JP6740799B2 - 成膜装置、成膜方法及び記憶媒体 - Google Patents

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Description

本発明は、互いに反応する処理ガスを順番に供給して基板の表面に反応生成物を積層する技術に関する。
基板である半導体ウエハ（以下「ウエハ」と言う）に対して例えばシリコン窒化膜などの薄膜の成膜を行う手法の一つとして、原料ガスと反応ガスと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ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法が知られている。このＡＬＤ法を用いて成膜処理を行う成膜装置としては、例えば特許文献１に記載されているように、複数枚のウエハを周方向に並べて公転させるための回転テーブルを真空容器内に設けた構成が挙げられる。
このような成膜装置においては、回転テーブルの径方向に伸びるように水平にガスノズルを設け、ウエハの通過領域に対応する領域にてガスノズルの下部側に多数のガス吐出孔を配列している。そして回転テーブルを回転させながらガス吐出孔から下方にガスを吐出することにより原料ガス及び反応ガスの各々をウエハの全面に供給している。例えばシリコン窒化膜の成膜に用いられるジクロロシラン（ＤＣＳ）などの原料ガスは、ガスを活性化させることで、化学吸着によりウエハに吸着する。
そのため回転テーブルの下方側に配置した加熱部により回転テーブルを介してウエハを加熱し、ガスノズルから吐出されたガスを加熱して活性化するようにしている。ここでガスの活性化に着目すると、ガスノズルから吐出されたガスは、回転テーブル上を径方向に広がっていき、回転テーブルあるいはウエハからの熱により昇温していく。そしてウエハ上の各位置においては、当該位置の上方からガスが吹き付けられ、当該ガスは未だ十分加熱されていないが、他の位置に吹き付けられて流れ着いたガスは、回転テーブルあるいはウエハを移動するうちに加熱され、活性化されている。
従ってウエハの中央領域においては、回転テーブルの径方向で見て当該領域から遠く離れた位置に吐出されたガスが長い距離を移動してきて辿り着くため、その間にガスが活性化されている。即ち、ウエハの中央領域においては、ガスが十分活性化されている。これに対して回転テーブルの中心部領域側のウエハの周縁部では、当該周縁部とガスノズルの端部との距離が近いので、当該端部から吐出されたガスが当該周縁部まで移動する移動距離が短い。このことは、回転テーブルの外縁側のウエハの周縁部においても同じである。この結果、回転テーブルの径方向におけるウエハの周縁部では、原料ガスの活性化が十分行われ難いことから、中央側の膜厚よりも低くなる傾向にある。
特開２０１０−２３９１０３号公報
本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、基板に互いに反応する処理ガスを順番に供給して基板の表面に反応生成物を積層するにあたり、膜厚の面内均一性を良好にする技術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、加熱により活性化されて吸着する原料ガス及び原料ガスと反応して反応生成物を生成する反応ガスを順番に供給するサイクルを複数回行って、基板に薄膜を成膜する成膜装置において、
前記真空容器内に設けられ、基板を載置する基板載置領域がその一面側に形成されると共に、この基板載置領域を公転させるための回転テーブルと、
前記回転テーブルに載置された基板を加熱するための加熱部と、
前記回転テーブルにおける前記基板載置領域に向けて、原料ガスを供給して処理を行うための第１の処理領域と、
前記回転テーブルの周方向に第１の処理領域と分離部を介して離間して設けられ、前記反応ガスを供給して処理を行うための第２の処理領域と、
前記第１の処理領域にて、各々前記回転テーブルの移動路と交差する方向に伸びるようにかつ互いに回転テーブルの回転方向に沿って設けられ、各々下方側に向けて原料ガスを吐出するためのガス吐出孔が長さ方向に沿って形成された主ガスノズル、中心側補助ノズル及び周縁側補助ノズルと、を備え、
前記真空容器の中心部側、周壁側を夫々内側及び外側と定義すると、
前記主ガスノズルのガス吐出孔は、内外方向で見たときに基板の通過領域の全域及び回転テーブル上における基板の通過領域の内側領域及び外側領域の各領域に対向して設けられ、
前記中心側補助ノズルのガス吐出孔は、回転テーブル上における基板の通過領域から外れ、基板の通過領域よりも内側の内側領域に対向する領域に設けられ、前記基板の通過領域に対向する領域には設けられておらず、
前記周縁側補助ノズルのガス吐出孔は、回転テーブル上における基板の通過領域から外れ、基板の通過領域よりも外側の外側領域に対向する領域設けられ、前記基板の通過領域に対向する領域には設けられておらず、
前記中心側補助ノズル及び前記周縁側補助ノズルは、夫々主ノズルによる基板の内側周縁部及び外側周縁部に吸着するガスの不足分を補償するために設けられていることを特徴とする。
本発明の成膜方法は、真空容器内にて、加熱により活性化されて吸着する原料ガス及び原料ガスと反応して反応生成物を生成する反応ガスを順番に供給するサイクルを複数回行って、基板に薄膜を成膜する成膜方法において、
前記真空容器内に設けられた回転テーブルの一面側に基板を載置する工程と、
前記基板を加熱する工程と、
前記回転テーブルの回転により基板を公転させることにより、第１の処理領域にて、下方に向けてガスを吐出するガス吐出孔が長さ方向に配列されたガスノズルを用いて基板に原料ガスを供給して吸着させる工程と、前記第１の処理領域に対して分離部により分離された第２の処理領域にて基板に反応ガスを供給する工程と、を複数回繰り返す工程と、を含み、
前記真空容器の中心部側、周壁側を夫々内側及び外側と定義すると、前記第１の処理領域において、内外方向で見たときに基板の通過領域の全域及び回転テーブル上における基板の通過領域の内側領域及び外側領域の各領域に主ガスノズルにより原料ガスを供給する工程と、中心側補助ノズルにより回転テーブル上における基板の通過領域には、原料ガスを供給せず、基板の通過領域から外れ、基板の通過領域よりも内側の内側領域に原料ガスを供給する工程と、周縁側補助ノズルにより回転テーブル上における基板の通過領域には、原料ガスを供給せず、基板の通過領域から外れ、基板の通過領域よりも外側の外側領域に原料ガスを供給する工程と、を行うことを特徴とする。
本発明の記憶媒体は、真空容器内にて、原料ガス及び原料ガスと反応して反応生成物を生成する反応ガスを順番に供給するサイクルを複数回行って、基板に薄膜を成膜する成膜装置に用いられるコンピュータプログラムを記憶した記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、上述の成膜方法を実行するようにステップ群が組まれていることを特徴とする。
本発明は、回転テーブルの移動路と交差する方向に伸び、下方に向けてガスを吐出するガス吐出孔を備えたガスノズルを用いて、回転テーブル上の基板に原料ガスを供給する技術を対象としている。真空容器の中心部側、周壁側を夫々内側及び外側と定義すると、内外方向で見たときに基板の通過領域の全域に原料ガスを供給する主ガスノズルに加えて、主ガスノズルによるガスの供給の不足分を補償するために補助ノズルを用いている。そして中心側補助ノズルにより回転テーブル上における基板の通過領域の内側領域に原料ガスを供給し、周縁側補助ノズルにより回転テーブル上における基板の通過領域の外側領域に原料ガスを供給している。このため、主ガスノズルによりガスを供給したときにガスの活性化が低い基板の内側領域寄りの周縁と外側領域寄りの周縁とに活性化したガスを補給することができる。従って基板に成膜される膜の面内均一性が良好になる。
本発明の実施の形態に係る成膜装置の縦断面図である。 前記成膜装置の平面図である。 第１の処理領域を示す斜視図及び断面図である。 第１の処理領域を示す平面図である。 第１の処理領域において供給されるＤＣＳガスの活性を示す説明図である。 第１の処理領域において供給されるＤＣＳガスの吸着量を示す説明図である。 本発明の実施の形態に係る成膜装置の他の例を示す平面図である。 周縁側補助ノズルの変形例を示す断面斜視図である。 周縁側補助ノズルの変形例を示す断面図である。 実験例１−１〜１−３における主ノズルを説明する説明する説明図である。 実験例１−１〜１−３におけるウエハのＸ軸方向の膜厚分布を示す特性図である。 実験例１−１〜１−３におけるウエハのＹ軸方向の膜厚分布を示す特性図である。 実験例２−１〜２−３における中心側補助ノズルを説明する説明する説明図である。 実験例２−１〜２−３におけるウエハのＹ軸方向の膜厚分布を示す特性図である。 実験例２−４〜２−７におけるウエハのＹ軸方向の膜厚分布を示す特性図である。 実験例３−１〜３−３における周縁側補助ノズルを説明する説明する説明図である。 実験例３−１〜３−３におけるウエハのＹ軸方向の膜厚分布を示す特性図である。 実験例３−４〜３−７におけるウエハのＹ軸方向の膜厚分布を示す特性図である。
本発明の実施の形態に係る成膜装置について説明する。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と共にウエハＷを公転させるための回転テーブル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、真空容器１内の中央部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分離ガス供給管５１が接続されている。
回転テーブル２は、中心部領域Ｃ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、鉛直軸周りこの例では上方から見て時計周りに回転自在に構成されている。図１中２３は回転軸２２を鉛直軸周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。このケース体２０には、回転テーブル２の下方領域に窒素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７２が接続されている。
回転テーブル２の表面部（上面部）には、図１、図２に示すように、直径寸法が例えば３００ｍｍ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形成されており、この凹部２４は、回転テーブル２の回転方向（周方向）に沿って複数箇所例えば５箇所に設けられている。凹部２４は、ウエハＷを当該凹部２４に収納すると、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、直径寸法及び深さ寸法が設定されている。
図１に戻って、回転テーブル２と真空容器１の底面部との間の空間には、加熱部であるヒータユニット７が全周に亘って設けられ、回転テーブル２を介して回転テーブル２上のウエハＷを例えば４００℃に加熱するように構成されている。図１中７１はヒータユニット７の側方側に設けられたカバー部材、７０はこのヒータユニット７の上方側を覆う覆い部材である。またヒータユニット７の下方側において、真空容器１の底面部を貫通するパージガス供給管７３が周方向に亘って複数箇所に設けられている。
真空容器１の側壁には、図２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より気密に開閉自在に構成されている。回転テーブル２の凹部２４は、この搬送口１５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、当該受け渡し位置に対応する部位には、回転テーブル２の下方側に凹部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。
図２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、搬送口１５から見て時計周り（回転テーブル２の回転方向）に改質領域Ｐ３、分離ガス供給部３５、第１の処理領域Ｐ１、分離ガス供給部３４及び第２の処理領域Ｐ２がこの順番で真空容器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配置されている。
第１の処理領域Ｐ１について図２〜図４を参照して説明する。なお各ノズルに設けたガス吐出孔４４はノズルの下面に設けられるが、図４では、説明の便宜上ノズルの上面に示している。第１の処理領域Ｐ１は、回転方向上流側から各々処理ガスであるＤＣＳガスを供給する主ノズル４１、周縁側補助ノズル４２及び中心側補助ノズル４３が回転テーブル２の基板載置面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。
主ノズル４１は、真空容器１の外周壁から中心部領域Ｃに向かって伸び、回転テーブル２を回転させた時にウエハＷが通過する領域を跨ぐように設けられている。主ノズル４１は、先端が封止された筒状に構成され、主ノズル４１の下面には、回転テーブル２上におけるウエハＷの通過領域の外周縁から回転テーブル２の外周側に２６ｍｍの位置からウエハＷの通過領域の内周縁から回転テーブルの回転中心側に２４ｍｍの位置までの範囲に長さ方向等間隔に並ぶ複数のガス吐出孔４４が設けられている。
主ノズル４１に対して回転テーブル２の回転方向の下流側に隣接する位置には、回転テーブル２の外縁側のウエハＷの周縁部に対する主ノズル４１からのガスの供給を補償するための周縁側補助ノズル４２が設けられている。周縁側補助ノズル４２は、回転テーブル２上におけるウエハＷの通過領域よりも外側の範囲に真空容器１の外周壁から中心部領域Ｃに向かって伸ばされている。周縁側補助ノズル４２は、先端が封止された筒状に構成され、周縁側補助ノズル４２の下面には、回転テーブル２上におけるウエハＷの通過領域よりも回転テーブル２の外側領域と対向する数ｍｍ〜数十ｍｍの長さ領域に長さ方向等間隔にガス吐出孔４４が設けられている。
周縁側補助ノズル４２に対して回転テーブル２の回転方向の下流側に隣接する位置には、回転テーブル２の中心部領域Ｃ側のウエハＷの周縁部に対する主ノズル４１からのガスの供給を補償するための中心側補助ノズル４３が設けられている。中心側補助ノズル４３は、真空容器１の外周壁から中心部領域Ｃに向かい、回転テーブル２上におけるウエハＷの通過領域を跨ぐように設けられ、先端が封止された筒状に構成されている。中心側補助ノズル４３の先端側の下面には、回転テーブル２上におけるウエハＷの通過領域の内周縁よりも真空容器１の中心側の領域に対向する数ｍｍ〜数十ｍｍの長さ領域に長さ方向等間隔にガス吐出孔４４が設けられている。また図３（ａ）は、第１の処理領域Ｐ１の分解斜視図を示し、図３（ｂ）は第１の処理領域Ｐ１の断面図を示す。第１の処理領域Ｐ１は、主ノズル４１、周縁側補助ノズル４２及び中心側補助ノズル４３の上方を長さ方向に亘って覆う断面形状ハット型に形成された例えば石英からなるノズルカバー６が設けられている。ノズルカバー６の上面と天板部１１との間に隙間が形成されており分離ガス供給部３４、３５から流出した分離ガスの一部がノズルカバー６の下方に入り込まないように構成されている。
主ノズル４１、周縁側補助ノズル４２及び中心側補助ノズル４３の基端側は、各々真空容器１を貫通するガス供給管４１ａ〜４３ａが接続され、バルブＶ４１〜Ｖ４３を介して夫々ＤＣＳガス供給源４５に夫々接続されている。なおＤＣＳガス供給源４５は、ＤＣＳとキャリアガスであるＮ２ガスとの混合ガスを供給することもあるが便宜上ＤＣＳガス供給源と示す。また図中のＭ４１〜Ｍ４３は流量調整部である。
第２の処理領域Ｐ２は、主ノズル４１と同様に構成されたアンモニア（ＮＨ３）ガス供給ノズル３２を備え、ＮＨ３ガス供給ノズル３２の基端側は、真空容器１を貫通するガス供給管３２ａが接続され、ＮＨ３ガスを供給するＮＨ３ガス供給源４８に接続されている。第２の処理領域Ｐ２の上方側には、ＮＨ３ガス供給ノズル３２から吐出されるＮＨ３ガスをプラズマ化するプラズマ発生部８１が各々設けられている。
図１、図２に示すようにプラズマ発生部８１は、例えば金属線からなるアンテナ８３をコイル状に巻回して構成され、例えば石英などで構成された筐体８０に収納されている。アンテナ８３は各々整合器８４を介設された接続電極８６により、周波数が例えば１３．５６ＭＨｚ及び出力電力が例えば５０００Ｗの高周波電源８５に接続されている。なお図中の８２は高周波発生部から発生する電界を遮断するファラデーシールドであり、８７は、高周波発生部から発生する磁界をウエハＷに到達させるためのスリットである。またファラデーシールド８２とアンテナ８３の間に設けられた８９は、絶縁板である。
改質領域Ｐ３は、主ノズル４１と同様に構成されたプラズマ用処理ガスノズル３３を備えている。プラズマ用処理ガスノズル３３の基端側は、真空容器１を貫通するガス供給管３３ａが接続され、アルゴン（Ａｒ）ガスと水素（Ｈ２）ガスとの混合ガス供給源４６に接続されている。改質領域Ｐ３の上方側には、第２の処理領域Ｐ２と同様にプラズマ用処理ガスノズル３３から吐出されるＡｒガス及びＨ２ガスをプラズマ化するプラズマ発生部８１が各々設けられている。
２つの分離ガス供給部３４、３５は、各々主ノズル４１と同様に構成されたノズルで構成され、分離ガス供給部３４、３５の基端側は、真空容器１を貫通するガス供給管３４ａ、３５ａが接続され、Ｎ２ガス供給源４７に接続されている。各分離ガス供給部３４、３５の上方には、図２に示すように平面形状が概略扇形の凸状部４が各々設けられており、分離ガス供給部３４、３５は、この凸状部４に形成された溝部３６内に収められている。分離ガス供給部３４から吐出されたＮ２ガスは、分離ガス供給部３４から真空容器１の周方向両側に広がり、第１の処理領域Ｐ１側の雰囲気と第２の処理領域Ｐ２側の雰囲気とを分離する分離領域Ｄを形成する。また分離ガス供給部３５から吐出されたＮ２ガスは、分離ガス供給部３５から真空容器１の周方向両側に広がり、改質領域Ｐ３側の雰囲気と第１の処理領域Ｐ１側の雰囲気とを分離する分離領域Ｄを形成する。
従って、分離ガス供給部３４は、回転テーブル２の回転方向上流側から見ると、改質領域Ｐ３と第１の処理領域Ｐ１との間に設けられ、分離ガス供給部３５は、回転テーブル２の回転方向上流側から見ると、第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２との間に設けられている。また、分離ガス供給部３５は、同様に回転テーブル２の回転方向上流側から見ると、第２の処理領域Ｐ２と第１の処理領域Ｐ１との間に設けられている。
図１、図２に示すように回転テーブル２の外周側において当該回転テーブル２よりも僅かに下方の位置には、溝部をなすガス流路１０１が形成されたカバー体であるサイドリング１００が配置されている。サイドリング１００の上面には、第１の処理領域Ｐ１の下流側、第２の処理領域Ｐ２の下流側及び改質領域Ｐ３の下流側の３か所に互いに周方向に離間するように排気口６１が形成されている。これら排気口６１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６５の介設された排気管６３により、真空排気機構である例えば真空ポンプ６４に接続されている。
また成膜装置には、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１２０が設けられている。制御部１２０のメモリ内には後述の成膜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によりインストールされる。
上述の実施の形態の作用について説明する。なお明細書中では、説明の便宜上真空容器１の外壁から中心部領域Ｃに向かう方向をＹ軸方向と呼び、Ｙ軸方向に直交する方向、即ち回転テーブル２を回転させたときにウエハＷが移動する方向をＸ軸方向と呼ぶものとする。まずゲートバルブを開放して、回転テーブル２を間欠的に回転させながら、搬送アームにより搬送口１５を介して真空容器１に搬入し、既述の図示しない昇降ピンの昇降動作を伴って、回転テーブル２上に例えば５枚のウエハＷを載置する。次いで、ゲートバルブを閉じ、真空ポンプ６４及び圧力調整部６５により真空容器１内を引き切りとすると共に、回転テーブル２を時計周りに例えば１０ｒｐｍの回転数で回転させながらヒータユニット７によりウエハＷを例えば４００℃に加熱する。
続いて第１の処理領域Ｐ１において主ノズル４１から、例えば１０００ｓｃｃｍの流量のＤＣＳガスと５００ｓｃｃｍの流量のキャリアガスとなるＮ２ガスとを混合した１５００ｓｃｃｍの流量の混合ガスを供給する。また周縁側補助ノズル４２からＤＣＳガスを、例えば２０ｓｃｃｍの流量で供給し、さらに中心側補助ノズル４３からＤＣＳガスを、例えば２０ｓｃｃｍの流量で供給する。なお明細書中においては、説明の便宜上ＤＣＳガスとＮ２ガスとの混合ガスについてもＤＣＳガスと記載するが、ノズルから吐出するガスの流量の説明において、特に混合ガスである旨を記載していないＤＣＳガスについては、ＤＣＳガスのみを供給しているものとする。
また第２の処理領域Ｐ２にＮＨ３ガスを例えば１００ｓｃｃｍで吐出し、改質領域Ｐ３からＡｒガス及びＨ２ガスの混合ガスを例えば１００００ｓｃｃｍで吐出する。さらに、分離ガス供給部３４から分離ガスを例えば５０００ｓｃｃｍで吐出し、分離ガス供給管５１及びパージガス供給管７２、７３からも窒素ガスを所定の流量で吐出する。そして、圧力調整部６５により真空容器１内を例えば１００Ｐａに調整する。また、プラズマ発生部８１では、各々のアンテナ８３に対して、例えば１５００Ｗとなるように高周波電力を供給する。これによりスリット９７を介して通過してきた磁界によってプラズマ発生部８１の下方に供給されたガスが各々活性化されて、例えばイオンやラジカルなどのプラズマが生成する。
そして回転テーブル２を例えば１０ｒｐｍの回転数で回転させる。ここで一のウエハＷに着目すると、まずウエハＷは、第１の処理領域Ｐ１に進入し、主ノズル４１、周縁側補助ノズル４２及び中心側補助ノズル４３の前を順番に通過する。主ノズル４１のガス吐出孔４４から吐出されたＤＣＳガスは、吐出直後においては十分加熱されていないが、回転テーブル２上を径方向に広がりながら、回転テーブル２あるいはウエハＷからの熱により昇温して、活性化されていく。このような現象が主ノズル４１の下方側全体で起こっており、ウエハＷ上の径方向で見たとき、ウエハＷの各位置は、他の位置から流れ着き、かつ十分加熱されたガスの総量に応じた量の活性種が存在することになる。即ち、ウエハＷ上のある位置に着目すると、当該位置における活性化の程度（活性種の量）は、当該位置に到達するまでのガスの到達経路に影響される。
このためウエハＷの中央部では、回転テーブル２の径方向で見たときに主ノズル４１からウエハＷの周縁側に吐出されたＤＣＳガスが到達することから、ＤＣＳガスが十分活性化されている。一方、回転テーブル２の中心側寄りのウエハＷの周縁部においては、主ノズル４１からウエハＷの中央部に吐出されたＤＣＳガスに着目すれば、当該ウエハＷの周縁部に到達するＤＣＳガスの到達経路は長いと言える。しかし、回転テーブル２の中心側であって、ウエハＷの周縁部から最も離れた主ノズル４１のガス吐出口の配列領域の端部は、ウエハＷの周縁部に近いため、ウエハＷの周縁部よりも回転テーブル２の中心側から当該端部から吐出されたＤＣＳガスがウエハＷの周縁部に到達する到達経路は短い。このことは、回転テーブル２の外縁側寄りのウエハＷの周縁部についても同じことが言える。この結果、主ノズル４１だけに注目すると、ＤＣＳガスの活性化の程度は、ウエハＷの中央部に比べて、ウエハＷの周縁部の方が小さい。
一方、中心側補助ノズル４３のガス吐出孔４４の配列領域は、ウエハＷよりもその中心部領域Ｃに近い回転テーブル２の上方に形成されているため、当該ガス吐出孔４４から吐出されたガスは、拡散してウエハＷの周縁部に到達する。中心側補助ノズル４３から吐出されたＤＣＳガスについては、当該周縁部までの到達経路は短く、当該周縁部において活性の程度は大きくはないが、即ち活性化されたＤＣＳガスの量は多くはないが、主ノズル４１だけを用いた場合に起こる、ウエハＷの中央部に対する周縁部のＤＣＳガスの活性種の量の不足分を補償する。
周縁側補助ノズル４２から吐出されたＤＣＳガスについても、同様に回転テーブル２の外縁側のウエハＷの周縁部におけるＤＣＳのガスの活性種の量の不足分を補償する。こうして第１の処理領域Ｐ１では、回転テーブル２の径方向（Ｙ軸方向）において、ＤＣＳガスが良好な均一性をもって活性化された状態でウエハＷに供給され、ＤＣＳガスが吸着する。
図５は、各ノズル４３、４１、４２から吐出されたＤＣＳガスの活性種の量の分布を帯状部分９１〜９３の幅として模式的に示す図であり、中央の帯状部分９１は、主ノズル４１から吐出されたＤＣＳガスの活性種の量の分布、回転テーブル２の外縁側の帯状部分９２は、周縁側補助ノズル４２から吐出されたＤＣＳガスの活性種の量の分布、回転テーブル２の中心側の帯状部分９３は、中心側補助ノズル４３から吐出されたＤＣＳガスの活性種の量の分布を示す。
従って、ウエハＷが中心側補助ノズル４３、周縁側補助ノズル４２及び主ノズル４１の３本のノズルを通過したときに各々のノズル４１〜４３から供給されるＤＣＳガスがウエハＷに吸着する。図６はウエハＷにおける中心側補助ノズル４３、周縁側補助ノズル４２及び主ノズル４１の各々から供給されたＤＣＳガスの吸着量を模式的に示す。図６中（ｂ）に示すように主ノズル４１から供給されるＤＣＳガスでは、ウエハＷにおける回転テーブル２の回転中心側の領域と、回転テーブル２の外縁寄りの領域と、においてＤＣＳの吸着量が少なくなる。これに対して図６中（ａ）に示すように中心側補助ノズル４３から供給されるＤＣＳガスは、ウエハＷにおける回転テーブル２の回転中心側に多く吸着し、図６中（ｃ）に示すように周縁側補助ノズル４２から供給されるＤＣＳガスは、ウエハにおける回転テーブル２の外縁寄りの領域に多く吸着する。従って３本のノズル４１〜４３を通過させることにより、各ノズル４１〜４３の各々により吸着するＤＣＳガスの量が合わせられ、ウエハＷのＹ軸方向におけるＤＣＳガスの吸着量の均一性が良好になる。
そして第１の処理領域Ｐ１においてＤＣＳガスが吸着したウエハＷは、回転テーブル２を回転させることにより、第２の処理領域Ｐ２に進入し、ウエハＷ上に吸着したＤＣＳガスがＮＨ３ガスのプラズマにより窒化され、薄膜成分であるシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）の分子層が１層あるいは複数層形成されて反応生成物が形成される。
そしてさらに回転テーブル２を回転させることによりウエハＷは、改質領域Ｐ３に進入し、プラズマがウエハＷの表面に衝突することにより、例えばＳｉＮ膜から不純物がＨＣｌや有機ガスなどとして放出されたり、ＳｉＮ膜内の元素が再配列されてＳｉＮ膜の緻密化（高密度化）が図られることになる。こうして回転テーブル２の回転を続けることにより、ウエハＷ表面へのＤＣＳガスの吸着、ウエハＷ表面に吸着したＤＣＳガスの成分の窒化及び反応生成物のプラズマ改質がこの順番で多数回に亘って行われて、反応生成物が積層されて薄膜が形成される。
上述の実施の形態によれば、真空容器１内にて、回転テーブル２により公転するウエハＷを加熱してＤＣＳガス及びＮＨ３ガスを順番に供給するサイクルを複数回行って、ウエハＷにＳｉＮ膜を成膜する成膜装置において、次のように構成している。即ちウエハＷにＤＣＳガスを供給するにあたって、真空容器１の周壁から回転テーブル２の中心に向かって伸びウエハＷに径方向に沿ってＤＣＳガスを供給する主ノズル４１を設けている。さらに回転テーブル２におけるウエハＷの通過領域よりも回転テーブル２の外周側に外れた領域にガスを供給する周縁側補助ノズル４２と、ウエハＷの通過領域よりも回転テーブル２の中心側に外れた領域にガスを供給する中心側補助ノズル４３と、を設けている。そのためすでに詳述したように主ノズル４１からＤＣＳガスを供給する場合に回転テーブル２の径方向で見て、ＤＣＳガスの活性化の程度が低くなる、即ちＤＳＣガスの吸着量が不足気味となるウエハＷの両端に活性化されたＤＣＳガスが補給される。このため、ウエハＷに成膜される膜の膜厚の面内均一性が良好になる。
さらにＤＣＳガスは、ウエハＷ上に吸着させるためには、ＤＣＳガスを加熱して活性化させる必要がある。そのため周縁側補助ノズル４２と、中心側補助ノズル４３とは、ガス吐出孔４４がウエハＷの通過領域から外れて設けることで、ＤＣＳガスがウエハＷ外から拡散移動し加熱されることで、よりウエハＷにおける回転テーブル２の内周側及び外周側ほど吸着量が多くなるように吸着させることができる。
また発明者らは、主ノズル４１からＤＣＳガスを供給した場合のウエハＷ表面におけるＤＣＳガスの吸着量のＹ軸方向の分布について着目すると、回転テーブル２の中心側におけるＤＣＳガスの吸着量は、回転テーブル２の中心側の端部が最も少なくなることを把握している。
そのため中心側補助ノズル４３によるＤＣＳガスの吸着量のＹ軸方向の分布を、回転テーブル２の中心側におけるウエハＷの周縁においてＤＣＳガスの吸着量が最大となるように調整することが好ましい。
後述の検証試験２に示すように、ウエハＷの通過領域における内周縁から、回転テーブル２の中心側に離れた位置にガス吐出孔４４を設け、ＤＣＳガスを供給することで、ＤＣＳガスの吸着量のＹ軸方向の分布において、よりウエハＷの中心側の周縁に近い位置にＤＣＳガスの吸着量の最大値を位置させることができる。このガス吐出孔４４を設ける範囲としては、ウエハＷの通過領域における内周縁から、回転テーブル２の中心側に８ｍｍ〜２６ｍｍ程度の範囲であることが好ましい。
また中心側補助ノズル４３から吐出するＤＣＳガスの流速が遅い程またはＤＣＳガスの分圧が高い程（（ＤＣＳガスの流量／ＤＣＳガスの流量＋キャリアガスの流量）の値が大きい程）、ＤＣＳガスが回転テーブル２上の吐出位置に滞留しやすくなる。そのためウエハＷまで拡散するまでの時間が長くなり活性が高まりやすく吸着しやすくなる。そのため中心側補助ノズル４３にウエハＷの通過領域における内周縁よりも回転テーブル２の中心側にガス吐出孔４４を設けたときに、ウエハＷにおける回転テーブル２の中心側の周縁に近い位置にＤＣＳガスの吸着量の最大値を位置させることができる。
従って後述の検証試験２に示すように中心側補助ノズル４３から供給するＤＣＳガスの流速は４０ｓｃｃｍ以下、より好ましくは１０〜３０ｓｃｃｍであることが好ましい。これにより中心側補助ノズル４３によるＤＣＳガスの吸着量のＹ軸方向の分布を回転テーブル２の中心側におけるウエハＷの周縁においてＤＣＳガスの吸着量が最大となるように分布させることができ、主ノズル４１から供給するＤＣＳガスの不足分を補償したときにウエハＷにおける回転テーブル２の中心側の周縁のＤＣＳガスの吸着量を均一にすることができる。
またウエハＷ表面におけるＤＣＳガスの吸着量のＹ軸方向の分布における、回転テーブル２の外縁側のＤＣＳガスの吸着量も同様に、回転テーブル２の外縁側の端部が最も少なくなることを把握している。
後述の検証試験３に示すように、ウエハＷの通過領域における外周縁から、回転テーブル２の外縁側に離れた位置にガス吐出孔４４を設けＤＣＳガスを供給することで、ＤＣＳガスの吸着量のＹ軸方向の分布において、ウエハＷにおける回転テーブル２の中心側の周縁に近い位置にＤＣＳガスの吸着量の最大値を位置させることができる。このガス吐出孔４４を設ける範囲としては、ウエハＷの通過領域の外周縁から、回転テーブル２の外縁側に９ｍｍ〜２８ｍｍ程度の範囲であることが好ましい。
また周縁側補助ノズル４２においても、吐出するガスの流速が遅い程またはガスの分圧が高い程、ＤＣＳガスが滞留しやすくなると共にウエハＷに吸着しやすくなり、よりウエハＷの回転テーブル２の外縁側の周縁にＤＣＳガスの吸着量の最大値を近づけることができる。そのためＤＣＳガスの流速は４０ｓｃｃｍ以下、より好ましくは１０〜３０ｓｃｃｍであることが好ましい。
また既述のように周縁側補助ノズル４２及び中心側補助ノズル４３から吐出されるＤＣＳガスとキャリアガスとの流量比を調整することにより、周縁側補助ノズル４２及び中心側補助ノズル４３の各々から吐出される成膜ガスにより成膜される膜の膜厚分布が変化する。そのため主ガスノズル４１、周縁側補助ノズル４２及び中心側補助ノズル４３から供給されるＤＣＳガスの濃度を調整できるように構成してもよい。例えば図７に示すように主ガスノズル４１に一端側が接続されたガス供給管４１ａの他端側を分岐させ一方の分岐端にバルブＶ４１１、流量調整部Ｍ４１１を介して、ＤＣＳガス供給源４５を設ける。またガス供給管４１ａの他方の分岐端にバルブＶ４１２、流量調整部Ｍ４１２を介して、Ｎ２ガス供給源４７を設ける。同様に周縁側補助ノズル４２に一端側が接続されたガス供給管４１ｂの他端側を分岐させ、夫々の分岐端にＤＣＳガス供給源４５と、Ｎ２ガス供給源４７と、を設け、中心側補助ノズル４３に一端側が接続されたガス供給管４１ｃの他端側を分岐させ、夫々の分岐端にＤＣＳガス供給源４５と、Ｎ２ガス供給源４７と、を設ける。なお図７中のＶ４２１、Ｖ４２２、Ｖ４３１、Ｖ４３２は、バルブであり、Ｍ４２１、Ｍ４２２、Ｍ４３１、Ｍ４３２は、流量調整部である。
このように構成し、各流量調整部Ｍ４１１、Ｍ４１２、Ｍ４２１、Ｍ４２２、Ｍ４３１、Ｍ４３２及び各バルブＶ４１１、Ｖ４１２、Ｖ４２１、Ｖ４２２、Ｖ４３１、Ｖ４３２を調整することで主ノズル４１、周縁側補助ノズル４２及び中心側補助ノズル４３の各々から供給されるＤＣＳガスの濃度を調整することができる。従って主ノズル４１から供給されるガスにより成膜される膜の膜厚分布、周縁側補助ノズル４２から供給されるガスにより成膜される膜の膜厚分布、中心側補助ノズル４３から供給されるガスにより成膜される膜の膜厚分布、を各々変化させることができるためウエハＷに成膜される膜の膜厚分布の均一性を調整することができる。
周縁側補助ノズル４２の変形例について説明する。回転テーブル２を回転させたときに真空容器１の周壁側の領域は、中心側に比べて移動速度が速いため、供給したガスが冷やされやすく活性が落ちやすい。そのためウエハＷの真空容器の周壁側に領域は、吸着量が減りやすい。従って周縁側補助ノズル４２から供給するＤＣＳガスを活性を高めてから供給するようにしてもよい。
例えば図８、図９に示すように周縁側補助ノズル４２は、矩形扁平なガス室４６を備え、ガス室４６は、回転テーブル２と対向するように配置されている。ガス室４６における回転テーブル２の回転方向の上流側周縁部の上面には、ＤＣＳガスを供給するガス供給管４７が接続され、前記回転方向の下流側周縁部の下面には、回転テーブル２の径方向に沿って、複数のガス吐出孔４８が設けられている。ガス室４６におけるガス供給管４７の近傍には、区画壁４９が設けられ、区画壁４９には長さ方向に伸びるスリット５０が設けられている。
このような周縁側補助ノズル４２を用いれば、ガス供給管４７からガス室４６に供給されるＤＣＳガスが、ガス室４６内にてスリット５０を介してガス吐出孔４８から吐出されるまでの間にヒータユニット７の熱により加熱される。そのためＤＣＳガスを加熱し活性を高めた状態でウエハＷに供給することができ、ウエハＷの真空容器１の周壁側に領域においてもＤＣＳガスをウエハＷに速やかに吸着させることができる。また周縁側補助ノズル４２における例えばガス室４６に加熱部を設けてもよく、さらに中心側補助ノズル４３及び主ノズル４１を図８、図９に示す周縁側補助ノズル４２と同様な構造を採用してもよい。
また本発明の成膜装置は、例えば原料ガスにＢＴＢＡＳ（ビスターシャルブチルアミノシラン）を用い、ＮＨ３ガスに代えて酸素（Ｏ２）ガスを供給するシリコン酸化膜の成膜装置や、原料ガスとしてＴｉＣｌ４ガス、反応ガスとしてＮＨ３ガスを用いた窒化チタン膜の成膜装置であってもよい。さらに成膜装置は回転テーブル２に載置されたウエハＷを各々自転させる自転機構を備えていてもよい。ウエハＷのＸ軸方向、Ｙ軸方向のいずれにおいても膜厚を均一化させることができるため、ウエハＷを自転させて成膜したときに膜厚の面内均一性が良好になる。
［検証試験１］
本発明の効果を検証するために以下の試験を行った。上述の実施の形態に係る成膜装置を用い、ＤＣＳガスの供給を主ノズル４１のみにより行い、ウエハＷに成膜処理を行った。図１０に示すように主ノズル４１には、ガス吐出孔４４をウエハＷの通過領域における回転テーブル２の中心側の周縁よりも回転テーブル２の中心側に２４ｍｍの位置から、ウエハＷの通過領域における真空容器１の周壁側の周縁よりも真空容器１の周壁側に２６ｍｍの位置までの範囲ｄ０に設けた。主ノズル４１から１０００ｓｃｃｍの流量のＤＣＳガスと、５００ｓｃｃｍの流量のＮ２ガスとの混合ガスを供給した例を実験例１−１とした。またＤＣＳガスと、Ｎ２ガスと、の流量を夫々６００ｓｃｃｍ、９００ｓｃｃｍとした例を実験例１−２とし、夫々３００ｓｃｃｍ、１２００ｓｃｃｍとした例を実験例１−３とした。
ウエハＷの加熱温度を４００℃、プロセス圧力を１００Ｐａ、Ａｒガス、Ｈ２ガス及びＮＨ３ガスの流量を夫々２０００ｓｃｃｍ、６００ｓｃｃｍ及び３００ｓｃｃｍに設定した。回転テーブル２を１０ｒｐｍの回転速度で回転させて実施の形態に示した成膜処理のサイクルを１３９サイクル繰り返して、ＳｉＮ膜を成膜し、実験例１−１〜実験例１−３の夫々においてウエハＷに成膜されたＳｉＮ膜の膜厚分布について調べた。
図１１はこの結果を示し、夫々実験例１−１〜実験例１−３における主ノズル４１に直交する方向（Ｘ軸方向：ウエハＷの回転方向下流側を０ｍｍとしている）におけるウエハＷの径上のＳｉＮ膜の膜厚（ｎｍ）を示す。また図１２は、夫々実験例１−１〜実験例１−３における主ノズル４１の伸びる方向（Ｙ軸方向）におけるウエハＷの径上のＳｉＮ膜の膜厚（ｎｍ）を示す。またＸ軸方向及びＹ軸方向の夫々の測定値により面内均一性（％：±［（測定値の最大値−測定値の最小値）／（測定値の平均値×２）］×１００）を求めた。
図１１、図１２に示すように主ノズル４１に直交する方向（Ｘ軸方向）においては、実験例１−１〜実験例１−３の面内均一性は、夫々０．９９％、１．１７％、１．６５％と低く、膜厚の面内均一性は良好であったが、主ノズル４１の伸びる方向（Ｙ軸方向）においては、面内均一性は、夫々５．４６％、６．０１％、７．８１％と高く、膜厚の面内均一性が悪かった。
図１１、図１２に示すようにＸ軸方向、Ｙ軸方向のいずれにおいても、実験例１−１が最も膜厚が厚くなっており、次いで実験例１−２、実験例１−３の順で膜厚が厚くなっていた。
図１２に示すようにＹ軸方向においては、実験例１−１〜１−３のすべてにおいて、ウエハＷの成膜装置の外周側の部位がウエハＷの中心側の部位に比べて膜厚が１ｎｍ程度薄くなっていた。さらに実験例１−１〜１−３のすべてにおいて、ウエハＷの回転テーブル２の中心側の部位がウエハＷの中心側の部位に比べて膜厚が０．５ｎｍ程度薄くなっていた。
この結果によれば、ＤＣＳガスの濃度に従い膜厚が厚くなると言える。このことからＮＨ３ガスは十分に供給されており、ＮＨ３ガスの不足による律速により、ＳｉＮ膜の膜厚が制限されているわけではない。そのためＤＣＳガスのウエハＷの吸着量の差により膜厚が決定され、ＤＣＳの分圧により吸着量が変わると考えられる。
［検証試験２］
中心側補助ノズル４３におけるガス吐出孔４４の位置及び吐出されるＤＣＳガスの流量による、ウエハＷに形成される膜の膜厚分布を調べるため以下の試験を行った。図１３に示すように中心側補助ノズル４３における回転テーブル２の中心側に近いウエハＷの周縁の位置から、回転テーブル２の中心側に２４ｍｍの範囲と回転テーブル２の外周側に２０ｍｍの範囲に合わせて４４ｍｍの範囲ｄ１に９２個のガス吐出孔４４を設けた例を実験例２−１とした。また中心側補助ノズル４３における回転テーブル２の中心側に近いウエハＷの周縁の位置から、回転テーブル２の中心側に２４ｍｍの範囲ｄ２に５２個のガス吐出孔４４を設けた例を実験例２−２とした。さらに中心側補助ノズル４３における回転テーブル２の中心側に近いウエハＷの周縁から、回転テーブル２の中心側に１０ｍｍの位置から２４ｍｍ位置までの１４ｍｍの範囲ｄ３に２４個のガス吐出孔４４を設けた例を実験例２−３とした。
中心側補助ノズル４３からＤＣＳガスを２０ｓｃｃｍの流量で供給し、ウエハＷの加熱温度を４００℃、プロセス圧力を１００Ｐａ、Ａｒガス、Ｈ２ガス及びＮＨ３ガスの流量を夫々２０００ｓｃｃｍ、６００ｓｃｃｍ及び３００ｓｃｃｍに設定した。回転テーブル２を１０ｒｐｍの回転速度で回転させて実施の形態に示した成膜処理のサイクルを１３９サイクル繰り返して、ＳｉＮ膜を成膜し、実験例２−１〜２−３の夫々においてウエハＷに成膜されたＳｉＮ膜の膜厚分布について調べた。
図１４はこの結果を示す。実験例２−１〜２−３における膜厚の最大値が計測された位置は、実験例２−３で最も回転テーブル２の中心よりの位置となっていた。この結果によれば、ガス吐出孔４４を回転テーブル２の中心側に近いウエハＷの周縁の位置よりも、回転テーブル２の中心側に設けることで、回転テーブル２の中心側ほど膜厚が厚い膜厚分布に近づけることができると言える。図１４に示すようにガス供給孔４４を設ける領域の最適な範囲としては、中心側補助ノズル４３における回転テーブル２の内周に近いウエハＷの周縁の位置から、回転テーブル２の中心側に１０ｍｍの位置から２４ｍｍ位置までの１４ｍｍの範囲ｄ３であった。このことからガス供給孔４４は、マージンを見てウエハＷの周縁の位置から、回転テーブル２の外周側に８ｍｍの位置よりも外側に設けることが好ましい。
また実験例２−３に示した中心側補助ノズル４３を用い、中心側補助ノズル４３から吐出するＤＣＳガス及びＮ２ガスの流量によるウエハＷに成膜される膜の膜厚分布について調べた。ＤＣＳガス及びキャリアガス（Ｎ２ガス）の流量（ＤＣＳガスの流量／Ｎ２ガスの流量）を（２０／０）ｓｃｃｍ、（４０／０）ｓｃｃｍ、（２０／２００）ｓｃｃｍ及び（２０／４００）ｓｃｃｍに設定したことを除いて実験例２−３と同様に設定した例を夫々実験例２−４、２−５、２−６及び２−７とした。
図１５はこの結果を示す。実験例２−４〜２−７における膜厚の最大値が計測された位置は、実験例２−４でウエハＷの最も回転テーブル２の中心側の周縁に近い位置となっていた。この結果によれば、ＤＣＳガスの流量を少なくし、かつキャリアガスを少なくしてＤＣＳガスの分圧をあげることで、回転テーブル２の中心側ほど膜厚が厚い膜厚分布に近づけることができると言える。
［検証試験３］
周縁側補助ノズル４２におけるガス吐出孔４４の最適な位置及び吐出されるＤＣＳガスの流量によるウエハＷに形成される膜の膜厚分布を調べるため以下の試験を行った。図１６に示すように周縁側補助ノズル４２における回転テーブル２の外周に近い側のウエハＷの周縁の位置から、回転テーブル２の外周側に２６ｍｍの範囲と回転テーブル２の中心側に３４ｍｍの範囲に合わせて６０ｍｍの範囲ｄ４に１１０個のガス吐出孔４４を設けた例を実験例３−１とした。周縁側補助ノズル４２における回転テーブル２の外周に近いウエハＷの周縁の位置から、回転テーブル２の外周側に２６ｍｍの範囲ｄ５に６０個のガス吐出孔４４を設けた例を実験例３−２とした。周縁側補助ノズル４２における回転テーブル２の外周に近いウエハＷの周縁の位置から、回転テーブル２の外周側に１１ｍｍの位置から２６ｍｍ位置までの１５ｍｍの範囲ｄ６に２８個のガス吐出孔４４を設けた例を実験例３−３とした。
周縁側補助ノズル４２からＤＣＳガスを２０ｓｃｃｍの流量で供給し、ウエハＷの加熱温度を４００℃、プロセス圧力を１００Ｐａ、Ａｒガス、Ｈ２ガス及びＮＨ３ガスの流量を夫々２０００ｓｃｃｍ、６００ｓｃｃｍ及び３００ｓｃｃｍに設定した。回転テーブル２を１０ｒｐｍの回転速度で回転させて実施の形態に示した成膜処理のサイクルを１３９サイクル繰り返して、ＳｉＮ膜を成膜し、実験例３−１〜３−３の夫々においてウエハＷに成膜されたＳｉＮ膜の膜厚分布について調べた。
図１７はこの結果を示す。実験例３−１〜３−３における膜厚の最大値が計測された位置は、実験例３−３で最も真空容器１の外壁寄りの位置となっていた。この結果によれば、周縁側補助ノズル４２に設けるガス吐出孔４４の位置を回転テーブル２の外周側のウエハＷの周縁の位置よりも、回転テーブル２の外周側にすることで、回転テーブル２の外周側ほど膜厚が厚い膜厚分布に近づけることができると言える。図１７に示すようにガス供給孔４４を設ける領域の最適な範囲としては、周縁側補助ノズル４２における回転テーブル２の外周に近いウエハＷの周縁の位置から、回転テーブル２の外周側に１１ｍｍの位置から２６ｍｍ位置までの１５ｍｍの範囲ｄ６であった。このことからガス供給孔４４は、マージンを見てウエハＷの周縁の位置から、回転テーブル２の外周側に９ｍｍの位置よりも外側に設けることが好ましい。
また実験例３−３に示した周縁側補助ノズル４２を用い、周縁側補助ノズル４２から吐出するＤＣＳガス及びＮ２ガスの流量によるウエハＷに成膜される膜の膜厚分布について調べた。ＤＣＳガス及びキャリアガス（Ｎ２ガス）の流量（ＤＣＳガスの流量／Ｎ２ガスの流量）を（２０／０）ｓｃｃｍ、（４０／０）ｓｃｃｍ、（２０／２００）ｓｃｃｍ及び（２０／４００）ｓｃｃｍに設定したことを除いて実験例３−３と同様に設定した例を夫々実験例３−４、３−５、３−６及び３−７とした。
図１８はこの結果を示す。実験例３−４〜３−７における膜厚の最大値が計測された位置は、実験例３−４で最もウエハＷの回転テーブル２の外周側の周縁に近い位置となっていた。この結果によれば、ＤＣＳガスの流量を少なくし、かつＮ２ガスを少なくしてＤＣＳガスの分圧を高めることで、ウエハＷの回転テーブル２の外周側の周縁ほど膜厚が厚い膜厚分布に近づけることができると言える。
１ 真空容器
２ 回転テーブル
７ ヒータユニット
４１ 主ノズル
４２ 周縁側補助ノズル
４３ 中心側補助ノズル
４４ ガス吐出孔
４５ ＤＣＳガス供給源
Ｃ 中心側領域
Ｃ 分離領域
Ｐ１ 第１の処理領域
Ｐ２ 第２の処理領域
Ｐ３ 改質領域
Ｗ ウエハ

Claims (8)

  1. 真空容器内にて、加熱により活性化されて吸着する原料ガス及び原料ガスと反応して反応生成物を生成する反応ガスを順番に供給するサイクルを複数回行って、基板に薄膜を成膜する成膜装置において、
    前記真空容器内に設けられ、基板を載置する基板載置領域がその一面側に形成されると共に、この基板載置領域を公転させるための回転テーブルと、
    前記回転テーブルに載置された基板を加熱するための加熱部と、
    前記回転テーブルにおける前記基板載置領域に向けて、原料ガスを供給して処理を行うための第１の処理領域と、
    前記回転テーブルの周方向に第１の処理領域と分離部を介して離間して設けられ、前記反応ガスを供給して処理を行うための第２の処理領域と、
    前記第１の処理領域にて、各々前記回転テーブルの移動路と交差する方向に伸びるようにかつ互いに回転テーブルの回転方向に沿って設けられ、各々下方側に向けて原料ガスを吐出するためのガス吐出孔が長さ方向に沿って形成された主ガスノズル、中心側補助ノズル及び周縁側補助ノズルと、を備え、
    前記真空容器の中心部側、周壁側を夫々内側及び外側と定義すると、
    前記主ガスノズルのガス吐出孔は、内外方向で見たときに基板の通過領域の全域及び回転テーブル上における基板の通過領域の内側領域及び外側領域の各領域に対向して設けられ、
    前記中心側補助ノズルのガス吐出孔は、回転テーブル上における基板の通過領域から外れ、基板の通過領域よりも内側の内側領域に対向する領域に設けられ、前記基板の通過領域に対向する領域には設けられておらず、
    前記周縁側補助ノズルのガス吐出孔は、回転テーブル上における基板の通過領域から外れ、基板の通過領域よりも外側の外側領域に対向する領域設けられ、前記基板の通過領域に対向する領域には設けられておらず、
    前記中心側補助ノズル及び前記周縁側補助ノズルは、夫々主ノズルによる基板の内側周縁部及び外側周縁部に吸着するガスの不足分を補償するために設けられていることを特徴とする成膜装置。
  2. 前記中心側補助ノズル及び周縁側補助ノズルから供給される処理ガスの流速は、４０ｓｃｃｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
  3. 前記中心側補助ノズル及び周縁側補助ノズルから吐出されるガスにおけるキャリアガスの流量に対する原料ガスの流量比を変更する流量調整部を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の成膜装置。
  4. 前記中心側補助ノズルは、平面的に見て前記吐出孔が、前記基板の通過領域の内周縁から、回転テーブルの中心方向に８〜２６ｍｍ離れた領域に設けられた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. 前記周縁側補助ノズルは、平面的に見て前記吐出孔が、前記基板の通過領域の外周縁から、回転テーブルの外縁方向に９〜２８ｍｍ離れた領域に設けられたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の成膜装置。
  6. 前記周縁側補助ノズルは、原料ガスを回転テーブルの回転方向に沿って助走させて回転テーブルからの熱により昇温させるための流路を備えたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の成膜装置。
  7. 真空容器内にて、加熱により活性化されて吸着する原料ガス及び原料ガスと反応して反応生成物を生成する反応ガスを順番に供給するサイクルを複数回行って、基板に薄膜を成膜する成膜方法において、
    前記真空容器内に設けられた回転テーブルの一面側に基板を載置する工程と、
    前記基板を加熱する工程と、
    前記回転テーブルの回転により基板を公転させることにより、第１の処理領域にて、下方に向けてガスを吐出するガス吐出孔が長さ方向に配列されたガスノズルを用いて基板に原料ガスを供給して吸着させる工程と、前記第１の処理領域に対して分離部により分離された第２の処理領域にて基板に反応ガスを供給する工程と、を複数回繰り返す工程と、を含み、
    前記真空容器の中心部側、周壁側を夫々内側及び外側と定義すると、前記第１の処理領域において、内外方向で見たときに基板の通過領域の全域及び回転テーブル上における基板の通過領域の内側領域及び外側領域の各領域に主ガスノズルにより原料ガスを供給する工程と、中心側補助ノズルにより回転テーブル上における基板の通過領域には、原料ガスを供給せず、基板の通過領域から外れ、基板の通過領域よりも内側の内側領域に原料ガスを供給する工程と、周縁側補助ノズルにより回転テーブル上における基板の通過領域には、原料ガスを供給せず、基板の通過領域から外れ、基板の通過領域よりも外側の外側領域に原料ガスを供給する工程と、を行うことを特徴とする成膜方法。
  8. 真空容器内にて、加熱により活性化されて吸着する原料ガス及び原料ガスと反応して反応生成物を生成する反応ガスを順番に供給するサイクルを複数回行って、基板に薄膜を成膜する成膜装置に用いられるコンピュータプログラムを記憶した記憶媒体であって、
    前記コンピュータプログラムは、請求項７に記載された成膜方法を実行するようにステップ群が組まれていることを特徴とする記憶媒体。
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