JP2019061976A - 基板処理方法及び基板処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】基板に施される処理の面内分布を制御することが可能な基板処理方法を提供すること。【解決手段】一実施形態の基板処理方法は、処理容器の内壁面に沿って上下方向に延び、上下方向を回転軸として回転可能なインジェクタの長手方向に沿って設けられた複数のガス孔から処理ガスを供給し、前記処理容器内に収容される基板に対して所定の処理を行う基板処理方法であって、前記所定の処理は、複数のステップを含み、前記ステップに応じて前記インジェクタを回転させて前記処理ガスの供給方向を変更する。【選択図】図５

Description

本発明は、基板処理方法及び基板処理装置に関する。
処理容器内において、基板保持具に複数の基板を多段に保持した状態で、複数の基板に対し成膜処理等を行うことが可能なバッチ式の基板処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
このバッチ式の基板処理装置では、処理容器の側壁にガス流路が形成され、ガス流路の処理容器の側にはＬ字形状を有するインジェクタの水平部分が挿入されることで、インジェクタが処理容器に固定される構造となっている。また、インジェクタの垂直部分には、基板が積層される方向（鉛直方向）に沿って複数のガス噴出口が設けられている。
特許第５２８４１８２号公報
しかしながら、上記の基板処理装置では、インジェクタが処理容器に固定されているため、ガスを吐出する方向が一定であり、基板に成膜される膜の特性の面内分布を十分に制御することができない場合があった。
そこで、本発明の一態様では、基板に施される処理の面内分布を制御することが可能な基板処理方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る基板処理方法は、処理容器の内壁面に沿って上下方向に延び、上下方向を回転軸として回転可能なインジェクタの長手方向に沿って設けられた複数のガス孔から処理ガスを供給し、前記処理容器内に収容される基板に対して所定の処理を行う基板処理方法であって、前記所定の処理は、複数のステップを含み、前記ステップに応じて前記インジェクタを回転させて前記処理ガスの供給方向を変更する。
開示の基板処理方法によれば、基板に施される処理の面内分布を制御することができる。
本発明の実施形態に係る基板処理装置の概略図 図１の基板処理装置のインジェクタを説明するための横断面図 図１の基板処理装置のガス導入機構の一例を示す図 図３のガス導入機構の内部構造を説明するための分解斜視図 第１実施形態に係る基板処理方法を説明するための図 第２実施形態に係る基板処理方法を説明するための図 第３実施形態に係る基板処理方法を説明するための図 第４実施形態に係る基板処理方法を説明するための図（１） 第４実施形態に係る基板処理方法を説明するための図（２） 第４実施形態に係る基板処理方法を説明するための図（３）
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。
〔基板処理装置〕
本発明の実施形態に係る基板処理装置について、基板に熱処理を行う装置を例に挙げて説明する。但し、処理対象、処理内容は特に限定されず、ガスを処理容器内に供給して処理を行う種々の処理装置に適用可能である。図１は、本発明の実施形態に係る基板処理装置の概略図である。
図１に示されるように、基板処理装置は、半導体ウエハ（以下「ウエハＷ」という。）を収容可能な処理容器１０を有している。処理容器１０は、耐熱性の高い石英により略円筒体状に成形され、天井に排気口１１を有する。処理容器１０は、鉛直（上下）方向に延びる縦型の形状に構成されている。処理容器１０の直径は、例えば処理されるウエハＷの直径が３００ｍｍの場合には、３５０〜４５０ｍｍ程度の範囲に設定されている。
処理容器１０の天井部の排気口１１には、ガス排気口２０が接続される。ガス排気口２０は、例えば排気口１１から延びて直角にＬ字形状に屈曲された石英管から構成される。
ガス排気口２０には、処理容器１０内の雰囲気を排気する真空排気系３０が接続される。具体的には、真空排気系３０は、ガス排気口２０に連結される例えばステンレス鋼により形成される金属製のガス排気管３１を有している。また、ガス排気管３１の途中には、開閉弁３２、バタフライバルブ等の圧力調整弁３３及び真空ポンプ３４が順次介設されており、処理容器１０内の圧力を調整しながら真空引きできるようになっている。なお、ガス排気口２０の内径は、ガス排気管３１の内径と同じに設定されている。
処理容器１０の側部には、処理容器１０を取り囲むようにして加熱手段４０が設けられており、処理容器１０に収容されるウエハＷを加熱し得るようになっている。加熱手段４０は、例えば複数のゾーンに分割されており、鉛直方向上側から下側に向かって、独立して発熱量が制御可能な複数のヒータ（図示せず）により構成されている。なお、加熱手段４０は、複数のゾーンに分割されることなく、１つのヒータにより構成されていてもよい。また、加熱手段４０の外周には、断熱材５０が設けられており、熱的安定性を確保するようになっている。
処理容器１０の下端部は開口されており、ウエハＷを搬入、搬出できるようになっている。処理容器１０の下端部の開口は、蓋体６０により開閉が行われる構成となっている。
蓋体６０よりも上方には、ウエハボート８０が設けられている。ウエハボート８０は、ウエハＷを保持するための基板保持具であり、鉛直方向に複数のウエハＷを離間した状態で保持可能に構成される。ウエハボート８０が保持するウエハＷの枚数は特に限定されるものではないが、例えば５０枚〜１５０枚とすることができる。
ウエハボート８０は、石英により形成される保温筒７５を介してテーブル７４上に載置されている。テーブル７４は、処理容器１０の下端開口部を開閉する蓋体６０を貫通する回転軸７２の上端部に支持される。回転軸７２の貫通部には、例えば磁性流体シール７３が介設され、回転軸７２を気密にシールした状態で回転可能に支持している。また、蓋体６０の周辺部と処理容器１０の下端部には、例えばＯ−リング等のシール部材６１が介設されており、処理容器１０内のシール性を保持している。
回転軸７２は、例えばボートエレベータ等の昇降機構７０に支持されたアーム７１の先端に取り付けられており、ウエハボート８０及び蓋体６０等を一体的に昇降できるようになされている。なお、テーブル７４を蓋体６０側へ固定して設け、ウエハボート８０を回転させることなくウエハＷの処理を行うようにしてもよい。
処理容器１０の下端部には、処理容器１０の内周壁に沿って延在する部分を有する共に、半径方向の外方に向けて延在するフランジ状の部分を有するマニホールド９０が配置されている。そして、マニホールド９０を介して、処理容器１０の下端部から、処理容器１０内へ必要なガスを導入する。マニホールド９０は、処理容器１０とは別部品で構成されるが、処理容器１０の側壁と一体的に設けられ、処理容器１０の側壁の一部を構成するように設けられる。なお、マニホールド９０の詳細な構成については、後述する。
マニホールド９０は、インジェクタ１１０を支持する。インジェクタ１１０は、処理容器１０内にガスを供給するため管状部材であり、例えば石英により形成される。インジェクタ１１０は、処理容器１０の内部で鉛直方向に延在するように設けられる。インジェクタ１１０には、長手方向に沿って所定間隔で複数のガス孔１１１が形成されており、ガス孔１１１より水平方向に向けてガスを吐出できるようになっている。インジェクタ１１０は、１本であってもよく、複数本であってもよい。
図２は、図１の基板処理装置のインジェクタを説明するための横断面図である。図２では、一例として１本のインジェクタ１１０を示している。図２（ａ）は、原点位置でのインジェクタ１１０の状態を示している。また、図２（ｂ）は原点位置から左回りに所定の角度θ１だけ回転した位置でのインジェクタ１１０の状態を示し、図２（ｃ）は原点位置から右回りに所定の角度θ２だけ回転した位置でのインジェクタ１１０の状態を示している。
インジェクタ１１０は、後述する回転機構と接続されており、回転機構の動作によって左回り及び右回りに回転可能となっている。具体的には、インジェクタ１１０は、図２（ａ）に示されるように、ガス孔１１１が処理容器１０の中心を向く位置から、図２（ｂ）に示されるように、左回りに角度θ１の位置まで回転可能であってよい。また、インジェクタ１１０は、図２（ｃ）に示されるように、右回りに角度θ２の位置まで回転可能であってもよい。そして、インジェクタ１１０のガス孔１１１から水平方向に向けてガスを吐出した状態でインジェクタ１１０を回転させることにより、ウエハＷに施される処理の面内分布を制御することができる。角度θ１及び角度θ２は、ウエハＷに施される処理の面内分布の制御の効果を十分に発揮できるという観点から、６０°であることが好ましく、インジェクタ１１０から複数の種類のガスを供給する場合には、９０°であることが好ましい。インジェクタ１１０の回転速度は、パーティクルの発生防止の観点から、３秒程度で０°から角度θ１，θ２まで回転可能な速度であることが好ましく、例えばθ１が９０°である場合には５ｒｐｍ以下であることが好ましい。
再び図１を参照すると、インジェクタ１１０には、インジェクタ１１０へガスを供給するためにガス供給系１２０が接続される。ガス供給系１２０は、インジェクタ１１０へ連通される金属、例えばステンレス鋼により形成されるガス配管１２１を有している。また、ガス配管１２１の途中には、マスフローコントローラ等の流量制御器１２３及び開閉弁１２２が順次介設されて、処理ガスの流量を制御しながら供給できるようになっている。ウエハＷの処理に必要な他の処理ガスも、同様に構成されたガス供給系１２０及びマニホールド９０を介して供給される。
処理容器１０の下端部のマニホールド９０の周辺部は、例えばステンレス鋼により形成されたベースプレート１３０により支持されており、ベースプレート１３０により処理容器１０の荷重を支えるようになっている。ベースプレート１３０の下方は、図示しないウエハ移載機構を有するウエハ移載室となっており、略大気圧の窒素ガス雰囲気になっている。また、ベースプレート１３０の上方はクリーンルームの清浄な空気の雰囲気となっている。
また、図１に示されるように、基板処理装置の全体の制御を行う制御部１５０が設けられる。制御部１５０は、レシピに従い、レシピに示された種々の処理条件下で処理が行われるように、基板処理装置内の種々の機器の動作を制御する。また、制御部１５０は、基板処理装置内に設けられた種々のセンサからの信号を受信することにより、ウエハＷの位置等を把握して、プロセスを進めるシーケンス制御を行う。更に、制御部１５０は、基板処理装置内に設けられた種々の検出器で検出される物理的測定値等を受信することにより基板処理の状態を把握し、基板処理を適切に行うために必要なフィードバック制御等を行うようにしてもよい。
制御部１５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の演算手段及び記憶手段を備える。制御部１５０は、プログラムが記憶された記憶媒体からレシピの処理を行うプログラムをインストールし、レシピの処理を実行するようなマイクロコンピュータとして構成されてもよい。また、制御部１５０は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）のような電子回路として構成されてもよい。
〔ガス導入機構〕
次に、図１の基板処理装置のガス導入機構について説明する。図３は、図１の基板処理装置のガス導入機構の一例を示す図である。図４は、図３のガス導入機構の内部構造を説明するための分解斜視図である。
図３及び図４に示されるように、ガス導入機構は、マニホールド９０と、インジェクタ１１０と、回転機構２００と、ガス配管１２１とを有する。
マニホールド９０は、インジェクタ支持部９１と、ガス導入部９５とを有する。
インジェクタ支持部９１は、処理容器１０の内壁面に沿って鉛直方向に延在する部分であり、インジェクタ１１０を支持する。インジェクタ支持部９１は、インジェクタ１１０の下端が挿入可能であり、インジェクタ１１０の下端を外嵌支持可能な挿入穴９２を有する。
ガス導入部９５は、インジェクタ支持部９１から半径方向の外側に張り出して、処理容器１０の外側に露出する部分であり、挿入穴９２と処理容器１０の外部とを連通してガスが通流可能なガス流路９６を有する。ガス流路９６の外側端部には、ガス配管１２１が接続され、外部からのガスが供給可能に構成される。
インジェクタ１１０は、インジェクタ支持部９１の挿入穴９２に挿入され、処理容器１０の内壁面に沿って全体が直線状に延在する共に、挿入穴９２に挿入された箇所にガス流路９６と連通する開口１１２を有する。開口１１２は、例えば水平方向を長軸、鉛直方向を短軸とする略楕円形状に形成されている。これにより、インジェクタ１１０が回転した場合であっても、ガス流路９６からインジェクタ１１０に効率的にガスが供給される。
マニホールド９０は、例えば金属で構成される。処理容器１０及び処理容器１０を構成する部品は、金属汚染を防ぐ観点から、基本的には石英で構成されることが好ましいが、複雑な形状や、ネジ等との螺合接続がある箇所は、金属で構成せざるを得ない。本発明の実施形態に係る基板処理装置のマニホールド９０も、金属で構成されるが、インジェクタ１１０をＬ字形状とせず、棒形状としている。そして、マニホールド９０のガス導入部９５内に水平に延びるガス流路９６を形成し、インジェクタ１１０にガス流路９６と連通する開口１１２を形成することにより、インジェクタ１１０に厚肉の水平部分を無くしている。これにより、マニホールド９０のガス導入部９５は、インジェクタ１１０の厚肉の水平部分を収容する必要が無くなるため、マニホールド９０のガス導入部９５の肉厚を薄くし、高さを低くして金属コンタミネーションを低減させることが可能となる。なお、マニホールド９０を構成する金属は、ステンレス鋼、アルミニウム、ハステロイ等の耐食性メタル材料であってもよい。
回転機構２００は、インジェクタ１１０の下端部に接続され、インジェクタ１１０をその長手方向を中心軸として回転させる。具体的には、回転機構２００は、エアシリンダ２１０と、リンク機構２２０とを有し、エアシリンダ２１０で発生させた直線運動（往復運動）をリンク機構２２０により回転運動に変換して、インジェクタ１１０に伝達する。
エアシリンダ２１０は、シリンダ部２１１と、ロッド部２１２と、電磁弁２１３とを有する。ロッド部２１２の一部は、シリンダ部２１１に収容されている。ロッド部２１２は、電磁弁２１３で制御されたエアがシリンダ部２１１に供給されることにより、シリンダ部２１１及びロッド部２１２の軸方向（図３における左右方向）に往復運動する。なお、エアシリンダ２１０に代えて、油圧シリンダを使用してもよい。
リンク機構２２０は、リンクバー２２１と、ベローズ２２２と、リテーナ２２３と、リンク部２２４と、ワッシャ２２５と、保持ボルト２２６とを有する。
リンクバー２２１は、棒形状を有し、ベローズ２２２により気密性を維持した状態でマニホールド９０内に挿入されている。リンクバー２２１の一端は、エアシリンダ２１０のロッド部２１２と接続されている。これにより、リンクバー２２１は、ロッド部２１２がシリンダ部２１１及びロッド部２１２の軸方向に往復運動することにより、ロッド部２１２と共にシリンダ部２１１及びロッド部２１２の軸方向（リンクバー２２１の軸方向）に往復運動する。なお、ベローズ２２２に代えて、磁性流体シールを使用してもよい。
リテーナ２２３は、リンク部２２４を介してリンクバー２２１と接続されている。これにより、リンクバー２２１がその軸方向に往復運動すると、リテーナ２２３が左回り又は右回り（図３（ｂ）における矢印で示す方向）に回転する。具体的には、リンクバー２２１が右方向に動くことによりリテーナ２２３が左回りに回転し、リンクバー２２１が左方向に動くことによりリテーナ２２３が右回りに回転する。リテーナ２２３には、図４に示されるように、開口部２２３ａが形成されている。開口部２２３ａは、リテーナ２２３の上面側から下面側に向かって開口径が段階的に小さくなるように段部２２３ｂが周方向にわたって形成されている。段部２２３ｂの上面には、突起部２２３ｃが形成されており、インジェクタ１１０の下端部に形成された図示しない凹部が突起部２２３ｃと嵌合可能になっている。これにより、リテーナ２２３は、インジェクタ１１０がリテーナ２２３に対して周方向に回転しないようにインジェクタ１１０を保持する。そして、リテーナ２２３が回転運動すると、リテーナ２２３と一体となってインジェクタ１１０が回転運動する。また、リテーナ２２３は、ワッシャ２２５を介して保持ボルト２２６によって回転自在に保持されている。
なお、インジェクタ１１０は、前述のリンク機構２２０以外の回転機構によって回転可能に構成されていてもよい。インジェクタ１１０は、例えばモータとウォームギア機構とを有する回転機構、エアシリンダとラックアンドピニオン機構とを有する回転機構、モータと回転軸とを有する回転機構によって回転可能に構成されていてもよい。
〔基板処理方法〕
次に、前述した基板処理装置を用いた基板処理方法について説明する。以下の基板処理方法は、例えば制御部１５０が基板処理装置内の種々の機器の動作を制御することにより実行される。
（第１実施形態）
第１実施形態では、上下方向を回転軸として回転可能な３本のインジェクタと固定された２本のインジェクタとを有する基板処理装置を用いて、原子層堆積（ＡＬＤ：Atomic Layer Deposition）法により、シリコン酸化膜を形成する場合について説明する。図５は、第１実施形態に係る基板処理方法を説明するための図である。
図５に示されるように、基板処理装置は、５本のインジェクタ１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄ，１１０ｅを有する。
インジェクタ１１０ａは、処理容器１０の内部で鉛直方向に延在するように設けられている。インジェクタ１１０ａには、窒素（Ｎ２）ガス供給源が接続されている。インジェクタ１１０ａには、長手方向に沿って所定間隔で複数のガス孔１１１ａが形成されており、ガス孔１１１ａから水平方向に向けてＮ２ガスを吐出できるようになっている。インジェクタ１１０ａは、上下方向を回転軸として回転可能に構成されており、インジェクタ１１０ａが回転することで、複数のガス孔１１１ａから供給されるＮ２ガスの供給方向が変更される。
インジェクタ１１０ｂは、インジェクタ１１０ａに隣接して配置され、処理容器１０の内部で鉛直方向に延在するように設けられている。インジェクタ１１０ｂは、水素（Ｈ２）ガス供給源及びＮ２ガス供給源に接続されている。インジェクタ１１０ｂには、長手方向に沿って所定間隔で複数のガス孔１１１ｂが形成されており、ガス孔１１１ｂから水平方向に向けてＨ２ガス及びＮ２ガスを吐出できるようになっている。インジェクタ１１０ｂは、複数のガス孔１１１ｂが所定の方向（例えば処理容器１０の中心方向）を向くように固定されている。
インジェクタ１１０ｃは、インジェクタ１１０ｂに隣接して配置され、処理容器１０の内部で鉛直方向に延在するように設けられている。インジェクタ１１０ｃは、原料ガスであるシリコン（Ｓｉ）含有ガス供給源、及びＮ２ガス供給源に接続されている。インジェクタ１１０ｃには、長手方向に沿って所定間隔で複数のガス孔１１１ｃが形成されており、ガス孔１１１ｃから水平方向に向けてＳｉ含有ガス及びＮ２ガスを吐出できるようになっている。インジェクタ１１０ｃは、上下方向を回転軸として回転可能に構成されており、インジェクタ１１０ｃが回転することで、複数のガス孔１１１ｃから供給されるＳｉ含有ガス及びＮ２ガスの供給方向が変更される。
インジェクタ１１０ｄは、インジェクタ１１０ｃに隣接して配置され、処理容器１０内部で鉛直方向に延在するように設けられている。インジェクタ１１０ｄは、酸素（Ｏ２）ガス供給源及びＮ２ガス供給源に接続されている。インジェクタ１１０ｄには、長手方向に沿って所定間隔で複数のガス孔１１１ｄが形成されており、ガス孔１１１ｄから水平方向に向けてＯ２ガス及びＮ２ガスを吐出できるようになっている。インジェクタ１１０ｄは、複数のガス孔１１１ｄが所定の方向（例えば処理容器１０の中心方向）を向くように固定されている。
インジェクタ１１０ｅは、インジェクタ１１０ｄに隣接して配置され、処理容器１０の内部で鉛直方向に延在するように設けられている。インジェクタ１１０ｅは、Ｎ２ガス供給源に接続されている。インジェクタ１１０ｅには、長手方向に沿って所定間隔で複数のガス孔１１１ｅが形成されており、ガス孔１１１ｅから水平方向に向けてＮ２ガスを吐出できるようになっている。インジェクタ１１０ｅは、上下方向を回転軸として回転可能に構成されており、インジェクタ１１０ｅが回転することで、複数のガス孔１１１ｅから供給されるＮ２ガスの供給方向が変更される。
第１実施形態に係る基板処理方法は、吸着ステップ、第１のパージステップ、酸化ステップ、及び第２のパージステップをこの順に行う工程を１サイクルとし、このサイクルを所定回数繰り返すことにより、所望膜厚を有するシリコン酸化膜を形成するものである。
吸着ステップでは、まず、インジェクタ１１０ａ，１１０ｃ，１１０ｅを所定の角度に回転させてガス孔１１１ａ，１１１ｃ，１１１ｅから吐出するガスの向きを変更する。所定の角度は、例えばレシピによって設定される。続いて、インジェクタ１１０ｃからＳｉ含有ガスを供給し、ウエハＷにＳｉ含有ガスを吸着させる。また、インジェクタ１１０ａ，１１０ｅからＮ２ガスを供給し、Ｓｉ含有ガスの吸着範囲を制御する。また、インジェクタ１１０ｂ，１１０ｄから後述する第１のパージステップでの流量よりも少ない流量のＮ２ガスを供給し、インジェクタ１１０ｃから供給されるＳｉ含有ガスがインジェクタ１１０ｂ，１１０ｄ内に吸着することを防止する。図５の例では、ガス孔１１１ａ，１１１ｅが処理容器１０の中心方向よりも外側を向くようにインジェクタ１１０ａ，１１０ｅを回転させている。これにより、Ｓｉ含有ガスのウエハＷ外周部への回り込みを抑制し、且つＳｉ含有ガスをウエハＷの表面全体に供給できる。また、ガス孔１１１ｃが処理容器１０の中心方向よりも僅かにずれた方向を向くようにインジェクタ１１０ｃを回転させる。なお、インジェクタ１１０ａ，１１０ｃ，１１０ｅの角度はこれに限定されるものではない。
第１のパージステップでは、まず、インジェクタ１１０ａ，１１０ｃ，１１０ｅを所定の角度に回転させてガス孔１１１ａ、１１１ｃ、１１１ｅから吐出するガスの向きを変更する。所定の角度は、例えばレシピによって設定される。続いて、インジェクタ１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄ，１１０ｅからＮ２ガスを供給し、処理容器１０内に残存するＳｉ含有ガスをパージする。図５の例では、インジェクタ１１０ａ，１１０ｅの角度をそれぞれ吸着ステップにおけるインジェクタ１１０ａ，１１０ｅと同じ角度に調整し、インジェクタ１１０ｃの角度を、ガス孔１１１ｃが処理容器１０の中心方向を向くように変更している。なお、インジェクタ１１０ａ，１１０ｃ，１１０ｅの角度はこれに限定されるものではない。
酸化ステップでは、まず、インジェクタ１１０ａ，１１０ｃ，１１０ｅを所定の角度に回転させてガス孔１１１ａ，１１１ｃ，１１１ｅから吐出するガスの向きを変更する。所定の角度は、例えばレシピによって設定される。続いて、インジェクタ１１０ｂからＨ２ガスを供給し、インジェクタ１１０ｄからＯ２ガスを供給する。これにより、ウエハＷに吸着したＳｉ含有ガスと、Ｈ２ガス及びＯ２ガスの反応により生成されるＯＨラジカルとを反応させて、反応生成物である酸化シリコン（ＳｉＯ２）の層を形成する。また、インジェクタ１１０ａ，１１０ｅからＮ２ガスを供給することにより、Ｏ２ガス及びＨ２ガスの反応範囲を制御する。また、インジェクタ１１０ｃから第１のパージステップでの流量よりも少ない流量のＮ２ガスを供給し、インジェクタ１１０ｃ内にＳｉＯ２の層が形成されることを防止する。図５の例では、ガス孔１１１ａ，１１１ｅが処理容器１０の中心方向よりも外側を向くようにインジェクタ１１０ａ，１１０ｅを回転させる。酸化ステップにおけるインジェクタ１１０ａ，１１０ｅの回転角度は、例えば吸着ステップにおけるインジェクタ１１０ａ，１１０ｅの回転角度よりも大きくなるように制御される。これにより、Ｈ２ガス及びＯ２ガスのウエハＷ外周部への回り込みを抑制し、且つＨ２ガス及びＯ２ガスをウエハＷの表面全体に供給できる。また、インジェクタ１１０ｃの角度を第１のパージステップにおけるインジェクタ１１０ｃの角度と同じ角度に調整する。なお、インジェクタ１１０ａ，１１０ｃ，１１０ｅの角度はこれに限定されるものではない。
第２のパージステップでは、まず、インジェクタ１１０ａ，１１０ｃ，１１０ｅを所定の角度に回転させてガス孔１１１ａ、１１１ｃ、１１１ｅから吐出するガスの向きを変更する。所定の角度は、例えばレシピによって設定される。続いて、インジェクタ１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄ，１１０ｅからＮ２ガスを供給し、処理容器１０内に残存するＨ２ガス及びＯ２ガスをパージする。図５の例では、インジェクタ１１０ａ，１１０ｃ，１１０ｅの角度を、それぞれ第１のパージステップにおけるインジェクタ１１０ａ，１１０ｃ，１１０ｅと同じ角度に調整する。なお、インジェクタ１１０ａ，１１０ｃ，１１０ｅの角度はこれに限定されるものではない。
以上に説明したように、第１実施形態に係る基板処理方法では、ＡＬＤ法におけるステップに応じてガスを吐出する方向を変更するので、ウエハＷに成膜されるシリコン酸化膜の特性の面内分布を十分に制御することができる。
なお、図５の例では、ステップに応じてインジェクタ１１０ａ，１１０ｃ，１１０ｅを回転させて処理ガスの供給方向を変更する場合を例に挙げて説明したが、ステップの途中でインジェクタ１１０ａ，１１０ｃ，１１０ｅを回転させてもよい。
（第２実施形態）
第２実施形態では、上下方向を回転軸として回転可能な３本のインジェクタを有する基板処理装置を用いて、ＡＬＤ法により、シリコン酸化膜を形成する場合の別の例について説明する。図６は、第２実施形態に係る基板処理方法を説明するための図である。
図６に示されるように、基板処理装置は、３本のインジェクタ１１０ｆ，１１０ｇ，１１０ｈを有する。
インジェクタ１１０ｆは、処理容器１０の内部で鉛直方向に延在するように設けられている。インジェクタ１１０ｆには、Ｈ２ガス供給源及びＮ２ガス供給源が接続されている。インジェクタ１１０ｆには、長手方向に沿って所定間隔で複数のガス孔１１１ｆが形成されており、ガス孔１１１ｆから水平方向に向けてＨ２ガス及びＮ２ガスを吐出できるようになっている。インジェクタ１１０ｆは、上下方向を回転軸として回転可能に構成されており、インジェクタ１１０ｆが回転することで、複数のガス孔１１１ｆから供給されるＨ２ガス及びＮ２ガスの供給方向が変更される。
インジェクタ１１０ｇは、インジェクタ１１０ｆに隣接して配置され、処理容器１０の内部で鉛直方向に延在するように設けられている。インジェクタ１１０ｇは、Ｓｉ含有ガス供給源及びＮ２ガス供給源に接続されている。インジェクタ１１０ｇには、長手方向に沿って所定間隔で複数のガス孔１１１ｇが形成されており、ガス孔１１１ｇから水平方向に向けてＳｉ含有ガス及びＮ２ガスを吐出できるようになっている。インジェクタ１１０ｇは、上下方向を回転軸として回転可能に構成されており、インジェクタ１１０ｇが回転することで、複数のガス孔１１１ｇから供給されるＳｉ含有ガス及びＮ２ガスの供給方向が変更される。
インジェクタ１１０ｈは、インジェクタ１１０ｇに隣接して配置され、処理容器１０の内部で鉛直方向に延在するように設けられている。インジェクタ１１０ｈは、Ｏ２ガス供給源及びＮ２ガス供給源に接続されている。インジェクタ１１０ｈには、長手方向に沿って所定間隔で複数のガス孔１１１ｈが形成されており、ガス孔１１１ｈから水平方向に向けてＯ２ガス及びＮ２ガスを吐出できるようになっている。インジェクタ１１０ｈは、上下方向を回転軸として回転可能に構成されており、インジェクタ１１０ｈが回転することで、複数のガス孔１１１ｈから供給されるＯ２ガス及びＮ２ガスの供給方向が変更される。
第２実施形態に係る基板処理方法は、吸着ステップ、第１のパージステップ、酸化ステップ、及び第２のパージステップをこの順に行う工程を１サイクルとし、このサイクルを所定回数繰り返すことにより、所望膜厚を有するシリコン酸化膜を形成するものである。
吸着ステップでは、まず、インジェクタ１１０ｆ，１１０ｇ，１１０ｈを所定の角度に回転させてガス孔１１１ｆ，１１１ｇ，１１１ｈから吐出するガスの向きを変更する。所定の角度は、例えばレシピによって設定される。続いて、インジェクタ１１０ｇからＳｉ含有ガスを供給し、ウエハＷにＳｉ含有ガスを吸着させる。また、インジェクタ１１０ｆ，１１０ｈからＮ２ガスを供給し、Ｓｉ含有ガスの吸着範囲を制御する。図６の例では、ガス孔１１１ｆ，１１１ｈが処理容器１０の中心方向よりも外側を向くようにインジェクタ１１０ｆ，１１０ｈを回転させている。これにより、Ｓｉ含有ガスのウエハＷ外周部への回り込みを抑制し、且つＳｉ含有ガスをウエハＷの表面全体に供給できる。また、ガス孔１１１ｇが処理容器１０の中心方向を向くようにインジェクタ１１０ｇを回転させる。なお、インジェクタ１１０ｆ，１１０ｇ，１１０ｈの角度はこれに限定されるものではない。
第１のパージステップでは、まず、インジェクタ１１０ｆ，１１０ｇ，１１０ｈを所定の角度に回転させてガス孔１１１ｆ、１１１ｇ、１１１ｈから吐出するガスの向きを変更する。所定の角度は、例えばレシピによって設定される。続いて、インジェクタ１１０ｆ，１１０ｇ，１１０ｈからＮ２ガスを供給し、処理容器１０内に残存するＳｉ含有ガスをパージする。図６の例では、インジェクタ１１０ｆ，１１０ｈの角度を、ガス孔１１１ｆ，１１１ｈが処理容器１０の中心方向を向くように変更し、インジェクタ１１０ｇの角度を、吸着ステップにおけるインジェクタ１１０ｇと同じ角度に調整している。なお、インジェクタ１１０ｆ，１１０ｇ，１１０ｈの角度はこれに限定されるものではない。
酸化ステップでは、まず、インジェクタ１１０ｆ，１１０ｇ，１１０ｈを所定の角度に回転させてガス孔１１１ｆ，１１１ｇ，１１１ｈから吐出するガスの向きを変更する。所定の角度は、例えばレシピによって設定される。続いて、インジェクタ１１０ｆからＨ２ガスを供給し、インジェクタ１１０ｈからＯ２ガスを供給し、ウエハＷに吸着したＳｉ含有ガスと、Ｈ２ガス及びＯ２ガスの反応により生成されるＯＨラジカルとを反応させて、ＳｉＯ２の層を形成する。また、インジェクタ１１０ｇから第１のパージステップでの流量よりも少ない流量のＮ２ガスを供給し、インジェクタ１１０ｇ内にＳｉＯ２の層が形成されることを防止する。図６の例では、ガス孔１１１ｆ，１１１ｈが処理容器１０の中心方向よりも内側（互いに向き合う方向）を向くようにインジェクタ１１０ｆ，１１０ｈを回転させる。これにより、ガス孔１１１ｆから吐出されるＨ２ガスとガス孔１１１ｈから吐出されるＯ２ガスとの反応が促進される。また、インジェクタ１１０ｇの角度を第１のパージステップにおけるインジェクタ１１０ｇの角度と同じ角度に調整する。なお、インジェクタ１１０ｆ，１１０ｇ，１１０ｈの角度はこれに限定されるものではない。
第２のパージステップでは、まず、インジェクタ１１０ｆ，１１０ｇ，１１０ｈを所定の角度に回転させてガス孔１１１ｆ、１１１ｇ、１１１ｈから吐出するガスの向きを変更する。所定の角度は、例えばレシピによって設定される。続いて、インジェクタ１１０ｆ，１１０ｇ，１１０ｈからＮ２ガスを供給し、処理容器１０内に残存するＨ２ガス及びＯ２ガスをパージする。図６の例では、インジェクタ１１０ｆ，１１０ｇ，１１０ｈの角度を、それぞれ吸着ステップにおけるインジェクタ１１０ｆ，１１０ｇ，１１０ｈと同じ角度に調整する。なお、インジェクタ１１０ｆ，１１０ｇ，１１０ｈの角度はこれに限定されるものではない。
以上に説明したように、第２実施形態に係る基板処理方法では、ＡＬＤ法におけるステップに応じてガスを吐出する方向を変更するので、ウエハＷに成膜されるシリコン酸化膜の特性の面内分布を十分に制御することができる。
なお、図６の例では、ステップに応じてインジェクタ１１０ｆ，１１０ｇ，１１０ｈを回転させて処理ガスの供給方向を変更する場合を例に挙げて説明したが、ステップの途中でインジェクタ１１０ｆ，１１０ｇ，１１０ｈを回転させてもよい。
（第３実施形態）
第３実施形態では、上下方向を回転軸として回転可能な３本のインジェクタを有する基板処理装置を用いて、ＡＬＤ法により、シリコン酸化膜を形成する場合の更に別の例について説明する。図７は、第３実施形態に係る基板処理方法を説明するための図である。
図７に示されるように、基板処理装置は、３本のインジェクタ１１０ｋ，１１０ｌ，１１０ｍを有する。
インジェクタ１１０ｋは、処理容器１０の内部で鉛直方向に延在するように設けられている。インジェクタ１１０ｋには、Ｓｉ含有ガス供給源、Ｈ２ガス供給源及びＮ２ガス供給源が接続されている。インジェクタ１１０ｋには、長手方向に沿って所定間隔で複数のガス孔１１１ｋが形成されており、ガス孔１１１ｋから水平方向に向けてＳｉ含有ガス、Ｈ２ガス及びＮ２ガスを吐出できるようになっている。インジェクタ１１０ｋは、上下方向を回転軸として回転可能に構成されており、インジェクタ１１０ｋが回転することで、複数のガス孔１１１ｋから供給されるＳｉ含有ガス、Ｈ２ガス及びＮ２ガスの供給方向が変更される。
インジェクタ１１０ｌは、インジェクタ１１０ｋに隣接して配置され、処理容器１０の内部で鉛直方向に延在するように設けられている。インジェクタ１１０ｌは、Ｓｉ含有ガス供給源及びＮ２ガス供給源に接続されている。インジェクタ１１０ｌには、長手方向に沿って所定間隔で複数のガス孔１１１ｌが形成されており、ガス孔１１１ｌから水平方向に向けてＳｉ含有ガス及びＮ２ガスを吐出できるようになっている。インジェクタ１１０ｌは、上下方向を回転軸として回転可能に構成されており、インジェクタ１１０ｌが回転することで、複数のガス孔１１１ｌから供給されるＳｉ含有ガス及びＮ２ガスの供給方向が変更される。
インジェクタ１１０ｍは、インジェクタ１１０ｌに隣接して配置され、処理容器１０の内部で鉛直方向に延在するように設けられている。インジェクタ１１０ｍは、Ｏ２ガス供給源及びＮ２ガス供給源に接続されている。インジェクタ１１０ｍには、長手方向に沿って所定間隔で複数のガス孔１１１ｍが形成されており、ガス孔１１１ｍから水平方向に向けてＯ２ガス及びＮ２ガスを吐出できるようになっている。インジェクタ１１０ｍは、上下方向を回転軸として回転可能に構成されており、インジェクタ１１０ｍが回転することで、複数のガス孔１１１ｍから供給されるＯ２ガス及びＮ２ガスの供給方向が変更される。
第３実施形態に係る基板処理方法は、吸着ステップ、第１のパージステップ、酸化ステップ、及び第２のパージステップをこの順に行う工程を１サイクルとし、このサイクルを所定回数繰り返すことにより、所望膜厚を有するシリコン酸化膜を形成するものである。
吸着ステップでは、まず、インジェクタ１１０ｋ，１１０ｌ，１１０ｍを所定の角度に回転させてガス孔１１１ｋ，１１１ｌ，１１１ｍから吐出するガスの向きを変更する。所定の角度は、例えばレシピによって設定される。続いて、インジェクタ１１０ｋ，１１０ｌからＳｉ含有ガスを供給し、ウエハＷにＳｉ含有ガスを吸着させる。また、インジェクタ１１０ｍからＮ２ガスを供給し、Ｓｉ含有ガスの吸着範囲を制御する。図７の例では、ガス孔１１１ｋ，１１１ｌが処理容器１０の中心方向よりもずれた方向を向くようにインジェクタ１１０ｋ，１１０ｌを回転させ、ガス孔１１１ｍが処理容器１０の中心方向よりも外側を向くようにインジェクタ１１０ｍを回転させる。これにより、Ｓｉ含有ガスのウエハＷ外周部への回り込みを抑制し、且つＳｉ含有ガスをウエハＷの表面全体に供給できる。なお、インジェクタ１１０ｋ，１１０ｌ，１１０ｍの角度はこれに限定されるものではない。
第１のパージステップでは、まず、インジェクタ１１０ｋ，１１０ｌ，１１０ｍを所定の角度に回転させてガス孔１１１ｋ、１１１ｌ、１１１ｍから吐出するガスの向きを変更する。所定の角度は、例えばレシピによって設定される。続いて、インジェクタ１１０ｋ，１１０ｌ，１１０ｍからＮ２ガスを供給し、処理容器１０内に残存するＳｉ含有ガスをパージする。図７の例では、インジェクタ１１０ｋ，１１０ｌ，１１０ｍの角度をそれぞれ反応ステップにおけるインジェクタ１１０ｋ，１１０ｌ，１１０ｍと同じ角度に調整している。なお、インジェクタ１１０ｋ，１１０ｌ，１１０ｍの角度はこれに限定されるものではない。
酸化ステップでは、まず、インジェクタ１１０ｋ，１１０ｌ，１１０ｍを所定の角度に回転させてガス孔１１１ｋ，１１１ｌ，１１１ｍから吐出するガスの向きを変更する。所定の角度は、例えばレシピによって設定される。続いて、インジェクタ１１０ｋからＨ２ガスを供給し、インジェクタ１１０ｍからＯ２ガスを供給し、ウエハＷに吸着したＳｉ含有ガスと、Ｈ２ガス及びＯ２ガスの反応により生成されるＯＨラジカルとを反応させて、ＳｉＯ２の層を形成する。また、インジェクタ１１０ｌから第１のパージステップでの流量よりも少ない流量のＮ２ガスを供給し、インジェクタ１１０ｌ内にＳｉＯ２の層が形成されることを防止する。図７の例では、ガス孔１１１ｋ，１１１ｍが処理容器１０の中心方向よりも内側を向くようにインジェクタ１１０ｋ，１１０ｍを回転させる。これにより、ガス孔１１１ｋから吐出されるＨ２ガスとガス孔１１１ｍから吐出されるＯ２ガスとの反応が促進される。また、ガス孔１１１ｌが処理容器１０の中心方向を向くようにインジェクタ１１０ｌの角度を調整する。なお、インジェクタ１１０ｋ，１１０ｌ，１１０ｍの角度はこれに限定されるものではない。
第２のパージステップでは、まず、インジェクタ１１０ｋ，１１０ｌ，１１０ｍを所定の角度に回転させてガス孔１１１ｋ、１１１ｌ、１１１ｍから吐出するガスの向きを変更する。所定の角度は、例えばレシピによって設定される。続いて、インジェクタ１１０ｋ，１１０ｌ，１１０ｍからＮ２ガスを供給し、処理容器１０内に残存するＨ２ガス及びＯ２ガスをパージする。図７の例では、ガス孔１１１ｋ，１１１ｍが処理容器１０の中心方向よりも僅かに外側を向くようにインジェクタ１１０ｋ，１１０ｍの角度を調整する。また、ガス孔１１１ｌが処理容器１０の中心方向を向くようにインジェクタ１１０ｌの角度を調整する。なお、インジェクタ１１０ｋ，１１０ｌ，１１０ｍの角度はこれに限定されるものではない。
以上に説明したように、第３実施形態に係る基板処理方法では、ＡＬＤ法におけるステップに応じてガスを吐出する方向を変更するので、ウエハＷに成膜されるシリコン酸化膜の特性の面内分布を十分に制御することができる。
特に、第３実施形態に係る基板処理方法では、ステップに応じてインジェクタ１１０の角度を変更できるので、好ましい供給方向が異なる複数のガス（例えば、吸着ガスと反応ガス）を同一のインジェクタ１１０から供給できる。その結果、インジェクタ１１０の本数を削減できる。
なお、図７の例では、ステップに応じてインジェクタ１１０ｋ，１１０ｌ，１１０ｍを回転させて処理ガスの供給方向を変更する場合を例に挙げて説明したが、ステップの途中でインジェクタ１１０ｋ，１１０ｌ，１１０ｍを回転させてもよい。
（第４実施形態）
第４実施形態では、上下方向を回転軸として回転可能であり、上下方向の上側部分のみにガス孔が形成されたインジェクタを有する基板処理装置を用いて、ウエハに所定の膜を形成する場合について説明する。図８から図１０は、第４実施形態に係る基板処理方法を説明するための図である。図８は第４実施形態に係る基板処理方法を行うための基板処理装置の一例を示し、図９は図８の横断面を示し、図１０は第４実施形態に係る基板処理方法による効果を説明するための図である。図１０中、横軸はウエハボート８０に保持されたウエハの位置を示し、縦軸はウエハＷに形成された膜の厚さを示す。図１０において、「ＴＯＰ」、「ＣＴＲ」、及び「ＢＴＭ」は、それぞれウエハボート８０の上側部分、中央部分、及び下側部分に載置されたウエハＷを示す。また、「Ｃ−Ｔ」及び「Ｃ−Ｂ」は、それぞれ「ＣＴＲ」と「ＴＯＰ」との間、「ＣＴＲ」と「ＢＴＭ」との間の位置に載置されたウエハＷを示す。
図９に示されるように、基板処理装置は、上下方向を回転軸として回転可能な１本のインジェクタ１１０ｐと、固定された４本のインジェクタ１１０ｑ，１１０ｒ，１１０ｓ，１１０ｔとを有する。
インジェクタ１１０ｐは、処理容器１０の内部で鉛直方向に延在するように設けられている。インジェクタ１１０ｐには、成膜ガス供給源、Ｎ２ガス供給源等が接続されている。インジェクタ１１０ｐには、長手方向（上下方向）の上側部分に、長手方向に沿って所定間隔で複数のガス孔１１１ｐが形成されており、ガス孔１１１ｐから水平方向に向けて成膜ガス、Ｎ２ガス等を吐出できるようになっている。インジェクタ１１０ｐは、上下方向を回転軸として回転可能に構成されており、インジェクタ１１０ｐが回転することで、複数のガス孔１１１ｐから供給される成膜ガス、Ｎ２ガス等の供給方向が変更される。
インジェクタ１１０ｑ，１１０ｒ，１１０ｓ，１１０ｔは、処理容器１０の内部で鉛直方向に延在するように設けられている。インジェクタ１１０ｑ，１１０ｒ，１１０ｓ，１１０ｔには、成膜ガス供給源、Ｎ２ガス供給源等が接続されている。インジェクタ１１０ｑ，１１０ｒ，１１０ｓ，１１０ｔには、それぞれ長手方向に沿って所定間隔で複数のガス孔１１１ｑ，１１１ｒ，１１１ｓ，１１１ｔが形成されている。そして、ガス孔１１１ｑ，１１１ｒ，１１１ｓ，１１１ｔから水平方向に向けて成膜ガス、Ｎ２ガス等を吐出できるようになっている。インジェクタ１１０ｑ，１１０ｒ，１１０ｓ，１１０ｔは、複数のガス孔１１１ｑ，１１１ｒ，１１１ｓ，１１１ｔが所定の方向（例えば処理容器１０の中心方向）を向くように固定されている。
第４実施形態に係る基板処理方法は、固定されたインジェクタ１１０ｑ，１１０ｒ，１１０ｓ，１１０ｔにより、成膜ガス、Ｎ２ガス等を供給すると共に、上下方向の上側部分に複数のガス孔１１１ｐが形成されたインジェクタ１１０ｐから成膜ガス、Ｎ２ガス等を供給する。このとき、インジェクタ１１０ｐの回転角度を変更することで、ウエハボート８０の上側部分に保持されたウエハＷ（図中「ＴＯＰ」で示す。）に形成される膜の厚さの面内分布を、例えば図１０中の実線で示される分布から破線で示される分布になるように制御できる。
なお、図８から図１０の例では、上下方向を回転軸として回転可能なインジェクタ１１０ｐの上側部分に複数のガス孔１１１ｐが形成されている場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、上下方向を回転軸として回転可能なインジェクタ１１０ｐの中央部分、下側部分に複数のガス孔１１１ｐが形成されていてもよい。これらの場合には、それぞれウエハボート８０の中央部分、下側部分に保持されたウエハＷに形成される膜の厚さの面内分布を制御できる。
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、上記内容は、発明の内容を限定するものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。
上記の各実施形態では、ウエハＷに所定の膜を形成する場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。本発明は、例えば、ウエハＷに成膜ガスを供給し、ウエハＷに所定の膜を成膜する成膜ステップと、所定の膜をエッチングするエッチングガスを供給し、所定の膜をエッチングするエッチングステップと、を繰り返す処理に対しても適用可能である。
１０ 処理容器
１１０ インジェクタ
１１１ ガス孔
１５０ 制御部
２００ 回転機構
Ｗ ウエハ

Claims (6)

  1. 処理容器の内壁面に沿って上下方向に延び、上下方向を回転軸として回転可能なインジェクタの長手方向に沿って設けられた複数のガス孔から処理ガスを供給し、前記処理容器内に収容される基板に対して所定の処理を行う基板処理方法であって、
    前記所定の処理は、複数のステップを含み、
    前記ステップに応じて前記インジェクタを回転させて前記処理ガスの供給方向を変更する、
    基板処理方法。
  2. 複数のステップは、
    前記基板に原料ガスを供給し、前記基板に前記原料ガスを吸着させる吸着ステップと、
    前記基板に前記原料ガスと反応する反応ガスを供給し、前記基板に吸着した前記原料ガスと前記反応ガスとを反応させて反応生成物の層を形成する反応ステップと、
    を含む、
    請求項１に記載の基板処理方法。
  3. 複数のステップは、
    前記基板に成膜ガスを供給し、前記基板に所定の膜を成膜する成膜ステップと、
    前記基板に前記膜をエッチングするエッチングガスを供給し、前記所定の膜をエッチングするエッチングステップと、
    を含む、
    請求項１に記載の基板処理方法。
  4. 前記インジェクタは、複数の種類の処理ガスを供給可能であり、
    前記ステップに応じて、前記処理ガスの種類を変更する、
    請求項１乃至３のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  5. 前記ステップの途中で前記インジェクタを回転させて前記処理ガスの供給方向を変更する、
    請求項１乃至４のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  6. 処理容器の内壁面に沿って上下方向に延びるインジェクタの長手方向に沿って設けられた複数のガス孔から前記処理容器に収容される基板に対して処理ガスを供給し、前記基板に所定の処理を行う基板処理装置であって、
    上下方向を回転軸として前記インジェクタを回転させる回転機構と、
    前記インジェクタの動作を制御する制御部と、
    を有し、
    前記所定の処理は、複数のステップを含み、
    前記制御部は、前記ステップに応じて前記インジェクタを回転させて前記処理ガスの供給方向を変更する、
    基板処理装置。
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