JP2013065791A

JP2013065791A - 基板処理装置及び半導体装置の製造方法

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Publication number: JP2013065791A
Application number: JP2011204726A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Takano; 高野　　智
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2011-09-20
Filing date: 2011-09-20
Publication date: 2013-04-11
Anticipated expiration: 2031-09-20
Also published as: JP5875809B2

Abstract

【課題】複数の種類のガスを用いる場合においても、所望の膜質を得られる基板処理装置及び半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】基板処理装置１０は、複数の基板９００を円周方向に支持するサセプタ６０と、サセプタを回転させる回転機構１２０と、サセプタの支持面６２上の空間に設けられた複数の領域と、これらの複数の領域にガスを供給するガス供給部２００と、を有し、ガス供給部２００は、複数の領域における隣り合う領域で同じガスを供給するか、若しくは複数の領域における隣り合う領域で異なるガスを供給するかが選択可能な構成である。
【選択図】図１

Description

本発明は基板処理装置及び半導体装置の製造方法に関する。

特許文献１には、サセプタに装着された多数の基板上に薄膜を形成するための反応チャンバを備えた薄膜蒸着装置において、外部から反応チャンバの内部に、反応ガスを含む多数のガスを供給するガス供給手段；ガス供給手段から供給されるガスを工程目的に合うように分配して噴射するガス分配手段；ガス分配手段から分配されたそれぞれのガスを区画して収容し、ガスを滞留させる多数の反応セルを備えるガス滞留手段；ガス滞留手段を回転駆動させることにより、それぞれの反応セルで滞留するガスを基板に順次接触させる回転駆動手段；及び前記ガス滞留手段により滞留するガスを反応チャンバの外部に吸引するガス排出手段；を含むことを特徴とする薄膜蒸着装置が開示されている。

特表２００８−５２４８４２号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術では、複数の種類のガスを用いる場合に、それぞれのガスの基板への暴露時間を調整することが困難であるとの問題点があった。その結果、ガスの種類によっては、膜質等が所望のレベルに満たない場合があった。

本発明の目的は、複数の種類のガスを用いる場合においても、所望の膜質を得られる基板処理装置及び半導体装置の製造方法を提供することにある。

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。
複数の基板を円周方向に支持する基板支持部と、前記基板支持部を回転させる回転機構と、前記基板支持部の支持面上の空間に設けられた複数の領域と、前記領域にガスを供給するガス供給部と、を有し、前記ガス供給部は、前記複数の領域における隣り合う領域で同じガスを供給するか、若しくは前記複数の領域における隣り合う領域で異なるガスを供給するかが選択可能な構成である基板処理装置。

さらには、次の通りである。
複数の基板を円周方向に支持する基板支持部と、前記基板支持部を回転させる回転機構と、前記基板支持部の支持面上の空間に設けられた複数の領域と、前記領域にガスを供給するガス供給部と、を有し、前記ガス供給部は、前記複数の領域における隣り合う領域で同じガスを供給するか、若しくは前記複数の領域における隣り合う領域で異なるガスを供給するかが選択可能な構成である基板処理装置を用いた半導体装置の製造方法であって、前記基板支持部に基板が支持された状態で前記回転機構によって前記基板支持部を回転させ、回転している間、選択されたガスを前記複数の領域におけるそれぞれの領域に供給する半導体装置の製造方法。

本発明によれば、複数の種類のガスを用いる場合においても、所望の膜質を得られる基板処理装置及び半導体装置の製造方法を提供することができる。

本発明の実施形態に係る基板処理装置を側方から示す断面図であって、図２におけるＢ−Ｂ面の断面を示す断面図である。図１に示す基板処理装置を上方から示す断面図であって、図１におけるＡ−Ａ面断面を示す断面図である。図１に示す基板処理装置が有する搬入装置を示し、図３（ａ）は搬入装置の基板を搬入していない状態を上側から示す図であり、図３（ｂ）は、搬送装置が基板を処理室内に搬入している状態を上側から示す図である。図１に示す基板処理装置が有するガス供給部の構成を示す模式図である。図１に示す基板処理装置が有する処理室内にガスを供給する方法を説明する図である。図１に示す基板書処理装置が有する処理室内の複数の領域のそれぞれに供給可能なガスの種類を示す図表である。図１に示す基板処理装置が有する制御部を示すブロック図である。図１に示す基板処装置が有する処理室内の複数の領域のそれぞれに供給されるガスの種類の一例を示す図である。図１に示す基板処理装置を用いた基板処理の工程を説明する流れ図である。

次に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１及び図２には、本発明の実施形態に係る基板処理装置１０が示されている。基板処理装置１０は、例えば半導体ウエハ等の基板９００を処理する装置であって、例えば、半導体集積回路装置の製造方法において、半導体装置が形成される半導体ウエハに、例えばプラズマ処理を施す基板処理装置として構成されている。

基板処理装置１０は、筐体１２を有する。筐体１２は、側壁部２２を備え、円筒形状であって、中空部を有し、その内部に基板を処理する空間である処理室１００を形成している。側壁部２２には、処理室１００内に基板９００を搬入するために用いられる搬入口２６が処理室１００の内部と外部とを連通させるように形成されている。また、側壁部２２には、処理室１００内から基板９００を搬出するために用いられる搬出口２８が処理室１００の内部と外部とを連通させるように形成されている。

また、基板処理装置１０は、搬入口２６を開閉するための搬入側ゲート部材３２を有する。また、基板処理装置１０は、搬出口２８を開閉するための搬出側ゲート部材３４を有する。

また、基板処理装置１０は、入口側予備室４０を有する。入口側予備室４０は、搬入口２６を介して処理室１００内と連結するように筐体１２に装着されていて、その内部を減圧することができるようになっている。入口側予備室４０には、予備加熱ヒータ４２が取り付けられている。予備加熱ヒータ４２は、処理室１００内に挿入する前に基板９００を加熱するために用いられる。

入口側予備室４０内には、搬入装置１５０（図３参照、図１、図２では図示を省略）が配置されている。搬入装置１５０は、入口側予備室４０内から処理室１００内へ基板９００を搬送するために用いられる。搬入装置１５０の詳細は後述する。

また、基板処理装置１０は、出口側予備室５０を有する。出口側予備室５０は、搬出口２８を介して処理室１００内と連結するように筐体１２に装着されていて、その内部を減圧することができるようになっている。出口側予備室５０には、予備冷却装置５２が取り付けられている。予備冷却装置５２は、処理室１００内から搬出された基板９００を冷却するために用いられる。

出口側予備室５０内には、搬出装置１６０（図７参照）が配置されている。搬出装置１６０は、処理室１００内から予備冷却装置５２へと基板９００を排出するために用いられる。搬出装置１６０の構成は、搬入装置１５０と同等である。

また、基板処理装置１０は、サセプタ６０を有する。サセプタ６０は、複数の基板９００を円周方向に支持し、基板支持部として用いられていて、処理室１００内に配置されている。サセプタ６０の重力方向における上向きの面は、基板を支持する基板支持面６２として用いられていて、この実施形態においては、基板支持面６２で、円周方向に８枚の基板９００を重力方向下側から支持している。サセプタ６０には、サセプタ６０を回転させる回転機構１２０が取り付けられている。回転機構１２０は、基板支持部を回転させる回転機構として用いられていて、回転機構１２０からの駆動伝達を受けて、サセプタ６０は、例えば図２に示す矢印ａ方向に回転する。

サセプタ６０には、基板支持面６２で支持する基板９００を加熱するための加熱部として用いられるヒータ６４が取り付けられている。ヒータ６４には、電力供給線を用い、スリップリング６６、電力調整装置６８を介して電源７０が接続されている。スプリッタリング６６は、サセプタ６０と一体として回転するヒータ６４に対して、停止した電源７０等から電源を供給するために用いられている。

電力調整装置６８には、信号線を用いて温度調整器７２が接続されている。温度調整器７２は、ヒータ６４近傍に配置された温度測定部７６によって測定された温度に基づいて、ヒータ６４の温度が予め設定された設定温度となるように電力調整装置６８と共にフィードバック制御を行う。

また、筐体１２の例えば下側の壁部には、処理室１００内のガスを排気するガス排気口１４が形成されている。ガス排気口１４には、排気管１３０を用いて、ガス排気口１４側から順に圧力調整装置１３２と、排気管バルブ１３４と、ポンプ１３６とが接続されている。圧力調整装置１３２と、排気管バルブ１３４と、ポンプ１３６とを制御することで、処理室１００内に圧力が制御され、処理室１００内の圧力が所定の値に調整される。

また、基板処理装置１０は、サセプタ６０の基板支持面６２にガスを供給するように、処理室１００内にガスを供給するガス供給部２００を有する。ガス供給部２００は、後述する領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃ、領域Ｄ、領域Ｅ、領域Ｇ、及び領域Ｈにガスを供給するガス供給部として用いられている。ガス供給部２００の詳細は、後述する。

また、基板処理装置１０は、仕切板８０を有している。仕切板８０は、サセプタ６０に隣接する基板支持面６２側の空間をサセプタ６０の径方向に仕切るように配置された仕切部として用いられている。仕切板８０は、例えば、筐体１２の上側の壁面の処理室１００側の部分（内側の部分）に装着されている。この実施形態においては、基板処理装置１０は、仕切板８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄ、８０ｅ、８０ｆ、８０ｇ、８０ｈとの８個の仕切板８０を有する。

また、仕切板８０は、後述する供給管２１０ａ、供給管２１０ｂ、供給管２１０ｃ、供給管２１０ｄ、供給管２１０ｅ、供給管２１０ｆ、供給管２１０ｇ、及び供給管２１０ｈ（図４参照）であって、互いに隣り合い、互いに異なる種類のガスを供給するものの間に、サセプタ６０の径方向に配置された仕切部として用いられている。

以下、サセプタ６０の上部であって、処理室１００内における仕切板８０ａと仕切板８０ｂとで囲まれる領域を領域Ａと、仕切板８０ｂと仕切板８０ｃとで囲まれる領域を領域Ｂと、仕切板８０ｃと仕切板８０ｄとで囲まれる領域を領域Ｃと、仕切板８０ｄと仕切板８０ｅとで囲まれる領域を領域Ｄと、仕切板８０ｅと仕切板８０ｆとで囲まれる領域を領域Ｅと、仕切板８０gと仕切板８０ｈとで囲まれる領域を領域Ｇと、仕切板８０ｈと仕切板８０ａとで囲まれる領域を領域Ｈと呼ぶ。以上のように、基板処理装置１０においては、サセプタ６０の基板支持面６２上の空間に複数の領域として用いられる領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃ、領域Ｄ、領域Ｅ、領域Ｇ、及び領域Ｈが設けられている。

また、基板処理装置１０は、供給管支持部材２７０を有する。供給管支持部材２７０は、処理室１００内に配置されていて、後述する供給管２１０ａ、供給管２１０ｂ、供給管２１０ｃ、供給管２１０ｄ、供給管２１０ｅ、供給管２１０ｆ、供給管２１０ｇ、及び供給管２１０ｈ（図４参照）を支持する。また、供給管支持部材２７０は円筒形状であって、内側に形成される空間から、領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃ、領域Ｄ、領域Ｅ、領域Ｆ、領域Ｇ、及び領域Ｈにそれぞれ連通する供給孔２７１が形成されている。

また、基板処理装置１０は、制御部として用いられるコントローラ８００を有している。コントローラ８００の詳細は後述する。

図３は、搬入装置１５０を示しており、図３（ａ）は基板９００の搬入を行っていない状態の搬入装置１５０を示し、図３（ｂ）は、基板９００を搬送中の搬入装置１５０を示している。図３（ａ）、図３（ｂ）に示されるように、搬入装置１５０は、多関節を備えたロボットアーム１５２を有し、ロボットアーム１５２の上に載置するようにして、基板９００を処理室１００内に搬送する。

図４には、ガス供給部２００が示されている。
図４に示されるように、ガス供給部２００は、領域Ａにガスを供給する供給管２１０ａと、領域Ｂにガスを供給する供給管２１０ｂと、領域Ｃにガスを供給する供給管２１０ｃと、領域Ｄにガスを供給する供給管２１０ｄと、領域Ｅにガスを供給する供給管２１０ｅと、領域Ｇにガスを供給する供給管２１０ｇと、領域Ｈにガスを供給する供給管２１０ｈとを有する。供給管２１０ａ、供給管２１０ｂ、供給管２１０ｃ、供給管２１０ｄ、供給管２１０ｅ、供給管２１０ｆ、供給管２１０ｇ、及び供給管２１０ｈは、先端部側が先述の供給管支持部材２７０（図２参照）に支持されていて、供給管支持部材２７０に支持される側の端部に、それぞれ開口部が形成されている。そして、これらの開口部と、供給管支持部材２７０に形成された供給孔２７１とを通過するようにして、処理室１００内にガスが供給される。

また、ガス供給部２００は、供給管２１０ａ、供給管２１０ｂ、供給管２１０ｃ、供給管２１０ｄ、供給管２１０ｅ、供給管２１０ｆ、供給管２１０ｇ、及び供給管２１０ｈの互いに隣り合う２つの供給管２１０を連結する連結用配管２１４を有し、バルブＶ１、バルブＶ２、バルブＶ３、バルブＶ４、バルブＶ５、バルブＶ６、バルブＶ７、及びバルブＶ８を有する。

バルブＶ１は連結用配管２１４の供給管２１０ａと供給管２１０ｂとを連結する位置に装着されていて、バルブＶ２は連結用配管２１４の供給管２１０ｂと供給管２１０ｃとを連結する位置に装着されていて、バルブＶ３は連結用配管２１４の供給管２１０ｃと供給管２１０ｄとを連結する位置に装着されていて、バルブＶ４は連結用配管２１４の供給管２１０ｄと供給管２１０ｅとを連結する位置に装着されていて、バルブＶ５は連結用配管２１４の供給管２１０ｅと供給管２１０ｆとを連結する位置に装着されていて、バルブＶ６は連結用配管２１４の供給管２１０ｆと供給管２１０ｇとを連結する位置に装着されていて、バルブＶ７は連結用配管２１４の供給管２１０ｇと供給管２１０ｈとを連結する位置に装着されていて、バルブＶ８は連結用配管２１４の供給管２１０ｈと供給管２１０ａとを連結する位置に装着されている。

供給管２１０ａには、ガスが供給される方向における上流側から順に、例えばオゾン（Ｏ_３）ガス供給装置２４０、マスフローコントローラ２４４ａ、バルブＶ１１、及びリモートプラズマ装置２４６が取り付けられている。

供給管２１０ｂには、マスフローコントローラ２４４ｂが取り付けられている。

供給管２１０ｃには、ガスが供給される方向における上流側から順に、例えば窒素（Ｎ２）ガス等のパージガスを供給するパージガス供給装置２５２、バルブＶ１２、及びマスフローコントローラ２４４ｃが取り付けられている。ここで、窒素ガスは第二のガスとして用いられていて、パージガス供給装置２５２は、第二のガスの供給源である第二のガス供給源として用いられている。

また、供給管２１０ｃと、バルブＶ１２と、マスフローコントローラ２４４ｃと、供給孔２７１であって供給管２１０ｃが接続されるもの（図２参照）とは、第３のガス供給ユニットとして用いられている。この第３のガス供給ユニットは、第２ガス（窒素ガス）を供給するために用いられる。

供給管２１０ｄには、マスフローコントローラ２４４ｄが取り付けられている。
また、供給管２１０ｅには、ガスが供給される上流側から順に、ジルコニウム（Ｚｒ）を含むジルコニウム含有ガスであり、第一のガスとして用いられるガスであるテトラキスエチルメチルアミノジルコニウム（Ｚｒ〔Ｎ（ＣＨ_３）ＣＨ_２ＣＨ_３〕_４、以下、ＴＥＭＡＺとする）ガスを供給するＴＥＭＡＺガス供給装置２５４、バルブＶ１３、及びマスフローコントローラ２４４ｅが取り付けられている。ここで、ＴＥＭＡＺガス供給装置２５４は、第一のガスを供給する第一のガス供給源として用いられている。また、供給管２１０ｅと、バルブＶ１３と、マスフローコントローラ２４４ｅと、供給孔２７１であって供給管２１０ｅが接続されるもの（図２参照）は、第一のガス（ＴＥＭＡＺガス）を供給するために用いられる第一のガス供給ユニットとして用いられている。

ここで、供給管２１０ｄと、マスフローコントローラ２４４ｄと、供給孔２７１であって供給管２１０ｄが接続されるもの（図２参照）と、バルブＶ３と、バルブＶ４とは、第二のガス（窒素ガス）を供給するために用いられる第二のガス供給ユニットとして用いられている。この第二のガス供給ユニットは、第一のガス供給源として用いられているＴＥＭＡＺガス供給装置２５４との間にバルブＶ４を有し、第二のガス供給源として用いられているパージガス供給装置２５６との間にバルブＶ３を有している。

供給管２１０ｆには、マスフローコントローラ２４４ｆが取り付けられている。
また、供給管２１０ｇには、ガスが供給される方向における上流側から順に、例えば窒素（Ｎ２）ガス等のパージガスを供給するパージガス供給装置２５６、バルブＶ１４、及びマスフローコントローラ２４４ｇが取り付けられている。ここで、先述のように窒素ガスは第二のガスとして用いられていて、パージガス供給装置２５６は、先述のパージガス供給装置２５２と同様に第二のガスの供給源である第二のガス供給源として用いられている。また、供給管２１０ｆと、マスフローコントローラ２４４ｆと、供給孔２７１であって供給管２１０ｆが接続されるもの（図２参照）と、バルブＶ５と、バルブＶ６とは、第二のガス（窒素ガス）を供給するために用いられる第二のガス供給ユニットとして用いられている。この第二のガス供給ユニットは、第一のガス供給源として用いられているＴＥＭＡＺガス供給装置２５４との間にバルブＶ５を有し、第二のガス供給源として用いられているパージガス供給装置２５６との間にバルブＶ６を有している。

また、供給管２１０ｇと、バルブＶ１４と、マスフローコントローラ２４４ｇと、供給孔２７１であって供給管２１０ｇが接続されるもの（図２参照）とは、第３のガス供給ユニットとして用いられている。この第３のガス供給ユニットは、第２ガス（窒素ガス）を供給するために用いられる。

供給管２１０ｈには、マスフローコントローラ２４４ｈが取り付けられている。

図５には、処理室１００内の領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃ、領域Ｄ、領域Ｅ、領域Ｆ、領域Ｇ、及び領域Ｈにガスが供給される様子が説明されている。図５における矢印は、それぞれが、領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃ、領域Ｄ、領域Ｅ、領域Ｆ、領域Ｇ、及び領域Ｈに供給されるガスの流れを示している。

図５に示すように、処理室１００内の領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃ、領域Ｄ、領域Ｅ、領域Ｆ、領域Ｇ、及び領域Ｈには、供給管支持部材２７０に形成された供給孔２７１を通過するようにしてガスが供給される。また、先述のように、供給管２１０ａ（図４参照）は、供給管支持部材２７０に支持される側の端部側に形成された開口部から排出されたガスが領域Ａに供給されるように、供給管支持部材２７０に支持されている。同様に、供給管２１０ｂ、供給管２１０ｃ、供給管２１０ｄ、供給管２１０ｅ、供給管２１０ｆ、供給管２１０ｇ、及び供給管２１０ｈは、供給管支持部材２７０に支持される側の端部側にそれぞれ形成された開口部から排出されたガスが、領域Ｂ、領域Ｃ、領域Ｄ、領域Ｅ、領域Ｆ、領域Ｇ、及び領域Ｈにそれぞれ供給されるように供給管支持部材２７０に支持されている。供給管支持部材２７０内は、各供給管２１０から供給されているガスが混合しないように、各供給管毎に区画されている。

図６は、処理室１００内の領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃ、領域Ｄ、領域Ｅ、領域Ｆ、領域Ｇ、及び領域Ｈに、供給可能なガスの種類を示す図表である。図６において、「○」は、該当する領域に該当するガスが供給可能なことを示す。また、図６において、空欄は、該当する領域に該当するガスが供給できないことを示す。

図６の第２行に示すように領域Ａには、オゾンガスが供給可能である。領域Ａに供給されるオゾンガスは、オゾンガス供給装置２４０から供給されたオゾンガスである。

図６の第３行に示すように、領域Ｂには、オゾンガスを供給することが可能であり、パージガスを供給することが可能である。領域Ｂに供給されるオゾンガスは、オゾンガス供給装置２４０から供給されたオゾンガスであり、領域Ｂに供給されるパージガスは、パージガス供給装置２５２から供給されたパージガスである。領域Ｂにオゾンガスを供給するか、パージガスを供給するかは、コントローラ８００が、バルブＶ１、バルブＶ２どちらかを開いた状態とするかによって決せされる。すなわち、バルブＶ１が開かれ、バルブＶ２が閉じられると、領域Ｂには、オゾンガスが供給される。一方、バルブＶ１が閉じられ、バルブＶ２が開かれると領域Ａにパージガスが供給される。

図６の第４行に示すように、領域Ｃには、パージガスが供給可能である。領域Ｄに供給されるパージガスは、パージガス供給装置２５２から供給されたパージガスである。

図６の第５行に示すように、領域Ｄには、パージガスを供給することが可能であり、ＴＥＭＡＺガスを供給することが可能である。領域Ｄに供給されるパージガスは、パージガス供給装置２５２から供給されたパージガスであり、領域Ｄに供給されるＴＥＭＡＺガスは、ＴＥＭＡＺガス供給装置２５４から供給されたＴＥＭＡＺガスである。領域Ｄにパージガスを供給するか、ＴＥＭＡＺガスを供給するかは、コントローラ８００が、バルブＶ３、バルブＶ４どちらかを開いた状態とするかによって決せされる。すなわち、バルブＶ３が開かれ、バルブＶ４が閉じられると、領域Ｄには、パージガスが供給される。一方、バルブＶ３が閉じられ、バルブＶ４が開かれると領域ＤにＴＥＭＡＺガスが供給される。

図６の第６行に示すように、領域Ｅには、ＴＥＭＡＺガスが供給可能である。領域Ｅに供給されるＴＥＭＡＺガスは、ＴＥＭＡＺガス供給装置２５４から供給されたＴＥＭＡＺガスである。

図６の第７行に示すように、領域Ｆには、ＴＥＭＡＺガスを供給することが可能であり、パージガスを供給することが可能である。領域Ｆに供給されるＴＥＭＡＺガスは、ＴＥＭＡＺガス供給装置２５４から供給されたＴＥＭＡＺガスであり、領域Ｆに供給されるパージガスは、パージガス供給装置２５６から供給されたパージガスである。領域ＦにＴＥＭＡＺガスを供給するか、パージガスを供給するかは、コントローラ８００が、バルブＶ５、バルブＶ６のどちらを開いた状態とするかによって決せされる。すなわち、バルブＶ５が開かれ、バルブＶ６が閉じられると、領域Ｆには、ＴＥＭＡＺガスが供給される。一方、バルブＶ５が閉じられ、バルブＶ６が開かれると領域Ｆにパージガスが供給される。

図６の第８行に示すように、領域Ｇには、パージガスが供給可能である。領域Ｇに供給されるパージガスは、パージガス供給装置２５６から供給されたパージガスである。

図６の第９行に示すように、領域Ｈには、パージガスを供給することが可能であり、オゾンガスを供給することが可能である。領域Ｈに供給されるパージガスは、パージガス供給装置２５６から供給されたパージガスであり、領域Ｈに供給されるオゾンガスは、オゾンガス供給装置２４０から供給されたオゾンガスである。領域Ｈにパージガスを供給するか、オゾンガスを供給するかは、コントローラ８００が、バルブＶ７、バルブＶ８のどちらを開いた状態とするかによって決せされる。すなわち、バルブＶ７が開かれ、バルブＶ８が閉じられると、領域Ｈには、パージガスが供給される。一方、バルブＶ７が閉じられ、バルブＶ８が開かれると領域Ｈにオゾンガスが供給される。

以上で説明をしたように、基板処理装置１０においては、ガス供給部２００は、複数の領域である領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃ、領域Ｄ、領域Ｅ、領域Ｆ、領域Ｇ、及び領域Ｈにおける隣り合う領域で同じガスを供給するか、若しくは異なるガスを供給するかを選択可能な構成となっている。例えば、領域Ｂにオゾンガスを供給して、領域Ａに供給されるガス（オゾンガス）と同じ種類のガス（オゾンガス）を領域Ｂに供給するか、領域Ｂにパージガスを供給して領域Ａに供給されるガストは異なるガス（パージガス）を領域Ｂに供給するかを選択可能な構成となっている。また、例えば、領域Ｂにパージを供給して、領域Ｃに供給されるガス（パージガス）と同じ種類のガス（パージガス）を領域Ｂに供給するか、領域Ｂにオゾンガスを供給して領域Ｃに供給されるガス（パージガス）とは異なるガス（オゾンガス）を領域Ｂに供給するかを選択可能な構成となっている。

図７は、コントローラ８００を示すブロック図である。
図７に示すように、コントローラ８００は、搬入側ゲート部材３２、搬出側ゲート部材３４、電力調整装置６８、温度調整器７２、回転機構１２０、圧力調整装置１３２、搬入装置１５０、搬出装置１６０、バルブＶ１、バルブＶ２、バルブＶ３、バルブＶ４、バルブＶ５、バルブＶ６、バルブＶ７、バルブＶ８、バルブＶ１１、バルブＶ１２、バルブＶ１３、バルブＶ１４、マスフローコントローラ２４４ａ、マスフローコントローラ２４４ｂ、マスフローコントローラ２４４ｃ、マスフローコントローラ２４４ｄ、マスフローコントローラ２４４ｅ、マスフローコントローラ２４４ｆ、マスフローコントローラ２４４ｇ、マスフローコントローラ２４４ｈ等を制御する。

図８には、処理室１００内における領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃ、領域Ｄ、領域Ｅ、領域Ｆ、領域Ｇ、及び領域Ｈに、供給されるガスの種類の一例が示されている。
図８に示されるように、この例では、領域Ｈ、領域Ａ、及び領域Ｂがオゾンガス供給領域となっていて、領域Ｈ、領域Ａ、及び領域Ｂにオゾンガスが供給される。また、領域Ｃ及び領域Ｄがパージガス供給領域となっていて、領域Ｃ及び領域Ｄには、パージガスが供給される。また、領域Ｅは、ＴＥＭＡＺガス供給領域となっていて、領域Ｅには、ＴＥＭＡＺガスが供給される。また、領域Ｆ及び領域Ｇは、パージガス供給領域となっていて、領域Ｆ及び領域Ｇには、パージガスが供給される。

図８に示す例のように各領域にガスを供給するためには、コントローラ８００は、バルブＶ１を開いた状態とさせ、バルブＶ２を閉じた状態とさせ、バルブＶ３を開いた状態とさせ、バルブＶ４を閉じた状態とさせ、バルブＶ５を閉じた状態とさせ、バルブＶ６を開いた状態とさせ、バルブＶ７を閉じた状態とさせ、バルブＶ８を開いた状態とする。

図８に示す例のようにガスを供給する場合において、供給管２１０ｂは、供給管２１０ｂが供給するガスであるオゾンガスと同じ種類のガス（オゾンガス）を供給する他の供給管である供給管２１０ａと一方の側で隣接し、異なる種類のガス（パージガス）を供給するさらに他の供給管である供給管２１０ｃと他方の側で隣接するように配置された状態となっている。また、基板処理装置１０においては、コントローラ８００は、マスフローコントローラ２４４ａ〜２４４ｈを制御することで、供給管２１０ａ〜２１０ｈのいずれかであって、互いに隣り合うものによるガス供給量が互いに異なる値となるように制御することができる。

また、コントローラ８００は、バルブＶ１〜Ｖ８と、バルブＶ１１〜Ｖ１４とを制御することで、供給管２１０ａ〜２１０ｈのいずれかであって、互いに隣り合うものを、一方がガスを供給する場合に、他方がガスを供給しないように制御することができる。

また、コントローラ８００は、基板９００を処理する第一のプロセスでは所定の量のガスを供給させ、基板９００を処理する第二のプロセスでは、第一のプロセスとは異なる量のガスを供給させるように基板処理装置１０を制御することができる。

図９には、基板処理装置１０による処理工程の一例が示されている。図９に示される処理は、半導体装置（デバイス）の製造工程としての一工程として、基板上に金属膜を成膜するものである。

図９に一例として示される処理は、ジルコニウム（Ｚｒ）が第一の元素として用いられ、酸素（Ｏ）が第二の元素として用いられている。また、図９に一例として示される処理は、第一の元素を含む処理ガスである第一のガスとしてＺｒ含有ガスであるテトラキスエチルメチルアミノジルコニウム（ＴＥＭＡＺ、Ｚｒ[Ｎ（ＣＨ_３）ＣＨ_２ＣＨ_３]_４）ガスを用い、第二のガスであるパージガスとして窒素（Ｎ_２）ガスを用い、第二の元素を含む処理ガスである第三のガスとして、酸素含有ガスであるオゾン（Ｏ_３）ガスを用いる。また、図９に一例として示される処理では、基板９００上に絶縁膜としてジルコニア膜（ＺｒO膜）を形成する。

最初の工程である基板搬入工程Ｓ１０では、コントローラ８００は、搬入口２６の搬入側ゲート部材３２を開かせるように入口側ゲート部材３２を制御し、８枚の基板９００を処理室１００内に搬入させ、８枚の基板９００をサセプタ６０上に載置するように搬入装置１５０を制御する。そして、基板９００がサセプタ６０上に載置された後に、搬入側ゲート部材３２に、搬入口２６を閉じさせる。

次の工程である圧力調整工程Ｓ２０では、コントローラ８００は、ポンプ１３６を作動させ、排気管バルブ１３４に開度を調整させることで、処理室１００内の圧力を所望の圧力（成膜圧力）になるように制御する。また、コントローラ８００は、ヒータ６４に電力を投入させ、基板９００の温度（成膜温度）を所望の温度に維持するように制御する。

次の成膜工程Ｓ３０では、コントローラ８００は、回転機構１２０を制御して、サセプタ６０を、例えば1（回転／秒）で回転させつつ、ガス供給部２００を制御して、ガス供給部２００に処理室１００内へのガスの供給を開始させる。そして、回転した状態にあるサセプタ６０に載置された基板９００が、ＴＥＭＡＺガスが供給される領域である領域Ｅを通過する際に、基板９００表面の下地膜上に、第一の元素として用いられるジルコニウムを含む第一の層であって、１原子層未満から数原子層のジルコニウム含有層としてのジルコニウム層（Ｚｒ層）が形成される。

また、オゾンガスが供給される領域である領域Ｈ、領域Ａ、領域Ｂを通過する際に、基板９００上には、第一の層としてのジルコニウム含有層が形成されており、活性種となったオゾンガスが、ジルコニウム含有層の一部と反応する。この反応によりジルコニウム含有層は酸化されて、ジルコニウム（第一の元素）及び酸素（第二の元素）を含む第二の層、すなわち、ジルコニア（ＺｒＯ層）へと改質される。
このように、ＴＥＭＡＺガスが供給される領域Ｅと、オゾンガスが供給される領域である領域Ｈ、領域Ａ、領域Ｂと基板９００が通過し、基板９００にジルコニア膜が形成される。成膜工程Ｓ３０において、基板９００上へのジルコニア膜形成処理を繰り返すことで、所望の膜厚のジルコニア膜を形成することができる。

所定時間が経過して所望の膜厚のジルコニア膜が形成されたら、ガス供給部２００を制御して、処理室１００内へのＴＥＭＡＺガス及びオゾンガスの供給を停止させる。

次の工程である真空引き工程Ｓ４０では、コントローラ８００は、ガス供給部２００に処理室１００内へのパージガスの供給を引き続き行わせつつ、排気管バルブ１３４を開状態で維持させ、ポンプ１３６を駆動させることで、処理室１００内が２０Ｐａ以下となるように処理室１００内からガスを排出する。これにより、処理室１００内のガスが窒素（Ｎ_２）に置換される。

次の工程である基板搬出工程Ｓ５０では、コントローラ８００は、排気管１３０に備えられた排気管バルブ１３４に開状態を維持させつつ、処理室１００内の圧力を出口側予備室５０と同程度の圧力（例えば、大気圧）に復帰させる。そして、コントローラ８００は、搬出装置１６０を制御して、搬出装置１６０に処理室１００内から基板９００を搬出させる。

以上のように、本実施形態においては、基板処理装置１０を用いて、サセプタ６０に基板９００が支持された状態で回転機構１２０によってサセプタ６０を回転させ、回転している間、選択されたガスを複数の領域である領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃ、領域Ｄ、領域Ｅ、領域Ｆ、領域Ｇ、及び領域Ｈにおけるそれぞれの領域に供給することにより半導体装置（デバイス）が製造される。

本実施形態によれば、例えば、オゾンガス、パージガス、ＴＥＭＡＺガス等の複数の種類のガスを基板の処理に用いる場合に、それぞれのガスへの基板９００の暴露時間を調整することができる基板処理装置を提供することができる。本実施形態では、オゾンガス、窒素ガス、ＴＥＭＡＺガスを用いる例を説明したが、本発明はこれに限り適用可能なものではなく、本発明は、二種類以上のガスを使用するものに適用可能である。

本発明は、特許請求の範囲に記載した通りであり、さらに次に付記した事項を含む。

〔付記１〕
複数の基板を円周方向に支持する基板支持部と、
前記基板支持部を回転させる回転機構と、
前記基板支持部の支持面上の空間に設けられた複数の領域と、
前記領域にガスを供給するガス供給部と、
を有し、
前記ガス供給部は、前記複数の領域における隣り合う領域で同じガスを供給するか、若しくは前記複数の領域における隣り合う領域で異なるガスを供給するかが選択可能な構成である
基板処理装置。

〔付記２〕
前記ガス供給部は、
第一のガス供給源と、
第二のガス供給源と、
第一のガス供給ユニットと、
前記第一のガス供給源と前記第二のガス供給源との間にそれぞれバルブを有する第二のガス供給ユニットと、
第三のガス供給ユニットと、
を少なくとも有し、
前記第一のガス供給ユニット、前記第二のガス供給ユニット、及び前記第三の供給のガス供給ユニットは、前記複数の領域におけるいずれかの領域に対応するように構成されている付記１記載の基板処理装置。

〔付記３〕
複数の基板を円周方向に支持する基板支持部と、
前記基板支持部を回転させる回転機構と、
前記基板支持部の支持面上の空間に設けられた複数の領域と、
前記領域にガスを供給するガス供給部と、
を有し、
前記ガス供給部は、前記複数の領域における隣り合う領域で同じガスを供給するか、若しくは前記複数の領域における隣り合う領域で異なるガスを供給するかが選択可能な構成である基板処理装置を用いた半導体装置の製造方法であって、
前記基板支持部に基板が支持された状態で前記回転機構によって前記基板支持部を回転させ、回転している間、選択されたガスを前記複数の領域におけるそれぞれの領域に供給する半導体装置の製造方法。

１０：基板処理装置
１２：筐体
６０：サセプタ
６２：基板支持面
８０：仕切板
１００：処理室
２００：ガス供給部
２１０：供給管
２１４：連結用配管
２４０：オゾンガス供給装置
２４４：マスフローコントローラ
２５２：パージガス供給装置
２５４：ＴＥＭＡＺガス供給装置
２５６：パージガス供給装置
２７０：供給管支持部材
２７１：供給孔
８００：コントローラ
９００：基板
Ｖバルブ

Claims

複数の基板を円周方向に支持する基板支持部と、
前記基板支持部を回転させる回転機構と、
前記基板支持部の支持面上の空間に設けられた複数の領域と、
前記領域にガスを供給するガス供給部と、
を有し、
前記ガス供給部は、前記複数の領域における隣り合う領域で同じガスを供給するか、若しくは前記複数の領域における隣り合う領域で異なるガスを供給するかが選択可能な構成である
基板処理装置。
前記ガス供給部は、
第一のガス供給源と、
第二のガス供給源と、
第一のガス供給ユニットと、
前記第一のガス供給源と前記第二のガス供給源との間にそれぞれバルブを有する第二のガス供給ユニットと、
第三のガス供給ユニットと、
を少なくとも有し、
前記第一のガス供給ユニット、前記第二のガス供給ユニット、及び前記第三の供給のガス供給ユニットは、前記複数の領域におけるいずれかの領域に対応するように構成されている請求項１記載の基板処理装置。
複数の基板を円周方向に支持する基板支持部と、
前記基板支持部を回転させる回転機構と、
前記基板支持部の支持面上の空間に設けられた複数の領域と、
前記領域にガスを供給するガス供給部と、
を有し、
前記ガス供給部は、前記複数の領域における隣り合う領域で同じガスを供給するか、若しくは前記複数の領域における隣り合う領域で異なるガスを供給するかが選択可能な構成である基板処理装置を用いた半導体装置の製造方法であって、
前記基板支持部に基板が支持された状態で前記回転機構によって前記基板支持部を回転させ、回転している間、選択されたガスを前記複数の領域におけるそれぞれの領域に供給する半導体装置の製造方法。