既述のように狭くなっているので、ＢＴＢＡＳガスとＯ3ガスとは、回転テーブル２の外側を介しても混合しない。従って、第１の処理領域Ｐ１の雰囲気と第２の処理領域Ｐ２の雰囲気とが完全に分離され、ＢＴＢＡＳガスは排気口６１に、またＯ3ガスは排気口６２に夫々排気される。この結果、ＢＴＢＡＳガスとＯ3ガスとが雰囲気中においてもウエハＷ上においても混じり合うことがない。

また、この例では反応ガスノズル３１、３２が配置されている第２の天井面４５の下方側の空間に沿った容器本体１２の内周壁においては、既述のように内周壁が切り欠かれて広くなっており、この広い空間の下方に排気口６１、６２が位置しているので、第１の天井面４４の下方側の狭隘な空間及び前記中心部領域Ｃの各圧力よりも第２の天井面４５の下方側の空間の圧力の方が低くなる。
なお、回転テーブル２の下方側をＮ2ガスによりパージしているため、排気領域Ｅに流入したガスが回転テーブル２の下方側を潜り抜けて、例えばＢＴＢＡＳガスがＯ3ガスの供給領域に流れ込むといったおそれは全くない。

ここで処理パラメータの一例について記載しておくと、回転テーブル２の回転数は、３００ｍｍ径のウエハＷを被処理基板とする場合例えば１ｒｐｍ〜５００ｒｐｍ、プロセス圧力は例えば１０６７Ｐａ（８Ｔｏｒｒ）、ＢＴＢＡＳガス及びＯ3ガスの流量は例えば夫々１００ｓｃｃｍ及び１００００ｓｃｃｍ、分離ガスノズル４１、４２からのＮ2ガスの流量は例えば２００００ｓｃｃｍ、真空容器１の中心部の分離ガス供給管５１からのＮ2ガスの流量は例えば５０００ｓｃｃｍである。また１枚のウエハＷに対する反応ガス供給のサイクル数、即ちウエハＷが処理領域Ｐ１、Ｐ２及び照射領域Ｐ３の各々を通過する回数は目標膜厚に応じて変わるが、例えば１０００回である。

上述の実施の形態によれば、回転テーブル２を回転させてウエハＷ上にＢＴＢＡＳガスを吸着させ、次いでウエハＷの表面にＯ3ガスを供給してウエハＷの表面に吸着したＢＴＢＡＳガスを酸化させてシリコン酸化膜を成膜するにあたって、ウエハＷを加熱してシリコン酸化膜（反応生成物）を生成させるための加熱手段として、回転テーブル２の内周側から外周側に亘って帯状にレーザ光を照射するレーザ照射部２０１を用いている。そのため、ウエハＷの表面を瞬時に加熱することができるので、例えばヒーターなどにより回転テーブル２上のウエハＷ全体を加熱する場合に比べて、反応生成物を生成させるための消費エネルギーを小さく抑えることができる。そのため、加熱手段（ヒーター）からの輻射熱を抑えることができるので、真空容器１内や装置全体を冷却する冷却機構を省略あるいは簡略化することができる。この時、レーザ光の光路（照射領域Ｐ３）が帯状に形成されているが、回転テーブル２の回転によりウエハＷが当該領域Ｐ３を通過してウエハＷの全面に亘ってレーザ光を照射することができるので、例えばウエハＷの表面全体に一度に面状のレーザ光を照射する場合よりも消費エネルギーを抑えることができる。また、レーザ光によりウエハＷの表層（表面）が瞬時に高温に加熱されるので、成膜処理と共に改質処理が行われるため、緻密で不純物の少なく、更にはウェットエッチングに対する耐性が大きい薄膜を得ることができる。また、レーザ照射部２０１によりウエハＷの表層を瞬時に加熱していることから、例えばアニール処理によりウエハＷ全体を加熱して改質処理を行う場合に比べて、ウエハＷに対する熱的なダメージを小さく抑えることができる。

また、レーザ光により成膜処理と共に改質処理を行っていることから、真空容器１の内部において成膜サイクルを行う度に改質処理を行っていることになり、回転テーブル２の周方向においてウエハＷが各処理領域Ｐ１、Ｐ２を通過する経路の途中において成膜処理に干渉しないように改質処理を行っているので、例えば薄膜の成膜が完了した後で改質処理を行うよりも短時間で改質処理を行うことができる。
更に、例えばウエハＷの表面にパターンが形成されている場合には、ウエハＷを加熱するための加熱手段としてレーザ光を用いることにより、パターン内部までレーザ光を到達させて面内に亘って均質な成膜処理及び改質処理を行うことができる。

更にまた、本実施の形態に係わる成膜装置は、回転テーブル２の回転方向に複数のウエハＷを配置し、回転テーブル２を回転させて第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２とを順番に通過させていわゆるＡＬＤ（あるいはＭＬＤ）を行うようにしているため、高いスループットで成膜処理を行うことができる。そして前記回転方向において第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２との間に低い天井面を備えた分離領域Ｄを設けると共に回転テーブル２の回転中心部と真空容器１とにより区画した中心部領域Ｃから回転テーブル２の周縁に向けて分離ガスを吐出し、前記分離領域Ｄの両側に拡散する分離ガス及び前記中心部領域Ｃから吐出する分離ガスと共に前記反応ガスが回転テーブル２の周縁と真空容器の内周壁との隙間を介して排気されるため、両反応ガスの混合を防止することができ、この結果良好な成膜処理を行うことができるし、回転テーブル２上において反応生成物が生じることが全くないか極力抑えられ、パーティクルの発生が抑えられる。なお本発明は、回転テーブル２に１個のウエハＷを載置する場合にも適用できる。

上記の反応生成物を成膜するための処理ガスとしては、第１の反応ガスとして、ＤＣＳ[ジクロロシラン]、ＨＣＤ[ヘキサクロロジシラン]、ＴＭＡ[トリメチルアルミニウム]、３ＤＭＡＳ[トリスジメチルアミノシラン]、ＴＥＭＡＺ[テトラキスエチルメチルアミノジルコニウム]、ＴＥＭＨＦ[テトラキスエチルメチルアミノハフニウム]、Ｓｒ(ＴＨＤ)2[ストロンチウムビステトラメチルヘプタンジオナト]、Ｔｉ(ＭＰＤ)(ＴＨＤ)[チタニウムメチルペンタンジオナトビステトラメチルヘプタンジオナト]、モノアミノシランなどを採用し、これらの原料ガスを酸化する酸化ガスである第２の反応ガスとして水蒸気などを採用しても良い。また、例えばＳｉを含む第１の反応ガス（例えばジクロロシランガス）とＮを含む第２の反応ガス（例えばアンモニアガス）とを用いてＳｉＮ膜を成膜するプロセスに本発明を適用しても良い。

上記の実施の形態では、１つのレーザ照射部２０１により成膜処理と改質処理とを行うようにしたが、例えばこのレーザ照射部２０１を回転テーブル２の回転方向に沿って複数例えば２つ並べて配置しても良い。この場合には、夫々のレーザ照射部２０１の光源２０２（レーザ光の照射波長）を変えても良い。具体的には、複数のレーザ照射部２０１のうち、例えば回転テーブル２の回転方向上流側（搬送口１５側）における一のレーザ照射部２０１については成膜処理だけを行うために、赤外領域例えば半導体レーザーのレーザ光を照射できるように構成し、当該一のレーザ照射部２０１の下流側（第１の反応ガスノズル３１側）における他のレーザ照射部２０１については改質処理だけを行うために、あるいは成膜処理と共に改質処理を行うために、紫外領域例えばエキシマレーザーのレーザ光を照射できるように構成しても良い。即ち、３００℃〜５００℃で成膜したＳｉＯ_２膜（シリコン酸化膜）は、ＯＨ基を多く含んでいる場合があり、このＯＨ基は膜質劣化の一つの要因である。このＯ−Ｈ結合の結合解離エネルギーは４２４〜４９３ｋＪ／ｍｏｌ（４．４〜５．１ｅＶ）であり、その結合解離エネルギーは２４０〜２８０ｎｍの紫外光のエネルギーに相当する。従って、この紫外領域のレーザ光をウエハＷに照射することにより、膜中のＯＨ基を低減あるいは除去できる。この場合には、上記一（赤外領域）のレーザ照射部２０１に対して既述の実施の形態におけるエネルギー密度よりも小さいエネルギー密度例えば３０Ｊ／ｃｍ^２で成膜処理を行い、他（紫外領域）のレーザ照射部２０１では波長が例えば２４８ｎｍのＫｒＦレーザ光を照射して改質処理を行う。つまり、複数のレーザ照射部２０１において、レーザ光の光源２０２とレーザ照射部２０１のエネルギー密度とを夫々調整することにより、成膜処理と改質処理とが個別に行われることになる。この場合においても、上記の実施の形態と同様の効果が得られる。

更に、成膜時の酸素源として供給するＯ_３ガスは、その熱分解によって活性酸素（Ｏ［３Ｐ］）を発生させ、この活性酸素がＢＴＢＡＳガスの酸化種となっている。ここで、Ｏ_３ガスの供給と同時に紫外レーザー例えば波長が２４８ｎｍのＫｒＦレーザ光を照射することで、Ｏ［３Ｐ］と比べてはるかに反応速度が高くなる活性酸素（Ｏ［１Ｄ］）を発生させることができる。そのため、紫外レーザ光を用いることにより、ＳｉＯ_２膜の生成（ＢＴＢＡＳの酸化）を速やかに行うことができる。従って、よりエネルギーの高い短波長のレーザ光例えばＸｅ_２エキシマレーザー（波長：１７２ｎｍ）を照射することにより、Ｏ_３ガスではなくＯ_２ガスから活性酸素（Ｏ［３Ｐ］、Ｏ［１Ｄ］）を直接発生させることができるので、Ｏ_３ガスの供給装置（オゾナイザー）が不要になり、装置コストを低減することができる。この時、紫外領域のレーザ光に代えて、エキシマランプを設けても良い。

また、上記の実施の形態では、レーザ照射部２０１により成膜処理と改質処理とを行うようにしたが、例えばレーザ照射部２０１に上記のように赤外領域の光源２０２を設けると共に、回転テーブル２の回転方向においてレーザ照射部２０１の下流側の分離領域Ｄとの間にプラズマユニットを設けて、照射領域Ｐ３において例えば３８Ｊ／ｃｍ^２のエネルギー密度でウエハＷを例えば４５０℃に瞬時に加熱して成膜処理だけを行い、次いでプラズマユニットにおいて改質処理を行っても良い。また、薄膜を成膜した後に別途外部のアニール装置においてアニール処理（改質処理）を行う場合には、同様にレーザ照射部２０１において成膜処理だけを行うようにしても良い。このような場合においても、回転テーブル２上の５枚のウエハＷを加熱するヒーターを設ける場合に比べて、装置の消費エネルギーを小さく抑えることができる。

更に、回転テーブル２上のウエハＷ全体を加熱するヒーターを設けて、このヒーターにより成膜処理を行うようにしても良い。そのような例について図１１を参照して説明すると、回転テーブル２と真空容器１の底面部１４との間の空間には、加熱手段であるヒータユニット７が周方向に亘って設けられており、回転テーブル２を介して回転テーブル２上のウエハＷをプロセスレシピで決められた温度、例えば４５０℃に加熱するように構成されている。また、この例では、光源２０２（レーザ光の波長）及びレーザ照射部２０１のエネルギー密度としては、成膜処理と改質処理とを行う場合と夫々同様に設定されることになる。

この場合には、第２の処理領域Ｐ２にてＯ3ガスによりウエハＷの表面に吸着したＢＴＢＡＳガスが酸化されてシリコン酸化膜が生成する。そして、このシリコン酸化膜中に不純物が含まれている場合には、照射領域Ｐ３において膜中から不純物が排出されて改質処理が行われることになる。この場合においても、ヒータユニット７だけを用いて成膜処理と改質処理とを行う場合よりも、消費エネルギーを抑えることができる。つまり、レーザ照射部２０１により成膜処理と改質処理との少なくとも一方を行うようにすれば良い。また、ヒータユニット７及びレーザ照射部２０１により成膜処理だけを行うようにしても良い。

また、上記の例では、レーザ照射部２０１として１つの光源２０２から照射されるレーザ光を光学部材２０３を用いて帯状に台形状に延伸させたが、回転テーブル２の中心側から外周側に向かって広がる扇形状となるように照射領域Ｐ３を形成しても良いし、ライン状または面状（例えばウエハＷと同径の円）に形成しても良い。また、複数の光源２０２と光学部材２０３とを回転テーブル２の内周側から外周側に並べても良いし、更には１つの光源２０２を用いると共に、照射領域Ｐ３の下方位置にてウエハＷを停止させ、図示しないミラーを用いてレーザ光を回転テーブル２の内周側から外周側に亘って走査し、次いで僅かにウエハＷを移動させて再度レーザ光を走査して、順次ウエハＷの移動とレーザ光の走査とを繰り返して面内に亘ってレーザ光を照射するようにしても良い。更に、波長の異なる複数の光源２０２を配置しておき、例えば成膜する膜種などに応じてレーザ光の波長（励起材料）を変えるようにしても良い。このレーザ照射部２０１の設置位置としては、既述のように第２の反応ガスノズル３２と、回転テーブル２の回転方向において第２の反応ガスノズル３２の下流側の分離領域Ｄの回転方向上流側の縁と、の間であれば良いが、例えば第２の反応ガスノズル３２の上方位置に配置しても良い。

そして、前記分離ガス供給ノズル４１（４２）の両側に各々位置する狭隘な空間を形成する前記第１の天井面４４は、図１２（ａ）、図１２（ｂ）に前記分離ガス供給ノズル４１を代表して示すように例えば３００ｍｍ径のウエハＷを被処理基板とする場合、ウエハＷの中心ＷＯが通過する部位において回転テーブル２の回転方向に沿った幅寸法Ｌが５０ｍｍ以上であることが好ましい。凸状部４の両側から当該凸状部４の下方（狭隘な空間）に反応ガスが侵入することを有効に阻止するためには、前記幅寸法Ｌが短い場合にはそれに応じて第１の天井面４４と回転テーブル２との間の距離も小さくする必要がある。更に第１の天井面４４と回転テーブル２との間の距離をある寸法に設定したとすると、回転テーブル２の回転中心から離れる程、回転テーブル２の速度が速くなってくるので、反応ガスの侵入阻止効果を得るために要求される幅寸法Ｌは回転中心から離れる程長くなってくる。このような観点から考察すると、ウエハＷの中心ＷＯが通過する部位における前記幅寸法Ｌが５０ｍｍよりも小さいと、第１の天井面４４と回転テーブル２との距離をかなり小さくする必要があるため、回転テーブル２を回転したときに回転テーブル２あるいはウエハＷと天井面４４との衝突を防止するために、回転テーブル２の振れを極力抑える工夫が要求される。更にまた回転テーブル２の回転数が高い程、凸状部４の上流側から当該凸状部４の下方側に反応ガスが侵入しやすくなるので、前記幅寸法Ｌを５０ｍｍよりも小さくすると、回転テーブル２の回転数を低くしなければならず、スループットの点で得策ではない。従って幅寸法Ｌが５０ｍｍ以上であることが好ましいが、５０ｍｍ以下であっても本発明の効果が得られないというものではない。即ち、前記幅寸法ＬがウエハＷの直径の１／１０〜１／１であることが好ましく、約１／６以上であることがより好ましい。なお、図１２（ａ）においては図示の便宜上、凹部２４の記載を省略してある。

また本発明は、分離ガスノズル４１（４２）の両側に狭隘な空間を形成するために低い天井面（第１の天井面）４４を設けることが必要であるが、反応ガスノズル３１、３２の両側にも同様の低い天井面を設け、これら天井面を連続させる構成、つまり分離ガスノズル４１（４２）、反応ガスノズル３１（３２）が設けられる箇所以外は、回転テーブル２に対向する領域全面に凸状部４を設ける構成としても同様の効果が得られる。この構成は別の見方をすれば、分離ガスノズル４１（４２）の両側の第１の天井面４４が反応ガスノズル３１、３２にまで広がった例である。この場合には、分離ガスノズル４１（４２）の両側に分離ガスが拡散し、反応ガスノズル３１、３２の両側に反応ガスが拡散し、両ガスが凸状部４の下方側（狭隘な空間）にて合流するが、これらのガスは排気口６１（６２）から排気されることになる。

以上の実施の形態では、回転テーブル２の回転軸２２が真空容器１の中心部に位置し、回転テーブル２の中心部と真空容器１の上面部との間の空間に分離ガスをパージしているが、本発明は図１３に示すように構成してもよい。図１３の成膜装置においては、真空容器１の中央領域の底面部１４が下方側に突出していて駆動部の収容空間８０を形成していると共に、真空容器１の中央領域の上面に凹部８０ａが形成され、真空容器１の中心部において収容空間８０の底部と真空容器１の前記凹部８０ａの上面との間に支柱８１を介在させて、第１の反応ガスノズル３１からのＢＴＢＡＳガスと第２の反応ガスノズル３２からのＯ3ガスとが前記中心部を介して混ざり合うことを防止している。

回転テーブル２を回転させる機構については、支柱８１を囲むように回転スリーブ８２を設けてこの回転スリーブ８２に沿ってリング状の回転テーブル２を設けている。そして前記収容空間８０にモーター８３により駆動される駆動ギヤ部８４を設け、この駆動ギヤ部８４により、回転スリーブ８２の下部の外周に形成されたギヤ部８５を介して当該回転スリーブ８２を回転させるようにしている。８６、８７及び８８は軸受け部である。また前記収容空間８０の底部にパージガス供給管７４を接続すると共に、前記凹部８０ａの側面と回転スリーブ８２の上端部との間の空間にパージガスを供給するためのパージガス供給管７５を真空容器１の上部に接続している。図１３では、前記凹部８０ａの側面と回転スリーブ８２の上端部との間の空間にパージガスを供給するための開口部は左右２箇所に記載してあるが、回転スリーブ８２の近傍領域を介してＢＴＢＡＳガスとＯ3ガスとが混じり合わないようにするために、開口部（パージガス供給口）の配列数を設計することが好ましい。

図１３の実施の形態では、回転テーブル２側から見ると、前記凹部８０ａの側面と回転スリーブ８２の上端部との間の空間は分離ガス吐出孔に相当し、そしてこの分離ガス吐出孔、回転スリーブ８２及び支柱８１により、真空容器１の中心部に位置する中心部領域が構成される。

更にまた、実施の形態に係わる各種の反応ガスノズルを適用可能な成膜装置は、図１、図２等に示した回転テーブル型の成膜装置に限定されるものではない。例えば回転テーブル２に替えてベルトコンベア上にウエハＷを載置し、互いに区画された処理室内にウエハＷを搬送して成膜処理を行うタイプの成膜装置に本発明の各反応ガスノズルを適用してもよいし、また固定された載置台上にウエハＷを１枚ずつ載置して成膜を行う枚葉式の成膜装置に適用してもよい。更に、各反応ガスノズル３１、３２及びレーザ照射部２０１に対して回転テーブル２を回転させるようにしたが、回転テーブル２に対して反応ガスノズル３１、３２及びレーザ照射部２０１を回転させるように、つまり反応ガスノズル３１、３２及びレーザ照射部２０１と回転テーブル２とを相対的に回転させるようにしても良い。この場合には、反応ガスノズル３１、３２及びレーザ照射部２０１の回転方向が相対的回転方向上流側となる。

Ｗウエハ
１真空容器
２回転テーブル
３１第１の反応ガスノズル
３２第２の反応ガスノズル
４１、４２分離ガスノズル
６１、６２排気口
Ｐ１第１の処理領域
Ｐ２第２の処理領域
Ｐ３照射領域
２０１レーザ照射部
２０２光源
２０３光学部材
２０４電源
２０６透明窓

Claims

真空容器内にて互いに反応する少なくとも２種類の反応ガスを順番に基板の表面に供給しかつこの供給サイクルを実行することにより反応生成物の層を多数積層して薄膜を形成する成膜装置において、
前記真空容器内に設けられ、基板を載置するための基板載置領域を有するテーブルと、
このテーブル上の前記基板に第１の反応ガスを供給するための第１の反応ガス供給手段と、
前記テーブル上の前記基板に第２の反応ガスを供給するための第２の反応ガス供給手段と、
前記基板載置領域に対向するようにかつ前記基板載置領域上の基板における前記テーブルの中心側の端部と前記テーブルの外周側の端部との間に亘って帯状にレーザ光を照射するように設けられ、前記基板上にて第１の反応ガスの成分と第２の反応ガスの成分とを反応させて反応生成物を生成させるためのレーザ照射部と、
前記第１の反応ガス供給手段、前記第２の反応ガス供給手段及び前記レーザ照射部と前記テーブルとを相対的に回転させるための回転機構と、
前記真空容器内を排気するための真空排気手段と、を備え、
前記第１の反応ガス供給手段、前記第２の反応ガス供給手段及び前記レーザ照射部は、前記相対的な回転時に前記第１の反応ガスが供給される第１の処理領域、前記第２の反応ガスが供給される第２の処理領域及び前記レーザ光が照射される照射領域の順に基板が位置するように配置されていることを特徴とする成膜装置。
前記レーザ照射部は、前記基板上に反応生成物を生成させることに加えて、当該反応生成物の改質を行うためのものであることを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
前記レーザ照射部は、第１の反応ガスの成分と第２の反応ガスの成分とを反応させる代わりに、前記基板上の前記反応生成物を改質するためのものであることを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
前記第１の処理領域と前記第２の処理領域との雰囲気を分離するために、前記テーブルの相対的回転方向においてこれら処理領域の間に各々設けられ、分離ガス供給手段から分離ガスが供給される分離領域を備え、
前記照射領域は、前記第２の処理領域と、当該第２の処理領域の前記相対的回転方向下流側に位置する分離領域と、の間に配置されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の成膜装置。
真空容器内にて互いに反応する少なくとも２種類の反応ガスを順番に基板の表面に供給しかつこの供給サイクルを実行することにより反応生成物の層を多数積層して薄膜を形成する成膜方法において、
真空容器内に設けられたテーブルの基板載置領域に基板を載置する工程と、
前記真空容器内を真空排気する工程と、
第１の反応ガス供給手段、第２の反応ガス供給手段及びレーザ照射部と前記テーブルとを相対的に回転させる工程と、
前記テーブル上の基板に前記第１の反応ガス供給手段から第１の反応ガスを供給する工程と、
前記テーブル上の基板に前記第２の反応ガス供給手段から第２の反応ガスを供給する工程と、
次いで、前記レーザ照射部から、前記基板における前記テーブルの中心側の端部と前記テーブルの外周側の端部との間に亘って帯状にレーザ光を照射することにより、前記基板上にて第１の反応ガスの成分と第２の反応ガスの成分とを反応させて反応生成物を生成させる工程と、を含むことを特徴とする成膜方法。
前記反応生成物を生成させる工程は、反応生成物の生成に加えて、当該反応生成物の改質を行う工程であることを特徴とする請求項５に記載の成膜方法。
前記反応生成物を生成させる工程は、第１の反応ガスの成分と第２の反応ガスの成分とを反応させて反応生成物を生成させる代わりに、前記基板上の前記反応生成物を改質する工程であることを特徴とする請求項５に記載の成膜方法。
前記基板を載置する工程の後に、前記第１の反応ガスが供給される第１の処理領域と前記第２の反応ガスが供給される第２の処理領域との雰囲気を分離するために、前記テーブルの相対的回転方向においてこれら処理領域の間に各々設けられた分離領域に対して分離ガス供給手段から分離ガスを供給する工程を行うことを特徴とする請求項５ないし７のいずれか一つに記載の成膜方法。
真空容器内にて互いに反応する少なくとも２種類の反応ガスを順番に基板の表面に供給しかつこの供給サイクルを実行することにより反応生成物の層を多数積層して薄膜を形成する成膜装置に用いられるコンピュータプログラムを格納した記憶媒体において、
前記コンピュータプログラムは、請求項５ないし８のいずれか一つに記載の成膜方法を実施するようにステップが組まれていることを特徴とする記憶媒体。