JP2014017331A - 成膜装置及び成膜方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】回転テーブルにより基板を公転させながらシリコン酸化膜を成膜するにあたり、装置本体の耐熱性を、酸化ガスとしてオゾンガスを用いる場合の仕様としながら、オゾンガスの熱分解温度以上の高温で成膜処理を行うこと。
【解決手段】ウエハＷをヒータユニット５により回転テーブル２を介して加熱すると共に、ランプユニット７により直接的に加熱する。このランプユニット７ではウエハＷの吸収波長領域の光をウエハＷに照射して、輻射熱によりウエハＷを加熱している。前記ヒータユニット５により加熱される回転テーブル２の温度は、オゾンガスが熱分解する温度よりも低い温度に設定し、ランプユニット７により、ウエハＷをオゾンガスが熱分解する温度以上の処理温度に加熱する。このため、装置本体の耐熱性を、酸化ガスとしてオゾンガスを用いる場合の仕様としながら、オゾンガスの熱分解温度以上の高温で成膜処理を行うことができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、回転テーブルにより基板を公転させ、互いに反応する処理ガスを順番に供給することにより、基板の表面に反応生成物を積層してシリコン酸化膜を成膜する技術に関する。
半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）などの基板に対して例えばシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）などの薄膜の成膜を行う手法の一つとして、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法が知られている。このＡＬＤ法は、互いに反応する複数種類の処理ガス（反応ガス）をウエハの表面に順番に供給して反応生成物を積層する手法である。特許文献１には、ＡＬＤ法により成膜を行う成膜装置として、真空容器内に、複数枚のウエハが周方向に並ぶように載置された回転テーブルを設けると共に、この回転テーブルに対向するように複数のガスノズルを配置した構成が提案されている。処理ガスとしては、例えばシリコン（Ｓｉ）を含むガス例えばＢＴＢＡＳ（ビスターシャルブチルアミノシラン）ガスと、酸化用のガス例えばオゾン（Ｏ３）ガスが用いられる。成膜処理は、回転テーブルの下方側に設けられたヒータによりウエハを加熱しながら、回転テーブルをガスノズルに対して回転させることにより行われる。これによりウエハにはＳｉ含有ガスとオゾンガスとが順番に供給され、Ｓｉ含有ガスをオゾンガスによって酸化する反応を経てＳｉＯ２膜が成膜される。
ところで今後、半導体デバイスにおけるＳｉＯ２膜の適用部位によっては、高い緻密度が要求されることが予想される。このようなＳｉＯ２膜を得るためには、例えば６５０℃を越えた高温で反応させることが必要になるが、回転テーブルによりウエハＷを公転させる成膜装置を利用しようとすると、真空雰囲気を維持するためのシール部位の耐熱構造の構築が容易ではない。また、回転テーブルの熱により当該回転テーブルの上方側に伸び出すように設けられたガスノズルが加熱されるため、回転テーブルが６５０℃を越えると、ガスノズルの温度が上昇してしまい、その内部の温度は、オゾンガスが熱分解する温度（５５０℃）を超えてしまう。このため、オゾンガスが回転テーブルに到達する前に、熱分解して酸素になり、酸化力が低下してしまうので、オゾンガスを酸化ガスとして使用できなくなる。こうしたことから、オゾンガスを用いる型式の装置とは異なる特殊仕様の装置を製造しようとすると、装置の製造コストが高くなってしまう。
特許文献１には、回転テーブルの下方側に設けられたヒータユニットの他に、回転テーブルの上方側に棒状の赤外線ランプを備える構成が記載されている。この構成ではウエハはヒータユニットにて例えば３５０℃に加熱されると共に、加熱ランプによりウエハの表層部が３５０℃以上に加熱され、シリコン酸化膜中の不純物（有機物）が除去される。また、シリコン酸化膜にリン（Ｐ）を混入させる場合に、ウエハを７００℃〜８００℃に加熱して当該膜中にリンを取り込むことについても記載されている。しかしながら、回転テーブルを７００℃以上に加熱すると既述のようにオゾンガスがウエハに供給される前に熱分解してしまうため、技術的に不明瞭であり、技術的事項の開示とはいえない。
特開２０１０−２４５４４８（図１、図９、段落００２８，００４１，００４４，００４５，００５８〜００６０）
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、回転テーブルにより基板を公転させながら処理ガスの吸着と酸化とを繰り返してシリコン酸化膜を成膜するにあたり、装置本体の耐熱性を、酸化ガスとしてオゾンガスを用いる場合の仕様としながら、オゾンガスの熱分解温度以上の高温で成膜処理を行うことができる成膜装置及び成膜方法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、回転テーブルの一面側に配置された基板を当該回転テーブルにより公転させ、互いに異なる処理ガスを順番に供給するサイクルを複数回繰り返して反応生成物の層を積層して薄膜を得る成膜装置において、
前記基板にシリコンを含む第１の処理ガスを吸着させるために、前記基板に対して第１の処理ガスを供給する第１の処理ガス供給部と、
この第１の処理ガス供給部に対して前記回転テーブルの回転方向に離間して設けられ、基板に吸着した第１の処理ガスを酸化してシリコン酸化物を生成するために、酸素を活性化して得られた活性種を含む第２の処理ガスを供給するための第２の処理ガス供給部と、
前記回転テーブルの周方向において前記第１の処理ガス供給部と第２の処理ガス供給部との間に設けられ、第１の処理ガスと第２の処理ガスとの混合を避けるための分離領域と、
前記回転テーブルを加熱することにより当該回転テーブルを介して基板を下方側から加熱するための主加熱機構と、
前記回転テーブル上の基板の通過領域と対向するように当該回転テーブルの上方側に設けられ、前記主加熱機構により加熱された基板に、基板の吸収波長領域の光を照射して当該基板を輻射熱によりオゾンガスが熱分解する温度以上の処理温度に直接加熱する加熱ランプからなる補助加熱機構と、を備え、
装置の性能上許容される回転テーブルの最高温度はオゾンガスが熱分解する温度よりも低い温度であり、
前記処理温度にて、前記第１の処理ガスが基板に吸着し、吸着された第１の処理ガスが第２の処理ガスにより酸化されることを特徴とする。
また、本発明の成膜方法は、
互いに異なる処理ガスを基板に順番に供給するサイクルを複数回繰り返して反応生成物の層を積層してシリコン酸化膜を得る成膜方法において、
真空容器内に配置された回転テーブルと、この回転テーブルの一面側に配置された基板に対してシリコンを含む第１の処理ガスを吸着させるために、前記基板に対して第１の処理ガスを供給する第１の処理ガス供給部と、この第１の処理ガス供給部に対して前記回転テーブルの回転方向に離間して設けられ、基板に吸着した第１の処理ガスを酸化してシリコン酸化物を生成するために、酸素を活性化して得られた活性種を含む第２の処理ガスを供給するための第２の処理ガス供給部と、前記回転テーブルの周方向において前記第１の処理ガス供給部と第２の処理ガス供給部との間に設けられ、第１の処理ガスと第２の処理ガスとの混合を避けるための分離領域と、を備え、装置の性能上許容される回転テーブルの最高温度はオゾンガスが熱分解する温度よりも低い温度である成膜装置を用い、
前記回転テーブルを回転させることにより基板を公転させる工程と、
主加熱機構により前記回転テーブルを加熱することにより当該回転テーブルを介して基板を下方側から加熱する工程と、
前記回転テーブル上の基板の通過領域と対向するように当該回転テーブルの上方側に設けられた加熱ランプからなる補助加熱機構から、前記主加熱機構により加熱された基板に、基板の吸収波長領域の光を照射して当該基板を輻射熱によりオゾンガスが熱分解する温度以上の処理温度に直接加熱する工程と、
前記処理温度にて、前記第１の処理ガスを基板に吸着させる工程と、
前記基板に吸着された第１の処理ガスを第２の処理ガスにより酸化する工程と、を含むことを特徴とする。
本発明は、回転テーブル上の基板を回転させていわゆるＡＬＤ法によりシリコン酸化膜を成膜するにあたり、回転テーブルの許容最高温度をオゾンガスが熱分解する温度よりも低い温度に設定している。一方、主加熱機構により回転テーブルを介して基板を加熱する間接加熱に加えて補助加熱機構の直接加熱を行うことにより、基板の温度をオゾンガスが熱分解する温度以上の温度に加熱すると共に、酸化ガスとしてオゾンガスではなく酸素の活性種を用いることとしている。このため、回転テーブルのシール機構などに大きな耐熱性を持たせることなく、ユーザからの要求に応じた、オゾンガスの熱分解温度以上もの高温での成膜処理を行うことができる。そして、装置メーカ側では、オゾンガスを酸化ガスとして用いる仕様の装置を用意しておけば、オゾンガスを用いるユーザに対しては補助加熱機構を用いずに構成し、オゾンガスの熱分解温度以上で成膜を行うユーザに対しては補助加熱機構を設ける構成とすればよい。従って、どちらの仕様に対しても装置本体の構造を共通化できるので、生産効率がよく、装置の製造コストの高騰を抑えることができる。
本発明の成膜装置の一例を示す縦断縦断面である。 成膜装置の横断平面図である。 成膜装置の横断平面図である。 成膜装置の一部を示す斜視図である。 成膜装置に設けられた活性化ガスインジェクターを示す斜視図である。 活性化ガスインジェクターを示す縦断断面図である。 成膜装置の内部の一部を示す分解斜視図である。 成膜装置の一部を示す縦断面図である。 成膜装置に設けられたランプユニットの一部を示す縦断断面図である。 ランプユニットの加熱ランプを模式的に示す概略斜視図である。 成膜装置の一部を示す斜視図である。 成膜装置における処理領域、分解領域及び加熱領域を示す縦断断面図である。 成膜装置におけるガスの流れを示す模式図である。 成膜装置の他の例を示す縦断断面図である。 成膜装置のさらに他の例を示す縦断断面図である。 成膜装置のさらに他の例を示す横断平面図である。 ランプユニットによる加熱のシミュレーションに用いた解析モデルを示す斜視図である。 ランプユニットによる加熱のシミュレーション結果を示す特性図である。 ランプユニットによる加熱のシミュレーション結果を示す特性図である。 ランプユニットによる加熱のシミュレーション結果を示す特性図である。
本発明の実施の形態の成膜装置の一例について、図１〜図１３を参照して説明する。この成膜装置は、図１及び図２に示すように、平面形状が概ね円形である真空容器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及び容器本体１２を備えており、天板１１が容器本体１２から着脱できるように構成されている。天板１１の上面側における中央部には、分離ガス供給管４０が接続されている。この分離ガス供給管４０は、真空容器１内の中心部領域Ｃにおいて互いに異なる処理ガス同士が混ざり合うことを抑制するために、窒素（Ｎ２）ガスを分離ガスとして供給するための手段である。図１中１３は、容器本体１２の上面の周縁部にリング状に設けられたシール部材例えばＯリングである。
回転テーブル２は、中心部にて概略円筒形状のコア部２１に固定されており、このコア部２１の下面に接続されると共に鉛直方向に伸びる回転軸２２によって、鉛直軸回りこの例では時計回りに回転自在に構成されている。回転テーブル２は、材質として石英が用いられている。図１中２３は回転軸２２を鉛直軸回りに回転させる駆動部であり、２０は回転軸２２及び駆動部２３を収納するケース体である。スループットの向上を図るためには、回転テーブル２は６０ｒｐｍ以上の回転速度で回転させることが好ましい。前記ケース体２０は、上面側の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いる。また、このケース体２０には、回転テーブル２の下方領域にＮ２ガスをパージガスとして供給するためのパージガス供給管１５が接続されている。真空容器１の底面部１４におけるコア部２１の外周側は、回転テーブル２に下方側から近接するようにリング状に形成されて突出部１２ａをなしている。
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枚のウエハＷを載置するための円形状の凹部２４が基板載置領域として設けられている。凹部２４は、直径寸法が例えば３００ｍｍサイズのウエハＷを当該凹部２４に落とし込む（収納する）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）とが揃うように、その直径寸法及び深さ寸法が設定されている。凹部２４の底面には、後述するように、ウエハＷを下方側から突き上げて昇降させるため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。なお図２は後述するランプユニット７を取り外した状態、図３は前記ランプユニット７を取り付けた状態を示している。
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、例えば石英からなる３本のノズル３１，４１,４２が設けられている。これら各ノズル３１，４１，４２は、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放射状に配置されている。また、これら各ノズル３１，４１，４２は、例えば真空容器１の外周壁から中心部領域Ｃに向かってウエハＷに対向して水平に伸びるように各々取り付けられている。この例では、後述の搬送口１６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、処理ガスノズル３１、分離ガスノズル４２がこの順番で配列されている。これら各ノズル３１，４１，４２は、当該ノズル３１，４１，４２の下端縁と回転テーブル２の上面との離間距離が例えば１〜５ｍｍ程度となるように配置されている。
前記処理ガスノズル３１は第１の処理ガス供給部をなし、分離ガスノズル４１，４２は各々分離ガス供給部をなしている。各ノズル３１，４１，４２は、流量調整バルブを介して夫々以下の各ガス供給源（図示せず）に夫々接続されている。即ち、処理ガスノズル３１は、Ｓｉを含むガス（以下「Ｓｉ含有ガス」という）である第１の処理ガス例えば３ＤＭＡＳ[トリスジメチルアミノシラン：Ｓｉ（Ｎ（ＣＨ３）２））３Ｈ）]ガスの供給源に接続されている。この第１の処理ガスはシリコン酸化膜の原料ガスであるということができる。分離ガスノズル４１，４２は、分離ガスであるＮ２ガスのガス供給源に各々接続されている。ガスノズル３１，４１，４２の下面側には、例えば回転テーブル２の半径方向に沿って複数箇所にガス吐出孔３３（図１２参照）が例えば等間隔に形成されている。
また、分離ガスノズル４２の回転テーブル２の回転方向下流側であって、分離ガスノズル４１の回転テーブル２の回転方向上流側には、活性化ガスインジェクター３２が設けられている。この活性化ガスインジェクター３２は、図４〜図６に示すように、筐体からなるインジェクター本体３２１を備えている。このインジェクター本体３２１内には、隔壁３２２によって長さ方向に区画された幅の異なる２つの空間が形成されていて、一方側は処理ガスをプラズマ化（活性化）するためのガス活性化用流路であるガス活性化室３２３として構成されている。また、他方側はこのガス活性化室３２３へ処理ガスを供給するためのガス導入用流路であるガス導入室３２４となっている。
図２〜図６において、３２５はガス導入ノズル、３２６はガス孔、３２７はガス導入ポート、３２８は継手部、３２９はガス供給ポートである。プラズマ化しようとする処理ガスがガス導入ノズル３２５のガス孔３２６から吐出してガス導入室３２４内に供給される。次いで、処理ガスはこのガス導入室３２４から隔壁３２２の上部に形成された切欠き部３３１を介してガス活性化室３２３に通流するように構成されている。ガス活性化室３２３内には、２本の誘電体からなる例えばセラミックス製のシース管３３２，３３２が当該ガス活性化室３２３の基端側から先端側へ向けて隔壁３２２に沿って伸び出しており、これらのシース管３３２，３３２の管内には、棒状の電極３３３，３３３が貫挿されている。これらの電極３３３，３３３の基端側はインジェクター本体３２１の外部に引き出され、真空容器１の外部にて整合器３３４を介して高周波電源３３５と接続されている。；
インジェクター本体３２１の底面には、当該電極３３３，３３３の間の領域であるプラズマ発生部３４０にてプラズマ化して活性化されたプラズマを下方側に吐出するためのガス吐出孔３４１がインジェクター本体３２１の長さ方向に配列されている。このインジェクター本体３２１は、その先端側が回転テーブル２の中心部へ向けて伸び出した状態となるように配設されている。図中３５１はバルブ、３５２は流量調整部、３５３は処理ガス例えば酸素（Ｏ２）ガスが貯留されたガス源である。
このような活性化ガスインジェクター３２では、処理ガスであるＯ２ガスを供給すると共に、高周波電源部３３５からプラズマ発生部３４０（電極３３３，３３３）に高周波電力を供給する。一方、真空容器１内は真空雰囲気となっているので、ガス活性化室３２３の上方側へ流入したＯ２ガスは、上記の高周波電力によってプラズマ化（活性化）され、こうして得られたプラズマ（以下酸素プラズマという）がガス吐出孔３４１を介してウエハＷに向けて供給される。前記酸素プラズマは、酸素を電界により活性化して得られた活性種を含む第２の処理ガスに相当するものである。
処理ガスノズル３１の下方領域は、第１の処理ガスをウエハＷに吸着させるための第１の処理領域Ｐ１となり、活性化ガスインジェクター３２の下方側領域は、ウエハＷ表面に吸着した第１の処理ガスに対して第２の処理ガスを供給する第２の処理領域Ｐ２となる。分離ガスノズル４１，４２は、各々第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２とを分離する分離領域Ｄを形成するためのものである。第１の処理領域Ｐ１の回転テーブル２の回転方向下流側を第１の分離領域Ｄ１、第１の処理領域Ｐ１の回転テーブル２の回転方向上流側を第２の分離領域Ｄ２として説明を進める。これら分離領域Ｄ１、Ｄ２における真空容器１の天板１１には、図２及び図３に示すように、平面視概略扇形の凸状部４が設けられている。前記分離ガスノズル４１，４２は、例えば図１２に示すように、この凸状部４に形成された溝部４３内に収められている。従って、分離ガスノズル４１，４２における回転テーブル２の周方向両側には、第１及び第２の処理ガス同士の混合を阻止するために、前記凸状部４の下面である低い天井面４４（第１の天井面）が配置される（図１２参照）。一方、天板１１の凸状部４が設けられていない領域には、前記天井面４４よりも高い天井面４５（第２の天井面）が配置されることになる。
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、図１に示すように、ヒータユニット５が設けられている。このヒータユニット５は、主加熱機構をなすものであり、回転テーブル２を加熱することにより、当該回転テーブル２を介してウエハＷを下方側から加熱するように構成されている。この例では、ヒータユニット５からの輻射熱が石英である回転テーブル２に吸収されて当該回転テーブル２が加熱される。また、装置の性能上許容される回転テーブル２の最高温度（許容最高温度）は、回転テーブル２に到達する前にオゾンガスが熱分解する温度よりも低い温度に設定されている。つまり回転テーブル２をヒータユニット５により加熱したとき（後述する補助加熱機構により加熱されていないとき）に、基板載置領域の温度は、オゾンガスが当該基板載置領域に到達する前に熱分解する温度よりも低い温度に設定される。この回転テーブル２の許容最高温度は、例えばフッ素系ゴムよりなるシール部材（Ｏリング１３）やガスノズル３１，４１，４２のシール部材（図示せず）の耐熱温度を考慮して設定される温度である。図１中５１はヒータユニット５の側方側に設けられたカバー部材、５２はこのヒータユニット５の上方側を覆う覆い部材である。また、真空容器１の底面部１４には、ヒータユニット５の下方側において、ヒータユニット５の配置空間をパージするためのパージガス供給管５３が周方向に亘って複数箇所に設けられている。
ここでオゾンガスが熱分解する温度について説明する。本実施の形態に係る成膜装置は、活性インジェクター３２を用いて酸素プラズマを生成する型式のものである。これに対して補助加熱機構及び活性インジェクター３２を除く他の装置構成を利用して、酸素プラズマの代わりにオゾンを用いる型式の装置を構成する場合には、処理ガスノズル３１と同様に例えば回転テーブル２の周縁側から中央部側に伸びるようにガスノズル（インジェクター）を配置する。この場合、オゾン用のガスノズルは回転テーブル２の上方側に伸び出しているので、回転テーブル２からの熱により加熱され、回転テーブル２の基板載置領域の温度が６３０℃に加熱された場合、ガスノズルの温度は５３０℃程度となる。従って、ガスノズル内のオゾンガスの温度は５３０℃程度となる。一方、Ｓｉ含有ガスのオゾンガスによる酸化反応はオゾンガスの供給と共に瞬時に行われる。このため、仮に前記基板載置領域の温度がオゾンガスが熱分解する温度（５５０℃）を越えていたとしても、オゾンガスが熱分解して酸素になり、酸化力が低下する前にＳｉ含有ガスと反応する。このように、オゾンガスが熱分解しないとは、オゾンガスが基板載置領域に到達する前に熱分解しないことを意味する。従って、本発明でいうオゾンガスが熱分解する温度より低い温度とは、実際にガスノズルから供給されたオゾンガスが基板載置領域に達する前に熱分解しない温度に回転テーブルが加熱されている状態であればよい。このため、温度は実際にはガスノズルと回転テーブルとの離間距離や、ガスノズルの形状や材質、ガスノズルに供給するオゾンガスの温度等によって変わってくるものである。従って、回転テーブル２（基板載置領域）の温度を６３０℃以上の温度例えば６５０℃に設定しても、ガスノズルから供給されたオゾンガスが基板載置領域に達する前に熱分解しない場合もある。このようなことから、この例では、回転テーブル２の温度は５５０℃〜６５０℃に設定される。
また、天板１１には透過部材６が設けられると共に、この透過部材６の上方側にはランプユニット７が配設されている。これらは例えば活性化ガスインジェクター３２よりも回転テーブル２の回転方向下流側であって、第２の分離領域Ｄ２よりも僅かに活性化ガスインジェクター３２側に寄った位置に設けられている。図７に示すように、天板１１には、透過部材６を装着するために、例えば平面視概略扇形の開口部１７が形成されている。この開口部１７は、例えば回転テーブル２の回転中心から例えば６０ｍｍ程度外縁側に離間した位置から、回転テーブル２の外縁よりも８０ｍｍ程度外側に離れた位置までに亘って形成されている。また、開口部１７は、真空容器１の中心部領域Ｃに設けられた後述のラビリンス構造部１８と干渉しないように、平面で見た時に回転テーブル２の中心側における端部が当該ラビリンス構造部１８の外縁に沿うように円弧状に窪んでいる。
そして、この開口部１７には、図８に示すように、天板１１の上端側から下端側に向かって当該開口部１７の開口径が段階的に小さくなるように、例えば３段の段部１７ａが周方向に亘って形成されている。これら段部１７ａのうち最下段の段部（口縁部）１７ａの上面には、周方向に亘って溝１９ａが形成されており、この溝１９ａ内にはシール部材例えばＯリング１９が配置されている。このＯリング１９は耐熱性のある材料例えばパーフロロエラストマーにより構成されている。尚、図示の便宜上、図７では段部１７ａを２段とし、溝１９ａ及びＯリング１９、後述する押圧部６５については図示を省略している。
前記開口部１７には、赤外線光を透過する材質例えば石英により構成された透過部材６が嵌合されている。この透過部材６は、図７及び図８に示すように、水平な窓部６１を備えており、この窓部６１の周縁部は周方向に亘って上方側に立ち上がり、側壁部６２を成している。また、側壁部６２の上端は、周方向に亘って外方に向かって水平に伸び出してフランジ部６３として構成され、透過部材６の下面側は、図８に示すように、外縁部が周方向に亘って下方側（回転テーブル２側）に垂直に伸び出して、ガス規制用の突起部６４をなしている。この突起部６４により、当該透過部材６の下方領域へのＮ２ガスや酸素プラズマなどの侵入が阻止され、窓部６１への成膜が抑制される。
この透過部材６を既述の開口部１７内に落とし込むと、フランジ部６３と段部１７ａのうち最下段の段部１７ａとが互いに係止する。そしてＯリング１９によって、当該段部１７ａ（天板１１）と透過部材６とが気密に接続される。透過部材６の上方側には、開口部１７の外縁に沿うように枠状に形成された押圧部材６５が設けられている。この押圧部材６５によって前記フランジ部６３を下方側に向かって周方向に亘って押圧すると共に、当該押圧部材６５を図示しないボルトなどにより天板１１に固定することにより、真空容器１の内部雰囲気が気密に設定される。
図３及び図８に示すように、この透過部材６は、当該透過部材６の下方にウエハＷが位置した時に、ウエハＷの表面全体を覆うように、その大きさや形状が設定されている。その一例を挙げると、前記窓部６１の厚み寸法ｔ１は例えば２０ｍｍに設定されている。また、中心部領域Ｃ側における透過部材６の内壁面とウエハＷの外縁との間の距離が７０ｍｍとなり、回転テーブル２の外縁側における透過部材６の内壁面とウエハＷの外縁との間の距離が７０ｍｍとなるように構成されている。さらに、透過部材６の窓部６１の下面と回転テーブル２上のウエハＷの表面との間の離間寸法ｔ２は、４ｍｍ〜６０ｍｍこの例では３０ｍｍに設定される。さらにまた、透過部材６２の突起部６４の下端と回転テーブル２の表面との離間寸法は、例えば０．５ｍｍ〜４ｍｍこの例では２ｍｍに設定されている。
前記ランプユニット７は多数の加熱ランプ７１を備えている。この加熱ランプ７１は、前記ヒータユニット５により加熱されたウエハＷに、ウエハＷの吸収波長領域の光を照射して当該ウエハＷを輻射熱により、オゾンガスが熱分解する温度以上の処理温度に直接加熱する補助加熱機構をなすものである。前記処理温度は、オゾンガスが熱分解する温度以上であって、第１の処理ガス及び第２の処理ガスが熱分解しない温度であると共に、ウエハＷが当該処理温度に加熱されても、装置の耐熱性に影響を与えない温度に設定される。例えば加熱ランプ７１は、図９に示すように、ガラス体７２ａの内部に、輻射源をなす光源７２ｂが設けられたランプ体７２を備え、このランプ体７２の周囲に反射体７３を設けて構成されている。前記光源７２ｂは、透過部材６を構成する材料（石英）を透過して、ウエハＷを構成する材料（シリコン）に吸収される吸収波長領域の赤外線光を輻射するように構成されている。
具体的には、ランプ体７２としては、例えば０．５μｍ以上３μｍ以下の波長の赤外線光をするハロゲンランプ等が用いられる。この例では、ランプ体７２から照射される赤外の波長領域が、ウエハＷを構成するシリコンには吸収され、回転テーブル２を構成する石英に対しては透過する領域に設定されている。前記反射体７３は光源７２ｂからの赤外線光を回転テーブル２側（下方側）に向かうように反射させるためのものである。この反射体７３は、光源７２ｂからの光エネルギーが効率よくウエハＷに照射されるように、例えば回転テーブル２側に向けて徐々に広がる円錐形状に構成され、その内壁には例えば金メッキが施されている。また、反射体７３により光源７２ｂからの光エネルギーがウエハＷに照射されるため、ウエハＷ方向以外への輻射熱の拡散が抑えられるようになっている。
加熱ランプ７１は、図８に示すように、支持部材７４ａ，７４ｂに支持されて、透過部材６の上方側に配列されている。具体的には、前記ランプ体７２は、長さ方向の一端側に形成された電極部７２ｃを介して第１の支持部材７４ａに取り付けられ、反射体７３は第２の支持部材７４ｂに取り付けられている。こうして加熱ランプ７１は、ランプ体７２の長さ方向が上下方向に揃うように配列される。図５中７５は各ランプ体７２の電極部７２ｃに、給電線７５ａを介して給電するための電源部である。
この例においては、加熱ランプ７１は同じ大きさ（容量）のものが用いられており、図１０に示すように、回転テーブル２の回転中心を中心とする同心円のラインＬ１〜Ｌ５に沿って配列されている。また、前記ラインＬ１〜Ｌ５上に配列される加熱ランプ７１の個数は、回転テーブル２の中心部から外縁部に向かうに連れて多くなるように設定されている。これら加熱ランプ７１は、図示しない熱電対などの温度検出部の測定結果に基づいて、ウエハＷを後述の加熱処理を行うために好適な処理温度に加熱できるように、個々の加熱ランプ７１への電力の供給量が制御されている。
このように、加熱ランプ７１の個数や配置、各加熱ランプ７１への電力供給量を調整することにより、後述の実施例に記載するように、ランプユニット７の下方側に形成される加熱領域Ｈの温度分布を制御することができる。回転テーブル２が回転すると、中心部側に比べて外縁側では周速度が速くなる。そのためこの例では、外縁側では中心部側よりも加熱ランプ７１の個数を多くして大きな熱量を確保し、回転テーブル２の半径方向においてウエハＷに供給される熱量を揃えている。また、加熱ランプ７１の容量を変えることによって、同じ電力を供給したときの加熱ランプ７１の輻射量（出力）を変えて、前記加熱領域Ｈの温度分布を制御するようにしてもよい。
これら加熱ランプ７１が設けられた領域は、図８及び図１１に示すように、カバー部材７６により覆われている、このカバー部材７６は、例えばステンレス等の耐熱性のある材料により構成され、例えば上壁７６ａや側壁７６ｂ、７６ｃには、放熱用の多数のスリット７７が形成されている。
このように、回転テーブル２をヒータユニット５によりオゾンガスが基板載置領域に到達する前に熱分解する温度よりも低い温度例えば６００℃に加熱している状態で、ランプユニット７の加熱ランプ７１によりウエハＷが上方側から加熱される。これにより、ウエハＷは、オゾンガスが熱分解する温度以上の処理温度例えば７００℃に加熱される。また回転テーブル２については、加熱ランプ７１からの赤外線が透過するため、当該赤外線による昇温は抑えられる。
続いて、真空容器１の各部の説明に戻る。真空容器１の側壁には、図２及び図３に示すように図示しない外部の搬送アームと回転テーブル２との間においてウエハＷの受け渡しを行うための搬送口１６が形成されており、この搬送口１６はゲートバルブＧより気密に開閉自在に構成されている。また回転テーブル２の凹部２４は、この搬送口１６に臨む位置にて搬送アームとの間でウエハＷの受け渡しが行われる。このため、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は、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。
回転テーブル２の外縁側において当該回転テーブル２よりも僅かに下方側の位置には、図２及び図８に示すように、サイドリング８１が配置されている。このサイドリング８１は、例えば装置のクリーニング時において、各処理ガスに代えてフッ素系のクリーニングガスを通流させた時に、当該クリーニングガスから真空容器１の内壁を保護するためのものである。この例では、各分離領域Ｄ及び透過部材６における外縁側の領域は、このサイドリング８１の上方側に露出している。回転テーブル２の外周部と真空容器１の内壁との間には、横方向に気流（排気流）が形成される凹部状の気流通路が周方向に亘ってリング状に形成されていると言える。そのため、このサイドリング８１は、気流通路に真空容器１の内壁面ができるだけ露出しないように、当該気流通路に設けられている。
サイドリング８１の上面には、互いに周方向に離間するように２箇所に第１の排気口８２及び第２の排気口８３が夫々形成されている。言い換えると、前記気流通路の下方側に２つの排気口が形成され、これら排気口に対応する位置におけるサイドリング８１に、第１及び第２の排気口８２，８３が夫々形成されている。前記第１の排気口８２は、処理ガスノズル３１と、当該処理ガスノズル３１よりも回転テーブルの回転方向下流側の分離領域Ｄ１との間において、当該分離領域Ｄ１側に寄った位置に形成されている。第２の排気口８３は、活性化ガスインジェクター３２と、当該活性化ガスインジェクター３２よりも回転テーブルの回転方向下流側の分離領域Ｄ２との間において、当該分離領域Ｄ２側に寄った位置に形成されている。第１の排気口８２は、第１の処理ガス及び分離ガスを排気するためのものであり、第２の排気口８３は、第２の処理ガス及び分離ガスを排気するためのものである。これら第１の排気口８２及び第２の排気口８３は、図１に示すように、各々バタフライバルブなどの圧力調整部８５が介設された排気管８４により、真空排気機構である例えば真空ポンプ８６に接続されている。
既述のように、中心部領域Ｃ側から外縁側に亘って透過部材６を配置しているので、この透過部材６よりも回転テーブル２の回転方向上流側に吐出された各ガスは、当該透過部材６によって第２の排気口８３に向かおうとするガス流がいわば規制されてしまう。そこで、透過部材６の外側における既述のサイドリング８１の上面に、第２の処理ガス及び分離ガスが流れるための溝状のガス流路８７を形成している。このガス流路８７は、図３に示すように、透過部材６における回転テーブル２の回転方向上流側の端部よりも活性化ガスインジェクター３２側に寄った位置から、既述の第２の排気口８３までの間に亘って円弧状に形成されている。
天板１１の下面における中央部には、図２に示すように、凸状部４における中心部領域Ｃ側の部位と連続して周方向に亘って概略リング状に形成されると共に、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た突出部１０が設けられている。また、この突出部１０よりも回転テーブル２の回転中心側におけるコア部２１の上方側にはラビリンス構造部１８が配置されている。このラビリンス構造部１８は、ガスの流路を稼いで、中心部領域Ｃにおいて第１の処理ガスと第２の処理ガスとが互いに混ざり合うことを抑制するためのものである。このラビリンス構造部１８は、図８に示すように、回転テーブル２側から天板１１側に向かって垂直に伸びる第１の壁部１８ａと、天板１１側から回転テーブル２に向かって垂直に伸びる第２の壁部１８ｂとを備えている。前記第１の壁部１８ａ及び第２の壁部１８ｂは、各々周方向に亘って形成されると共に、これら壁部１８ａ、１８ｂが回転テーブル２の半径方向において交互に配置された構造を採っている。
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である記憶部１１０から制御部１００内にインストールされる。
次に、上述実施の形態の作用について説明する。先ず、回転テーブル２をヒータユニット５により加熱した状態で、ゲートバルブＧを開放して、回転テーブル２を間欠的に回転させながら、図示しない搬送アームにより搬送口１６を介して回転テーブル２上に例えば５枚のウエハＷを順次載置する。このウエハＷには、ドライエッチング処理やＣＶＤ法などを用いた配線埋め込み工程が既に施されており、当該ウエハＷの内部には電気配線構造が形成されている。次いで、ゲートバルブＧを閉じ、真空ポンプ８６により真空容器１内を引き切りの状態にすると共に、回転テーブル２を例えば１２０ｒｐｍで時計回りに回転させる。また、ランプユニット７を作動させる。
ランプユニット７の下方側の加熱領域Ｈでは、加熱ランプ７１から波長が０．５μｍ以上３μｍ以下の赤外線光が放射されている。このため、加熱ランプ７１からの光エネルギーは透過部材６の窓部６１は透過して、当該加熱領域Ｈを通過するウエハＷに吸収され、この輻射熱によりウエハＷは加熱される。また、既述のように、反射体７３により前記光エネルギーがウエハＷに効率よく照射されるため、ウエハＷは回転テーブル２の回転により加熱領域Ｈを通過する度にランプユニット７により加熱され、表面温度が上昇する。こうして、ウエハＷはヒータユニット５により回転テーブル２を介して間接的に加熱されると共に、ランプユニット７により直接的に加熱され、オゾンガスが熱分解する温度以上の処理温度になる。
ウエハＷ表面が前記処理温度に加熱された後、処理ガスノズル３１から３ＤＭＡＳガスを所定の流量で吐出すると共に、活性化ガスインジェクター３２から酸素プラズマを所定の流量で供給する。また、分離ガスノズル４１，４２から分離ガスを吐出すると共に、分離ガス供給管４０及びパージガス供給管１５，５３からもＮ２ガスを吐出する。そして、圧力調整部８５により真空容器１内を予め設定した処理圧力例えば４００〜５００Ｐａに調整する。
このときのガス流れの状態を図１３に示す。第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２との間において分離領域Ｄ１，Ｄ２に夫々Ｎ２ガスを供給すると共に、第１及び第２の排気口８２，８３を既述のように形成しているので、３ＤＭＡＳガス及び酸素プラズマが互いに混合しないように流れて排気されていく。また、回転テーブル２の下方側にパージガスを供給しているため、回転テーブル２の下方側に拡散しようとするガスは、前記パージガスにより前記排気口８２，８３側へと押し戻される。さらに、前記中心部領域Ｃにはラビリンス構造部１８を設けているので、既述のように、中心部領域Ｃにおけるこれら処理ガス同士の混合が防止される。
さらにまた、透過部材６よりも回転テーブル２の回転方向上流側からは、回転テーブル２の回転に連れられて酸素プラズマ及びＮ２ガスが当該透過部材６に向かって通流してくる。しかし、透過部材６の外周側におけるサイドリング８１にガス流路８７を形成しているので、前記酸素プラズマ及びＮ２ガスは、透過部材６を避けるように流れ、当該ガス流路８７を通って排気される。
一方、前記透過部材６の上流側や中心領域Ｃから当該透過部材６に向かって通流してくるガスのうち一部のガスは、透過部材６の下方に侵入しようとする。しかし、この透過部材６には突起部６４が透過部材６の下方側領域を覆うように形成されている。このため、ガスはこの突起部６４に衝突して流路を変えながら、サイドリング８１に向けて流れていき、透過部材６の下方側への酸素プラズマやＮ２ガスの侵入が阻止される。
このように、第１の処理領域Ｐ１には３ＤＭＡＳガスが供給され、第２の処理領域Ｐ２には酸素プラズマが供給されることになる。従って、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に至ると、当該処理領域Ｐ１では、ウエハＷの表面に、分子層が１層あるいは複数層の３ＤＭＡＳガスが吸着される。つまり、オゾンガスが熱分解する温度以上の処理温度にて、３ＤＭＡＳガスがウエハＷに吸着し、吸着された３ＤＭＡＳガスが酸素プラズマにより酸化されて、薄膜成分であるシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）が成膜される。
こうして高い処理温度で、ウエハＷ上に吸着された３ＤＭＡＳガスを酸素プラズマにより酸化すると、酸素プラズマの活性が高くなり、シリコンと酸素との結合が速やかに進行する。また、水素や有機物等の不純物が気化によって除去されていく。このため、膜中のＳｉ―Ｏ結合が多く形成されてＳｉＯＨ結合が少なくなっていき、結合が強固になって緻密化され、高い緻密度の膜を形成することができる。従って、ユーザの要請に合わせてＳｉＯ２膜の適用部位に応じた膜質の薄膜を得ることができる。
上述の実施の形態によれば、装置本体の耐熱性を考慮して、ヒータユニット５により加熱される回転テーブル２の温度はオゾンガスが熱分解する温度よりも低い温度に設定し、これに加えてランプユニット７からの輻射熱によって当該ウエハＷを加熱している。つまり、回転テーブル２の駆動部２３のシール機構や、天板１１と蓋体１２との間のＯリング１３の耐熱温度がそれ程高くないことから、装置の性能上許容される回転テーブル２の最高温度は、オゾンガスが熱分解する温度よりも低い温度に設定している。一方、ランプユニット７からの輻射熱によってウエハＷを直接的に加熱しているので、回転テーブル２の温度の上昇を抑えてウエハＷのみをオゾンガスが熱分解する温度以上の処理温度に加熱することができる。また、このようにウエハＷを高温の処理温度に加熱したとしても、回転テーブル２自体はオゾンガスが熱分解する温度よりも低い温度に設定されているため、装置本体の耐熱性に悪影響を及ぼすおそれはなく、回転テーブル２のシール機構などに大きな耐熱性を持たせる必要がない。また、第２の処理ガスとして、オゾンガスよりも熱分解する温度が高い酸素の活性種を用いている。
これにより、装置本体の耐熱性を、酸化ガスとしてオゾンガスを用いる場合の仕様としながら、ウエハＷのみをオゾンガスが熱分解する温度以上の処理温度に加熱することができ、オゾンガスの熱分解温度以上もの高温でのシリコン酸化膜の成膜処理を行うことができる。
このように高い温度でシリコン酸化膜の成膜処理を行うと、既述のように、膜の緻密度を高めた硬い膜を得ることができるので、例えばウェットエッチング特性の向上を目的として硬い膜が要請される場合等のユーザの要求に応じた成膜処理を行うことができる。
従って、装置メーカ側では、装置本体の耐熱性をオゾンガスを酸化ガスとして用いる仕様の装置を用意しておけば、オゾンガスを用いるユーザに対しては補助加熱機構を用いずに構成し、オゾンガスの熱分解温度以上で成膜を行うユーザに対しては補助加熱機構を設ける構成とすることができる。従って、オゾンガスを用いる型式の装置とは異なる特殊仕様の装置を製造することなく、どちらの仕様に対しても装置本体の構造を共通化できるので、生産効率がよく、装置の製造コストの高騰を抑えることができる。
さらに、上述の実施の形態では、ランプユニット７は活性化ガスインジェクター３２の回転テーブル２の回転方向の下流側であって、第２の分離領域Ｄ２の上流側近傍に設けられている。このため、ランプユニット７は活性化ガスインジェクター３２により酸素プラズマが供給される領域から離れているので、ウエハＷが透過部材６の下方側を通過するときに、ウエハＷの移動と共に、ウエハＷに吸着されていない３ＤＭＡＳガスと酸素プラズマが加熱領域Ｈに持ち込まれるおそれが小さい。これにより、透過部材６に３ＤＭＡＳガスと酸素プラズマとの反応生成物が付着するといったことが起こりにくく、窓部６１の透過率を一定の状態に維持することができる。従って、ロット毎にウエハＷの温度にばらつきが発生するおそれが少なく、安定した成膜処理を行うことができる。また、窓部６１に付着した反応生成物を除去するクリーニング処理が不要となるか、クリーニング処理を行うとしても頻度が小さくなる。
さらに、ランプユニット７としては、赤外線光を放射する複数の加熱ランプ７１を用いているので、この加熱ランプ７１の配列や電力供給量によって、加熱するエリアの大きさや、加熱するときの温度分布等を制御することができる。例えば上述の例では、回転テーブル２が回転することにより、中心側よりも外縁側において周速度が速くなっているが、回転テーブル２の外縁側では中心側よりも加熱ランプ７１の個数を増やしているので、回転テーブル２の半径方向において加熱の度合いを揃えることができる。
さらにまた、上述の実施の形態では、天板１１に透過部材６を設け、ランプユニット７は、この透過部材６を介して回転テーブル２と対向するように、前記天板１１の上方側に設けられている。従って、ランプユニット７は大気雰囲気に設けられているので、メンテナンスが容易であり、また反応生成物が付着するおそれはない。
さらに、この例の透過部材６は、天板１１から回転テーブル２側に窪む凹部を形成するように構成されているので、ランプユニット７を回転テーブル２上のウエハＷに近接させることができ、ウエハＷ表面を効率よく加熱することができる。また、このように透過部材６を凹部状に形成すると、真空容器１の容積の削減を図ることもできる。
また、ランプユニット７の加熱ランプ７１を、平面的に見た時に前記回転テーブルの回転中心側から外縁側に向かって広がるように扇状に配列することにより、ウエハＷの通過領域を万遍なく加熱することができる。
続いて本発明の他の例について列挙する。図１４に示す例は、透過部材６の下方側にパージガスを供給するパージガス供給管８１を設けた構成である。このパージガス供給管８１は、例えば突起部６４の内周面、透過部材６の下面及び回転テーブル２の上面により囲まれた領域に、真空容器１の外周壁から中心部領域Ｃに向かってウエハＷに対向して水平に伸びるように設けられている。また、パージガス供給管８１は、図示しない流量調整バルブを備えた供給路を介してパージガス例えば窒素ガスの供給源と接続されている。こうして、例えばその下面に形成されたガス吐出孔を介して透過部材６の下方領域にパージガスを吐出するように構成されている。
この構成では、透過部材６の下方側にパージガスを吐出しながら、成膜処理が行われる。このパージガスは突起部６４の下方側に衝突し、前記上流側から流入しようとする酸素プラズマやＮ２ガスをこの透過部材６の外側へと追い出すため、透過部材６の下方側への酸素プラズマ等の侵入が阻止される。これにより、窓部６１への反応生成物の成膜をより確実に抑制することができる。
また、本発明の透過部材６Ａは必ずしも天板１１から下方側に窪む凹部状に構成する必要はなく、例えば図１５に示すように、透過部材６Ａを板状体により構成し、天板１１に形成された開口部１７にシール部材１９を介して嵌合させるようにしてもよい。さらに、この図１５に示すように、必ずしも透過部材６Ａの裏面側周縁部には突起部を設ける必要はない。図３に示す例のように、ランプユニット７を活性化ガスインジェクター３２から回転テーブル２の回転方向に十分離隔した位置に設ける場合には、透過部材６Ａの下方側に酸素プラズマが侵入しにくい。このため、３ＤＭＡＳガスと酸素プラズマとの反応生成物が透過部材６Ａに付着するおそれがほとんどないからである。
さらにまた、本発明においてランプユニットは、分離領域Ｄ１，Ｄ２と干渉しない位置であればどこに設けるようにしてもよい。例えば図１６は、ランプユニット７Ａを処理ガスノズル３１よりも回転テーブル２の回転方向下流側であって、活性化ガスインジェクター３２よりも回転テーブル２の回転方向上流側に設けた構成例である。また、透過部材６Ｂの形状は平面視扇型形状に限られず、例えばこの図１６に示すように、ウエハＷの表面をカバーする大きさの平面視円形状に構成するようにしてもよい。さらに、ランプユニット７Ａの加熱ランプ７１の配列も透過部材６Ｂの形状に合わせて適宜設定される。
以上において、前記ヒータユニットは、回転テーブル２に埋設されていてもよい。また、既述のように、ウエハＷはランプユニット７の下方側を通過する毎に加熱され、最終的に前記処理温度に至ればよいので、ランプユニット７は必ずしもウエハＷ表面全体に光エネルギーを照射するように構成する必要はなく、ウエハＷ表面の一部に光エネルギーを照射するものであってもよい。
さらに、回転テーブルの回転方向に互いに離間して複数個のランプユニットを設けるようにしてもよい。さらにまた、透過部材６を構成する材質としては、石英に代えて耐熱ガラス等を用いるようにしてもよい。
また、上述の装置にオゾンガスを供給するためのガス供給部を設けることにようにしてもよい。この場合には、１台の装置を用いて、オゾンガスを用いるプロセスを行うときには、補助加熱機構を用いずに成膜処理を行い、オゾンガスの熱分解温度以上の処理温度で行う成膜プロセスには、補助加熱機構を用いることにより対応できる。このため、１台の装置にて、複数種別のプロセスにてシリコン酸化膜の成膜処理を行うことができ、ユーザ側にてプロセス選択の自由度が高くなる。
本発明で適用される第１の処理ガスとしては、上述の例の他に、ＢＴＢＡＳガス、ＤＣＳ[ジクロロシラン]、ＨＣＤ[ヘキサクロロジシラン]、モノアミノシランなどを挙げることができる。このとき、回転テーブル２の表面の温度を６３０℃以上に加熱する場合には、第１の処理ガスとして、３ＤＭＡＳガスや４ＤＭＡＳ［テトラキスジメチルアミノシラン：Ｓｉ（Ｎ（ＣＨ３）２）)４］ガスを用いることが好ましい。また、２種類の反応ガスを用いることに限られず、３種類以上の反応ガスを順番に基板上に供給する場合にも適用することができる。その場合には、例えば第１の処理ガス（Ｓｉ含有ガス）として３ＤＭＡＳガス、第２の処理ガスとして酸素プラズマ、第３の処理ガスとしてＡｒプラズマガスを用い、ウエハＷをヒータユニットとランプユニットとにより、オゾンガスが熱分解する温度以上の処理温度に加熱してシリコン酸化膜を成膜する。
また上述の例では、加熱ランプとして、基板であるシリコンウエハに対しては吸収され、回転テーブル２の材質である石英に対しては透過する波長域の赤外線を用いている。しかし本発明は、回転テーブル２よりも基板に対する吸収の度合いが大きい波長の輻射光、つまり基板よりも回転テーブル２に対する透過性が大きい波長領域の輻射光を照射するランプであれば、既述の加熱ランプに限定されない。
続いて、既述のランプユニット７によりウエハＷを加熱したときの、ウエハＷ表面の温度分布のシミュレーション結果について説明する。このシミュレーションは、図１７に示すように、ランプ体９１が同心円Ｌ１〜Ｌ５に沿った円弧状に形成され、当該ランプ体９１の同心円中心側及び同心円外側に夫々反射体９２を設けた解析モデルを想定して行った。このとき、ヒータユニット５により、ウエハＷを６００℃に加熱し、同心円Ｌ１〜Ｌ５のランプ体９１への電力供給量を変えて解析を行った。
同心円Ｌ１〜Ｌ５のランプ体９１への電力供給量が夫々３００Ｗの場合の解析結果を図１８に示す。また、同心円Ｌ１のランプ体９１には３００Ｗ、同心円Ｌ２には２８０Ｗ、同心円Ｌ３には２６０Ｗ、同心円Ｌ４には２４０Ｗ、同心円Ｌ５には２００Ｗにて夫々電力を供給する場合の解析結果を図１９に示す。さらに、同心円Ｌ１には３００Ｗ、同心円Ｌ２には２５０Ｗ、同心円Ｌ３には２００Ｗ，同心円Ｌ４には１５０Ｗ、同心円Ｌ５には１００Ｗにて夫々電力を供給する場合の解析結果を図２０に示す。
このシミュレーション解析では、図１８の例では、最高温度が８４９℃、最低温度が７７４℃のときに、温度分布を５段階の温度に分けて表示している。同様に、図１９の例では、最高温度が７２４℃、最低温度が７０９℃、図２０の例では、最高温度が６７９℃、最低温度が６３３℃のときに、夫々温度分布を５段階の温度に分けて表示している。これら図１８〜図２０の解析結果より、ヒータユニット５によりウエハＷを６００℃に加熱して、ランプユニット７を作動させることによって、ウエハＷ表面を７００℃以上に加熱可能であることが認められた。
また、同心円Ｌ１〜Ｌ５のラインごとに配列されている加熱ランプ７１への電力供給量を変えると、ウエハＷ表面の温度分布が大きく異なることが認められ、加熱ランプ７１への電力供給量や、加熱ランプ７１の配列等の適正化を図ることにより、所望の温度分布を得られることが理解される。
Ｗ ウエハ
１ 真空容器
２ 回転テーブル
３１ 処理ガスノズル
３２ 活性化ガスインジェクター
４２ 分離ガスノズル
５ ヒータユニット
７ ランプユニット
７１ 加熱ランプ
７３ 反射体
Ｐ１ 第１の処理領域
Ｐ２ 第２の処理領域
Ｄ１，Ｄ２ 分離領域
Ｈ 加熱領域

Claims (7)

  1. 真空容器内にて、回転テーブルの一面側に配置された基板を当該回転テーブルにより公転させ、互いに異なる処理ガスを順番に供給するサイクルを複数回繰り返して反応生成物の層を積層して薄膜を得る成膜装置において、
    前記基板にシリコンを含む第１の処理ガスを吸着させるために、前記基板に対して第１の処理ガスを供給する第１の処理ガス供給部と、
    この第１の処理ガス供給部に対して前記回転テーブルの回転方向に離間して設けられ、基板に吸着した第１の処理ガスを酸化してシリコン酸化物を生成するために、酸素を活性化して得られた活性種を含む第２の処理ガスを供給するための第２の処理ガス供給部と、
    前記回転テーブルの周方向において前記第１の処理ガス供給部と第２の処理ガス供給部との間に設けられ、第１の処理ガスと第２の処理ガスとの混合を避けるための分離領域と、
    前記回転テーブルを加熱することにより当該回転テーブルを介して基板を下方側から加熱するための主加熱機構と、
    前記回転テーブル上の基板の通過領域と対向するように当該回転テーブルの上方側に設けられ、前記主加熱機構により加熱された基板に、基板の吸収波長領域の光を照射して当該基板を輻射熱によりオゾンガスが熱分解する温度以上の処理温度に直接加熱する加熱ランプからなる補助加熱機構と、を備え、
    装置の性能上許容される回転テーブルの最高温度はオゾンガスが熱分解する温度よりも低い温度であり、
    前記処理温度にて、前記第１の処理ガスが基板に吸着し、吸着された第１の処理ガスが第２の処理ガスにより酸化されることを特徴とする成膜装置。
  2. 前記補助加熱機構は、基板の材質に対する吸収よりも回転テーブルに対する吸収の度合いが小さい波長領域の光を照射するものであることを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
  3. 前記補助加熱機構は、回転テーブルの材質に対しては透過波長領域の光を照射するものであることを特徴とする請求項１または２記載の成膜装置。
  4. 前記基板はシリコンウエハであり、前記回転テーブルの材質は石英であり、
    前記補助加熱機構は、シリコンに対しては吸収され、石英に対しては透過する波長域の輻射光を照射するものであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の成膜装置。
  5. 前記補助加熱機構から照射される輻射光の波長は、０．５μｍ以上、３μｍ以下であることを特徴とする請求項４に記載の成膜装置。
  6. 互いに異なる処理ガスを基板に順番に供給するサイクルを複数回繰り返して反応生成物の層を積層してシリコン酸化膜を得る成膜方法において、
    真空容器内に配置された回転テーブルと、この回転テーブルの一面側に配置された基板に対してシリコンを含む第１の処理ガスを吸着させるために、前記基板に対して第１の処理ガスを供給する第１の処理ガス供給部と、この第１の処理ガス供給部に対して前記回転テーブルの回転方向に離間して設けられ、基板に吸着した第１の処理ガスを酸化してシリコン酸化物を生成するために、酸素を活性化して得られた活性種を含む第２の処理ガスを供給するための第２の処理ガス供給部と、前記回転テーブルの周方向において前記第１の処理ガス供給部と第２の処理ガス供給部との間に設けられ、第１の処理ガスと第２の処理ガスとの混合を避けるための分離領域と、を備え、装置の性能上許容される回転テーブルの最高温度はオゾンガスが熱分解する温度よりも低い温度である成膜装置を用い、
    前記回転テーブルを回転させることにより基板を公転させる工程と、
    主加熱機構により前記回転テーブルを加熱することにより当該回転テーブルを介して基板を下方側から加熱する工程と、
    前記回転テーブル上の基板の通過領域と対向するように当該回転テーブルの上方側に設けられた加熱ランプからなる補助加熱機構から、前記主加熱機構により加熱された基板に、基板の吸収波長領域の光を照射して当該基板を輻射熱によりオゾンガスが熱分解する温度以上の処理温度に直接加熱する工程と、
    前記処理温度にて、前記第１の処理ガスを基板に吸着させる工程と、
    前記基板に吸着された第１の処理ガスを第２の処理ガスにより酸化する工程と、を含むことを特徴とする成膜方法。
  7. 前記補助加熱機構は、基板の材質に対する吸収よりも回転テーブルに対する吸収の度合いが小さい波長領域の光を照射するものであることを特徴とする請求項６記載の成膜方法。
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